RANCANG BANGUN SISTEM PENGETCHING PCB ELEKTRONIK...

UNIVERSITAS INDONESIA

RANCANG BANGUN SISTEM

PENGETCHING PCB ELEKTRONIK

TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

Diploma

TRI HANDAYANI

0706228552

PROGRAM DIPLOMA III INSTRUMENTASI ELEKTRONIKA DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK JULI 2010

Rancang bangun..., Tri Handayani, FMIPA UI, 2010.

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Tugas akhir ini adalah karya saya sendiri, dan semua sumber yang dikutip

maupun yang dirujuk telah dinyatakan benar.

Nama : Tri Handayani

NPM : 0706228552

Tanda Tangan :

Tanggal : 16 Juli 2010


iii


iv

KATA PENGANTAR

Assalamu Alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahi Rabbil Alamin. Segala puji dan syukur penulis

panjatkan kehadirat Allah SWT. atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang berjudul Rancang Bangun

Sistem Mekanik Pengetching PCB Elektronik tepat pada waktunya, yang

merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Diploma,

Fisika Instrumentasi Universitas Indonesia, Depok.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini

tidak luput dari kekurangan. Oleh karena itu, penulis dengan sepenuh hati

mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak demi

penyempurnaan penulisan ini. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi semua pihak.

Pada kesempatan ini pula, dengan segenap kerendahan hati penulis

haturkan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat baik secara

langsung maupun tidak langsung dalam penulisan karya ilmiah ini, yaitu kepada :

1. Bapak Dr. Prawito, Selaku Ketua Jurusan Fisika Instrumentasi serta Dosen

Pembimbing Tugas Akhir, yang tak pernah lelah membimbing dan

membantu penulis dalam penyelesaian Tugas akhir ini.

2. Bapak Arief Sudarmadji, M.T yang telah banyak memberikan masukan

dan saran dalam penyelesaian tugas akhir ini

3. My deeply lovely parents, yang tak kenal lelah selalu mendoakan dan

memberikan dorongan moril maupun materil serta memberi lingkungan

yang nyaman dan penuh cinta kasih kepada penulis.


v

4. My big brother Agung, my sexy sister Sari dan my naughty little brother

Wahyu yang selalu menemani penulis dengan keceriaan dan kasih sayang

yang tak ternilai.

5. Ayu ’kecil’ sapi, patner seperjuangan dalam suka maupun duka dalam

pembuatan alat ini.

6. My best friend Lita dan M-pur, terima kasih untuk tempat curhatannya.

7. My gals in Genkz Power ranger, Ayu “ranger pink”, Ika “ranger biru

muda”, Yuan “ranger ungu” dan Tyas “ranger biru” teman-teman

seperjuangan di dalam suka maupun duka.

8. Untuk semua anak Instrument 07 yang bikin hidup makin hidup, terima

kasih atas keceriaan yang kalian berikan, sehingga hari-hari menjadi lebih

colourful.

9. Special to Pak Budi ’kumis’, Pak Parlan, Mas Anto, dan Mas Pandi terima

kasih atas bantuannya dalam penyelesaian karya ilmiah ini baik dari

pengumpulan data dan pembuatannya.

Akhir kata, tak banyak yang dapat penulis ucapkan selain menyampaikan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak. Semoga segala amal usaha kita

senantiasa mendapat Ridho dari Allah SWT. Amin.

Wassalamu Alaikum Wr. Wb.

Depok, Juli 2010

(Penulis)


vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:


NPM : 0706228552 Program Studi : Diploma 3 Instrumentasi Elektronika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Jenis karya : Laporan Tugas Akhir

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-

Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Rancang Bangun Sistem Pengetcing PCB Elektronik

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan,

mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),

merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama

saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok

Pada tanggal : Juli 2009

Yang menyatakan

(Tri Handayani)


vii

ABSTRAK


Program Studi : Fisika Instrumentasi Elektronika

Judul : Rancang Bangun Sistem Pengetching PCB Elektronik

Telah dibuat Sistem Pengetching PCB Elektronik menggunakan kompor listrik

600 Watt, 220 Volt dan motor DC serta motor Servo. Motor DC untuk

menggerakkan dan menurunkan benda uji, sedangkan motor Servo memutar

benda uji. Pada alat ini juga digunakan sensor suhu yaitu LM35, yang mengatur

suhu maksimum 750 C. Penulis memanfaatkan software Bascon AVR sebagai IC

Mikrokontroller. Penulis merancang agar alat baru dapat bekerja setelah push

button di tekan, dan berhenti secara otomatis bila proses telah selesai.

Kata kunci : motor DC, LM35, push button


viii

ABSTRACT

Name : Tri Handayani

Study Program : Diploma 3 Instrumentation Electronic

Title : Design of Electronic PCB Etching System

Had been made electronical PCB etching system by using electrical stove 600

watt, 220 Volt and DC motor with Servo motor. DC motor operated and to

lowwing testical material, servo motor spins the testical material. This equipment

using temperature sensor LM35 to controlled maximum tempreature until 750 C.

The writter used AVR Bascon software as IC Microcontroller. The writter

designed this equipment operated after pressed the “Push Button”, and

automatically stopped after the process has finished.

Key word : DC motor, LM35, push button


ix

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman judul ..................................................................................................... i

Lembar Pernyataan Orisinalitas .......................................................................... ii

Lembar Pengesahan .......................................................................................... iii

Kata Pengantar ................................................................................................... iv

Lembar Persetujuan Publikasi Tugas Akhir ........................................................ vi

Abstrak ............................................................................................................. vii

Daftar Isi ........................................................................................................... ix

Daftar Gambar .................................................................................................. xi

Daftar Tabel ...................................................................................................... xii

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1

1.2 Tujuan Penelitian .................................................................... 2

1.3 Deskripsi singkat .................................................................... 2

1.4 Pembatasan Masalah ................................................................ 3

1.5 Metodologi Penelitian .............................................................. 3

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................. 4

BAB 2 TEORI DASAR ................................................................................ 6

2.1 MOTOR ....................................................................................... 6

2.1.1 Motor DC .........................................................................6

2.1.1.1 Prinsip Kerja Motor DC .......................................6

2.1.1.2 Cara Membalik Arah Motor DC ......................... 9

2.1.1.3 Cara Mempercepat Putaran Motor DC ..............10

2.1.2 Motor Servo ...................................................................11

2.2 SENSOR ....................................................................................12

2.2.1 LM 35 ...........................................................................12

2.2.1.1 Pengertian LM35 ...............................................12

2.2.1.2 Karakteristik LM35 ...........................................14


x

2.2.2 Led Pemancar Infra Merah (LED IR) ............................15

2.2.3 Phototransistor ...............................................................16

2.2.4 Photodioda .....................................................................18

2.2.5 Optokopler .....................................................................19

2.3 Solid State Relay (SSR) .............................................................20

2.3.1 Cara Operasi SSR .........................................................22

2.3.2 Keuntungan dan Kerugian Menggunakan SSR ............22

2.3.2.1 Keuntungan SSR ................................................22

2.3.2.2 Kerugian SSR .....................................................23

2.4 Transformator ............................................................................23

2.5 Saklar Tekan ..............................................................................26

2.6 Kompor Listrik ..........................................................................26

BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM ............................28

3.1 Diagram Blok ............................................................................28

3.2 Perancangan Mekanik ...............................................................30

3.2.1 Perancangan Tempat Kompor dan Kotak Wadah bilas .30

3.2.2 Perancangan Letak LM35 ..............................................32

3.2.3 Perancangan Letak Sensor OPtokopler .........................32

3.2.4 Perancangan Letak Sensor Photodioda dan LED ...........33

3.2.5 Perancangan Letak Motor Pada Mekanik ......................34

3.3 Perancangan Elektronik ..............................................................36

3.3.1 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler dan LM3536

3.3.2 Rangkaian Power Supply ...............................................38

3.3.3 Rangkaian Sensor Photodioda ........................................39

3.3.4 Rangkaian sensor Optokopler ........................................41

3.3.5 Rangkaian Driver Motor dan Rangkaian SSR ...............42

3.3.6 LCD (Liquid Crystal Display) ........................................43

3.3.7 Push Button ...................................................................44

BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA DATA ................................46

4.1 Pengujian Motor .........................................................................46

4.2 Pengujian LM35 ........................................................................48


xi

4.3 Pengujian Sensor Optokopler ....................................................49

4.4 Pengujian Hasil Alat ..................................................................54

BAB 5 PENUTUP ..........................................................................................60

5.1 Kesimpulan ................................................................................60

5.2 Saran ...........................................................................................60

Daftar Acuan ........................................................................................................62

Lampiran


xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Bagan Keseluruhan Sistem .................................................................2

Gambar 2.1. Kaidah Tangan Kanan ........................................................................7

Gambar 2.2. Susunan Percobaan .............................................................................7

Gambar 2.3. Posisi Awal Gerakan Motor ...............................................................8

Gambar 2.4. Posisi Motor Setelah 1800 ..................................................................8

Gambar 2.5. Prinsip Torka .....................................................................................9

Gambar 2.6.Teknik PWM Untuk Mengatur Sudut Motor Servo ..........................11

Gambar 2.7. Pin Out Kabel Motor Servo ..............................................................12

Gambar 2.8. LM 35 Basic Temperature Sensor ...................................................13

Gambar 2.9. Sensor Suhu LM35 ...........................................................................13

Gambar 2.10. Grafik Akurasi LM35 Terhadap Suhu ............................................15

Gambar 2.11. Konstruksi Dasar LED IR dan Simbol LED IR .............................15

Gambar 2.12. (Grafik hubungan cahaya output dan LED IR bias-maju DC) ......16

Gambar 2.13. Phototransistor ................................................................................17

Gambar 2.14. Phototransistor Dengan 2 dan 3 Terminal ......................................17

Gambar 2.15. Karakteristik Phototransistor ..........................................................17

Gambar 2.16. Photodioda .....................................................................................18

Gambar 2.17. Karakteristik Photodioda ................................................................18

Gambar 2.18. Struktur Photodioda ........................................................................18

Gambar 2.19. Optocoupler ....................................................................................20

Gambar 2.20. Bentuk fisik Solid State Relay (SSR) ............................................20

Gambar 2.21. Rangkaian Internal dan Simbol Skematik SSR .............................21

Gambar 2.22. Bentuk Gulungan Trafo .................................................................25

Gambar 2.23 Lambang Push Button .....................................................................26

Gambar 2.24 Kompor Listrik ................................................................................27

Gambar 3.1. Blok Diagram ...................................................................................28

Gambar 3.2 Keseluruhan Perancangan Mekanik ..................................................29

Gambar 3.3 Tempat Kompor .................................................................................31

Gambar 3.4 Tempat Kotak Wadah Bilas ...............................................................31


xiii

Gambar 3.5 Tempat Letak LM 35..........................................................................32

Gambar 3.6 Tempat Optokopler ............................................................................33

Gambar 3.7 Tempat Letak Photodioda dan LED ..................................................34

Gambar 3.8 Perancangan Motor Pada Mekanik ....................................................36

Gambar 3.9 Rangkaian Minimum Sistem Atmega 8535 dan LM 35 ....................38

Gambar 3.10 Rangkaian Power supply .................................................................39

Gambar 3.11 Rangkaian photodioda .....................................................................40

Gambar 3.12 Rangjaian Optokopler .....................................................................41

Gambar 3.13 Rangkaian Motor driver ..................................................................42

Gambar 3.14 Rangkaian SSR ................................................................................43

Gambar 3.15 LCD yang Digunakan ......................................................................44

Gambar 3.16 Rangkain Koneksi LCD Pada Mikrokontroller................................44

Gambar 3.17 Push Button yang digunakan ...........................................................45

Gambar 3.18 Rangkain Koneksi Push Button Pada Mikrokontroller....................45

Gambar 4.1 Tampilan Temperatur pada LM 35 ....................................................49

Gambar 4.2 Contoh Pengetcingan berhasil ...........................................................55


Gambar 4.4 Contoh Pengetcingan berhasil ….......................................................56

Gambar 4.5 Contoh Pengetcingan yang tidak berhasil .........................................57





xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Hasil Pengujian pada motor rel .............................................................46

Tabel 4.2 Hasil Pengujian pada motor naik turun benda uji .................................47

Tabel 4.3 Data Suhu Terhadap Adc.......................................................................48

Tabel 4.4 Data Percobaan Sensor Optokopler 1 cm...............................................50






Tabel 4.10 Data Percobaan Sensor Optokopler 7 cm.............................................52

Tabel 4.11 Data Percobaan Sensor Optokopler 8 cm.............................................53

Tabel 4.12 Data Percobaan Alat Pada PCB 4 X 10................................................54

Tabel 4.13 Data Percobaan Alat Pada PCB 7.5 X 10.............................................55

Tabel 4.14 Data Percobaan Alat Pada PCB 9.5 X 10.............................................56

Tabel 4.15 Hasil Data Untuk Larutan 1 ................................................................57





1 Universitas Indonesia

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Dewasa ini perkembangan elektronika di dunia semakin hari semakin pesat.

Peralatan-peralatan modern yang otomatis saat ini sudah banyak diciptakan untuk

mempermudah setra meringankan kerja manusia. Perkembangan teknologi ini juga

berdampak pada bidang perindustrian. Bukan hanya perindustrian besar namun juga

perindustria kecil, seperti industri rumahan. Misalnya dalam perindustrian rumahan

seperti proses pengecingan PCB. Dalam proses pengecingan ini masih digunaka cara

manual. Dengan menggunakan cara manual proses pengecingan sangat memakan

banyak waktu dan tenaga. Bukan hanya memakan banyak waktu dan tenaga,

menggunakan cara manual akan dapat mempengaruhi kesehatan saluran pernafasan.

Sebab larutan yang digunakan sebagai pengikis tembaga pada PCB ini sangat

berbahaya. Bila terlalu lama kita menghirup uap dari larutan tersebut maka akan

mengakibatkan sesak nafas.

Dengan demikian maka akan dibuat suatu alat yang dapat mempermudah

proses pengecingan PCB. Dimana pengecing elektronik ini akan jauh lebih

mengefisienkan waktu, tenaga dan kesehatan. Pengetching ini akan melarutkan

tembaga pada PCB dengan bangun mekanik yang dirancang sedemikian rupa dan

program untuk mengatur jalannya proses pengetchingan tersebut.


Universitas Indonesia

2

1.2 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah membuat suatu sistem yang dapat

mengotomatisasikan proses pengecingan PCB dengan menggunakan sensor

optokopler pantul dan mikrokontroler.

1.3 DESKRIPSI SINGKAT

Akan dibuat sebuah sistem yang mampu mengecing PCB dengan

menggunakan mikrokontroler. Berikut ini adalah bagan dari keseluruhan sistem:

Gambar 1.1 Bagan Keseluruhan Sistem

Proses kerja dari alat ini adalah apabila benda uji (PCB) telah di pasang pada

lengan, dan saklar power dinyalakan maka motor 1 akan bekerja, dan PCB akan

bergerak menuju wadah pertama dimana terdapat larutan Ferri Chloride (FeCl3).

Sebelum PCB di celupkan kedalam wadah, terlebih dahulu lengan (pembawa PCB)

mengenai sensor 1 (sensor photodioda), dan kemudian dari perintah sensor tersebut

maka motor 2 akan bergerak, dan setelah motor 2 selesai menggerakkan benda uji

turun maka motor 3 pun aktif. Motor 3 berfungsi untuk memutar benda uji pada

wadah. Dalam wadah pertama ini terdapat sensor 2 (sensor optokopler), dimana

sensor ini di gunakan untuk mendeteksi tembaga pada PCB. Sedangkan sensor 3

(sensor LM35) di letakkan pada luar wadah pertama yang berisikan larutan FeCl3,

sensor ini mendeteksi temperatur laruran agar suhunya konstan.



3

Proses pengetchingan dilakukan 2 tahap, tahap pertama pelarutan lapisan

tembaga pada wadah Ferri Chloride kemudian dilanjutkan proses pencucian pada

wadah air bersih. Proses pendeteksian PCB dan pengendalian suhu dengan sensor 2

dan sensor 3 hanya dilakukan pada saat proses pelarutan tembaga pada wadah Ferri

Chloride. Setelah PCB di celupkan kedalam air bersih dengan proses kerja yang sama

pada proses awal, maka PCB akan bergerak ke tempat semula, dan proses

pengecingan pun selesai.

1.4 PEMBATASAN MASALAH

Pada tugas akhir ini, penulis membuat batasan-batasan dalam pembuatan alat ini,

yaitu :

PCB yang digunakan memiliki ukuran maksimal panjang 8cm ; lebar 10cm ;

dan PCB yang digunakan berwarna coklat.

Peletakan dan pelepasan benda uji dilakukan secara manual dengan dijepit .

Pengisian larutan pada wadah dilakukan secara manual.

1.5 METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini terdiri

dari beberapa tahap antara lain:

1. Studi Literatur

Metode ini dilakukan untuk memperoleh informasi tentang teori – teori dasar

sebagai sumber penulisan skripsi secara lengkap. Informasi dan pustaka yang

berkaitan dengan masalah ini diperoleh dari literatur, penjelasan yang diberikan

dosen pembimbing, buku, internet, majalah dan bentuk penulisan lain yang

berhubungan dengan penulisan tugas akhir penulis.

2. Perancangan dan Pembuatan Alat

Metode perancangan alat merupakan proses awal yang penulis lakukan untuk

memahami, menerapkan, dan menggabungkan semua literatur yang diperoleh,



4

dan selanjutnya untuk merealisasikan sistem sesuai dengan tujuan yang

diharapkan.

3. Uji Sistem

Metode ini berkaitan dengan pengujian alat serta pengambilan data sebagai

bahan penganalisaan serta mempelajari prinsip-prinsip kerja rangkaian

tersebut.

4. Diskusi

Metode ini merupakan proses tanya jawab mengenai kelebihan dan

kekurangan dari rancangan rangkaian yang akan dibuat. Dengan adanya

diskusi ini diharapkan memperoleh petunjuk tertentu, sehingga tidak terlalu

besar nilai kesukaran yang akan dihadapi. Point ini merupakan point

parameter berpikir tambahan bagi penulis.

5. Metode Analisis

Metode ini merupakan pengamatan terhadap data yang diperoleh dari pengujian

alat serta pengambilan data dari berbagai macam data yang terjadi akibat berbagai

kondisi yang terdapat pada alat. Pengambilan data meliputi kecepatan

memberikan perintah sampai tanggapan sistem berupa ketepatan pengeksekusian

perintah. Setelah itu dilakukan penganalisisan sehingga dapat ditarik kesimpulan

dan saran – saran untuk pengembangan lebih lanjut.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari bebera bab yang

memuat beberapa sub – bab. Unrtuk memudahkan pembacaan dan pemahaman maka

laporan tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa bab yaitu:

BAB 1 Pendahuluan

Pada bab ini berisi latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah,

metode penulisan dan sistematika penulisan dari laporan tugas akhir ini.



5

BAB 2 Teori Dasar

Teori dasar berisi landasan – landasan teori sebagai hasil dari studi

literatur yang berhubungan dalam rancang bangun dan pembuatan alat (

hardware ) serta pembuatan program ( software ).

BAB 3 Perancangan dan Cara Kerja Sistem

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pembuatan alat serta sistem kerja

alat secara keseluruhan dari semua perangkat kontrol ( hardware ) dan

program penghubung ( software ) yang terlibat antara mikrokontroler

dengan simulator, maupun antara simulator dengan mikrokontroler.

BAB 4 Analisa Data

Bab ini berisi tentang unjuk kerja alat sebagai hasil dari perancangan

sistem. Pengujian akhir dilakukan dengan menyatukan seluruh bagian –

bagian dari sistem untuk memastikan bahwa sistem dapat berfungsi sesuai

dengan tujuan awal. Setelah sistem berfungsi dengan baik maka

dilanjutkan dengan pengambilan data. Dan dari hasil data yang diperoleh

di lapangan dapat diketahui efisiensi dan optimalisasi system pada tahap

penyelesaiannya, dengan harapan pada proses pembuatan berjalan lebih

efektif dan efisien.

BAB 5 Penutup

Penutup berisi kesimpulan dan saran. Pada kesimpulan berisikan hasil

yang diperoleh dari pengujian sistem dan pengambilan data selama

penelitian berlangsung, sedangkan saran untuk pengembangan lebih lanjut

dari penelitian ini baik dari segi perangkat keras ( hardware ) dan program

( software ).



BAB 2

TEORI DASAR

Seperti yang telah dijelaskan pada sistematika penulisan pembuatan tugas

akhir ini, pada bab ini akan dijelaskan mengenai landasan-landasan teori yang

digunakan sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dalam rancangan

bangun dan pembuatan alat, antara lain prinsip dasar motor DC, Sensor, SSR, dan

Saklar tekan .

2.1 Motor

2.1.1 Motor DC

Salah satu komponen yang diperlukan dalam system pengendali

rangkaian ini adalah aktuator. Aktuator adalah komponen pertama untuk

melakukan gerakan, mengubah energi elektrik menjadi gerakan mekanik.

Adapun jenis aktuator salah satunya adalah motor listrik. Motor listrik

dikelompokkan menjadi motor DC dan motor AC, sedangkan yang digunakan

dalam tugas akhir ini adalah motor DC.

Dalam penggunaannya kita terlebih dahulu harus memahami prinsip

kerja motor DC. Motor DC adalah motor yang menggunakan arus DC dan

dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak berputar.

2.1.1.1. Prinsip Kerja Motor DC

Prinsip kerja motor DC dapat dijelaskan dengan teori elektromagnetik.

Misal pada motor arus searah medan magnet akan dihasilkan oleh medan

dengan kerapatan fluks sebesar B. Bila kumparan jangkar yang dilingkupi

medan magnet dari kumparan medan dialiri arus sebesar I, maka akan


7


menghasilkan suatu gaya F dengan besarnya gaya tersebut, seperti

ditunjukkan pada persamaan:

F = B i L sin α …………………………(2.1)

Dimana:

F = gaya magnet (Newton)

B = medan magnet luar (Wb/m2)

i = kuat arus (Ampere)

L = panjang kawat (Meter)

α = sudut yang dibentuk medan magnetic dengan arus

Pada sebuah kawat berarus listrik di dalam pengaruh medan magnet,

maka arah gaya F dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan:

Gambar 2.1. Kaidah tangan kanan Gambar 2.2. Susunan Percobaan

Motor dc terdiri dari bagian-bagian yang dapat menggerakkan motor

tersebut, yaitu:

1. Rotor, yaitu bagian yang berputar pada motor berupa kumparan kawat.

2. Stator, yaitu bagian yang diam pada motor berupa magnet.

3. Komutator, yaitu cincin belah yang berfungsi sebagai penukar arus.

4. Sikat, yaitu sepasang batang grafit yang menempel pada komutator

tetapi tidak berputar.


8


Cara kerja motor dc dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut:

Gambar 2.3. Posisi awal gerakan motor

Misalkan kedudukan mula-mula seperti pada Gambar 2.3 arus listrik

mengalir dari kutub (+) baterai melalui sikat S1 – cincin C1- rotor ABCD –

cincin C2 – sikat S2 – kembali ke kutub (-) baterai. Ketika rotor CD yang

dekat dengan kutub utara mengalami gaya ke atas dan sisi rotor AB yang

dekat dengan kutub selatan mengalami gaya ke bawah. Akibatnya rotor

ABCD berputar searah jarum jam.

Gambar 2.4. Posisi motor setelah 1800

Setelah setengah putaran (1800), terjadi pertukaran posisi antara sikat

dan comutator. Sekarang, C2 menyentuh sikat S1 dan C1 menyentuh sikat S2.

Sehingga arus mengalir dari kutub (+) baterai menuju kutub (-) melalui sikat


9


1 (S1), comutator 2 (C2), Rotor DCBA, comutator 2 (C2), dan sikat 2 (S2).

Pertukaran posisi antara sikat dan komutator mengakibatkan motor terus

berputar.

Selama motor berputar menghasilkan torka (τ = Torque). Torka

merupakan analogi gaya dari gerak translasi untuk gerak rotasi. Karena torka

ini dihasilkan oleh sistem elektromagnet, maka disebut torka elektromagnet

(electromagnetic torque). Torka yang dihasilkan motor ini mempunyai nilai

yang besarnya ditunjukkan pada persamaan berikut;

τ = r F ……………………………………(2,2)

Dimana:

τ = Torka (Nm)

r = Jarak dari pusat rotasi ke titik beban (m)

F = Gaya (N)

Gambar 2.5. Prinsip Torka

2.1.1.2 Cara Membalik Arah Motor DC

Arah gerakan motor arus searah dapat diatur dengan dua cara yaitu

mengubah polarisasi arah arus searah pada belitan medan magnet (+) dan (-),

atau dengan mengubah arah arus dengan menukar (+) dan (-) pada sikat.

Pada prinsipnya membalik arah motor searah memang dengan dua

cara yang telah disebutkan di atas, namun dalam suatu rangkaian elektronika

kita memerlukan suatu rangkaian penggerak motor yang dapat membalik arah

gerak motor dengan mudah misalnya dengan menggunakan transistor.


10


Transistor pada rangkaian pembalik putaran motor berfungsi sebagai saklar

(switching).

2.1.1.3 Cara Mempercepat Putaran Motor DC

Kecepatan putaran motor dc dapat ditingkatkan dengan memperbesar

tegangan yang masuk ke motor, sehingga dapat mengakibatkan arus yang

masuk ke motor menjadi besar pula. Hal ini sesuai dengan hukum Ohm

berikut ini:

V = i R …………………………………(2.4)

Dimana:

V = Tegangan (Volt)

i = Besar arus (Amepere)

R = Hambataan (Ohm)

Dengan hambatan yang tetap dan tegangan diperbesar akan

mengakibatkan arus menjadi besar pula. Dengan arus yang diperbesar maka

akan menyebabkan gaya (F) menjadi besar pula sesuai dengan persamaan 2.1

di atas. Dan apabila F semakin besar maka kekuatan rotor akan semakin besar

dan berdampak pada makin cepatnya putaran motor. Dari prsamaan 2.1 dapat

diambil kesimpulan bahwa semua unsur yang mmpengaruhi nilai F dapat

mempercepat putaran motor, yaitu dengan memperpanjang lilitan

(memperbesar l ), dan memperbesar medan magnet (B).

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan,

yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat

dikendalikan dengan mengatur:

1. Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan

meningkatkan kecepatan.

2. Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.


11


2.1.2 Motor Servo

Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah

sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan

diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.

Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan

rangkaian kontrol.

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. Tampak pada gambar

dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 1.5 mS maka sudut dari sumbu

motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan

semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF

maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan

jarum jam.

Posisi Servo

2 mS

1 mS

Gambar 2.6.Teknik PWM untuk mengatur sudut motor servo.


12


Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan

tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian,

untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar

bergerak kontinyu.

Motor servo memiliki input berupa tegangan dan output dari motor

servo berupa batang dan dapat diperintahkan untuk menyesuaikan sudut

dengan teliti sesuai dengan inputnya.

Signal

V+

GND

Gambar 2.7. Pin Out kabel Motor Servo

2.2 SENSOR

Sensor dapat terjadi karena adanya keinginan manusia yang ingin melakukan

segala sesuatu dengan cepat, efisien, mudah, dan praktis. Sensor adalah alat untuk

mendeteksi / mengukur sesuatu yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis,

magnetis, panas, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik, sehingga bisa di analisa

dengan menggunakan rangkaian listrik. Berikut adalah sensor yang digunakan dalam

pembuatan alat pengetching PCB.

2.2.1 LM 35

2.2.1.1 Pengertian LM 35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki

fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk

tegangan. Sensor LM 35 merupakan sensor temperature yang presisi, dimana

tegangan outputnya proposional linier terhadap temperature celcius dengan

range (0°C - 100°C). Pada sensor LM 35, tidak membutuhkan kalibrasi

tambahan atau pengesetan untuk menghasilkan akurasi ¼ °C pada temperature

ruangan dan ± ¾ °C saat melebihi batas skala penuh 0°C-100°C. Sensor


13


LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika

dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran

impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan

mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan

penyetelan lanjutan.

Sensor temperatur LM 35 ini difungsikan sebagai basic temperature

sensor seperti pada gambar.

Gambar 2.8. LM 35 basic temperature sensor

Dalam teorinya pada saat suhu kamar 25oC transduser ini mampu

mengeluarkan tegangan 250mV dan 1,5V pada suhu 150oC dengan kenaikan

10mV/oC. Output dari sensor ini akan dikeluarkan dalam bentuk besaran

listrik, dalam hal ini berupa suatu tegangan yang relative sangat kecil, yaitu

hanya berkisar pada satuan mV.

Gambar 2.9. Sensor Suhu LM35

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan

tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin

diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2

atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan

kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor


14


LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor

ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh

persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV …………………………………(2.5)

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat

perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV.

Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu

permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya,

jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu

permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara

disekitarnya. Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh

oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang

ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan

simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang

mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode

bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.

2.2.1.2 Karekteristik LM 35

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan

suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC

seperti terlihat pada gambar 2.10.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 Volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari

0,1 ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.


15


8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Gambar 2.10. Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

2.2.2 Led Pemancar Infra Merah (LED IR)

LED (Light Emiting Dioda) infra-merah adalah sebuah komponen

yang terbuat dari solid-state Germanium Arsenide yang memancarkan sinar

radiasi (cahaya) ketika diberi tegangan bias maju (forward bias). Konstruksi

dasar dan simbol dari komponen ini ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

(a) Konstruksi Dasar LED IR (b) Simbol LED IR

Gambar 2.11. Konstruksi dasar LED IR dan Simbol LED IR

Ketika diberi tegangan bias maju, elektron dari daerah N akan

bergabung melalui lubang – lubang pada daerah P, sehingga terbentuk daerah

gabungan dari materi tipe P dan N. Selama proses penggabungan ini, energi

diradiasikan dalam bentuk foton. Foton – foton yang dihasilkan pada LED IR

akan dilepaskan dalam bentuk energi radiasi. Hubungan antara besarnya fluks

radiasi dalam mW dan arus bias maju DC dapat dilihat pada gambar 2.12.


16


Gambar 2.12. (Grafik hubungan cahaya output dan LED IR bias-maju DC)

2.2.3 Phototransistor

Phototransistor adalah transistor yang arus kolektor dan emiternya

secara langsung terhubung dengan cahaya yang jatuh pada daerah basis. Pada

dasarnya transistor biasa juga memberikan respon terhadap cahaya, bedanya

phototransistor memiliki beberapa fitur (terdapatnya lensa fokus dalam casing

transistor) yang membuatnya lebih sensitif pada panjang gelombang cahaya

tertentu. Ketika basis menerima cahaya dengan panjang gelombang yang

tepat, maka pasangan electron-hole pada basis akan diubah menjadi arus basis

Iλ yang besarnya proportional terhadap intensitas cahaya.

Daerah utama untuk pembentukan pasangan electron-hole adalah

sambungan basis-kolektor, akibatnya sambungan ini menjadi bagian yang

paling sensitif terhadap cahaya.

Arus basis diinduksikan oleh phototransistor seperti photodioda

eksternal yang dihubungkan antara basis dan kolektor transistor (Lihat gambar

2.13).


17


Gambar 2.13. Phototransistor Gambar 2.14 Phototransistor dengan 2

dan 3 terminal

Pada common-collector, sinyal output akan dibangkitkan dengan

transisi dari tinggi ke rendah ketika phototransistor mendeteksi cahaya atau

radiasi infra merah. Keadaan ini disebut "kondisi logika inverting".

Sedangkan pada common-emitter, sinyal output dibangkitkan dengan

transisi dari rendah ke tinggi ketika phototransistor mendeteksi cahaya atau

radiasi inframerah. Keadaan ini disebut "kondisi logika non-inverting"

Respon frekuensi phototransistor berbeda-beda untuk setiap panjang

gelombang cahaya yang terdeteksi, dan yang terbaik adalah frekuensi respon

phototransistor terhadap cahaya infra merah.

Gambar 2.15. Karakteristik Phototransistor


18


2.2.4 Photodioda

Photodiode merupakan komponen elektronika sambungan p-n yang

dirancang untuk beroperasi bila dibiaskan dalam arah terbalik atau bias

mundur (reverse bias) sehingga tidak ada arus yang mengalir, seperti terlihat

pada gambar 2.16 (a), dimana Ië adalah arus mundur. Simbol untuk

photodiode dapat dilihat pada gambar 2.16 (b). Ketika cahaya diberikan ke

sambungan p-n, maka arus mundurnya akan meningkat sesuai dengan

internsitas cahaya. Ketika tidak ada cahaya, arus mundur Ië sangat kecil sekali

dan disebut dark current. Arus mundur yang dihasilkan besarnya proporsional

dengan intensitas cahaya yang diterima photodioda.

Gambar 2.16. Photodioda

Photodiode adalah suatu dioda semikonduktor yang berfungsi sebagai

photodetector, dibawah ini merupakan karakteristik photodiode.

Gambar 2.17. karakteristik photodiode Gambar 2.18. Struktur Photodiode


19


2.2.5 Optocoupler

Optocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang

memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti optic dan

coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler

merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic opto-

coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu

transmitter dan receiver.

Optocoupler yang dikenal dengan sebutan dengan optoisolator

merupakan semi konduktor yang memakai kombinasi dari photo emiter dan

photodetector. Optocoupler yang kita kenal diproduksi dalambentuk paket

plastik yang diberi lensa atau filter untuk menaikkan kepekaannya.

Optocoupler dibuat untuk mentransmisikan sinyal dalam satu arah, dari

photoemitter ke photodetector meskipun keduanya terisolasi satu sama lain.

Komponen yang digunakan sebagai sinyal transmitter pada

optocoupler biasanya adalah LED ,Ired atau dioda laser, sedangkan

photodetector digunakan sebagai receiver. Trasnmitter berfungsi untuk

mengubah sinyal listrik menjadi cahaya tampak atau inframerah, sedangkan

receiver berfungsi untuk mengubah kembali cahaya yang diterima menjadi

sinyal listrik. Receiver tersedia dalam beberapa tipe, seperti phototransistor

yang ditunjukkan pada gambar. Ketika tegangan input pada LED bias maju,

cahaya dikirimkan ke phototransistor sehingga menyebabkan phototransistor

menjadi aktif dan menghasilkan arus yang mengalir melalui beban eksternal.


20


Gambar 2.19. Optocoupler

2.3 Solid State Relay (SSR)

SSR adalah sebuah saklar elektrik. Tidak seperti saklar elektromekanik, SSR

tidak memiliki bagian yang bergerak. Ada beberapa tipe SSR yaitu photo coupled

SSR, transformer coupled SSR dan hybrid SSR. Berikut merupakan jenis Photo

coupled SSR yang dikendalikan oleh sinyal tegangan low.

Gambar 2.20. Bentuk fisik Solid State Relay (SSR)

Secara fisik, SSR yang dikemas dalam kotak memiliki empat terminal listrik,

seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.20. Ada dua buah terminal input analog

dengan koil ESDM, dan dua buah terminal keluaran analog dengan kontak dari

EMR.


21


SSR merupakan aplikasi pada pengisolasian rangkaian kontrol tegangan

rendah dari rangkaian beban daya tinggi. Rangkaian internal pada SSR diperlihatkan

pada gambar 2.21.

Gambar 2.21 Rangkaian Internal dan Simbol skematik SSR

Dioda yang memancarkan cahaya (LED) yang digabungkan pada rangkaian

input menyala mengeluarkan cahaya apabila kondisi pada rangkaian benar-benar

untuk mengaktifkan relay. Cahaya LED pada fototransistor yang kemudian

menghantar menyebabkan arus trigger diberikan pada triac. Jadi output terisolasi dari

input dengan LED sederhana dan susunan fototransistor. Karena sorotan sinar

digunakan sebagai medium kontrol maka tidak ada tegangan naik atau desah listrik

yang dihasilkan pada sisi beban dari relay yang dapat dikirimkan pada sisi kontrol

relay.

Jika relay dirancang mengontrol beban ac, digunakan triac untuk

menghubungkan beban dengan sumber tegangan. Sedangkan jika untuk mengontrol

beban dc mempunyai transistor daya dibandingkan dengan triac yang dihubungkan

pada rangkaian beban. Apabila tegangan input hidup led detektor foto yang

dihubungkan pada basis transisitor menghidupkan transistor dan menghubungkan

benda dengan sumber tegangan.

Tegangan kontrol untuk SSR dapat arus searah atau bolak balik dan biasanya

berkisar antara 3-32 volt untuk versi dc sedangkan untuk versi ac berkisar antara 80-


22


280 Volt. Arus rangkaian beban maksimum mencapai 50 ampere adalah mungkin

pada ukuran tegangan kerja sumber tegangan yaitu 120,240 dan 480 Vac. Pada

sebagian aplikasi SSR digunakan sebagai perantara rangkaian kontrol tegangan

rendah dengan tegangan sumber tegangan ac yang lebih tinggi. Banyak SSR yang

digunakan untuk mengontrol beban ac mempunyai keistimewaan yang disebut

penghubungan nol. Penghubungan nol menjamin bahwa relay hidup atau mati pada

permulaan gelombang tegangan ac pada titik cross open nol. Penghubungan

teganagan nol sering dibutuhkan untuk memperkecil arus kejut dan interferensi

frekuensi radio. SSR mempunyai beberpa keuntungan dibandingkan dengan EMR

(Electro Mechanical Relay) yaitu dapat dipercaya dan mempunyai umur pemakaian

yang lebih panjang karena SSR tidak memiliki bagian yang berputar selain itu dapat

juga digabungkan dengan rangkaian transistror dan sirkuit ic serta tidak menimbulkan

banyak interferensi elektromagnetis. SSR lebih tahan terhadap goncangan dan

terhadap getaran, mempunyai waktu respon yang lebih cepat dan tidak

memperlihatkan kontak yang memantul. Seperti pada setiap alat umumnya SSR

mempunyai beberapa kerugian yaitu SSR terdiri dari semikonduktor yang mudah

rusak oleh tegangan dan arus yang tajam tidak seperti kontak EMR, penghubungan

semikonduktor SSR mempunyai tahanan ON-state dan arus bocor yang signifikan.

2.3.1 Cara Opereasi SSR

Tegangan yang digunakan pada rangkaian SSR mengakibatkan LED

menyinari photo-sensitive dioda. Hal ini akan meghasilkan tegangan diantara

MOSFET dengan gate dan mengakibatkan MOSFET dalam kondisi on. SSR

terdiri dari MOSFET tunggal atau yang terdiri dari beberapa MOSFET.

2.3.2 Keuntungan Dan Kerugian Menggunakan SSR

2.3.2.1 Keuntungan SSR

SSR Lebih ceepat dari saklar elektromekanik. Waktu untuk

perubahaan kondisi tergantung waktu yang diinginkan


23


Lebih awet, karena tidak ada bagian yang bergerak secara

mekanik.

Lebih bersih.

Mengurangi noise elektrik ketika berubah kondisi.

Dapat digunakan pada lingkungan yang tidak boleh terjadi bunga

api.

Sunyi dalam perubahan kondisi.

Lebih kecil dari saklar mekanik yang saling berhubungan.

2.3.2.2 Kerugian SSR

Lebih mudah rusak ketika terjadi hubungan pendek.

Menambah noise elektrik ketika terjadi konduktansi.

Sewaktu kondisi close, impedansi lebih besar akibatnya akan

menghasilkan panas.

Sewaktu kondisi open, impedansinya lebih kecil.

Terjadi kebocoran arus balik sewaktu kondisi open.

Kemungkinan adanya kegagalan berubah kondisi ketika waktu

tegangannya singkat.

Lebih mahal harganya dibandingkan saklar elektromekanik.

2.4 Transformator

Untuk keperluan mentransformasikan tegangan listrik digunakan suatu alat

yang dinamakan transfomator, atau lebih dikenal dengan nama Trafo. Trafo adalah

alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih

rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainya, melalui sambungan magnet dan

berdasarkan prinsip induksi elektro megnetik.

Salah satu sebab mengapa arus bolak-balik (AC = Alternating Current)banyak

dipakai dalam keperluan sehari-hari adalah kemungkinan mentransformasikan arus


24


bolak-balik tersebut sangat mudah baik menurunkan dan menaikan tegangan. Di

dalam bidang elektronika, trafo banyak digunakan antara lain untuk:

1. Input impedance antara sumber dan beban.

2. Menghambat arus searah (DC = Direct Current) dan melewatkan arus bolak

balik.

3. Menaikan atau menurunkan tegangan AC. Berdasarkan frekuensi kerja, trafo

dikelompokan menjadi:

a) Trafo Daya : (50Hz – 60 Hz)

b) Trafo Pengendaraan : (20 Hz – 20 KHz)

c) Trafo MF : (455 KHz)

d) Trafo RF : ( >455 KHz)

Pengelompokan trafo didalam bidang Tegangan listrik, adalah:

a) Trafo Daya

Trafo ini digunakan untuk menaikan tegangan listrik sampai ratusan ribu Volt.

b) Trafo Distribusi

Trafo ini digunakan untuk menurunkan tegangan listrik sampai tegangan yang

diinginkan.

c) Trafo Pengukuran

Untuk maksud ini ada trafo arus dan tegangan.

Dalam bentuk dasar, inti trafo terdiri dari tiga macam yaitu:

a) Open Core ( inti terbuka )

b) Close Core ( inti tertutup )

c) Shell Core ( inti bentuk cangkang )


25


Gambar 2.22 Bentuk Gulungan Trafo

Trafo terdiri dari dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain, yang

dililitkan pada inti yang sama. Daya listrik dipisahkan dari kumparan primer ke

kumparan sekunder dengan perantaraan garis gaya magnit (fluks magnet) yang

dibangkitkan oleh aliran listrik yang melewati kumparan primer.

Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan sekunder fluks

magnet yang dibangkitan olek kumparan primer harus berubah-ubah. Untuk menemui

hal ini, aliran listrik yang melalui kumparan primer haruslah aliran listrik bolak balik.

Saat kumparan primer dihubungkan kesumber arus listrik AC, pada kumparan primer

timbul gaya gerak magnit bersama yang bolak balik juga.

Dengan adanya gaya gerak magnet ini, disekitar kumparan primer maka

timbul fluks magnet bersama yang juga bolak-balik. Adanya fluks magnet bersama

ini pada ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik induksi sekunder yang

mungkin sama, lebih tinggi, atau lebih rendah dari gaya gerak listrik primer. Hal ini

tergantung pada perbandingan transfomator kumparan trafo tersebut. Jika kumparan

sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan sekunder timbul arus listrik

bolak-balik sekunder akibat adanya gaya gerak listrik induksi sekunder. Hal ini

mengakibatkan timbul gaya gerak magnit pada kumparan sekunder dan akibatnya

pada beban timbul tegangan sekunder. Kombinasi antar gaya gerak magnit induksi

sekunder dan primer disebut induksi silang atau mutual induction.


26


2.5 Saklar Tekan

Hampir semua saklar yang berada diIndustri banyak mengunakan saklar

tekan. Saklar tekan yang digunakan memiliki keadaan pada saat posisi normal dapat

dikondisiskan menutup atau membuka. Pada posisi ini kita kapat menyebutnya

dengan Normally open (NO) dimana keadaan normal saklar tidak dapat mengalirkan

secara baik arus dari sumber arus, jika ditekan tombolnya dia dapat mengalirkan arus

dari sumber. Pada posisi tertutup sering disebut Normally close (NC) diamana pada

keadaan normal saklar dapat mengalirkan arus dari sumber, atau kebalikan dari

Normally open (NO). Lambang yang digunakan untuk NO atau-pun NC dapat dilihat

pada Gambar berikut;

Gambar 2.23 Lambang Push Button

Gambar diatas merupakan lambang Push Botton yang dideklarasikan untuk

skematik dari panel industri. Pada Gambar 2.23 (a) merupakan gambar Push Button

yang sederhana. Untuk gambar berikutnya adalah lambang dari Normaly Open dan

Normaly Close.

2.6 Kompor Listrik

Kompor adalah alat masak yang menghasilkan panas tinggi. Pada percobaan

kali ini akan di gunakan kompor listrik yang memiliki tegangan 220 V, dan Watt 600

W.


27


Kompor induksi adalah kompor listrik modern yang mengambil prinsip

induksi elektromagnetik terhadap panas. Sebagaimana ia memiliki efisiensi tinggi,

tidak ada api terbuka, dan aman dan nyaman, laboratorium lebih sering

menggunakannya sebagai alat pemanas sampel atau bahan yang di uji dalam

percobaan.

Gambar 2.24 Kompor Listrik

Prinsip kerja dari kompor induksi adalah di dalam kompor terdapat kumparan

terbuat dari tembaga berisolasi. Kumparan ini dialiri arus listrik dengan frekuensi

200-300kHz (Ini masih frekuensi rendah, belum frekuensi radio, jadi masih cukup

aman dari pengaruh radiasi). Karena ada arus pada kumparan, timbulah medan

magnet dengan frekuensi yang sama (200-300kHz). Bila kedalam medan magnet ini

diletakkan besi akan timbul arus yang berpusar di dalam besi. Pusaran arus ini akan

menimbulkan panas. Selain itu, medan magnet dan karakter besi yang saling

berinteraksi akan menimbulkan rugi-rugi magnet (rugi-rugi inti). Rugi-rugi magnet

ini juga akan menghasilkan panas. Jadi ada dua mekanisme penghasil panas.



BAB 3

PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem mekanik beserta cara

kerja dari masing-masing hardware yang digunakan dalam penyusunan alat rancang

bangun Alat Pengetching PCB Elektronik.

3.1 Diagram Blok

Dalam bab ini akan dibahas mengenai cara kerja alat secara garis besar. Hal

ini dilakukan demi mempermudah proses perakitan dan juga pemahaman cara kerja

masing-masing rangkaian. Hal ini sangat penting dalam pembuatan suatu alat,

mengingat setiap rangkaian saling berhubungan dan mempengaruhi kinerja alat

lainnya. Sehingga hasil yang didapatkan sesuai dengan keinginan dan teori yang

berlaku. Blok diagram pada rancangan alat yang penulis buat dapat dilihat seperti

pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Blok diagram


29


Gambar 3.2 Keseluruhan Perancangan Mekanik

Dari gambar 3.1 dan gambar 3.2 diatas kita dapat melihat cara kerja

keseluruhan dari alat ini yaitu, PCB yang akan di etching di letakkan pada penjepit

secara manual. Kemudian, setelah benda uji terpasang dengan benar maka tombol

start dapat di tekan. Setelah tombol start di tekan, maka motor 1 akan bekerja dan

lengan penjepit PCB akan bergerak pada rel lintasan. Ketika posisi lengan melintas di

depan sensor photodioda 1, maka program akan mengaktifkan motor 2 yang bergerak

turun selama waktu yang di tentukan. Kemudian setelah itu motor 3 akan aktif dan

memulai kerjanya, yaitu memutar alat penjepit beberapa kali. Setelah selesai memutar

maka motor 3 akan berhenti, dan mengaktifkan kembali motor 2. Dan kali ini motor 2

akan bekerja sebaliknya dari kerja awalnya, yaitu menaikkan penjepit atau bergerak

ke atas ke posisi awal. Setelah penjepit sampai pada posisi awal maka sensor

opthocoupler akan mendeteksi lapisan tembaga pada PCB. Jika pada alat uji masih

terdapat tembaga, maka proses akan kembali ke keadaan motor 2 untuk bekerja turun

dan terus berulang sampai tembaga pada PCB sudah tidak ada. Setelah sensor

opthocoupler mendeteksi tidak ada tembaga pada PCB, maka kemudian alat akan


30


bekerja pada proses berikutnya. Dimana pada proses ini hampir sama dengan proses

awal, yaitu mengaktifkan motor 1 hingga bertemu denga sensor photodioda 2,

kemudian proses yang terjadi akan sama dengan proses pada photodioda 1. Namun

ada perbedaan proses kerja pada photodioda 1 dengan photodioda 2, yaitu pada

proses kali ini tidak terdapatnya sensor opthocoupler. Sehingga proses pencuciannya

tidak terjadi brerulang. Setelah selesai pada proses ini maka motor 1 akan kembali

bekerja dan menuju ke sensor photodioda 3. Dimana apabila apabila lengan penjepit

ini, melewatinya maka proses akan mati.

3.2 Perancangan Mekanik

Pada perancangan mekanik ini meliputi perancangan tempat kompor dan

kotak wadah bilas, perancangan letak LM 35, perancangan letak sensor optokopler,

perencanaan letak sensor photodioda dan LED, serta perencanaan letak motor pada

mekanik.

3.2.1 Perancangan Tempat Kompor dan Kotak Wadah Bilas

Kompor yang digunakan berbentuk balok. Penggunaan kompor ini

membutuhkan daya maksimal sebesar 600 watt, namun karena kompor ini di

gunakan hanya untuk memanaskan larutan FeCl3 maka daya yang di gunakan

tidak maksimum. Kompor ini memiliki panjang 29.5 cm, lebar 22cm dan

tinggi 10.5cm. Perancangan mekanik untuk kompor hanya menambah alas

pada bagian atas kompor dengan teflon yang berketebalan 5 mm, dengan

panjang dan lebar yang sama denga kompor. Kemudian terdapat bagian

pencekam wadah yang terbuat dari stainless steel yang berdiameter luar

17.5cm dan diameter dalam 14.5cm. Alasan digunakannya bahan stainless

disini karena bahan tersebut dapat menahan panas yang cukup tinggi yaitu

kira-kira sampai 1000 °C sehingga cocok dengan karakteristik kompor yang

dipakai. Berikut adalah gambar dari tempat kompor:


31


Gambar 3.3 Tempat Kompor Wadah FeCl3

Selain kompor ada pula wadah atau kotak pijakan untuk menaruh gelas

pembersihkan PCB dari larutan FeCl3. Kotak ini di bentuk dengan

menyesuaikan tinggi kompor, sehingga kotak ini berukuran panjang 23.5cm,

lebar 20cm dan tinggi 10.5cm. Perancangan mekanik untuk kotak ini

menggunakan bahan kayu. Alasan digunakannya bahan kayu disini karena

bahan tersebut mudah di bentuk kotak dan mudah di peroleh. Berikut adalah

gambar dari tempat kotak wadah bilas:

Gambar 3.4 Tempat Kotak Wadah Bilas


32


3.2.2 Perancangan Letak LM 35

LM 35 digunakan untuk mengukur suhu ( sensor suhu) larutan FeCl3.

LM 35 ini di letakkan menempel pada wadah gelas larutan FeCl3 setinggi

10cm dari permukaan gelas. Alasan mengapa LM 35 di tempatkan menempel

pada gelas wadah, adalah untuk mengukur suhu larutan. Karena suhu larutan

di berikan batas tertinggi hanya sampai 750C, setelah mencapai 750C maka

LM 35 akan mengaktifkan SSR dan mematikan kompor. Berikut adalah

gambar dari tempat letak LM 35:

Gambar 3.5 Tempat Letak LM 35

3.2.3 Perancangan Letak Sensor Optokopler

Optokopler digunakan untuk mendeteksi tembaga pada alat uji (PCB).

Optokopler ini di letakkan mengambang di atas gelas wadah dengan jarak

gelas dengan pijakannya 19 cm dan tinggi 37 cm serta tinggi selisih antara

sensor dengan gelas 8 cm. Dan optokopler ini di letakkan pada akrilik. Alasan

menggunkan pijakan berbahan akrilik ini karena bahan ini mudah di lubangi

sebagai tempat pijakan serta karena bahan ini tahan terhadap panas. Berikut

adalah gambar dari tempat optokopler:


33


Gambar 3.6 Tempat Optokopler

3.2.4 Perancangan Letak Sensor Photodioda dan LED

Photodioda dan LED digunakan sebagai sensor letak, dimana sensor ini

akan membuat rangkaian penjepit berhenti pada tempatnya. Sehingga letak

dati sensor photodioda dan LED ini berada tepat di atas wadah kompor dan

kotak pembilas, dengan ketinggian dari dasar alat 70.5 cm dan jarak

ketinggian dari kopor 60cm. Selain di letakkan di atas kompor,sensor ini juga

di letakkan di tengah-tengah kompor dengan jarak lebar ke kanan 14.5cm dan

ke kiri 14.5 cm.

Letak penempatan sensor ini selain terpengaruh dengan wadah kompor

juga terpengaruh dengan letak lengan penjepit alat uji pula. Dengan

memperhitunggkan daya pantul dari sensor ini serta besar dari lengan penjepit

maka sensor ini di letakkan sejauh 9.5cm dari rel lintasa. Berikut adalah

gambar dari tempat letak photodioda dan LED:


34


Gambar 3.7 Tempat Letak Photodioda dan LED

3.2.5 Perancangan Letak Motor Pada Mekanik

Adapun komponen yang paling utama yang digunakan untuk membuat

sistem ini adalah motor dc dan motor servo. Motor DC yang digunakan

disertai dengan gear box. Motor DC ini digunakan sebagai penggerak lengan

penjepit di rel lintasan dan penggerak naik turun pada wadah. Sedangkan

motor servo digunakan sebagai penggerak memutar pada lengan penjepit.

Untuk penggerak pada rel lintasan, motor dc di sambungkan dengan roda.

Roda tersebut tebuat dari bahan polimer yang bergerigi dengan diameter 4 cm,

roda tersebut dirancang agar dapat mencengkam rel lintasan. Selain roda yang

menempel pada motor yang berfungsi mencengkam rel, ada pula roda lain

yaitu roda kecil yang berdiameter 1.5cm yang terbuat dari karet. Roda kecil

ini berfungsi membantu roda utama untuk bergerak melintasi rel. Selain ke

dua roda tadi, masih terdapat 2 buah roda kecil yang berdiameter 2cm yang

dipasang di bagian berlawanan dengan motor utama. Dua motor ini

tersambung dengan rangkaian lengan penjepit. Sehingga pada saat motor ini

bergerak maka rangkaian lengan penjepit juga akan ikut terbawa atau

bergerak. Sedangkan motor penggerak naik turun dipasang menempel pada


35


rangkaian 2 buah roda tadi. Motor ini disambungkan pada lempengan yang

terbuat dari besi yang bergerigi dengan diameter 1.5cm yang terletak di dalam

kotak yang berukuran panjang 4 cm, lebar 1.5cm dan tinggi 6cm. Di dalam

kotak ini gear akan saling mencekam dengan batangan alumunium yang pada

salah satu bagian sisinya sudah di buat bergerigi pula. Batangan ini lah yang

nantinya akan bergerak naik turun, karena pergerakan motor. Ukuran dari

batangan ini adalah panjang 1cm, lebar 0.5cm dan tinggi 31 cm. Pada ujung

bagian bawah batangan tertempel tempat rangkaian motor servo. Pada motor

servo kali ini ditempelkan pada bahan aluminium yang berukuran panjang

9cm, lebar 4cm dan tinggi 35.5cm. Motor servo ini langsung terhubung

dengan bagian penjepit alat uji dimana berbentuk trapesium dengan ukuran

panjang alas 4.5cm, panjang atas 4cm dam memiliki ketinggian 5cm. Dan

pada bagian penjepitnya terbuat dari besi penjepit yang di sambungkan

dengan bahan teflon yang berukuran panjang 4.5cm, tinggi 7cm dan ketebalan

8mm. Berikut adalah gambar dari perancangan motor pada mekanik:


36


Gambar 3.8 Perancangan Motor Pada Mekanik

3.3 Perancangan Elektronik

Pada perancangan elektronik ini meliputi rangkaian sistem minimum

mikrokontroler dan LM 35, rangkaian power supply, rangkaian sensor photodioda

dan optokopler, rangkaian driver motor dan SSR, serta LCD dan push button.

.

3.3.1 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler dan LM 35

Mikrokontroler adalah suatu piranti yang digunakan untuk mengolah

data-data biner (digital) yang didalamnya merupakan gabungan dari beberapa

rangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu chip (IC). Pada

umumnya mikrokontroler tediri dari bagian-bagian sebagai berikut: Alamat (

address ), Data, Pengendali, Memori (RAM atu ROM), dan bagian input-

Output. Pada sistem ini digunakan mikrokontroller berbasis AVR, IC

mikrokontroller yang digunakan adalah Atmega8535. Dalam ATmega8535


37


terdapat ADC internal sehingga dapat mempermudah proses konversi sinyal

analog menjadi digital, tanpa harus menggunakan rangkaian ADC eksternal.

Pada rangkaian ini terdapat beberapa port yang digunakan untuk menjalankan

proses dari keseluruhan sistem. Port-port yang digunakan dalam

mikrokontroller ini adalah port A untuk ADC, port B untuk output tampilan

LCD, port C untuk logika-logika pada sensor photodioda dan optocoupler,

port D untuk output pemicu driver motor.

AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) merupakan seri

mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced

Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu

siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter

fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial

UART, programmableWatchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan

PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-

chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem

menggunakan hubungan serial SPI.

Sedangkan untuk rangkaian LM35, ic LM358 digunakan sebagai

penguat. Output dari LM35 berupa tegangan yang nantinya akan dikuatkan

sebesar 5 kali dengan cara mengatur trimpot. Alasan mengapa tegangan harus

di kuatkan sebesar 5 kali agar tegangan output pada LM 35 sama dengan

tegangan yang di butuhkan pada ADC. Selanjutnya sinyan analog ini akan

diteruskan ke port A.0 yang merupakan port ADC internal untuk dikonversi

menjadi bit-bit digital. Berikut adalah rangkaian minimum system sekaligus

rangkaian sensor LM35 yang digunakan :


38


Gambar 3.9 Rangkaian Minimum Sistem Atmega 8535 dan LM 35

3.3.2 Rangkaian Power Supply

Rangkaian Power supply digunakan untuk mengubah tegangan AC

220 Volt dari PLN menjadi sebesar 5 Volt, dan 12 Volt tegangan DC yang

dibutuhkan untuk input rangkaian minimum sistem microcontroller,

rangkaian sensor LM 35, sensor photodioda, sensor optokopler, SSR dan juga

rangkaian driver motor. Tegangan sebesar 12 volt digunakan untuk supply

driver motor dan penggerak motor DC sedangkan tegangan 5 volt digunakan

untuk supply mikrokontroller, motor servo dan komponen pendukung lainnya.

Untuk power supply yang keluarannya 5 Volt menggunakan trafo sebesar 2A,

sedangkan yang keluaran 12Volt menggunakan trafo 3A. Berikut adalah

rangkaian power supply yang digunakan :


39


Gambar 3.10 Rangkaian Power supply

3.3.3 Rangkaian Sensor Photodioda

Sensor yang akan digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya

cahaya tampak adalah sensor yang memiliki sistem pemancar dan penerima

cahaya tak tampak. Sebagai salah satu pemancar sinar infra merah adalah

LED (light emitting diode), sedangkan yang digunakan sebagai penerima infra

merah adalah photodioda. Saat photodioda tidak terkena cahaya dari infra

merah, maka nilai resistansinya besar, sehingga tegangan yang masuk melalui

kaki inverting LM358 akan jadi lebih kecil daripada tegangan yang masuk

melalui kaki non-inverting. Sehingga menyebabkan pada kaki 1, output IC

LM358 akan berlogika 1 (high). Namun karena pada program kita

menggunakan kondisi active low. Sehingga bila tidak ada cahaya yang


40


mengenai photodioda maka program tidak akan mengeksekusi perintah

selanjutnya.

Sedangkan saat photodioda dikenai cahaya dari infra merah, maka

nilai resistansinya akan mengecil, sehingga tegangan yang masuk melalui kaki

non-inverting akan lebih kecil dibandingkan dengan tegangan yang masuk

melalui kaki inverting. Sehingga menyebabkan output dari LM358 akan

mendekati nol, dan akan langsung mengeksekusi perintah program

selanjutnya. Berikut adalah rangkaian photodioda yang digunakan :

Gambar 3.11 Rangkaian photodioda


41


3.3.4 Rangkaian Sensor Optokopler

Gambar 3.12 Rangkaian Optokopler

Sensor optokopler digunakan untuk mendeteksi ada tidaknya lapisan

tembaga pada PCB (benda uji). Cara kerja sensor ini hampir sama dengan

sensor photodioda, hanya pada recievernya digunakan phototransistor dan

LED. Rangkaian diatas memanfaatkan comparator , input inverting dan non-

inverting . Input inverting dijadikan sebagai input referensi tegangan

pembanding, sedangkan intput non-inverting adalah tegangan yang berada

pada resistor 1 Kohm yang akan dibandingkan oleh op-amp. Prinsip kerja

comparator ini adalah op-amp akan membandingkan tegangan yang masuk

pada pin inverting dengan pin non-inverting. Jika tegangan masuk pada pin

inverting lebih besar daripada tegangan di pin non-inverting maka tegangan

keluaran yang dihasilkan akan sama dengan input supaly yang diberikan pada

kaki supply tegangan negatif op-amp yaitu akan sama dengan ground.

Sedangkan jika input tegangan inverting lebih kecil dari tegangan pada pin

non-inverting maka tegangan keluaran yang dihasilakan op-amp akan sama

dengan tegangan supply positif yaitu VCC.


42


3.3.5 Rangkaian Driver Motor dan Rangkaian SSR

Rangkaian driver motor digunakan sebagai pengendali kecepatan

motor DC yang diatur melalui minimum sistem. Dibawah ini akan dijelaskan

rangkaian dan cara kerjanya. Gambar 3.12 merupakan rangkaian pengendali

yang dapat mengendalikan kecepatan putaran sebuah motor dc. Rangkaian

motor driver ini memanfaatkan relay dan transistor BC 547 sebagai saklar

elektronik. Rangkaian relay digunakan pada motor yang membutuhkan supply

lebih dari 5 volt. Pada keadaan awal, sebelum mendapatkan tegangan dari port

mikrokontroller relay tidak aktif karena basis transistor BC547 belum

mendapatkan tegangan. Setelah diberi inputan dari mikro sebesar 5 volt maka

coil akan aktif dan selanjutnya mengalirkan tegangan untuk output motor.

Dioda yang digunakan pada rangkaian ini berfungsi sebagai pengaman relay

dari arus balik. Berikut adalah rangkaian driver motor yang digunakan :

Gambar 3.13 Rangkaian motor driver

Pada rangkaian SSR ini hampir mirip dengan rangkaian motor driver..

Rangkaian ini juga menggunakan transistor BC547 sebagai saklar elektronik.


43


SSR akan aktif ketika basis dari transistor sudah mendapatkan tegangan dari

port mikrokontroller. Rangkaian SSR ini digunakan untuk menghidupkan dan

mematikan kompor listrik. Berikut adalah rangkaian SSR yang digunakan:

Gambar 3.14 Rangkaian SSR

3.3.6 LCD ( Liquid Crystal Display )

LCD yang digunakan memiliki tipe 16 x 2, dimana LCD yang dipakai

mempunyai 16 kolom dan 2 buah baris dengan background berwarna hijau

dan karakter hitam. Fungsi dari LCD yaitu untuk menampilkan suhu LM 35

dan waktu pada saat tombol start di tekan hingga proses selesai. Untuk

menampilkan data dari mikrokontroller ke LCD terlebih dahulu kita membuat

rangkaian yang dapat memproses LCD untuk bisa mengeluarkan data dari

mikrokontroller. Rangkaiannya cenderung sederhana dan intensitas cahaya

background lcd dan karakter bisa diubah-ubah.


44


Gambar 3.15 LCD yang digunakan

Gambar 3.16 Rangkain Koneksi LCD Pada Mikrokontroller

3.3.7 Push Button

Pada alat ini push button memiliki kondisi active high yaitu akan aktif

jika diberikan logika 1 pada mikrokontroller dan dihubungkan dengan Vcc


45


sebesar 5 V. Pada Gambar 3.15 terdapat dua warna push button yaitu merah

dan hitam. Tombol yang berwarna merah berfungsi untuk merestar ulang

program sedangkan warna hitam berfungsi untuk menjalankan program atau

sebagai tombol start

Gambar 3.17 Push Button yang digunakan

Push Button

Gambar 3.18 Rangkain Koneksi Push Button Pada Mikrokontroller



BAB 4

HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA DATA

Setelah dilakukan pengerjaan keseluruhan sistem, setelah itu dilakukan

pengujian alat serta penganalisaan terhadap alat, guna untuk mengetahui apakah

sistem tersebut sudah bekerja dengan baik atau belum. Pengujian-pengujian tersebut

meliputi :

Pengujian Motor

Pengujian LM 35

Pengujian Sensor Optokopler

Pengujian Hasil Alat

4.1 Pengujian motor

Pengujian motor dc dilakukan terhadap dua motor dc yang digunakan pada alat

ini. Untuk motor dc pada rel di ambil data lama benda uji (satu rangkaian motor)

bergerak hingga terkena sensor photodioda. Sedangkan untuk motor dc naik dan

turun diuji dari lama waktu benda uji (penjepit) turun dan naik lagi ke posisi semula.

Pengujian motor 1:

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Motor 1

Aksi Jarak (cm) Waktu (detik)

Gerak motor pada rel dari sensor photodioda 3

hingga sensor photodioda 1

105.5 36.5


47




55 19.5



53 18.2

Pada motor dc ini telah di hitung pula tegangan pada saat motor berhenti dan

pada saat motor bekerja atau bergerak. Pada saat motor belum bekerja, tegangan yang

di keluarkan dari power supply sebesar 23.8 V, sedangkan pada saat motor bergerak

tegangan yang di terima pada motor sebesar 23.1 V.

Pengujian Motor 2:

Tabel 4.2 Hasil motor 2

Aksi Jarak (cm) Waktu rata-rata (detik)

Turun 27 3.2

Naik 27 3.2

Pada motor dc ini telah di hitung pula tegangan pada saat motor berhenti dan

pada saat motor bekerja atau bergerak. Pada saat motor belum bekerja, tegangan yang

di keluarkan dari power supply sebesar 27 V, sedangkan pada saat motor bergerak

turun tegangan yang di terima pada motor sebesar 26.6 V begitu pula pada saat motor

bergerak naik, tegangan yang di terima motor sebesar 26.6 V.

Dan dari data-data di atas terlihat bahwa pada proses penggerakan benda uji

terjadi paling lama di bagian motor yang bergerak pada rel. Hal ini terjadi karena

tegangan yang di berikan pada motor dc lebih rendah di bandingkan dengan tegangan

yang di berikan pada motor dc penggerak naik turun.


48


4.2 Pengujian LM 35

Pengujian LM 35 bertujuan untuk mengetahui berapa °C yang dapat diukur

oleh LM 35 bila pada kompor dinyalakan 100%. Pengujian dilakukan dari suhu 280C

hingga 940C setiap kenaikan 5°C. Pengukuran temperaturnya diukur dan

dibandingkan oleh temperatur yang pada LM 35 yang masih dalam bentuk nilai

desimal dari bit ADC dengan menggunakan mikrokontroller yang telah di download

program ADC. Kemudian nilai dapat dilihat pada LCD dalam bentuk bit ADC. Dan

pengambilan data dilakukan dengan menggunakan LM 35 yang telah dilakukan

kalibrasi. Pada saat pengambilan data, dilakukan dengan cara manual yaitu dengan

menggunakan termometer, untuk melihat temperatur. Perbandingan yang digunakan

pada pengambilan data ini antara temperatur pada termometer dengan nilai ADC

yang ditampilkan pada LCD. Hal ini dilakukan untuk melihat persamaan yang

didapat antara nilai perbandingan ADC dengan temperatur tersebut.

Tabel 4.3 Data Suhu Terhadap Adc

NO Suhu (°C) Data Adc 1 28 266 2 33 297 3 38 340 4 43 382 5 48 423 6 53 477 7 58 523 8 63 574 9 68 617 10 73 669 11 78 713 12 83 754 13 88 854 14 93 873 15 94 881


49


Grafik Suhu Yang Terukur

y = 0.1038x + 2.9328

R2 = 0.9957

0102030405060708090

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

DATA ADC

Su

hu

(C

elc

ius)

GRAFIK SUHUTERHADAPDATA ADC

Linear (GRAFIKSUHUTERHADAPDATA ADC)

Gambar 4.1 Tampilan Temperatur pada LM 35

Berdasarkan dari Gambar 4.1 di dapat persamaan. Dari persamaan ini dapat

di ketahui bahwa perubahan temperatur yang terjadi hampir linier dengan persamaan

garis, yaitu :

y = 0.1038x + 2.9328

R2 = 0.9957

Dimana x adalah nilai bit ADC dan y adalah suhu. Dari persamaan garis

didapatkan nilai R2 = 0,9957, artinya sensor temperatur yang digunakan dalam

pengukuran temperatur dapat dikatakan baik.

4.3 Pengujian Sensor Optokopler

Pada proses pengujian rangkaian sensor ini haruslah dilakukan dengan menggunakan

alat pengukur tegangan yaitu multimeter digital yang telah disediakan. Hal ini

dilakukan agar penulis dapat mengetahui besarnya tegangan keluaran (output), Vcc,

tegangan pada kaki inverting dan tegangan pada kaki non inverting yang dihasilkan

pada rangkaian sensor. Dalam pengukuran tegangan keluaran (output) dari rangkaian


50


sensor ini dilakukan ketika rangkaian ini terhubung dengan rangkaian

mikrokontroller.

Tabel 4.4 Data Percobaan Sensor Optokopler

Jarak antara PCB dan sensor: 1cm

Lokasi : Laboratorium PLC

NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non

Inverting (V) VCC Vout LED

1 Coklat Tua 2.98 1.09 4.67 0.11 On

2 Coklat Muda 2.98 0.12 4.67 0.10 On

3 Tembaga 2.98 0.08 4.67 0.11 On

4 Hijau 2.98 0.17 4.67 0.11 On

5 Bening 2.98 0.15 4.67 0.11 On

6 Putih 2.98 0.13 4.67 0.11 On


Jarak antara PCB dan sensor: 2 Cm


NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 0.79 4.67 0.11 On

2 Coklat Muda 2.98 0.16 4.67 0.10 On

3 Tembaga 2.98 0.12 4.67 0.09 On

4 Hijau 2.98 2.45 4.67 0.10 On

5 Bening 2.98 0.16 4.67 0.11 On

6 Putih 2.98 0.19 4.67 0.11 On


51





NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 2.63 4.67 0.10 On

2 Coklat Muda 2.98 1.60 4.67 0.11 On

3 Tembaga 2.98 0.13 4.67 0.11 On

4 Hijau 2.98 3.09 4.67 4.63 Off

5 Bening 2.98 2.68 4.67 0.11 On

6 Putih 2.98 1.58 4.67 0.11 On




NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 3.32 4.67 4.63 Off

2 Coklat Muda 2.98 2.99 4.67 4.56 Off

3 Tembaga 2.98 0.17 4.67 0.11 On

4 Hijau 2.98 3.43 4.67 4.71 Off

5 Bening 2.98 3.24 4.67 4.59 Off

6 Putih 2.98 2.62 4.67 0.11 On





52


NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 3.36 4.67 4.69 Off

2 Coklat Muda 2.98 3.36 4.67 4.66 Off

3 Tembaga 2.98 1.11 4.67 0.11 On

4 Hijau 2.98 3.65 4.67 4.69 Off

5 Bening 2.98 3.45 4.67 4.65 Off

6 Putih 2.98 3.29 4.67 4.61 Off




NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 3.54 4.67 4.69 Off

2 Coklat Muda 2.98 3.51 4.67 4.66 Off

3 Tembaga 2.98 1.98 4.67 0.11 On

4 Hijau 2.98 3.76 4.67 4.68 Off

5 Bening 2.98 3.61 4.67 4.65 Off

6 Putih 2.98 3.49 4.67 4.66 Off




NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 3.67 4.67 4.64 Off


53


2 Coklat Muda 2.98 3.60 4.67 4.66 Off

3 Tembaga 2.98 2.48 4.67 0.10 On

4 Hijau 2.98 3.81 4.67 4.65 Off

5 Bening 2.98 3.68 4.67 4.65 Off

6 Putih 2.98 3.55 4.67 4.65 Off




NO Warna PCB

Tegangan

Inverting (V)

Tegangan non


1 Coklat Tua 2.98 3.76 4.67 4.66 Off

2 Coklat Muda 2.98 3.72 4.67 4.66 Off

3 Tembaga 2.98 3.34 4.67 4.58 Off

4 Hijau 2.98 3.82 4.67 4.65 Off

5 Bening 2.98 3.73 4.67 4.66 Off

6 Putih 2.98 3.72 4.67 4.66 Off

Ket: Pengukuran tegangan hanya dilakukan sampai LED indikator mati

Berdasarkan dari Tabel 4.4 sampai Tabel 4.11 data pengamatan menunjukan

bahwa apabila tegangan inverting pada IC LM311 lebih besar dari tegangan pada

kaki non inverting maka LED indikator akan ON dan Vout yang dihasilkan berkisar

atau mendekati 0 volt. Maka inputan yang akan diterima oleh mikrokontroller

berlogika 0. Sedangkan jika tegangan pada kaki inverting lebih kecil dari tegangan

pada kaki non inverting maka LED indikator akan OFF dan vout yang dihasilkan

berkisar atau mendekati 5 volt. Maka inputan yang akan diterima oleh

mikrokontroller berlogika 1.


54


Dan dari data di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin gelap warna

PCB yang digunakan maka semakin kecil jarak pantul yang bisa didetekdi oleh

sensor dan lebih baik digunakan pada alat ini.

4.4 Pengujian Hasil Alat

Pada pengujian alat, dilakukan penggabungan antara hardware dan software.

Setelah program dimasukkan ke dalam chip AVR ATMega 8535, dan semua

perangkat elektronik diberi suplai tegangan, barulah alat ini dapat bergerak. Proses

pengujian dan pengambilan data dilakukan pada tempat yang benar-benar sangat baik

atau cocok untuk melakukan pengambilan data. Pengambilan data dilakukan di

Laboratorium PLC Departemen Fisika yang tepat berada pada lantai teratas gedung

departemen Fisika FMIPA Universitas Indonesia kampus baru Depok.

Tabel 4.12 Data Percobaan Alat Pada PCB 4 X 10

Jalur yang akan di etching berukuran kecil.


Percobaan

Kualitas

Larutan FeCl3

Waktu

(menit) Keberhasilan

1 1 3:15.6 Berhasil

2 2 3:20.7 Gagal

3 3 3:54.9 Berhasil

4 4 5:12.1 Berhasil

5 5 6:07.3 Berhasil


55


Gambar 4.2 Contoh Pengetcingan berhasil

Tabel 4.13Data Percobaan Alat Pada PCB 7.5 X 10

Jalur yang akan di etching berukuran sedang.


Percobaan

Kualitas

Larutan FeCl3

Waktu


1 1 4:19.7 Berhasil

2 2 4:17.4 Gagal

3 3 4:59.1 Berhasil

4 4 4:43.2 Berhasil

5 5 5:06.9 Berhasil



56


Tabel 4.14 Data Percobaan Alat Pada PCB 9.5 X 10

Jalur yang akan di etching berukuran full atau besar.


Percobaan

Kualitas

Larutan FeCl3

Waktu


1 1 4:22.3 Berhasil

2 2 4:54.7 Berhasil

3 3 5:48.4 Berhasil

4 4 5:42.2 Gagal

5 5 5:10.5 Berhasil


Berdasarkan dari Tabel 4.12, Tabel 4.13 dan Tabel 4.14data pengamatan

menunjukan bahwa alat ini cukup berfungsi dan berjalan dengan baik. Baik keadaan

mekaniknya, maupun keadaan perangkat elektroniknya. Perancangan mekanik alat ini

sangat berpengaruh terhadap keberhasilan alat. Karena itu mekaniknya dibuat

sedemikian rupa agar menghindari terjadinya masalah yang tidak diinginkan.


57


Selain melakukan pengambilan data dari hasil alat, akan di buat sebuah riset

pembanding, dengan membandingkan takaran dari FeCl3 dan suhu yang di tentukan.

Dari data ini akan di ketahui takaran perpaduan dari jumlah FeCl3 dan suhu yang

tepat agar PCB cepat terkikis. Pada pengambilan data kali ini akan di lakukan dengan

membeda-bedakan jumlah takaran berat FeCl3 dan juga pada kenaikan suhu. Berikut

hasil data yang di peroleh.

Tabel 4.15 Hasil Data Untuk Larutan 1 ( air 1750 mL dan feriklorit 82.5 gram)


NO Suhu (°C) Waktu (menit) Hasil

1 55 14 Gagal

2 60 14 Gagal

3 65 14 Gagal

4 70 14 Gagal

Gambar 4.5 Contoh Pengetcingan yang tidak berhasi

Tabel 4.16 Hasil Data Untuk Larutan 2 ( air 1750 mL dan feriklorit 125 gram)



1 55 13:58.1 Gagal

2 60 12:54.1 Gagal

3 65 11:04.6 Gagal

4 70 06:40.5 Berhasil


58



Tabel 4.17 Hasil Data Untuk Larutan 3 ( air 1750 mL dan feriklorit 227.5 gram)



1 55 07:42.4 Berhasil

2 60 06:36.5 Berhasil

3 65 05:49.2 Berhasil

4 70 05:15.5 Berhasil


Tabel 4.18 Hasil Data Untuk Larutan 4 ( air 1750 mL dan feriklorit 330 gram)



1 55 06:23.3 Berhasil

2 60 06:14.2 Berhasil

3 65 05:49.5 Berhasil

4 70 05:39.1 Berhasil


59



Ket: Pengukuran lama proses maksimal 14 menit



BAB 5

PENUTUP

Pada Bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan yang diperoleh penulis

setelah melakukan penelitian tugas akhir serta saran-saran untuk perbaikan sistem dan

hasil yang lebih baik lagi di masa yang akan datang.

5.1 Kesimpulan

Setelah menyelesaikan perancangan sistem serta pengujian terhadap sistem

tersebut, maka penulis dapat mengambil suatu kesimpulan bahwa :

Untuk mendeteksi adanya tembaga pada PCB, di gunakan sensor

optokopler pantul. Sensor ini dapat mendeteksi tembaga hingga jarak 7cm.

PCB dengan warna dasar gelap lebih bagus digunakan pada percobaan

ini, sebab sensor hanya dapat mendeteksinya hingga jarak 3 cm.

Persentase keberhasilan alat ini 80 %, hasil ini di ambil menurut data

percobaan yang telah di ambil.

5.2 Saran

Adapun saran yang akan penulis berikan apabila ingin membuat suatu alat

yang berfungsi untuk mengetching PCB dan menggunakan kecepatan dari motor dc

agar menggunakan bahan mekanik yang kuat, agar jalur lintasan relnya tidak

bergoyang saat motor bergerak melewatinya. Sensor optocoupler yang dipasang juga

hendaknya disesuaikan terlebih dahulu titik fokusnya, agar dapat di sesuaikan dengan

jarak yang di inginkan.. Selain itu juga untuk menghasilkan jalur PCB yang



61

diinginkan cobalah untuk menambah jumlah sensor optocouplernya, agar alat dapat

mendeteksi tembaga dari beberapa titik.



DAFTAR ACUAN

Joko T.L, Motor Listrik arus searah

Malvino, Prinsip-prinsip Elektronika. Malvino, Jakarta : Erlangga

Wasito S, “Kumpulan Data Penting Komponen Elektronika”, PT. Multimedia,

Jakarta, 1985

http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/12/motor-listrik.html

www.alldatasheet.com

www.wikipedia.com

WWW. Google.co.id


LAMPIRAN

$regfile "8535def.dat" $crystal = 4000000 Config Porta.0 = Input Config Porta.1 = Output Config Portd = Output Config Portc.0 = Input Config Portc.1 = Input Config Portc.2 = Input Config Portc.3 = Input Config Portc.4 = Input Config Portc.5 = Output Config Portc.6 = Output Config Portc.7 = Output Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc Start Adc Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.4 , Db5 = Portb.5 , Db6 = Portb.6 , _ Db7 = Portb.7 , E = Portb.2 , Rs = Portb.0 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off Noblink Cls Dim Dt As Integer Dim Z As Integer Dim Adc0 As Integer 'penyimpan data sensur suhu pada adc 0 (port A.0) Dim Temp As Single Dim S_temp As String * 5 Dim A As Byte , B As Byte , C As Byte , D As Byte Dim E As Byte , F As Byte , G As Byte , H As Byte Dim I As Byte , J As Byte , K As Byte , L As Byte Dim M As Byte , N As Byte , O As Byte , P As Byte Dim Q As Byte , R As Byte , S As Byte , T As Byte Dim U As Integer , V As Integer , Ab As Integer , Bc As Integer Startt Alias Pinc.0 Ir1 Alias Pinc.1 Ir2 Alias Pinc.2 Ir3 Alias Pinc.3 Pc Alias Pinc.4


Motor1 Alias Portc.5 Motor2a Alias Portd.1 Motor2b Alias Portd.0 Motor_servo Alias Portc.6 Kompor Alias Portd.3 Mulai: A = 0 'variabel detik B = 0 'variabel menit C = 0 'variabel jam D = 0 E = 0 F = 0 G = 0 H = 0 I = 0 J = 0 K = 0 L = 0 M = 0 'variabel pembatas siklus sensor 1 dan 2 N = 0 'variabel pengecek photo coupler O = 0 P = 0 Q = 0 R = 0 U = 0 V = 0 Ab = 0 Bc = 0 Portc = &H1F Portd = &H00 Upperline Lcd "Alat Pengetching" Lowerline Lcd " PCB Otomatis " Waitms 300 Cls Upperline Lcd " Suhu Time " Lowerline Lcd " 0.0 C 00:00:00" Waitms 200 Set Kompor 'kompor on Bitwait Startt , Reset 'tunggu tombol start ditekan


Set Motor1 'motor 1 on Do Detik: Locate 2 , 16 'lcd baris 2 kolom 16 If A < 9 Then Incr A 'A=A+1 Lcd A 'tampilkan data A pada LCD Gosub Adc_lm35 'panggil label adc_lm35 Gosub Etching 'panggil label Etching Gosub Comp_photo_cop 'Panggil label Comp_photo_cop Gosub Bilas 'Panggil label Bilas Gosub Jalan_terus 'panggil label Jalan_terus Gosub Motor_stop 'panggil lebel Motor_stop Waitms 10 Else If A < 59 Then Locate 2 , 15 Incr A Lcd A Gosub Adc_lm35 Gosub Etching Gosub Comp_photo_cop Gosub Bilas Gosub Jalan_terus Gosub Motor_stop Waitms 10 Else A = 00 Locate 2 , 16 Lcd A Locate 2 , 15 Lcd A Gosub Adc_lm35 Gosub Etching Gosub Comp_photo_cop Gosub Bilas Gosub Jalan_terus Gosub Motor_stop Goto Menit End If End If Loop


Menit: If B < 9 Then Locate 2 , 13 Incr B Lcd B Waitms 10 Else If B < 59 Then Locate 2 , 12 Incr B Lcd B Else B = 00 Locate 2 , 13 Lcd B Locate 2 , 12 Lcd B Goto Jam End If End If Goto Detik Jam: If C < 9 Then Locate 2 , 10 Incr C Lcd C Else If C < 59 Then Locate 2 , 9 Incr C Lcd C Else C = 00 Locate 2 , 10 Lcd C Locate 2 , 9 Lcd C Goto Detik End If End If Goto Detik


Etching: If M = 0 Then 'variabel pembatas untuk siklus pada sensor 1 Gosub Sen1 Gosub Cmp_det_10a Gosub Det_10a Gosub Cmp_det_10b Gosub Det_10b Gosub Cmp_det_30 Gosub Det_30 Else End If Return Comp_photo_cop: If N = 1 Then 'variabel pengecek photo coupler (cek tembaga PCB) If Pc = 0 Then 'cek sensor photo coupler O = 1 End If Else End If Return Sen1: If F = 0 Then 'variabel pembatas siklus sensor 1 If Ir1 = 0 Then 'cek sensor 1 Reset Motor1 Set Motor2a Reset Motor2b D = 1 Else End If Else End If Return Cmp_det_10a: If D = 1 Then 'variabel untuk pembatas delay motor turun (sensor 1) Incr E 'variabel delay motor turun End If Return


Det_10a: If E = 3 Then 'jumlah delay motor turun Reset Motor2a Reset Motor2b Waitms 10 D = 0 F = 1 G = 1 Else End If Return Cmp_det_30: If G = 1 Then 'variabel pembatas putaran motor servo Incr H 'Jumlah delay (putaran) servo If Bc = 1 Then Else Set Motor_servo 'pulsa untuk motor servo >45 derajat For Z = 2000 To 100 Step -10 Pulseout Porta , 1 , Z Waitms 1 Next End If Else End If Return Det_30: If H = 15 Then '15 putaran servo Reset Motor1 Reset Motor2a Set Motor2b Reset Motor_servo Bc = 1 D = 1 F = 1 I = 1 N = 1 J = 0 'G = 0 'tambahan Else End If Return Cmp_det_10b:


If I = 1 Then 'pembatas motor naik Incr J 'J=J+1 End If Return Det_10b: 'jumlah putaran motor naik If J = 3 Then Reset Motor2a Reset Motor2b I = 0 M = 2 J = 0 If O = 1 Then 'variabel untuk mengclearkan data D = 0 E = 0 F = 0 G = 0 H = 0 I = 0 J = 0 K = 0 L = 0 M = 0 N = 0 O = 0 P = 0 Q = 0 R = 0 U = 0 Ab = 0 Bc = 0 Goto Detik Else Set Motor1 End If Else End If Return Bilas: If M = 2 Then Gosub Sen2 Gosub Cmp_det_10a2 Gosub Det_10a2 Gosub Cmp_det_30_2


Gosub Det_30_2 Gosub Cmp_det_10b2 Gosub Det_10b2 Else End If Return Sen2: If V = 1 Then Else If Ir2 = 0 Then Reset Motor1 Set Motor2a Reset Motor2b D = 2 E = 0 F = 0 G = 0 H = 0 I = 0 J = 0 K = 0 L = 0 V = 1 ' Else End If End If Return Cmp_det_10a2: If D = 2 Then Incr E Else End If Return Det_10a2: If E = 3 Then 'jumlah putaran motor 2 turun Reset Motor2a Reset Motor2b D = 0 F = 2 G = 2 E = 0 Else


End If Return Cmp_det_30_2: Waitms 0.5 If G = 2 Then Incr H ' If Ab = 1 Then Else Set Motor_servo For Z = 2000 To 100 Step -10 Pulseout Porta , 1 , Z Waitms 1 Next End If Else End If Return Det_30_2: If H = 5 Then 'jumlah putaran bersihkan PCB Reset Motor1 Reset Motor2a Set Motor2b Reset Motor_servo Ab = 1 D = 2 F = 2 I = 2 N = 2 J = 0 Else End If Return Cmp_det_10b2: If I = 2 Then Incr J End If Return Det_10b2: If J = 3 Then 'jumlah putaran motor 2 naik Reset Motor2a Reset Motor2b


I = 0 M = 2 J = 0 K = 2 Else End If Return Jalan_terus: If K = 2 Then Set Motor1 L = 2 End If Motor_stop: If L = 2 Then If Ir3 = 0 Then Reset Motor1 Waitms 10 Putar: If Startt = 0 Then Goto Mulai Else Gosub Adc_lm35 Goto Putar End If Else End If Else End If Adc_lm35: Adc0 = Getadc(0) 'data pada port A.0 (adc0) disimpan pada variabel Adc0 Temp = Adc0 / 10.23 'hasil pembagian disimpan pada variabel temp S_temp = Fusing(temp , "#.#") 'fusing sebagai pembatas angka desimal di belakang koma Locate 2 , 1 Lcd S_temp Waitms 100 If Temp > 75 Then 'jika suhu diatas 75 derajat kompor off Reset Kompor Else Set Kompor


End If 'suhu dibawah 75 derajat kompor on Return End


Hasil Gambar Untuk Jalur Berukuran Kecil (Pada PCB 4 X 10)

Percobaan 1 Percobaan 2


Percobaan 5


Hasil Gambar Untuk Jalur Berukuran Sedang (Pada PCB 7.5 X 10)



Percobaan 5


Hasil Gambar Untuk Jalur Berukuran Besar (Pada PCB 9.5 X 10)



Percobaan 5


Hasil Gambar Untuk Larutan 1 ( air 1750 mL dan feriklorit 82.5 gram)

Lama proses max 14 menit

Untuk Suhu 550C

Untuk Suhu 600C

Untuk Suhu 650C

Untuk Suhu 700C


Hasil Gambar Untuk Larutan 2 ( air 1750 mL dan feriklorit 125 gram)

Untuk Suhu 550C

Untuk Suhu 600C

Untuk Suhu 650C

Untuk Suhu 700C


Hasil Gamabar Untuk Larutan 3 ( air 1750 mL dan feriklorit 227.5 gram)

Untuk Suhu 550C

Untuk Suhu 600C

Untuk Suhu 650C

Untuk Suhu 700C


Hasil Gambar Untuk Larutan 4 ( air 1750 mL dan feriklorit 330 gram)

Untuk Suhu 550C

Untuk Suhu 600C

Untuk Suhu 650C

Untuk Suhu 700C


RANCANG BANGUN SISTEM PENGETCHING PCB ELEKTRONIK...

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN SISTEM PENGETCHING PCB ELEKTRONIK...