Copyright © 2020, JPLP, e ISSN 2654-251X

## Penambahan Fitur Tampilan LCD dan Micro SD Card Reader pada mesin Laser Engraver and Cutter di Laboratorium Pengemudian Listrik

## Mochammad Darwisa
a Program  Studi Elektro Industri, Polteknik  Elektronika  Negeri Surabaya Corresponding Author E-mail : mdarwis@staff.pens.ac.id
Received: 14nd  January 2020; Revised: 18th  January 2020; Accepted: 19th  January 2020;
Available online: 24th  January 2020; Published regularly: January 2020

## Abstract
Laser engraver and cutter machine that have been made in previous research, can only be controlled by a computer. The addition of LCD display and Card Reader will make it work alone without using a computer (offline). Card  reader  is  used  to  read  gcode  files  from  2-dimensional  design  that  have  been  made  on  a  computer.  LCD display is  used  to display  a menu  or a list  of  existing  settings,  the  percentage  of loading  data  from  a gcode  file and displays the 2-dimensional  design of the gcode file. To move the menu on the LCD display an encoder  switch is used. This additional  feature  was  created  using  a  microcontroller  STM32F1  type  as  a  core  control  system which  performs serial  communication  with  a  laser  machine.  32  bit  ARM  microcontroller  is  used  because  a lot  of  tasks  has  to perform. It must be able to read data from the SD card, display the image form from the gcode file and send it to the laser machine. Compared 3 types of gcode file of different file sizes and the speed of loading the data. The laser machine  can perform its function  by using the controls  of the additional  feature  modules  that have been made.
Key Words : 32 bit microcontroller,  ARM, STM32F1, Card Reader, Encoder Switch, Serial Communication

## Abstrak
Mesin laser engraver dan cutter yang sudah dibuat pada penelitian sebelumnya, hanya dapat dikendalikan oleh  sebuah  komputer.  Namun,  komputer  yang  dimiliki  jumlahnya  terbatas  dan  harus  digunakan  untuk keperluan yang  lain.  Penambahan  fitur  tampilan  LCD  dan  Card  Reader  akan  membuat  mesin  laser  dapat bekerja  sendiri tanpa  menggunakan  komputer  (offline).  Card  reader  digunakan  untuk  membaca  file  gcode  dari desain  2  dimensi yang  sudah  dibuat  pada  sebuah  komputer.  Tampilan  LCD  digunakan  untuk  menampilkan menu  atau  daftar  dari pengaturan  yang  ada,  persentase  loading  data  dari  file  gcode  yang  sudah  diletakkan pada  mikro  sd  card,  dan menampilkan  bentuk  disain  2  dimensi  dari  file  gcode  tersebut.  Untuk  menggerakkan menu  pada  tampilan    LCD  digunakan  saklar  encoder.  Fitur  tambahan  ini  dibuat  dengan  menggunakan mikrokontroller    jenis  STM32F1  yang  melakukan  komunikasi  serial  dengan  mesin  laser.  Digunakan mikrokontroller  jenis  ARM  32 bit karena  harus  dapat membaca  data  dari sd card,  menampilkan  bentuk  gambar dari file gcode dan mengirimnya  ke mesin laser. Dibandingkan  kecepatan  loading  dari 3 buah file gcode dengan ukuran  yang berbeda  dan diamti  kecepatan  loading datanya.  Mesin  laser  dapat  melakukan  fungsinya  dengan menggunakan  kendali  dari  modul  fitur  tambahan  yang sudah dibuat.
Kata Kunci : 32 bit mikrokontroller,  ARM, STM32F1,  Card Reader, Saklar Encoder, Komunikasi  Serial

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  sebuah  komputer  oleh  seorang  PLP  adalah  sebuah  keharusan  dalam  melakukan tugasnya. Pada penelitian sebelumnya  sudah dibuat mesin laser engraver dan cutter untuk membuat  casing acrylic   yang terhubung  dengan  sebuah  komputer.  Jika  pada  saat  yang  bersamaan   dibutuhkan   sebuah komputer  untuk melakukan  kerja  paralel,  dan  jika  hanya  sebuah  komputer  yang  dimiliki,  tentu  hal  ini akan menjadi masalah. Dan  untuk  pengerjaan  bentuk  yang  sama  dan  dalam  jumlah  yang  banyak,  tentunya  diperlukan  mesin  laser engraver  dan  cutter  yang  dapat  bekerja  mandiri  tanpa  harus  terhubung  dengan sebuah   komputer.   Penelitian kali   ini   akan   memberi   solusi   terhadap   masalah   yang   ada   dengan menambahkan  fitur tampilan  LCD dan pembaca memori SD Card
Gambar 1. Mesin Laser Engraver dan Cutter yang sudah dibuat pada penelitian  sebelumnya
Yang menjadi permasalahan  utama dalam perancangan  dan pembuatan prototype ini adalah:
Bagaimana  perancangan  desain  purwarupa  (prototype)  fitur  tambahan  pada  mesin  laser  engraver dan  cutter,  Bagaimana  sistem  penyimpanan  dapat  diakses  datanya  oleh  mikrokontroler    utama  dan ditampilkan  disain  gambarnya  di  tampilan  LCD  dan  bagaimana  keefektifan  dan  keefisiensian  dari penambahan fitur tersebut Secara garis besar, tujuan dari pembuatan  prototype ini ialah :
Mendapatkan  sebuah  alat hasil  teknologi  yang  membantu  kerja  PLP,  mahasiswa  dan dosen, Dapat menciptakan  produk tepat guna dan mendapatkan  sebuah  alat  yang  dapat  membuat  sebuah  casing  yang dapat  didisain  dengan  komputer dan dapat dibuat dalam jumlah sedikit atau banyak secara mandiri tanpa menggunakan  komputer.
Luaran yang diharapkan dari pembuatan alat ini ialah
Mendapatkan sebuah alat yang nantinya bisa membantu dosen, plp dan mahasiswa dalam merancang dan  membuat  casing  akrilik  dari  sebuah  rangkaian  elektronik, mendapatkan  sebuah  alat  yang  nantinya bisa membantu membuat peralatan untuk mendukung kinerja laboratorium dan mengadakan  pelatihan  ke sesama  PLP  agar  dapat  membuat  suatu  rancangan  benda  dengan  mesin laser cutte.

## BAHAN DAN METODE
Komponen   –   komponen   elektronik   yang   digunakan   dalam   penelitian   ini    untuk   menunjang pembuatan  alat dalam penelitian ini, antara lain: a.     Modul Mikrokontroller  STM32
Dibutuhkan  sebuah  mikrokontroller  tambahan  lagi  untuk  penambahan  fitur  terhadap  mesin  laser engraver  dan laser yang ada. Menggunakan  mikrokontroller  jenis ARM STM32F1.  Fitur tambahan  akan menggantikan   tugas   komputer   atau   PC.   Sehingga   mikrokontroller   pada   fitur   tambahan   ini   akan melakukan  komunikasi  serial  dengan  mesin  laser.  Digunakan  mikrokontroller  jenis  ARM  32 bit karena mikrokontroller  harus dapat membaca data dari sd card, menampilkan bentuk gambar dari  file gcode dan mengirimnya  ke mesin laser.  Mikrokontroller  akan melakukan  multitasking  dan harus cepat prosesnya.
Gambar 2. Modul mikrokontroler  STM32
b.     Rotary Encoder
Digunakan  rotary  encoder  untuk  melakukan  tugas  pemilihan  menu  pada  display  LCD  dengan mudah.  Meskipun  dapat  menggunakan  sistem touch  screen pada  display  LCD  yang  terbaru,  namun penggunaan  rotary  encoder  lebih  sederhana  baik  dalam  jumlah  penggunaan  pin  input  output  pada mikrokontroller,  maupun kesederhanaan  dalam pembuatan perangkat  lunak untuk pengoperasiannya
(a)                                       (b)
(c)                                                                (d)
Gambar 3. Rotary Encoder (a) bentuk fisik (b) pinout
(c) gambar sinyal keluaran pada pinoutnya
(d) skematik antarmuka rotary encoder dengan  mikrokontrolller
c.     LCD TFT
Tampilan  LCD  TFT  (Liquid  Crystal  Display  Thin  Film  transistor)  digunakan  sebagai  pengganti monitor  di  komputer  atau  PC.  LCD  akan  menampilkan  menu  pilihan  kerja  mesin  laser  engraver  atau cutter, gambar disain dari file yang sedang diproses dan status pengerjaan laser yang sedang berlangsung. Dalam penelitian ini digunakan  LCD TFT berukuran 3.5 inch

## Gambar 4. LCD TFT
d.     SD Card Reader
Modul   SD  Card  reader   yang  ada  dipasaran   didisain   menggunakan   antar  muka  SPI  ( Serial Peripheral  Interface ).  File gambar  yang sudah  didisain  di komputer  dan sudah dirubah  menjadi  format gcode  (*.NC)  akan  disimpan  pada  sebuah  SD  Card.  Modul  ini  akan  membantu  mikrokontroller  untuk membaca sebuah file gcode yang tersimpan pada SD Card dan menerjemahkannya menjadi gerakan motor stepper pada sumbu x,y dan on/off laser

## Gambar 5. SD Card Reader
Setelah  mendaftar  semua  komponen  elektronik  yang diperlukan,  maka  langkah  selanjutnya  adalah membuat  blok  diagram  dari  sistem  yang  akan  dibuat.  Dengan  blok  diagram  ini,  perancang  sistem dan orang  lain  yang  akan  menggunakan  sistem,  dapat  memahami  sistem  dan  cara  kerjanya  dengan mudah. Blok Diagram dapat dilihat pada gambar 2.5. Disisi kiri gambar adalah modul yang sudah dibuat pada penelitian sebelumnya dan sebelah kanan adalah penambahan fitur yang dibuat pada penelitian saat ini.

## Gambar 6. Blok Diagram  Rangkaian
Pada gambar 7 dapat kita lihat proses modifikasi papan kendali utama mesin laser engraver atau cutter. Pada sisi kiri adalah modul kendali utama yang sudah dibuat pada penelitian  sebelunya  (berwarna hijau) dan  pada  sisi kanan  adalah  hasil  modifikasi  modul  kendali  utamanya.  Perubahan  yang  mendasar adalah
ditambahkannya      kapasitor      pada    jalur      catu    dayanya      dan      konektor      untuk      ke      modul fitur tambahannya.

## Gambar 7. Disain ulang modul kendali utama mesin laser engraver dan cutter
Konfigurasi  pinout  pada  modul  kendali  utama,  dapat  dilihat  pada  gambar  2.7.  Dapat  kita  lihat bahwa hanya 4 pin yang kita gunakan dari 10 pin yang ada. Dua pin untuk jalur komunikasi  serial (Tx = pemancar  dan  RX=  penerima)  dan  dua  pin  untuk  sumber  tegangan  (Vcc  dan  GND).  Pin  yang  lain yang belum dipakai, dapat digunakan  untuk pengembangan  di masa yang akan datang.

## Gambar 8. Konfigurasi  konektor untuk penambahan  fitur LCD dan Card Reader
Setelah   melakukan   modifikasi   terhadap   modul   kendali   utama,   langkah   selanjutnya   adalah melakukan pengujian terhadap komponen-komponen  penyusun modul fitur tambahan. Pengujian pertama adalah  pengujian  pemrograman  sederhana  terhadap  mikrokontroller  yang  akan  digunakan.  Biasanya dilakukan  tes  uji  input  output  sederhana  menggunkan   LED  dan  push  button.  Kemudian  dilakukan pengujian LCD seperti pada gambar 9.
Gambar 9. Tes LCD TFT
Jika  pengujian  LCD  sudah  selesai,  maka  langkah  selanjutnya  adalah  pengujian  rotary  encoder (gambar 10.). Jika operasi dasar rotary encoder sudah berjalan dengan baik, maka dapat dibuat pengujian pemilihan menu yang ditampilan di LCD.
Gambar 10. Tes Rotary Encorder
Pengujian  selanjutnya  adalah  uji  modul  SD  Card  Reader  (gambar  11.).  Uji  pertama  adalah  untuk menampilkan  daftar nama file yang berada dalam SD Card yang sebelumnya  sudah diisi file jenis gcode dari sebuah komputer. Kemudian,  akan ditampilkan  visualisasi disain gcodenya pada display LCD .

## Gambar 11. Tes SD Card Reader
Pengujian   terakhir  seblum  uji  integrasi   atau  penggabungan   semua   komponen   fitur  tambahan adalah  uji  komunikasi  serial  RS232.  Fitur  modul  tambahan  harus  berfungsi  seperti  komputer  (karena memang  tugasnya  menggantikan  komputer  untuk  dapat  bekerja  mandiri).  Menerjemahkan  file  gcode untuk kemudian memerintahkan  modul kendali utama menggerakkan  sumbu sumbu x,y dan on/off laser

## Gambar 12. Tes Komunikasi  Serial
Setelah  uji  semua  komponen  elektronik  penyusun  modul  fitur  tambahan  sudah  dilakukan,  maka langkah selanjutnya  adalah mengintegrasikannya  dalam sebuah PCB tunggal seperti gambar 2.12.
Gambar 13. Modul fitur tambahan  pada mesin laser engraver dan cutter
Pengujian  paling  akhir  adalah  uji  keberhasilan  komunikasi  antara  modul  fitur  tambahan  dengan modul kendali utama seperti pada gambar 14.
Gambar 14. Rangkaian lengkap modul kendali utama dan modul fitur tambahan HASIL DAN PEMBAHASAN
Dibuat  tampilan   menu  yang  berisi  pemilihan   file,  penggerakan   lengan   sumbu   mesin  secara manual seperti pada gambar 15. Pemilihan menu menggunakan  rotary encoder.
Gambar 15. Sistem Menu yang dibuat
Sebagai  uji unjuk  kerja  modul  fitur  tambahan,  digunakan  3 (tiga)  file gcode  sebagai  pembanding. File yang digunakan  dibedakan  dari tingkat kerumitan  gambar  yang dikerjakan.  Semakin rumit gambar, semakin besar ukuran filenya dan semakin lama proses pengerjaannya  (gambar 16.).
‘
Gambar 16. Contoh bentuk gambar  yang akan
diujikan
Tabel 1. Ukuran objek Gambar
Nama File Tinggi (mm) Lebar (mm) 46gy.nc 58.53 34.44 dora.nc 15.99 17.04 finger.nc 14.15 12.64
Copyright © 2020, JPLP, e ISSN 2654-251X
Gambar 17. Ukuran tiap file yang diujikan
Tabel    1.    menunjukkan      ukuran    dimensi      tiap    gambar      yang    akan    diuji    dan    gambar    17. menunjukkan  besar ukuran tiap file gambar yang akan diuji
Gambar 18. Tampilan display LCD TFT pada tiap file uji
Gambar 19. Tampilan  display LCD pada waktu proses sedang berlangsung
Tabel 2. Waktu pengerjaan  laser, dengan speed 100
Nama File waktu (menit.detik) 46gy.nc 07.36 dora.nc 00.10 finger.nc 00.51
Proses   pengerjaan   laser   engraver   dan   cutter   dengan   menggunakan   modul   fitur   tambahan diperlihatkan  secara tampilan  pada gambar  18. dan 19. Waktu proses  pengerjaan  laser dengan kecepatan 100 titik perdetik tercantum pada tabel 2.
Gambar 20. Proses penggunaan  alat laser engraver  dan atau cutter dengan Penambahan  fitur display LCD TFT dan SD Card

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  pembuatan  penambahan  fitur  dari  mesin  laser  engraver  dan  cutter,  menunjukkan bahwa penambahan fitur dapat dibuat dengan baik dan sudah dicobakan pada tiga jenis file yang berbeda. Hasil dan kecepatan pengerjaaannya  sama persis seperti yang dilakukan dengan menggunakan  komputer atau PC biasa.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  disampaikan  kepada  Kepala  Laboratorium  Robotika  dan Kepala  Laboratorium Pengemudian   Listrik   di   Politeknik   Elektronika   Negeri   Surabaya   atas   fasilitas   laboratorium   dan peralatannya.

## DAFTAR PUSTAKA/REFERENCES
Anna Kaziunas France, Make: 3D Printing, Maker Media, 2014 Donald  Noris,  Programming  with  STM32:  Getting  Started  with  Nucleo  board  and  C/C++,  ISBN: 978- 1260031317 Kirk Hausman, Richard Horne, 3D Printing for Dummies, John Wiley & Sons, Inc., 2014 Moh. Dahlan, Budi Gunawan, F. Shoufika Hilyana,Rancang Bangun Printer 3D Menggunakan Kontroller Arduino Mega 2560, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muria Kudus, Prosiding SNATIF  ke-4 Tahun 2017
Richard Salinas, 3D Printing with RepRap Cookbook, Packt Publishing, 2014
Warren  Gay,  Beginning  STM32:  Developing  with  FreeRTOS,  libopencm3  and  GCC,  2018,  Apress, ISBN: 978-1484236246.
Hermawan,  T.,  A.  Syarief,  M.H.  Arisandi,  M.D.  Saptono,  N.  Destiana  dan  M.  Atmomarsono.  2008. Viabilitas Streptococcus sp.  Menggunakan  Konsentrasi  Gliserol  yang  Berbeda  dalam  TSB  Selama Empat  Bulan  Preservasi  Beku.  Prosiding  Hasil  Uji  Coba  Preservarsi  Vol  3.  Pusat  Karantina  Ikan. Jakarta.
Joko  T,  Subandi  A,  Kusumandari  N,  Wibowo  A,  and  Priyatmojo  A.  2014.  Activities  of  Plant  Cell Walldegrading Enzymes by Bacterial Soft Rot Of Orchid. Arch. Phytopathol. Plant Prot. 47(10): 1239– 1250.
Miles,  A.  A.  and  Misra  S.  S.  1938.  The  Estimation  of  The  Bactericidal  Activity  of  Blood.  Journal  Of Hygiene 38:732-749.
Najmiyati,  E.  dan  Dominikus  A.  H.  2012  Viabilitas  Konsorsium  Mikroba  Pendegradasi  Hidrokarbon Setelah Penyimpanan dalam Pendingin dan Penyimpanan Beku. Ecolab 6(2): 61-104.
Rakhashiya  P.M.,  Patel  P.P.,  Sheth  B.P.,  Tank  J.G.,  and  Thaker  V.S.  2016.  Detection  of  Virulence  and Pathogenicity Genes in Selected Phytopathovars. Arch. of Phytopathology Plant Protect. 49(1 - 4): 64–73.
Setiaji,  J.  2015.  Pengaruh  Gliserol  pada  Media  Tryptic  Soy  Broth  (TSB)  terhadap  Viabilitas  Bakteri Aeromonas hydrophila. Jurnal Dinamika Pertanian Vol.30(1):83-91.
Sudir. 2011. Pengaruh Varietas, Populasi Tanaman dan Waktu Pemberian Pupuk N terhadap Penyakit Padi.
Prosiding Seminar Ilmiah Hasil Penelitian Padi Nasional 2010. Balai Besar Penelitian Tanaman Padi: 393-604.
Suparyono, Sudir, dan Suprihanto. 2004. Pathotype Profile of Xanthomonas campestris pv. oryzae , Isolates from  The Rice Ecosystem in Java. Indonesian Jurnal of Agricultural Science 5(2): 63-69.
Wahyudi, A. T., S. Meliah, dan A. A. Nawangsih. 2011. Xanthomonas oryzae pv . oryzae Bakteri Penyebab Hawar Daun pada Padi: Isolasi, Karakterisasi, dan Telaah Mutagenesis dengan Transposon. Makara Sains 15(1): 89-96.