## SIMULATOR ALAT PEMOTONG KACA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER
1) M. Ibrahim Ashari, 2) Ahmad Faisol
1,2) Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional Malang

## ABSTRAK
Kemudahan  dalam  berbagai  bidang  pada  saat  ini  sangat  dibutuhkan  oleh  banyak  kalangan  dalam kehidupan  sehari-hari.  Salah  satu  dampak  yang  sangat  diharapkan  dengan  adanya  kemajuan  ilmu  pengetahuan dan teknologi adalah dapat membantu, mempermudah, dan mempercepat proses pekerjaan manusia.
Dalam pemotongan kaca biasanya masih dilakukan dengan cara manual. Hal ini sangat menyita waktu. Atau biasanya jika orang tersebut sudah lelah maka hasilnya tidak dapat diproduksi dengan baik.
Pada  Penelitian  ini  dibuat  sebuah  desain  alat  pemotong  kaca  otomatis  yang  berfungsi  untuk  memotong kaca dan alat ini mempunyai error rata-rata pemotongan kaca sebesar 0,78%.
Kata kunci : Pemotong kaca, otomatis
D alam  hal  pemotongan  sebuah  bahan, kendala  yang  sering  dihadapi  adalah  bila  kita memproduksinya  dalam  jumlah  yang  cukup banyak  dan  dilakukan  dengan  cara  manual, maka  hasil  dari  setiap  bahan  yang  sudah  di potong  tersebut  terjadi  perbedaan  ukuran.  Hal ini  disebabkan  karena  keterbatasan  manusia untuk  mencermati  proses  pemotongan  ketika melakukannya dengan menggunakan alat pemotong kaca manual. Dalam proses pemotongan  kaca  biasanya  kebanyakan  orang masih  melakukannya  dengan  cara  memotong sendiri,  hal  ini  sangat  menyita  waktu,  apalagi kalau  dilakukan  tanpa  alat  pengaman,  maka tangan  atau  jari  dapat  terluka  karena  alat tersebut. Atau biasanya jika orang yang bekerja tersebut  sudah  lelah  maka  tidak  dapat menghasilkan sebuah hasil produk yang baik.
Hadirnya kendali otomatis terutama yang berbasis elektronika dirasakan sebagai terobosan yang besar, yang mampu menghasilkan sistem  yang  minimal dan murah, namun  dengan  hasil  yang  sangat  berguna  dan memuaskan.
Berdasarkan  hal  di  atas,  maka  peneliti ingin  mendesain  sebuah  alat  untuk  memotong kaca  secara  otomatis  dengan  harapan  alat  ini bisa  mempermudah  proses  pemotongan  kaca dan lebih terkontrol dengan baik.
Dari  latar  belakang  tersebut  maka terdapatlah  beberapa  permasalahan  dari  alat yang akan dibuat sebagai berikut :
1. Bagaimana  alat  tersebut  dapat  memotong kaca  dengan  baik  sehingga  kaca  tersebut tidak pecah?
2. Bagaimana  mendesain alat pemotong kaca agar mudah digunakan?
3. Bagaimana  alat  tersebut  dapat  bekerja sesuai yang diharapkan.
Tujuan  Penelitian  ini  adalah  untuk mempermudah  proses  dalam  hal  pemotongan kaca  terutama  pembuatan  aquarium  yang terbuat  dari  kaca,  lebih  mudah  dan  aman digunakan.
AVR ( Advanced Versatile RISC ) AVR adalah mikrokontroler RISC ( Reduce  Instruction  Set  Compute )  8  bit berdasarkan  arsitektur  Harvard,  yang  dibuat Atmel  tahun  1996.  Pada  saat  ini  penggunaan mikrokontroller  dapat  ditemui  pada  berbagai peralatan, misalnya peralatan,telvisi, mesin cuci dll.
AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock . AVR memiliki fitur lengkap (ADC Internal , EEPROM Internal , Timer/Counter , Wachdog Timer ,  PWM, Port I/O,  Komunikasi serial ,
Komparator  ,  I2C,  Dll)    pemrograman  AVR dapat  menggunakan low  level  language (assembly)  dan high  level  language (C,  Basic, Pascal,  JAVA,  Dll  )  tergantung  dengan compiler yang digunakan.

## Sensor Limit Switch
Sakelar batas atau limit switch merupakan  saklar  yang  dapat  dioperasikan secara  otomatis  ataupun  manual.   Limit  switch mampunyaifungsi  yang  sama  yaitu  mempunyai kontak NO (Normaly Open) dan NC (Normally Close).  Limit  switch  akan  bekerja  jika  ada benda  yang  menekan  roller-nya,  sehingga kedudukan kontak NO menjadi NC dan kontak
NCmenjadi  NO.  Jika  benda  sudah  diangkat, roller dari limit switch kembali keposisi semula, demikian  pula  dengan  kedudukan  kontak- kontaknya.  Simbol  limit  switch  seperti  terlihat pada gambar 1.

## Gambar 1. Simbol limit switch

## Dioda
Dioda adalah komponen elektronika yang hanya  memperbolehkan  arus  listrik  mengalir dalam  satu  arah  sehingga  dioda  biasa  disebut juga  sebagai  “Penyearah”.  Dioda  terbuat  dari bahan semikonduktor jenis Silicon dan germanium.
Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan  kepadanya,  dioda  bisa  berlaku sebagai  sebuah  saklar  tertutup  (apabila  bagian anoda mendapatkan tegangan positif sedangkan katodanya mendapatkan tegangan negatif).
Berlaku  sebagi  saklar  terbuka  (apabila bagian  anoda  mendapatkan  tegangan  negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif)

## Gambar 2. Simbol Dioda

## Sensor Optocoupler
Optocoupler  adalah  suatu  piranti  yang terdiri  dari  2  bagian  yaitu  transmitter  dan receiver,  yaitu  antara  bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja
secara otomatis.optocoupler atau optoisolator merupakan  komponen  penggandeng  (coupling) antara rangkaian input dengan rangkaian output yang  menggunakan  media cahaya (opto) sebagai  penghubung.  Dengan  kata  lain,  tidak
ada bagian yg konduktif antara kedua rangkaian tersebut.  Optocoupler  sendiri  terdiri  dari  2 bagian ,  yaitu  transmitter  (pengirim)  dan receiver (penerima).

## Gambar 3. Sensor Optocoupler

## Driver motor L298N
L  298N  merupakan  driver  berjembatan ganda  yang  memiliki  tegangan  serta  arus  yang tinggi. Dua input enable berfungsi mengkondisikan sinyal input pada komponen.Emitor  pada  transistor  terendah  di jembatan  tergabung  bersama-  sama  dan dikoneksikan pada hambatan luar.
L 298N mampu beroperasi pada tegangan supply hingga 46 V.Total arus DC hingga 4 A. Memiliki  tegangan  saturasi  yang  rendah  serta tahan pada kondisi bertemperatur sangat tinggi.
Gambar 4.  Pin – pin koneksi L 298N

## METODE Desain Mekanik
Alat pemotong kaca otomatis ini didesain semaksimal  mungkin  agar  dapat  memotong kaca  dengan  baik  dan  mudah  digunakan  oleh penggunanya.  Maka  dari  itu  agar  alat  ini bekerja  optimal  maka  diperlukan  pemotong kaca  yang  baik  dan  motor  yang  mempunyai tekanan  atau  putaran  yang  kuat.  Untuk  motor menggunakan  motor  power  window  dengan tegangan 12 Volt dan arus 5 Ampere.
Selain  alat  pemotong  kaca  dan  motor tersebut  ada  komponen-komponen  yang  lain agar  alat  pemotong  kaca  otomatis  ini  bisa dibuat dengan seoptimal mungkin. Di antaranya adalah:
1. Balok besi kotak
2. Triplek/kayu
3. akrilik 4. Puli / Gear
5. Belt printer A3 sepanjang 50 cm
Gambar 5. Desain alat pemotong kaca otomatis
Desain Hardware
Alat  pemotong  kaca  ini  tersusun  atas beberapa  rangkaian  perangkat  keras  atau hardware yang satu sama lain saling mendukung  dan  berperan  penting.  Perangkat- perangkat tersebut antara lain: 1. Sensor Limit switch 2. Sensor Optocoupler 3. Mikrokontroler AVR 8535 4. Keypad 4 x 4 5. LCD 16 x 2 6. Motor DC Power Window
7. Driver motor L298
Desain  alat  pemotong  kaca  dengan menggunakan  sensor Limit  switch ,  sensor Optocoupler ,  dan  keypad  sebagai Input dan LCD, driver motor serta motor sebagai Output , dapat dilihat pada gambar 6.
Optocoupler Driver motor Driver motor Keypad Driver motor LCD Motor X Motor Y Motor Z Limit switch tebal kaca Mikrokontroller ATMEGA 8535 Limit switch ada kaca
Gambar 6. Blok Diagram Pemotong Kaca Otomatis
Berikut  adalah  penjelasan  mengenai prinsip-prinsip  kerja  alat  pemotong  kaca otomatis  dengan  menggunakan  sensor Limit switch , sensor Optocoupler , dan keypad sebagai Input dan LCD serta motor sebagai Output :
1. Berdasarkan  gambar,  bisa  dilihat  bahwa Input atau  masukan  didapatkan  dari keypad,  sensor Limit  switch ,  dan  sensor
Optocoupler .  Untuk  keypad  digunakan
sebagai Input dalam  menentukan  jarak potong  kaca,  memasukkan  nilai  jarak berapa  cm  kaca  yang  akan  di  potong. Sedangkan  sensor Limit  switch jumlahnya ada  2,  yakni Limit  switch ada  kaca  dan Limit  switch ketebalan  kaca.  Sensor Limit switch ini  digunakan  untuk  mendeteksi adanya  kaca  atau  tidak  dan  membatasi tebal  kaca  maximal  5mm.  Sedangkan
sensor Optocoupler di  sini  jumlahnya  1 digunakan  untuk  mendeteksi  jarak  potong kaca. Sensor ini bekerja berdasarkan sensor yang  dihasilkan  berapa  kali  gelap  dan berapa  kali  terang.  Dan  sensor  ini digunakan untuk menggerakkan motor X.
2. Untuk  Output  dari  alat  pemotong  kaca  ini yaitu  LCD  dan  motor.  LCD  digunakan untuk  menampilkan  nilai-nilai  yang  akan kita  setting  dengan  keypad  Sedangkan motor digunakan untuk  menggerakkan alat agar bisa bergerak dengan otomatis.
3. Dengan  data  yang  telah  diperoleh  dari sensor Limit switch dan sensor Optocoupler akan langsung diproses oleh mikrokontroller AVR.
4. Untuk menggerakkan motor maka diperlukan driver motor. Pada perancangan alat  pemotong  kaca  ini  digunakan  IC L298N sebagai drivernya.

## Motor DC
Motor yang digunakan pada alat pemotong kaca otomatis ini adalah motor power window  dengan  tegangan  12  Volt  dan  arus  5 Ampere.  Motor  yang  digunakan  di  sini jumlahnya ada 3 motor yaitu motor X, motor Y, dan  motor  Z.  Motor  X  digunakan  untuk menggerakkan  motor  jarak  potong  berapa  cm sesuai  dengan  setting  yang  telah  di  set sebelumnya, Motor Y digunakan untuk
menggerakkan motor maju-mundur saat melakukan pemotongan kaca, Motor Z digunakan  untuk  motor  tekan  alat  pemotong kaca  saat  melakukan  pemotongan.  Digunakan motor  power  window  karena  memerlukan tenaga  yang  besar  untuk  menggerakkan  motor X,  motor  Y  dan  motor  Z  ini.  Selain  itu  motor power  window  ini  juga  digunakan  untuk menekan  pemotong  kaca.  Karena  untuk menekan  pemotong  kaca  ini  pun  diperlukan tenaga  yang  cukup  besar  dan  motor  ini  bisa digunakan karena tenaga nya besar.
Sensor Limit switch dan Sensor Optocoupler Limit  switch adalah  salah  satu  sensor yang akan bekerja jika pada bagian actuatornya tertekan  suatu  benda,  baik  dari  samping  kiri ataupun  kanan,  mempunyai  micro  switch dibagian  dalamnya  yang  berfungsi  untuk mengontakkan  atau  sebagai  pengontak,  batang plat namanya actuator, berfungsi untuk menerima tekanan dari luar, kemudian mempunyai tiga lubang pada bodi nya berfungsi untuk  tempat  dudukan  baud  pada  saat
pemasangan  di  alat.  Optocoupler  adalah  salah satu  sensor  yang  bekerja  berdasarkan  putaran encoder  yang  dibaca  oleh  sensor.  Pada  alat  ini Opto  dipasang  di  motor  Y  dan  dihubungkan pada  port  PC.7, Limit  switch tebal  kaca dihubungkan  pada  port  PD.0  dan Limit  switch ada  kaca  dihubungkan  pada  port  PD.1.  Skema rangkaian  limit  switch  dan  optocoupler  dapat dilihat pada gambar 7 :

## Gambar 7. Skema Rangkaian Limit switch dan Optocoupler

## Keypad
Keypad  digunakan  untuk  mensetting jarak  potong  kaca,  nilai  X,  agar  alat  dapat bekerja  sesuai  dengan  angka  yang  kita masukkan  dengan  melihat  tampilan  di  LCD. Pada  alat  ini  keypad  dihubungkan  pada  port PA.0  sampai  dengan  port  PA.7.  Skema rangkaian keypad dapat dilihat pada gambar  8 :

## Gambar 8. Skema Rangkaian Keypad

## LCD 16x2
LCD  digunakan  untuk  menampilkan karakter  dari  angka  yang  telah  ditekan  pada keypad.  LCD  pada  alat  ini  dihubungkan  pada port B. Pin 4 pada LCD dihubungkan pada port PB.2,  Pin 6 pada LCD dihubungkan pada port PB.3, Pin 11 pada LCD dihubungkan pada port PB.4, Pin 12 pada LCD dihubungkan pada port PB.5, Pin 13 pada LCD dihubungkan pada port PB.6, Pin 14 pada LCD dihubungkan pada port PB.7,  Pin  1,  16  pada  LCD  dihubungkan  pada port  PB.0,  Pin  2,5,15  pada  LCD  dihubungkan pada  port  PB.1.  Skema  rangkaian  LCD  dapat dilihat pada gambar 9.

## Gambar 9. Skema Rangkaian LCD

## Mikrokontroler AVR
Minimum  system mikrokontroler  AVR didalam perancangan ini merupakan komponen utama,  karena  komponen  ini  yang  akan mengatur keseluruhan sistem agar dapat bekerja dengan  baik  dan  optimal.  desain minimum system mikrokontroler  AVR  ditunjukkan  pada gambar 10.
Gambar 10. Rangkaian Minimum System Mikrokontroler AVR
Mikrokontroler  AVR  akan  memproses masukan dan keluaran yang ada pada peralatan ini,  pengontrolan  tersebut  dilakukan  melalui mikrokontroler  tersebut, baik  pengaktifan secara  pararel  ataupun  tersendiri  dalam  satu port. Port-port
pengaktifan
masing-masing pin mikrokontroler  tersebut,  baik  pengaktifan secara  pararel  ataupun  tersendiri  dalam  satu
port. Port-port  yang  digunakan  mikrokontroler dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Koneksi port-port pada mikrokontroller NO Port Fungsi 1 PA.0 - PA.7 Digunakan sebagai kontrol Keypad 2 PB.0 – PB.7 Digunakan sebagai kontrol LCD 3 PC.0 – PC.5 Digunakan sebagai kontrol driver motor 4 PC.7 Digunakan sebagai kontrol sensor Optocoupler motor Y 5 PD.0- PD.1 Digunakan sebagai kontrol sensor Limit switch ada kaca dan tebal kaca 6 RESET Reset Input . 7 VCC Tegangan supply +5V. 8 AREF Dihubungkan ke +5V 9 GND Ground terminal 0V.

## Driver Motor
Driver motor  DC  pada  alat  pemotong kaca  otomatis  ini  didesain  sebagai  pengendali putaran  motor.  Pengendalaian  yang  dimaksud disini  adalah  melakukan  penguatan  terhadap sinyal yang masuk dari Mikrokontroller. Driver dibutuhkan  dalam  sistem  yang  mendrive atau mengendalikan  putaran  motor  yang  diset berdasarkan  berapa  kali  piringan  encoder berputar. Kecepatan putar motor akan tergantung  dari  cepatnya  piringan  encoder berputar.  Pada  alat  ini  driver  IC  L298N dihubungkan  pada  port  PC.0  sampai  port  PC.5 pada  mikrokontroller.  Skema  rangkaian  driver IC L298N dapat dilihat pada gambar 11.
Gambar 11. Skema rangkaian Driver Motor DC

## HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Keypad Dengan Tampilan LCD
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perubahan Scan keypad 4X4 matrix yang ditampilkan pada LCD.
Pada pengujian didapat hasil pada tabel 2 dan gambar 12.
Tabel 2. Hasil Pengujian Keypad Input Tombol Keypad Output pada LCD 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8
9 9
Gambar 12. Pengujian Keypad

## Pengukuran Driver IC L298N
Pengukuran driver IC L298N ini dilakukan  untuk  mengetahui  arus  yang  megalir dari  mikrokontroller  ke  input  driver  pada  saat motor on dan off.
Dari hasil pengukuran didapat hasil pada tabel 4, gambar 13, dan gambar 14.
Tabel 3. Hasil Pengukuran arus Driver Hasil pada saat motor OFF (mA) Hasil pada saat motor ON (mA) 0,09 1,02
Gambar 13. Hasil Pengukuran Arus pada saat motor OFF
Gambar 14. Hasil Pengukuran Arus pada saat motor ON

## Pengukuran Optocoupler
Pengukuran  Optocoupler  ini  dilakukan untuk mengetahui tegangan dari sensor optocoupler  pada  saat  terhalang  dan  tidak terhalang.
Dari  hasil  pengukuran  sebagaimana prosedur diatas, didapat hasil pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil pengukuran sensor optocoupler Kondisi Optocoupler Tegangan (Volt) Optocoupler saat tidak terhalang 0,04 Optocoupler saat terhalang 4,86

## Pengukuran Motor DC
Pengukuran  motor  DC  ini  dilakukan untuk untuk mengetahui arus dan tegangan dari driver yang masuk ke motor.
Dari  hasil  pengukuran  sebagaimana prosedur  diatas,  didapat  hasil  pada  tabel  5,dan tabel 6 .
Tabel 5. Hasil pengukuran tegangan pada motor Kondisi motor Tegangan (V) Pada saat diam 0 Pada  saat  berputar  ke  kanan menekan kaca 10,86 Pada  saat  berputar  ke  kiri tidak menekan kaca -9,65 Tabel 6.  Hasil pengukuran Arus motor Kondisi motor Arus (A) Pada saat diam 0 Pada saat berputar ke kanan menekan kaca 0,81 Pada saat berputar ke kiri tidak menekan kaca -1,67

## Pengujian Keseluruhan
Tabel 7. Perbandingan pemotongan manual dengan otomatis No Jenis pemotongan Manual Otomatis 1 Sekali potong 1.5 menit 2 menit 2 Berulang sampai selesai 4.5 menit 3.5 menit 3 Berulang custom 4.5 menit 3.5 menit

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil desain dan pengujian sistem  secara  keseluruhan,  maka  kesimpulan dari  alat  yang  dibuat  diuraikan  sebagaimana berikut:
1. Software  yang  didesain,  mampu  melakukan kalibrasi  sensor  optocoupler  dalam  satuan jarak dan melakukan proses pengaturan jarak pemotongan kaca pada motor melalui driver.
2. Microcontroller ATMEGA8535 mampu melakukan proses pembacaan scanning keypad,  penampil  LCD  dan  kalkulasi masukan  data  untuk  pemrosesan  sistem pemotong kaca.
3. Konstruksi  Mekanik  yang  didesain  mampu melakukan gerakan secara vertical, horizontal dan  naik  turun  yang  dikontrol  oleh  sistem ATMEGA8535.
4. Sistem yang di mampu melakukan pemotongan  kaca  dengan  tebal  kaca  minimal 3mm,  maksimal  5mm  dan  minimal  jarak potong  kaca  3x36cm,  maksimal  38x36cm dengan pengaturan jarak yang dapat dikontrol melalui keypad.
5. Pada  alat  ini  terdapat  eror  rata-rata  sebesar
0,78%.

## DAFTAR PUSTAKA
Andriyanto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroller AVR ATMEGA 16. Bandung : Informatika. Budiharto, Widodo. 2011. Aneka
proyekMikrokontroler .  Jakarta  :  Graha Ilmu.
Daryanto.  2010. Ketrampilan  Kejuruan  Teknik Elektronika . Bandung : Satu Nusa. Putra,  Eko  Agfianto.  2010. Mikrokontroler AT89 dan AVR .Yogyakarta : Gava Media. Rusmadi,  D.  &  Prihadi,  D.  2007. Belajar Rangkaian Elektronika Tanpa  Guru . Bandung : Del Fajar.
Wardhana, Lingga. 2006. Buku Belajar Sendiri Mikrokontroler  AVR  Seri  ATMEGA  8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi .Jakarta:Andi. Winoto,  Ardi.  (2008)  : Mikrokontroler  AVR Atmega 8/32/16/8535 dan Pemrogramannya  dengan  bahasa  C  pada WinAVR .Bandung:Informatika. http://belajar-elektronika.com  /tranducersensor /sensor-putaran-dengan-optocoupler/ http://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor http://id.wikipedia.org/wiki/Tampilan_kristal_c air. http://robotron- unm.blogspot.com/2010/03/sensor- http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/
DCMotorPaperandQA.pdf optocoupler.html