## Rancang Bangun Mesin Penggulung Lilitan Kawat Transformator Otomatis Berbasis Arduino Uno
Denny Irfan *, Junaidi dan Arif Surtono
Jurusan Fisika, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141
Article Information Abstract Article history: Received August 16 th , 2021 Received in revised form August 17 th , 2021
Accepted August 24 th , 2021
Keywords: Transformer,
arduino uno, coil, tachometer, koker.
Research  on  application  of  the  design  an  Arduino  Uno-based  automatic transformer wire winding machine has been carried out. The research aim was to make an automatic winding machine using wire coils that can be adjusted for rotation speed and high accuracy of the number of turns. In testing system, the enamel  wire  was  wrapped  around  with  a  different  number  of  turns,  that  is 200;400;600;800;1000 turns. The calibration method in  this  study  was carried out manually, that is recounting the turns on the koker that had been wrapped using  an  automatic  winding  machine.  The  speed  of  the  winding  machine  is calibrated  using  a  tachometer.  The  results  of  the  calculation  of  the  average rolling accuracy of 99,73%. Informasi Artikel

## Abstrak
Proses artikel: Diterima 16 Agustus 2021
Diterima dan direvisi dari 17 Agustus 2021
Accepted 24 Agustus 2021

## Kata kunci:
Transformator, arduino uno, kawat, tachometer, koker. Telah  dilakukan  penelitian  rancang  bangun  mesin  penggulung  lilitan  kawat transformator  otomatis  berbasis  arduino  uno.  Tujuan  penelitian  ini  adalah membuat mesin penggulung otomatis dengan menggunakan lilitan kawat yang dapat diatur kecepatan putarannya dan akurasi jumlah lilitan yang tinggi. Pada pegujiannya,  kawat  email  dililit  pada  koker  berukuran  25  mm  dengan  jumlah lilitan  yang  berbeda,  yakni;  200,  400,  600,  800  dan  1000  lilitan.  Metode kalibrasi pada penelitian  ini dilakukan dengan cara manual, yaitu menghitung ulang  lilitan  pada  koker  yang  telah  selesai  dililit  menggunakan  mesin penggulung  otomatis.  Kecepatan  pada  mesin  penggulung  dikalibrasi  dengan menggunakan  tachometer.  Penelitian  ini  mampu  menghasilkan  mesin penggulung  kawat  otomatis  dengan  akurasi  penggulungan  rata-rata  sebesar 99,73%.

## 1. Pendahuluan
Transformator  adalah    suatu  alat  listrik  yang  dapat  memindahkan  dan  mengubah  energi  listrik  dari  satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet berdasarkan induksi- elektromagnet (Zuhal dan Zhanggischan, 2004). Menurut Nenny (2010), transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik dari satu nilai ke nilai lainnya, dalam proses perancangan dan pembuatan transformator diperlukan pengerjaan yang baik dan akurat dalam perhitungan (Yakob, 2014).
Kelebihan dari mesin gulung transformator manual adalah harganya yang terjangkau dibandingkan dengan mesin  gulung  transformator  otomatis.  Akan  tetapi,  banyak  pula  kelemahan  dari  mesin  gulung  transformator manual, diantaranya waktu yang dibutuhkan untuk membuat transformator cukup lama dan kecepatan putaran dari mesin juga terbatas.
Penelitian tentang mesin penggulung transformator secara otomatis telah dilakukan oleh (Imam dkk., 2014), dan  menghasilkan  kinerja  mesin  yang  cukup  baik  dengan  tingkat  ketelitian  sebesar  98,55  %  ,  dan  tingkat kesalahan  (error)  selisih  putaran  sebesar  1,46  %.  Nilai  penyimpangan  rata  rata  selisih  putaran  sebesar  0,209 putaran  dengan  nilai  rata-rata  kesalahan  putaran  terbesar  bernilai  0,36  putaran.  Kelemahan  pada  penelitian tersebut  adalah  tidak  adanya  komponen  yang  mengatur  tingkat  kecepatan  putaran  motor  dan  motor  yang digunakan  adalah  motor  DC  yang  membutuhkan  komponen  tambahan  berupa  rem  elektronik  sehingga  mesin penggulung tersebut terkesan kurang praktis.
Selanjutnya  Yandri  dan  Desmiwarman,  (2016)  juga  melakukan  penelitian  serupa  dengan  memanfaatkan

## JOURNAL OF ENERGY, MATERIAL, AND INSTRUMENTATION TECHNOLOGY
Journal Webpage https://jemit.fmipa.unila.ac.id/
Irfan dkk, 2021/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 2 No. 3, 2021
rangkaian  driver  motor  DC  yang  digunakan  untuk  mengaktifkan  dan  menggerakkan  motor  DC  serta  dapat mengatur  kecepatan  putaran  motor  DC.  Hasil  dari  pengujian  mesin  ini  terbilang  cukup  baik,  dengan  nilai masukan 25 gulungan dihasilkan pula sebanyak 25 gulungan dengan PWM 150, akan tetapi saklar batas penekan gangguan  mekanis  terjadi  pada  kecepatan  tinggi,  perbedaan  antara  nilai  masukan  dan  hasilnya  bisa  dalam  4 lembar  gulungan  berlebih  pada    PWM  255  dan  juga  mesin  masih  menggunakan  mesin  DC  sebagai  motor penggeraknya.
Penelitian tentang rancang bangun alat gulung transformator otomatis berbasis arduino juga telah dilakukan oleh Ahyar dan Irdam (2019). Dari pengujian yang dilakukan diperoleh tingkat keakuratan sekitar 99,42 %, rata- rata waktu yang dibutuhkan untuk menggulung 1 lilitan adalah 0,58 detik, dan kecepatan penggulungan sebesar 1,72 lilitan/detik. Penelitian ini menggunakan motor stepper sebagai penggerak, akan tetapi kecepatan dari motor stepper tidak  dapat  diatur  sehingga  mesin  penggulung  akan  sulit  digunakan  ketika  diameter  kawat  email  yang akan dililit berukuran besar.
Berdasarkan  uraian  tersebut,  maka  dalam  penelitian  ini  merancang  mesin  penggulung  transformator otomatis  berbasis  arduino  Uno  dengan  pengoprasian  yang  cukup  sederhana,  yaitu  masukan push  button yang akan menetukan jumlah lilitan, potensiometer sebagai pengatur kecepatan putaran pada motor stepper yang akan disesuaikan  dengan  diameter  kawat  email  yang  akan  di  lilit, kemudian  diproses  oleh  arduino  Uno,  dan display LCD  karakter  16x2  akan  menampilkan  berapa  banyak  jumlah  lilitan  yang  telah  dihitung.  Motor stepper akan otomatis berhenti sesuai dengan jumlah lilitan yang telah dimasukankan.

## 2.  Metode Penelitian

## 2.1. Alat dan bahan
Adapun  alat  yang  diperlukan  yaitu  Multimeter,  Solder,    Bor  PCB,  Timah  Pasta,  PCB,  Papan  Kayu  dan Peralatan kerja lainnya. Bahan yang digunakan adalah Power Supply 12V 2A dan 5 V 2A, Mikrokontroler Arduino Uno  ATmega328, Keypad 1x3,  LCD  Karakter  16x2, Driver motor stepper L289N,  Motor Stepper 17HS4401, Potensiometer, Dudukan Bering, Besi Ulir Diameter 10 mm Panjang 30 cm.

## 2.2. Prosedur Penelitian
Adapun prosedur percobaan dalam  penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.  Perancangan  perangkat  keras. Perancangan  perangkat  keras  mesing  penggulung  transformator  otomatis berbasis Arduino ini ditunjukan pada diagram blok Gambar 1.
Gambar 1. Diagram blok perangkat keras
Rangkaian  ini  terdiri  dari  Arduino  Uno  sebagai  sistem  pengendali  sekaligus  pengolahan  data,  motor stepper 17HS4401 yang  bergerak  memutar  untuk  menggulung  kumparan  pada  transformator  dan driver motor stepper sebagai kontrol motor stepper, keypad matrix 4x4 sebagai masukan jumlah lilitan yang akan dimasukan, display LCD karakter 16x2 sebagai penampil jumlah lilitan, sumber tegangan DC berasal dari Power Supply 12 V 2  A  dan  5  V  2  A,  potensiometer  sebagai  pengatur  kecepatan  putaran  pada  motor stepper. Dudukan  mesin penggulung  ini  berupa  papan  dari  kayu  dengan  luas  0.5  x  0,5  meter,  tiang  penyangga  motor stepper dan  tiang penyangga poros dudukan koker berupa kayu dengan ketinggian 20 cm. Poros dudukan koker berupa besi dengan diameter 10 mm yang memiliki drat ulir dengan panjang 30 cm.
2.  Perancangan  perangkat  lunak. Perancangan  perangkat  lunak  dibuat  dengan  aplikasi  Arduino  IDE.  Aplikasi Arduino  IDE  berfungsi  untuk  membuat,  membuka  dan  mengedit  program  yang  akan  dimasukkan  ke  papan Arduino Uno. Diagram alir perancangan perangkat lunak ditunjukkan pada Gambar 2.
Irfan D, Junaidi, Surtono A, 2021, Rancang Bangun Mesin Penggulung Lilitan Kawat Transformator Otomatis Berbasis Arduino Uno , Journal of Energy Material and Instrumentation Technology , Vol. 2, No. 3, 2021
Gambar 2. Diagram alir program
Program  tersebut  menjalakan  perintah  utama  yaitu  pelilitan  transformator.  Terdapat  2  program  yang  bekerja program diatas yaitu melilit transformator, kemudian menampilkan semua program pada LCD.
3.  Pengambilan  data. Pengambilan  data  dari  penelitian  ini  dilakukan  dengan  melilit  sejumlah  kawat  email  pada koker berukuran luas 25mm. Dengan hasil yang diharapkan yaitu tingkat akurasi dari lilitan yang baik. Metode kalibrasi dari penelitian ini dilakukan dengan cara manual yaitu menghitung ulang lilitan pada koker yang telah selsai dililit menggunakan mesin penggulung otomatis. Untuk menentukan akurasi mesin ini, pelilitan dilakukan secara  berulang  dengan  jumlah  lilitan  yang  berbeda  pada  tiap  koker  yaitu  200,  400,  600,800,  dan  1000  lilitan. Selain  pengambilan  data  di  atas,  kalibrasi  juga  dilakukan  pada  motor stepper dengan  mendeteksi  kecepatan putaran motor menggunakan tachometer. Kemudian, data yang di peroleh dimasukan kedalam tabel penelitian.

## 3.  Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Implementasi Alat
Rancang Bangun Mesin Penggulung Lilitan Kawat Transformator Berbasis Arduino Uno  telah direalisasikan dengan  hasil  yang  ditunjukkan  pada Gambar  3 .  Komponen  pada  alat  ini  meliputi  Arduino  UNO,  LCD  karakter 16x2, modul Driver Motor Stepper L298N, Keypad Matrix 4x4, catu daya 5V 2A dan 12V 2A,dan  Port Catu daya yang berada di dalam kotak dengan dimensi 18 cm x 11 cm x 6 cm berbahan plastik. Sementara  Motor Stepper 17HS4401, Poros Besi Drat, dan Dudukan Bering di sangga oleh kayu dengan tinggi 25 cm.
Gambar 3 . Realisasi alat

## 3.2 Akurasi Penggulungan
Pada pembuatan mesin penggulung lilitan kawat transformator berbasis aduino uno ini terdapat 3 parameter yang di ambil, yaitu akurasi dan presisi penggulungan, presisi kecepatan motor stepper, dan linieritas alat. Data akurasi alat di tunjukan oleh Tabel 1.
Tabel 1. Data pengamatan akurasi dan presisi penggulungan.
Otomatis Manual Error (%) Presisi Akurasi (%) 1 2 3 200 200 200 199 0,165 0,835 99,835 400 397 399 399 0,425 0,575 99,575 600 598 598 597 0,383 0,617 99,617 800 799 798 798 0,212 0,788 99,788 1000 998 999 998 0,17 0,83 99,83
Tabel  1 menunjukkan  hasil  penggulungan  manual  dan  dibandingkan  dengan  penggulungan  pada  mesin penggulung  otomatis.  Dari  data  diatas  diperoleh  persentase  error,  presisi  penggulungan,  dan  akurasi penggulungan.  Hasil  data  perhitungan  akurasi    penggulung  otomatis  terhadap  penggulung  manual  disajikan dalam bentuk grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4. Hasil perhitungan akurasi penggulungan pada Gambar 5 menunjukan akurasi yang baik.
Irfan D, Junaidi, Surtono A, 2021, Rancang Bangun Mesin Penggulung Lilitan Kawat Transformator Otomatis Berbasis Arduino Uno , Journal of Energy Material and Instrumentation Technology , Vol. 2, No. 3, 2021
Gambar 5. Grafik perhitungan presisi penggulungan
Pada Gambar 5 , terlihat bahwa dari penggulungan yang dilakukan diperoleh nilai presisi yang cukup baik, dimana pada jumlah lilitan 200 diperoleh nilai presisi 0,835, pada jumlah lilitan 400 diperoleh nilai presisi 0,575, pada jumlah lilitan 600 diperoleh nilai presisi 0,617, pada jumlah lilitan 800 diperoleh nilai presisi 0,788 dan pada jumlah lilitan 1000 diperoleh nilai presisi sebesar 0,83.
Kemudian  selisih  lilitan  tersebut  bisa  saja  terjadi  karena  adanya human  error pada  pengambilan  data. Human error terjadi karena banyaknya gangguan ketika menghitung ulang jumlah lilitan secara manual dan juga karena  banyaknya  jumlah  lilitan  yang  dihitung  ulang.  Love  dan  Josephson  (2004)  mendefinisikan human  error sebagai kegagalan dari manusia untuk melakukan tugas yang telah didesain dalam batas ketepatan, rangkaian, atau waktu tertentu (Safitri dkk, 2015).

## 3.3 Presisi Alat
Data presisi alat ditunjukan oleh Tabel 2 .
Tabel 2. Data pengamatan presisi alat
Kecepatan Mesin (Rpm) Tachometer (Rpm) 1 2 3 4 5 6 60 59,6 60 59,6 59,5 60 59,5 70 69,8 70,3 69,3 69,2 70,3 68,7 80 78,6 78,5 78,9 81,7 80,3 80,2 90 89,0 89,6 89,8 89,6 89,4 91,8 100 100,5 99,3 99,2 100 101,5 101,7
Tabel  2 menunjukkan  data  kecepatan  motor  stepper,  dimana  kecepatan  asli  motor  stepper  dibandingan dengan kecepatan yang terdeteksi pada tachometer. Data tersebut disajikan  dalam bentuk grafik yang ditunjukan oleh Gambar 6 . Hasil  pengujian  presisi  alat  yang  ditunjukan Gambar  6 menunjukan  hasil  presisi  alat  yang  cukup  baik dengan  selisih  kecepatan  motor  stepper  yang  sebenarnya  dan  kecepatan  pada  motor  stepper  yang  di  tunjukan oleh tachometer antara  2  sampai  3  Rpm  saja.  Menurut  Fahmi  (2017),  Hal  ini  terjadi  karena  ketelitian  sistem pembacaan  pada  sensor optocuopler dibuat  fungsi  “lastmilis”  yaitu  fungsi  yang  mengupdate  data  pulsa permilisekon pada arduino. Sama hal nya dengan ketelitian pembacaan alat ukur tachometer .
Gambar 6 . Grafik pengamatan presisi alat

## 3.4.  Stabilitas Alat
Data stabilitas alat ditunjukan oleh Tabel 3.
Tabel 3. Data pengamatan stabilitas alat
Waktu (Menit) Tachometer (Rpm) x x − Stabilitas
(%) 0 79,7 0,3 99,625 2 79,7 0,3 99,625 4 79.5 0,5 99,375 6 79,5 0,5 99,375 8 79,4 0,6 99,25 10 79,0 1,0 98,75
Pada Gambar 7 grafik menunjukan tingkat stabilitas yang cukup baik, dimana terjadi nilai yang sama pada menit ke 0 dan ke 2, lalu pada menit ke 4 dan 6 nilai yang ditunjukan oleh tachometer pun menunjukan nilai yang sama. Adapun tingkat kestabilan data dapat ditentukan dengan menghitung banyaknya data yang berada didalam rentang 50% diatas dan dibawah mean. Jika sebanyak 50% data berada dalam rentang 50% diatas dan dibawah mean,  maka  data  tersebut  dapat  dikatakan  stabil  (Supriatni,  2017).    Turunnya  kecepatan  motor stepper ini dikarenakan  penurunan  fungsi  driver  motor  stepper  yang  disebabkan  karena  kenaikan  suhu  yang  dialami  oleh driver  motor  stepper.  Hal  ini  dikarenakan  penurunan  fungsi  driver  motor  stepper  yang  disebabkan  karena kenaikan  suhu  yang  dialami  oleh  driver  motor  stepper.    Selain  mengalami  penurunan  kecepatan, motor  stepper juga sering berhenti berputar tiba-tiba ketika suhu driver sudah terlalu panas karena arus yang dibeerikan oleh power supply melebihi arus yang dibutuhkan oleh driver motor stepper.
Gambar 7. Grafik pengamatan stabilitas alat
Irfan D, Junaidi, Surtono A, 2021, Rancang Bangun Mesin Penggulung Lilitan Kawat Transformator Otomatis Berbasis Arduino Uno , Journal of Energy Material and Instrumentation Technology , Vol. 2, No. 3, 2021
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1.  Mesin  penggulung  lilitan  kawat  transformator  dapat  diatur  kecepatan  dan  juga  dapat  menentukan  jumlah lilitan kawat dengan baik dengan selisih lilitan tiap pengulangan antara 1 lilit kawat sampai dengan 3 lilitan kawat.
2.  Mesin  penggulung  lilitan  kawat  transformator  memiliki  tingkat  presisi  yang  cukup  tinggi  dengan  perbedaan kecepatan pada motor stepper berkisar antara 2 sampai dengan 3 Rpm.
3.  Motor  stepper  mengalami  perubahan  kecepatan  ketika  driver  L298N  mengalami  kenaikan  suhu  pada  waktu tertentu.

## 5.  Daftar Pustaka
Ahyar, M., & Irdam. (2019). Jurnal Keteknikan dan Sains (JUTEKS) – LPPM UNHAS Vol. 1, No.1, Juni 2018 23. Jurnal Keteknikan Dan Sains , 1 (1), 23 – 31.
I  Fushilat,  I.,  Somantri,  Y.,  &  Somantri,  M.  2014.  Rancang  Bangun  Mesin  Gulung  Transformator  Otomatis Berbasis Mikrokontroler . Jurnal Keteknikan Dan Sains. 13(1), 23 – 34.
Fahmi, A.H. 2017. Mengatur Kecepatan Motor Dc Spindle Berbasis Pwm (Pulse Width Modulation) Pada Mesin Cnc Portable, Tugas Akhir, Fakultas Vokasi. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Nenny, Angraeni. 2010. Faraday dan Kelistrikan. Elex Media Komputindo, Jakarta.
Safitri, D. M., Astriaty, A. R., & Rizani, N. C. 2006. Human Reliability Assessment dengan Metode Human Error Assessment and Reduction Technique pada Operator Stasiun Shroud . Jurnal Rekayasa Sistem Industri Vol. 4, No. 1.
Supriatni,    Ani.,  2017 Pengaruh  Senam  Semaphore  Terhadap  Peningkatan  Keterampilan  Gerak  Lokomotor  Anak Tunagrahita Sedang Di Slb Abc Yplab Lembang, Tugas akhir, Universitas Pendidikan Indonesia.
Yakob, Liklikwatil. 2014. Mesin-mesin Listrik Untuk D3 . Deepublish, Yogyakarta.
Yandri,  V.  R.,  &  Desmiwarman.  (2016).  Rancang Bangun  Alat  Penggulung  Kawat  Email  Untuk  Kumparan  Motor Menggunakan Mikrokontroller Atmega328 Sebagai Unit Pengendali. Jurnal Teknik Elektro ITP , 5 (2252), 16 – 21.
Zulhal & Zhanggischan. 2004. Prinsip Dasar Elektronika . PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakatra