## RANCANG BANGUN MESIN POTONG PLASTIK ROL BERBASIS MIKROKONTROLLER AT Mega 16
Kukuh Setyadjit 1 , Balok Hariadi 2
1 Teknik Elektro Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail: kukuh@untag-sby.ac.id
2 Teknik Elektro Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail: balokhariadi@untag-sby.ac.id

## Abstract
The  developer  of  the  system  microcontroller  ATMega16  in  a  control system that is moving forward, facilitate human to do control of such a device automatically without a computer device. This makes the system control in the industry is getting easier and cheaper. In this study will be made in the control system machine pieces of plastic roll on the sensor optocoupler. The equipment uses two motors, dc, of the  country to curl up plastic so they  form a roll, and the  motor  still  to  move  heating  and  cutter.  For  the  process  of  heating  used  a wire niklin as for the process of cutting the use of blade saw. To determine the length  of  plastic  pieces  then  used  a  sensor  optocoupler,  and  microcontroller ATMega16 as a control centre.
Key word: Microkontroler ATMega16, optocoupler.

## 1. PENDAHALUAN
Perkembangan  sistem  kontrol  dan  sistem  mikroktroller  yang  semakin  maju  pada  saat  ini, membantu  memudahkan  manusia  dalam  menjalankan  segala  aktifitasnya.  Hal  ini  membuat sistem  dan  sistim  kerja  manusia  dalam  menjalankan  aktifitasnya  menjadi  lebih  efektif  dan efisien.
Dalam  Penelitian  ini  akan  dibuat  sebuah  sistem  kontrol  untuk  mesin  potong  plastik  roll berbasis  mikrokontroller  ATMEGA16.  Diharapkan  dengan  adanya  alat  ini  mampu  menjadi salah  satu  solusi alternatif pada sistem kontrol mesin yang  sudah ada dengan biaya  yang  lebih murah  namun  tetap  fleksibel  dan  handal.  Sehingga  memudahkan  industri  kecil  maupun  rumah tangga tetap mampu menjalankan bisnisnya dengan efektif, efisien dan berdaya saing tinggi. Sistem  kontrol  ini  menggunakan  mikrokontroller  ATMEGA16    yang  memiliki  beberapa kelebihan seperti memiliki kapasitas memori yang cukup besar, saluran (port) I/O sebanyak 32 buah,  Selain  itu  mikrokontroler  ATMega16  juga  sudah  dilengkapi  PWM  untuk  pengendalian kecepatan motor.

## 2. METODE
Secara garis besar sistem ini terdiri dari beberapa bagian yaitu keypad 3x4, Mikrokontroler ATMega16,  LCD  2x16, optocoupler ,  motor  dc1  dan  motor  dc2.  Adapun  diagram  blok rangkaian seperti terlihat pada gambar 1 berikut :
`
Gambar 1. Diagram Blok Rangkaian Sistem
Cara  kerja  dari  gambar  diagram  diatas  adalah  dengan  menekan  tombol keypad terlebih dahulu yaitu pada tombol satu untuk menentukan panjang plastik yang akan dipotong kemudian tekan  tombol  dua  untuk  menentukan  jumlah  plastik  yang  akan  dipotong.  Setelah  itu  data masukan tadi akan disimpan di mikrokontroler  kemudian akan ditampilkan ke LCD. Kemudian Setelah  data  dimasukkan  dan  tombol  start  ditekan  maka  mikrokontroler  akan  mengaktifkan rangkaian driver untuk menghidupkan motor yang berfungsi untuk memutar rol sebagai penarik plastik.  Kemudian  dari  putaran  rol  akan  dibaca  oleh  sensor  optocoupler  yang  berguna  untuk menentukan panjang plastik. Setelah ditentukan jumlah potongan dan panjang plastik.

## a. Rangkaian Keypad
Keypad  yang  digunakan  dalam  Penelitian  ini  memililki  konfigurasi matrix 3x4,  sehingga ada  12  angka  susunan  saklar push-button .  Masing-  masing  tombol  tersebut  memiliki  fungsi sebagai berikut:
 Tombol RST, berfungsi untuk mereset sebelum tombol angka ditekan
 Tombol  angka  0  –  9,  berfungsi  untuk  memasukkan  data  ke  mikrokontroler  sesuai  dengan panjang plastik dan jumlah potongan yang diingikan
 Tombol start, berfungsi untuk mengaktifkan pemrosesan kerja mikrokontroler
Cara  kerja  dari keypad adalah  persilangan  antara  kolom  dan  baris.  Setiap  kali  tombol ditekan akan terjadi persilangan, hal ini akan menghasilkan sinyal dan  kemudian diproses  oleh mikrokontroler.  Tombol-  tombol  yang  akan  dihubungkan  ke port-  port mikrokontroler  (PB0, PB1, PB2, PB5, PB6, PD2, DAN PD7 ), seperti  yang ditunjukkan pada gambar 2. persilangan baris  dan    kolom    yang    terjadi  akibat  penekanan  tombol-  tombol  keypad  diperlihatkan  pada tabel 1.
OPTOCOUPLER
LCD
MIKROKONTROLER ATMEGA16 MOTOR DC DRIVER MOTOR DC 2 KEYPAD DRIVER MOTOR DC 1 SEALING CUTTING
Gambar  2.
Hubungan Keypad ke Port mikrokontroler Tabel .1 Kondisi Keypad ke Port mikrokontroler Port  Mikrokontroler PB0 PB1 PB2 PD3 1 2 3 PD7 4 5 6 PB5 7 8 9 PB6 RST 0 START
Berdasarkan  tabel  diatas  cara  kerja keypad ini  merupakan  persilangan  antara  baris  dan kolom. Saat mikrokontroler ATMega16 dihidupkan maka pada port B atau D akan menuliskan logika “1” , lalu port B atau D (PD3, PD7, PB5, PB6) diprogram guna mengirimkan logika “0” secara scaning, kemudian hasilnya dibaca pada port B (PB0, PB1, PB2). misalnya jika tombol 1 ditekan  maka  pada  port  PD3  mengeluarkan  logika  “0”  untuk  dikirim  ke  port  PB0    Sehingga angka 1 = 0111011.
Hasil  persilangan  antara  baris  dan  kolom  menghasilkan  logika  “0”,  keluaran  ini  akan dikirimkan  ke  mikrokontroler  melalui  port  PA1  dan  PA3  untuk  dikeluarkan  ke  LCD  dengan menggunakan  sistem scaning .  Dibawah  ini  tabel  kondisi  port  PB  danport  PD    yang  akan dikirimkan ke mikrokontroler melalui port PA1 dan port PA3

## b. Rangkaian Mikrokontroler ATMega16
Rangkaian  mikrokontroler  ATMega16  beserta  jalur  hubungannya  dapat  dilihat  pada gambar  3.Rangkaian  reset  terdiri  dari  R  =  10  K.  rangkaian  reset  diperlukan  supaya mikrokontroler  ATMega16  dapat  mereset  secara  otomatis  pada  saat  pertama  kali  catu  daya dihidupkan.  Keadaan  reset  diperoleh  ketika  port  reset  diberi  logika  1  selama  minimal  2  siklus mesin (22 periode osilator).ini didapat dengan cara menghubungkan port XTAL 1 dan XTAL 2
ke dua buah kapasitor (C1 dan C2) yang berharga 22 pF. Dengan menggunakan kristal 11 MHz, maka 1 siklus mesin memerlukan waktu 1µs (11 periode
Gambar 3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega16

## c. Rangkaian Driver Motor DC 2
Untuk mengatur kecepatan putar  putaran motor dc digunakan metode PWM ( Pulse Width Moudulation )  yang  dibangkitkan  dari  melalui  fitur timer pada  mikrokontroler.  dan  output  dari ATMega16  sebelum  masuk  ke  rangkaian driver motor  perlu  adanya  pemisahan  rangkaian ATMega16  dengan  rangkaian  driver  motor.  Hal  ini  diperlukan  supaya  terhindar  dari  adanya arus  balik  dari  motor,  sehingga  diperlukan optocoupler .  Rangkaian optocoupler mendapat masukan  dari  mikrokontroler  yang  berupa  data  pergerakan  motor  selanjutnya  dihubungkan  ke driver  motor.  Pada  rangkaian optocoupler ,  keluaran  dari  mikrokonroler  dihubungkan  dengan kaki  katoda  dari optocoupler .  Sehingga  untuk  mengaktifkan optocoupler dibutuhkan  data dengan logika “0” atau aktif low. Adapun rangkaian driver ditunhukkan pada gambar berikut.
Gambar 4
Rangkaian Driver Motor DC
Rangkaian ini terdiri dari dua buah mosfet kanal P dan dua buah mosfet kanal N. prinsip kerja rangkaian adalah dengan mengatur hidup- mati ke empat mosfet tersebut. Yaitu pada saat mosfet  Q1  dan  mosfet  Q4  on  sedangkan  mosfet  Q2  dan  mosfet  Q3  off,  maka  sisi  kiri  dari gambar motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya, sedangkan sisi kanan motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya sehingga motor akan bergerak searah jarum jam (cw).
Sedangkan  jika  mosfet  Q2  dan  mosfet  Q3  on  sedangkan  mosfet  Q1  dan  mosfet  Q4  off, maka  sisi  kanan motor akan terhubung dengan kutub positif dari  catu daya  sedangkan sisi kiri motor  akan  terhubung  dengan  kutub  negatif  dari  catu  daya,  maka  motor  akan  bergerak berlawanan  arah  jarum  jam    (ccw).Konfigurasi  lainnya  adalah  apabila   mosfet  Q1  dan  mosfet Q2  sedangkan  mosfet  Q3  dan  mosfet  Q4 off .  Konfigurasi  ini  akan  menyebabkan  sisi  kiri  dan kanan motor terhubung pada kutub yang sama yaitu kutub positif sehingga tidak ada perbedaan tegangan diantara dua buah polaritas motor, sehingga motor akan diam. Konfigurasi seperti ini disebut dengan konfigurasi break .
Transistor jenis mosfet dipilih  karena transistor ini sanggup dilalui arus  yang relatif besar jika  dibandingkan  transistor  lain,  serta  memiliki  daya  disisipasi  yang  kecil  sehingga  transistor ini  dapat  menghemat  pemakaian  daya.  Sisi  daya  masukan  tegangan  rendah  juga  dipisahkan dengan optocoupler.

## d. Rangkaian Motor DC 1
Motor  dc  1  berfungsi  sebagai  penarik  roll  plastik,  driver  Motor  ini  menggunakan  sebuah relay 12 volt . Dan berikut adalah gambar rangkaian motor servo.

## Gambar 5
Rangkaian Motor DC 1
Secara  umum  untuk  menggerakkan  motor  servo  tipe  standard  adalah  dengan  cara memberikan  pulsa  high  selama  1,5  ms  dan  menguulanginya  setiap  20  ms,  maka  posisi  servo akan berada ditengah atau netral (0°).

## e. Rangkaian Sensor Optocoupler
Rangkaian sensor optocoupler terdiri dari transmitter dan receiver. Transmitter merupakan LED infra merah yang akan mentransmisikan cahaya infra merah ke receiver yang berupa photo transistor.  Apabila  cahaya  dari  LED  infra  merah  tidak  tertutup  oleh  suatu  material  atau  benda yang  tidak  bisa  menembus  cahaya,  maka  photo  transistor  akan cut  off .Dari  cara  kerja optocoupler ini  dapat  digunakan  untuk mendeteksi banyaknya suatu putaran mekanik. Dengan penambahan  sistem  mekanik  yang  mampu  menutup  dan  membuka  secara  sesaat,  maka  cahaya
dari LED infra merah akan menuju ke photo transistor. Berikut adalah gambar rangkaian sensor optocoupler .
Gambar.7
Rangkaian Sensor Optocoupler

## f. Pemanas f. Rangkaian
Rangkaian  Pemanas  yang  digunakan  dalam  tugas  akhir  ini  menggunakan  kawat  niklin yang diberi tegangan  sumber dc yang dapat  diatur tingkat kepanasannya dengan menggunakan variable resistor dan fuse sebagai pengaman.

## Gambar.8 Rangkaian Pemanas Menggunakan Kawat Niklin

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  keypad  bertujuan  untuk  mengetahui  hasil  keluaran  tombol  yang  ditekan.  Hasil pengukuran keypad ditampilkan gambar.
Gambar 9.

## Rangkaian Keypad
Pada  saat  pertama  kali  ATMega16  dinyalakan  semua  port  yang  menuju  pada  keypad berlogika “1”  kemudian proses scaning secara bergantian yaitu pada port P D.3, P D.7, P B.5 dan P B.6 sebagai keluaran logika “0” secara bergantian, sedangkan pada port P B.0, P B.1 dan P  B.2  sebagai  masukan  logika  “0”.  Contoh  penekanan  tombol,  bila  tombol  1  kita  tekan  maka pada P D.3 akan mengirim logika “0” pada P B.0 sehingga data yang terbaca pada port 2 adalah 0111011.
Keterangan :
 0 Volt = Logika “0”
 5 Volt = Logika “1”
a. Pengujian  Driver Motor
Tabel 2. Hasil Pengukuran Driver Motor Port C0 Port C1 Kondisi Motor 1 0 0 1 Putar Kanan 0 1 1 0 Putar Kiri 0 0 0 0 Bebas 0 0 1 1 Pengereman 1 1 0 0 Pengereman
Dari hasil pengujian diatas telah menunjukkan bahwa rangkaian driver motor dapat bekerja sesuai dengan yang direncanakan.
Keterangan :
 0 Volt = Logika “0”
 12 Volt = Logika “1”
b. Pengujian Sensor Optocoupler
Tabel 3. Hasil Pengukuran Sensor Optocoupler Optocoupler Data  Keluaran Optocoupler Terhalang Low Tidak Terhalang High
Dari hasil pengujian diatas telah menunjukkan bahwa rangkaian  sensor optocoupler dapat bekerja sesuai perencanaan.
Keterangan :
 0 Volt = Logika “0”
 5 Volt = Logika “1”

## c. Pengujian Mekanik
Pengujian  mekanik  dilakukan  guna  mengetahui  bahwa  seluruh  sistem  yang  dirancang dapat  bekerja  dengan  baik.  Pengujian  dilakukan  dengan  cara  menekan  angka  pada  tombol keypad  sebagai  data  masukan  untuk  panjang  plastik  yang  akan  dipotong,  kemudian  tekan tombol start untuk menjalankan mesin. Pengujian dilakukan seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 10.
Foto Mekanik Dan Kontrol
Setelah  proses  pemotongan  plastik  selesai  alat  akan  menunggu  perintah  dari  awal  lagi, demikian siklus alat ini bekerja.

## 4. KESIMPULAN
Setelah dilakukan pengujian terhadap perangkat keras maupun perangkat lunak, didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil pemotongan plastik tidak terlihat jelas
2. Hasil pemanasan plastik kurang terlihat karena kawat niklin kurang panas
3. Arus yang dikeluarkan dari power suply (trafo) kurang besar sehingga mengakibatkan putaran motor dc satu dan dua kencang dan kawat niklin kurang panas

## 5. REFERENSI
Andrianto  Heri,  “Pemrograman  Mikrokontroler  AVR  ATMega16  menggunakan  bahasa  C”, Bandung, Indonesia : Penerbit Informatika, 2008.
http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/28677 diakses 29/4/2014 08:55
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/A/T/M/E/ATMEGA16.shtml
diakses 07/05/2014 05:20
http://eprints.undip.ac.id/20735/1/kendali_motor_dc_sebagai_penggerak_mekanik.pdf  diakses 9/5/2014 14:50
Sumanto,1984. Mesin Arus searah:generator dan motordc. Andi Offset:Yogyakarta.
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/ Diakses 11:15 10/5/2014
http://guru-indonesia.net/admin/file/f_9346_mikrokontrl.pdf diakses 5/15/2014 10:55 http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/24857