BAB III PERANCANGAN ALAT - UKSW

10

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi

pengecatan untuk model car skala 1:24. Bahasan perancangan dimulai dengan

penjelasan alat secara keselurhuan yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja.

Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem

elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler sebagai pengendali

utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta penjelasan

mengenai keterkaitan CNC Shield untuk pengendali kedua dan komponen lain yang

digunakan dalam alat ini.

Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan

perangkat lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk

mengolah data dari Grbl controller yang berhubungan dengan CNC Shield.

3.1. Gambaran Alat

Sistem yang dirancang oleh penulis adalah sebuah alat pengecatan dengan

sistem mekanik mengadaptasi 3 axis CNC digunakan sebagai mekanik utama. Proses

pengecatan dikendalikan dengan Grbl controller layaknya pengendali CNC.

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem.

11

3.1.1. Cara Kerja Sistem (3.1)

1. Arduino Uno utama yang menjadi 1 dengan modul CNC Shield V.3

mengendalikan 3 motor stepper yang terdapat pada mekanik utama.

2. 3 motor stepper menjadi 3 penggerak pada mekanik utama dan setiap

motor mendapat 1 driver dengan IC A4988.

3. Motor stepper utama menjadi Y axis untuk menggeser frame utama

penopang sprayer1 dan sprayer2.

4. Motor stepper geser menjadi Z axis untuk menggeser purwarupa

mobil.

5. Motor stepper putar menjadi X axis untuk memutar purwarupa mobil.

6. Arduino Uno kedua mengendalikan mekanik tarik tekan tuas sprayer1

dan sprayer2, mekanik ini menggunakan motor servo1 dan motor

servo2.

7. Ketika program dijalankan, Arduino Uno utama dan Arduino Uno

kedua bekerja bersama dengan mengendalikan mekanik sesuai

dengan alur kedua program.

3.2. Perancangan Perangkat Keras

Perangkat keras yang dirancang adalah dua buah penbrush yang terdapat di

pasaran yang kemudian akan dimodifikasi dengan menambahkan mekanik penekan

dan penarik tuas, mekanik utama menggunakan sparepart dari mesin CNC dan

beberapa komponen elektronik. Adapun komponen elektronik tersebut yaitu:

Modul CNC Shield V.3

Board mikrokontroler jenis Arduino Uno

IC A4988

Power supply 12 volt

12

Gambar 3.2. Gambar Sketsa pengecatan purwarupa mobil skala 1:24

Keterangan :

1. Motor stepper utama (Y axis)

2. Motor stepper putar (X axis)

3. Motor stepper geser (Z axis)

4. Mekanik tekan tuas sprayer1 beserta sprayer1

5. Mekanik tekan tuas sprayer2 beserta sprayer2

6. Frame utama untuk sprayer1 dan sprayer2

7. Dudukan purwarupa mobil

13

Gambar 3.3. Tampak belakang frame utama.

Keterangan:

1. Arduino Uno pengendali mekanik tarik tekan tuas sprayer1 dan sprayer2

2. Modul CNC Shield V.3 yang digabungkan dengan Arduino Uno untuk

pengendali mekanik utama

3. Power supply 12 volt

Gambar 3.4. Realisasi Alat Pengecatan Purwarupa Mobil skala 1:24.

14

Gambar 3.5. Mekanik Tari Tekan Tuas Sprayer beserta Pen Brush.

3.3. Perancangan Elektronika

Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai

dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan tugas

akhir ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:

1. Mikrokontroler jenis Arduino Uno sebagai pengendali utama.

2. Modul CNC Shield V.3

3. IC A4988

3.3.1. Pengendali Utama

Pengendali utama pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Uno

dengan IC mikrokontroler ATmega 328P. Sebagai pengendali utama, tugas

mikrokontroler antara lain:

1. Pengendali dengan CNC Shield V.3 melalui media Grbl controller.

2. Mengolah data yang didapat dari modul CNC Shield untuk pengendali 3

axis pada Grbl controller.

3.3.2. Pengendali Kedua

Pengendali kedua pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Uno

dengan IC mikrokontroler ATmega 328P. Sebagai pengendali utama, tugas

mikrokontroler antara lain:

15

1. Pengendali dua motor servo mekanik penekan tuas sprayer1 dan

sprayer2.

3.3.3. Mekanik Tarik Tekan Tuas Sprayer

Mekanik Tarik tekan tuas menggunakan bahan dasar resin yang telah

dicetak pada moulding(cetakan) yang berbahan dasar silicone rubber.

Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada Arduino Uno (pengendali utama)

yang terhubung dengan CNC Shield V.3

Arduino UNO CNC Shield V.3

Pin DIGITAL 7 Direction Z-AXIS

Pin DIGITAL 6 Direction Y-AXIS

Pin DIGITAL 5 Direction X-AXIS

Pin DIGITAL 4 Step Pulse Z-AXIS

Pin DIGITAL 3 Step Pulse Y-AXIS

Pin DIGITAL 2 Step Pulse X-AXIS

Pin ANALOG A0 Reset/Abort

Pin ANALOG A1 Feed Hold

Pin ANALOG A2 Cycle Start/Resume

Pin ANALOG A3 Coolant Enable

Pin ANALOG A4 Probe

16

Gambar 3.6. Skema Rancangan Pengendali Utama.

Keterangan gambar:

1. Arduino UNO.

2. IC A4988 untuk axis Z.

3. IC A4988 untuk axis Y.

4. IC A4988 untuk axis X.

3.3.4. CNC Shield V.3

Pada tugas akhir ini membutuhkan CNC Shield V.3 untuk pengendali 3

axis yang berguna sebagai mekanik pada alat pengecatan ini. CNC Shield yang

terhubung dengan Arduino Uno dikendalikan dengan Grbl Controller.

Berikut skema konfigurasi pin antara modul CNC Shield V.3 dengan

Arduino Uno.

Gambar 3.7. konfigurasi Pin antara Arduino Uno dengan CNC Shield V.3

17

3.3.5. IC A4988

IC A4988 digunakan sebagai driver motor pada modul CNC Shield

V.3, modul ini membutuhkan 4 buah IC A4988 karena terdapat 4 axis yaitu X,

Y, Z, dan A. alat ini hanya menggunakan 3 axis sehingga hanya menggunakan 3

buah IC A4988 sebagai driver.

Gambar 3.8. Wiring Modul CNC Shield V.3 dan IC A4988.

3.4. Perancangan Perangkat Lunak

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang

digunakan pada tugas akhir ini. Yang pertama akan membahas mikrokontroler

Arduino Uno yang bekerja sebagai pengolah data dan pengendali utama dengan

digabungkan CNC Shield V.3. Selanjutnya akan membahas mengenai perancangan

sistem mekanik Tarik tekan tuas pada sprayer1 dan sprayer2 yang digunakan untuk

pengecatan.

3.4.1. Program Mikrokontroler

Perancangan perangkat lunak mikrokontroler menggunakan

mikrokontroler Arduino Uno. Program dimulai dari menunggu data dari Grbl

controller, setelah coding Gcode sudah dimasukkan ke Grbl controller, lalu klik

axis control untuk uji tiap axis. Axis control juga berfungsi untuk menentukan

zero position tiap axis. Setelah semua axis sudah sesuai dengan posisi awal,

maka klik begin pada Grbl controller. Program dari Grbl controller bekerja

18

beriringan dengan program mekanik tekan tuas sprayer1 dan sprayer2 dari

mikrokontroler Arduino Uno kedua.

Berikut adalah diagram alir program mikrokontroler pada sistem yang

dibuat.

Gambar 3.9. Diagram Alir Arduino Uno utama yang terhubung

dengan CNC Shield V.3 dan Arduino Uno kedua untuk kendali

mekanik sprayer.

19

3.4.2. Aplikasi Grbl Controller untuk pengendali mekanik alat pengecatan

Alat pengecatan ini dikendalikan oleh Grbl Controller, seluruh mekanik

dikendalikan dari aplikasi ini. Berikut adalah tampilan program Gcode pada

sistem yang dibuat.

Gambar 3.10. Tampilan Aplikasi Grbl Controller dengan Program

Gcode dan Penunjuk Posisi Axis X, Y, dan Z.

Program Gcode android ini dibuat dengan menggunakan

program Notepad++.

Gambar 3.11. Coding Gcode dengan Menggunakan Notepad++.

20

3.4.3. Program Arduino Uno untuk CNC Shield V.3 dan Arduino Uno

untuk Mekanik Sprayer

3.4.3.1 Program Arduino Uno untuk CNC Shield V.3 #include <config.h>

#include <coolant_control.h>

#include <cpu_map.h>

#include <defaults.h>

#include <eeprom.h>

#include <gcode.h>

#include <limits.h>

#include <motion_control.h>

#include <nuts_bolts.h>

#include <planner.h>

#include <print.h>

#include <probe.h>

#include <protocol.h>

#include <report.h>

#include <serial.h>

#include <settings.h>

#include <spindle_control.h>

#include <stepper.h>

#include <system.h>

3.4.3.2 Program Arduino Uno untuk Mekanik Sprayer #include <Servo.h>

Servo servoMain; // Define our Servo

Servo servo2;

void setup()

{

servoMain.attach(9); // servo on digital pin 10

servo2.attach(7);

}

void loop()

{

servoMain.write(50); // Turn Servo Left to 45 degrees

delay(2000); // Wait 1 second





21












delay(200);

servo2.write(50);

delay(1000);

servo2.write(38);

delay(15000);

servo2.write(50);

}

BAB III PERANCANGAN ALAT - UKSW

Documents