OTOMATISASI MESIN CAPPING UNTUK BOTOL OBAT SIRUP BERBASIS

MIKROKONTROLER DI PT. MERSIFARMA TIRMAKU MERCUSANA

Oleh

Herry Fajar Mulyono

NIM: 612010004

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Januari 2017

ii

ABSTRACT

In this paper, an automatic capping machine has been realized, which is used

for sealing the bottles, for plastic bottles and glass bottles. Capping machine is used to

sealing plastic or glass bottles generally used a cap made of metal. Generally using a

cap which is made of metal. Automatic capping machine was designed to increase

production capacity and reduce the number of reject bottles in packaging process liquid

syrup and dry syrup in PT. Mersifarma Tirmaku Mercusana in Sukabumi, West Java.

This capping machine system provides a choice of 4 sizes of bottles for bottle

size is 60ml, 75ml, 100ml, and 120ml. Input from automatic capping machine is the

bottle with the cap has not been sealed and the results of a sealed bottle of the product is

the output of this automatic capping machine.

This automatic capping could increase production capacity with a percentage of

30.21% and reduce reject bottles with a percentage of 79.61% for a 60ml bottle size.

Increasing production capacity with a percentage of 30.75% and reduces the reject

bottles with a percentage of 79.24% for a 75ml bottle size. Increasing production

capacity with a percentage of 33.77% and reduces the reject bottles with a percentage of

75% for a 100ml bottle size. Increasing production capacity with a percentage of

36.76% and reduces the reject bottles with a percentage of 77.18% for a 120ml bottle

size.

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas

segala berkat kebaikan, kesehatan, rejeki, kekuatan, karunia dan kasih setia-Nya yang

senantiasa selama ini menyertai penulis, akhirnya penulis dapat menyelesaikan

perancangan serta penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer di Universitas Kristen Satya Wacana.

Terima kasih Allah Bapa Yang Maha Tinggi atas segala kasih sayang, kekuatan,

bimbingan, pengampunan, ujian, didikan, suka, duka selama berkuliah sehingga

menempa penulis menjadi sosok pribadi seperti saat ini. Pada kesempatan ini penulis

juga hendak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas dukungan bantuan

dan doa dari orang-orang terkasih di sekeliling penulis.

1. Papa Budi Mulyono dan mama Magdalena Suhartati orang tua yang sangat

luar biasa sampai kapanpun, yang selalu memberi dukungan, kasih sayang,

kesabaran, kemarahan, uang saku dan doa secara terus-menerus. Semoga sehat

selalu dan panjang umur, sampai nantinya penulis dapat membahagiakan papa

dan mama. Kakak Siska Novianti dan Adik Yohan Aris Mulyono terima kasih

untuk support dan doanya, sukses dan semoga Tuhan selalu memberi jalan

terbaik untuk kita.

2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc dan Bapak Alfiner Doloksaribu, ST.,MM

selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan dan arahan serta

kesediaan waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama pengerjaan

skripsi ini.

3. Dosen-dosen pengajar, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Yola

dan Mbak Ragil terimakasih atas bantuan dan bimbingannya.

4. Saudara-saudara kong Eklim, cek Kiat, cim Kiauw, koh Ivan, cik Amel, Yaya,

oyong, koh Agus dan cik Amel, mbak Dian. Yang selalu memberi waktu

untuk membantu penulis, memberi dukungan dan arahan, terimakasih atas

bimbingan dan saran selama skripsi.

5. Verni Emelia, terima kasih atas semua bantuan, dukungan, perhatian, kasih

dan doa yang diberikan kepada penulis.

6. Saudaraku seangkatan 2010, David YS yang selalu memberi dukungan dan

pencerahan, Kana nggliyut, Januar jamet, Wedha gondrong, Adi bandot

iv

asisten laboran, Adit tolgung saudara bimbingan skripsi, Rizal pentolik, Vires,

Martin PK, Samuel nglumbruk, dan teman-teman terkasih angkatan 2010

semuanya. Untuk teman-teman 2010 dewa, dewa, dewa selalu memberi

banyak arti, terimakasih atas canda tawa nya!!!

7. Teman-teman seperjuangan lab skripsi Tiras Indra ababil, Aksa tok, Gede sing

gede tenan, Markus horizon, Sadrak terimakasih atas bantuan dan support dari

kalian. Pekok kabeh!!!

8. Keluarga besar Mersifarma Tirmaku Mercusana, Bapak Tirto selaku direktur

utama, Bapak Gunawan selaku manager dept. Maintenence, Bapak Acep

selaku manager dept. Produksi, pak Miko, pak Amar, mas Adi, mas Encep

yang selalu menemani di mess saat weekend dan selalu meminjami motor,

mang Cecep yang pijit nya bikin ketiduran, terimakasih atas segala macam

bentuk bantuan yang kalian berikan.

9. Keluarga dept. Teknik Mersifarma Bapak Alfiner, Bapak Siswanto, Bapak

Hedar, untuk Bapak Asep terimakasih atas inspirasinya yang sangat

membantu, Bapak Riyadi dan teman-teman mekanik Aden galau, Ali, Dana

gendut, Gepeng, Kipli, mas Gheni, mas Phian, mas Cipto, mas Epul, mas

Pery, mas Ega kotok, Syahlan ba*k, Fauzy MILF, Sisca admin koncleng dan

teman-teman mekanik semua, terimakasih atas waktu luang saat jam kerja

yang diberikan dalam membantu terwujudnya tugas akhir dan terimakasih atas

dukungan kalian semua, sukses dimanapun kalian berada!!! Salam koncleng!!!

10. Keluarga kos kalisombo tercinta Petrus Agung W yang selalu mendukung dan

memberi nasihat yang sangat berarti, Yosua hih, Tedjo, Daniel, Rio saru. Suka

duka kita lalui bersama, makan enak-enak, ular masuk kamar, benda asing di

jamban, yang telah menemani saat penulis merasa sedih dan kehilangan.

Terimakasih untuk semua waktu dan perhatian kalian saudaraku. Kalian

memberi kenangan terhebat saat merantau dan bertahan hidup bersama!!

11. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah turut andil

dalam proses pengerjaan skripsi ini., penulis mengucapkan terimakasih.

v

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga

skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata semoga

pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi

siapapun yang membacanya.

Salatiga, 17 Januari 2017

Penulis

vi

DAFTAR ISI

INTISARI .............................................................................................. i

ABSTRACT .......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR ISTILAH .............................................................................................. xiii

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

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

1.2. Spesifikasi Sistem ................................................................................. 4

1.3. Sistematika Penulisan ........................................................................... 4

BAB II PRINSIP DASAR SISTEM ............................................................... 6

2.1.Sistem Mesin Capping .......................................................................... 6

2.2. Blok Diagram Sistem ........................................................................... 7

2.3. Prinsip Kerja Sistem ............................................................................. 8

BAB III PERANCANGAN SISTEM .............................................................. 10

3.1. Perangkat Keras .................................................................................... 10

3.3.1. Sistem Mekanik ....................................................................... 10

3.3.1.1. Sistem Conveyor .......................................................... 10

3.3.1.2. Sistem Starwheel ......................................................... 12

3.3.1.3. Sistem Crimping .......................................................... 17

vii

3.3.1.4. Capping Head .............................................................. 20

3.1.2 Sistem Elektronik ...................................................................... 21

3.1.2.1. Mikrokontroler ............................................................ 21

3.1.2.2. Sensor .......................................................................... 23

3.1.2.1.1. Sensor Photosensitive ........................................ 25

3.1.2.2.2. Laser. ................................................................. 26

3.1.2.3. Motor Stepper dan Driver ........................................... 26

3.1.2.4. User Interface .............................................................. 29

3.2. Perangkat Lunak ................................................................................... 32

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ......................................................... 35

4.1. Pengujian Secara Keseluruhan ............................................................. 35

4.1.1. Pengujian Tampilan Menu ....................................................... 35

4.1.2. Pengujian Pulsa Pada Motor Stepper Starwheel ...................... 39

4.1.3. Pengujian Hasil Capping Botol ............................................... 39

4.1.4. Pengujian Kapasitas Produksi .................................................. 44

4.1.5. Pengujian Kapasitas Produksi Menurut Kecepatan Mesin ...... 48

4.1.5.1. Kapasitas Produksi Saat Kecepatan Low ..................... 48

4.1.5.2. Kapasitas Produksi Saat Kecepatan High.................... 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 49

5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 49

5.2. Saran .................................................................................................... 49

viii

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 50

LAMPIRAN SURAT PERNYATAAN PT. MERSIFARMA TIRMAKU M ..... 51

LAMPIRAN SPESIFIKASI DRIVER MD5-HF14-AO ...................................... 52

LAMPIRAN SPESIFIKASI MOTOR STEPPER A50K-M566-G10 .................. 53

LAMPIRAN GAMBAR MESIN CAPPING ....................................................... 54

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Mesin capping manual ....................................................................... 1

Gambar 1.2. Proses alur kerja sistem ....................................................................... 2

Gambar 1.3. Tutup botol aluminium ....................................................................... 2

Gambar 1.4. Botol input dengan tutup botol tanpa ulir. ......................................... 3

Gambar 1.5. Botol output dengan tutup botol tersegel dan terulir. ......................... 3

Gambar 2.1. Gambar keseluruhan alat .................................................................... 6

Gambar 2.2. Blok diagram sistem ........................................................................... 7

Gambar 3.1. Conveyor ............................................................................................ 10

Gambar 3.2. Motor AC conveyor.. .......................................................................... 11

Gambar 3.3. Realisasi conveyor. ............................................................................. 12

Gambar 3.4. Starwheel dan sensor .......................................................................... 12

Gambar 3.5. Starwheel 60ml. .................................................................................. 13

Gambar 3.6. Starwheel 75ml. .................................................................................. 13

Gambar 3.7. Starwheel 100ml. ................................................................................ 14

Gambar 3.8. Starwheel 120ml ................................................................................. 14

Gambar 3.9. Ukuran starwheel untuk botol 60ml ................................................... 15

Gambar 3.10. Ukuran starwheel untuk botol 75ml ................................................... 15

Gambar 3.11. Ukuran starwheel untuk botol 100ml ................................................. 16

Gambar 3.12. Ukuran starwheel untuk botol 120ml ................................................. 16

Gambar 3.13. Sistem crimping ................................................................................. 17

Gambar 3.14. Motor AC capping head ..................................................................... 18

x

Gambar 3.15. Realisai ulir pada sistem crimping ..................................................... 18

Gambar 3.16. Realisasi motor stepper dan pulley pada sistem crimping ................. 19

Gambar 3.17. Realisasi capping head dan motor AC sistem crimping .................... 19

Gambar 3.18. Capping head ..................................................................................... 20

Gambar 3.19. Realisasi capping head ....................................................................... 20

Gambar 3.20. Botol sebelum dan sesudah proses capping ....................................... 21

Gambar 3.21. Board arduino MEGA 2560 ............................................................... 22

Gambar 3.22. Wiring diagram sistem ....................................................................... 22

Gambar 3.23. Peletakan motor dan sensor ................................................................ 24

Gambar 3.24. Realisasi peletakan motor dan sensor ................................................ 24

Gambar 3.25. Wiring sensor ..................................................................................... 25

Gambar 3.26. Sensor photosensitive ......................................................................... 25

Gambar 3.27. Laser ................................................................................................... 26

Gambar 3.28. Basic angle step motor stepper .......................................................... 26

Gambar 3.29. Alur sistem motor stepper .................................................................. 27

Gambar 3.30. Pulsa step rotasi motor ....................................................................... 28

Gambar 3.31. Wiring arduino pada driver motor ...................................................... 28

Gambar 3.32. User Interface ..................................................................................... 29

Gambar 3.32. Realisasi User Interface ..................................................................... 30

Gambar 3.34. Wiring LCD shield pada arduino ....................................................... 30

Gambar 3.35. Skema pembagi tegangan pada Keypad ............................................. 32

Gambar 3.36. Diagram alir sistem ............................................................................ 33

xi

Gambar 4.1. Tampilan menu awal .......................................................................... 35

Gambar 4.2. Tampilan menu saat memilih ukuran botol ........................................ 36

Gambar 4.3. Tampilan menu saat memilih 60ml .................................................... 36

Gambar 4.4. Tampilan menu saat memilih 75ml .................................................... 36

Gambar 4.5. Tampilan menu saat memilih 100ml .................................................. 37

Gambar 4.6. Tampilan menu saat memilih 120ml .................................................. 37

Gambar 4.7. Tampilan menu saat memilih menu kecepatan .................................. 37

Gambar 4.8. Tampilan menu kecepatan Low .......................................................... 38

Gambar 4.9. Tampilan menu kecepatan high ......................................................... 38

Gambar 4.10. Hasil segel botol ukuran 60ml ........................................................... 40

Gambar 4.11. Hasil segel botol ukuran 75ml ............................................................ 41

Gambar 4.12. Hasil segel botol ukuran 100ml .......................................................... 42

Gambar 4.13. Hasil segel botol ukuran 120ml .......................................................... 43

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi motor conveyor ................................................................ 11

Tabel 3.2 Spesifikasi motor capping head ......................................................... 18

Tabel 3.3 Tabel konfigurasi pin arduino ............................................................ 23

Tabel 3.4 Tabel konfigurasi pin arduino pada sensor ........................................ 25

Tabel 3.5 Tabel spesifikasi driver motor. .......................................................... 27

Tabel 3.6 Tabel konfigurasi pin arduino pada driver motor. ............................. 29

Tabel 3.7 Tabel konfigurasi pin LCD Shield ..................................................... 31

Tabel 4.1 Pengujian jumlah pulsa pada motor stepper starwheel ...................... 39

Tabel 4.2 Pengujian jumlah kapasitas produksi pada ukuran botol 60ml .......... 44

Tabel 4.3 Pengujian jumlah kapasitas produksi pada ukuran botol 75ml .......... 45

Tabel 4.4 Pengujian jumlah kapasitas produksi pada ukuran botol 100ml ........ 46

Tabel 4.5 Pengujian jumlah kapasitas produksi pada ukuran botol 120ml ........ 47

Tabel 4.6 Jumlah kapasitas produksi rata-rata menggunakan kecepatan low .... 48

xiii

DAFTAR ISTILAH

LCD = Liquid Crystal Display

Keypad = set tombol untuk operasi portabel perangkat elektronik

User Interface = antar muka pemakai

Capping = proses menutup dan menyegel botol

Crimping head = kepala penyegel botol (mekanisme penutup botol)

Control panel = panel kontrol

Starwheel = roda berbentuk bintang (piringan penggerak botol)

Stepper = jenis motor

Reject = produk tidak bagus

Rotary encoder = sensor elektromagnetik yang memonitor gerakan dan posisi

Ballscrew = penggerak linier mekanis

Human error = penyimpangan karena manusia

Conveyor belt = sabuk konveyor

Driver = rangkaian yang menangani kebutuhan arus dan tegangan

Unit load = wadah untuk memuat barang

Head pulley = puli utama penggerak sabuk konveyor

Guide bar = besi pemandu atau besi pembatas pada jalur konveyor

Transmitter = pemancar

Receiver = penerima

Photosensitive = sensor yang sensitif terhadap cahaya

Capping base = penahan tutup botol

Bearing = bantalan (elemen mekanis sebagai bantalan poros putar)

Board = papan

Active high = aktif saat logika tinggi (1)

Basic angle step = langkah sudut awal