PROPOSAL TUGAS AKHIR
Perancangan Sortasi dan Penimbangan Buah Jeruk di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen
INDRA HAKIM NASUTION
PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK KOMPUTER PROGRAM DIPLOMA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
1
Judul Tugas Akhir Nama NIM
: Perancangan Sortasi dan Penimbangan Berat Buah Jeruk di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen : Indra Hakim Nasution : J3D213105
Bogor, ……………………….
Disetujui,
Inna Novianty, MSi Pembimbing
2
DAFTAR ISI
1
PENDAHULUAN ................................................................................................ 3 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 3 1.2 Tujuan ........................................................................................................... 3 1.3 Ruang Lingkup .............................................................................................. 4 1.4 Manfaat ......................................................................................................... 4 2 TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................... 4 2.1 Arduino Uno.................................................................................................. 4 2.2 Sensor TCS 230............................................................................................. 4 2.3 Sensor Infrared .............................................................................................. 5 2.4 Sensor Load Cell ........................................................................................... 6 2.5 Motor Servo .................................................................................................. 6 2.6 Potensiometer ................................................................................................ 7 2.7 LCD (Liquid Cristal Display) ...................................................................... 7 3 METODE PENELITIAN ..................................................................................... 8 3.1 Analisis .......................................................................................................... 8 3.2 Perancangan .................................................................................................. 8 3.3 Implementasi ................................................................................................. 8 3.4 Pengujian ....................................................................................................... 9 3.5 Pengembangan .............................................................................................. 9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Arduino Uno ............................................................................................... 4 Gambar 2 Sketsa Fisik dan Blok Fungsional Sensor Warna Jenis TCS 230 ............... 5 Gambar 3 Ilustrasi Menghitung Frekuensi .................................................................. 5 Gambar 4 Sensor Infrared ........................................................................................... 6 Gambar 5 Sensor Load Cell ......................................................................................... 6 Gambar 6 Motor Servo ................................................................................................ 7 Gambar 7 Potensiometer .............................................................................................. 7 Gambar 8 LCD (Liquid Cristal Display) 20x4 ........................................................... 8 Gambar 9 Metode Kajian ............................................................................................. 8
3
1
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen bergerak dalam menghasilkan inovasi teknologi pascapanen dalam rangka peningkatan nilai tambah, daya saing, mutu dan keamanan produk pertanian. Di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen telah membuat berbagai teknologi di bidang pascapanen pertanian. Alat sortasi buah adalah salah satu hasil teknologi dari pascapanen pertanian. Alat sortasi buah adalah bagian kegiatan pascapanen yang dilakukan dengan tujuan memisahkan hasil pascapanen yang baik dan yang jelek. Di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen telah melakukan sortasi buah dengan alat teknologi bukan secara manual lagi. Namun sortasi buah yang ada di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen belum mensortasi buah berdasarkan warna dalam satu jenis buah. Warna yang akan disortasi oleh alat ini ialah warna hijau sebagai warna buah yang belum matang dan warna kuning sebagai warna buah sudah matang. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen menyarankan alat sortasi buah jeruk berdasarkan warna dengan berbasis Arduino Uno, sensor TCS 230, sensor Infrared , Potensiometer, Motor Servo, dan LCD untuk menampilkan data. Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino Uno digunakan untuk konversi input analog ke digital, menampilkan data ke LCD dan juga untuk menyimpan data hasil sortasi buah jeruk. Pada tugas akhir ini akan ditambahkan timbangan buah jeruk dan membedakan buah jeruk berdasarkan beratnya. Sensor Load Cell sebagai sensor berat agar mengetahui berat buah jeruk. Berdasarkan hal tersebut, maka dibuatlah Alat Sortasi dan Penimbangan Berat Buah Jeruk di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen. Alat yang dibuat dapat menentukan warna buah jeruk berdasarkan warna yakni warna jeruk hijau kategori jeruk tidak matang dan warna jeruk kuning kategori jeruk sudah matang, mengetahui berat buah jeruk, dan membedakannya berdasarkan berat buah jeruk. 1.2 Tujuan Tujuan untuk tugas akhir ini adalah : 1. Membuat alat sortasi buah berdasarkan warna. 2. Memperoleh berat buah jeruk. 3. Membedakan buah jeruk berdasarkan berat.
4
1.3 Ruang Lingkup Ruang lingkup untuk tugas akhir ini adalah : 1. Sebagai otak atau pemroses rangkaian alat tersebut agar berjalan dengan baik atau sesuai harapan digunakan board Arduino Uno. 2. Sensor untuk mengetahui suatu objek atau benda digunakan sensor Infrared. 3. Sensor untuk mengetahui warna digunakan sensor TCS 230. 4. Sensor untuk mengetahui berat buah jeruk digunakan sensor Load Cell. 5. Pemisah buah jeruk digunakan Motor Servo. 6. Data hasil deteksi sensor menggunakan LCD 20 x 4. 1.4 Manfaat Manfaat dari pembuatan alat ini diantaranya, dapat membuat alat sortasi buah berdasarkan warna, mengetahui berat buah jeruk, dan membedakan berat buah jeruk. 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arduino Uno Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset (Zaratul 2014). Arduino Uno digunakan untuk konversi input analog ke digital, menampilkan data ke LCD dan juga untuk menyimpan data hasil sortasi buah jeruk. Arduino Uno dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Arduino Uno
2.2 Sensor TCS 230 TCS 230 adalah sensor yang pengkonversi warna cahaya ke frekuensi. Pada TCS 230 mempunyai dua komponen utama yaitu photodiode dan pengkonvresi arus ke frekuensi (Bambang 2012), sebagaimana bisa dilihat pada gambar 2.
5
Gambar 2 Sketsa Fisik dan Blok Fungsional Sensor Warna Jenis TCS 230
Menentukan nilai frekuensi pada sensor TCS 230 ialah menentukan waktu dalam satu periode selama 1 detik dengan frekuensi 1000 Hz dalam satu periode (Bambang 2012). Ilustrasinya menentukan nilai frekuensi dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Ilustrasi Menghitung Frekuensi
2.3 Sensor Infrared Infra merah (infrared) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih dari pada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya, maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini, maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa atau dapat dideteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni: Near Infra Red (0.75-1.5 μm), Mid Infra
6
Red (1.50-10 μm), dan Far Infra Red (10-100μm). Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data Sifat-sifat cahaya infra merah (Frendy 2010) : 1. Tidak tampak oleh mata manusia. 2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang. 3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas. Gambar Infrared dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4 Sensor Infrared
2.4 Sensor Load Cell Load cell adalah komponen utama pada sistem timbangan digital. Tingkat keakurasian timbangan bergantung dari jenis Load Cell yang dipakai. Sensor Load Cell apabila diberi beban pada inti besi maka nilai resistansi di strain gaugenya akan berubah yang dikeluarkan melalui empat buah kabel. Dua kabel sebagai eksitasi dan dua kabel lainnya sebagai sinyal keluaran ke kontrolnya. Sebuah load cell terdiri dari konduktor, strain gauge, dan wheatstone bridge. Berikut ini beberapa penjelasan mengenai definisi Load Cell. Tegangan keluaran dari sensor Load Cell sangat kecil, sehingga untuk mengetahui perubahan tegangan keluaran secara linier dibutuhkan rangkaian penguat instrumen. Dalam hal ini digunakan IC amplifier instrumen INA 125 yang memang dibuat khusus untuk menguatkan tegangan keluaran yang sangat kecil hungga kurang dari satuan milivolt, salah satunya sensor Load Cell, hingga ukuran tegangan dalam satuan milivolt (Mardika 2012). Gambar sensor Load Cell dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5 Sensor Load Cell
2.5 Motor Servo Motor servo pada dasarnya adalah motor dc dengan kualifikasi khusus yang sesuai dengan aplikasi "sevosing" didalam teknik control. Dalam kamus Oxfrodistilah "servo" diartikan "a mechanism that control a largemechanism" tidak sepisi baku yang disepakati untuk menyatakan bahwa suatu motor cd adalah motor servo. Namun secara umum dapat didefenisikan bahwa motor harus memiliki kemampuan yang baik dalam mengatasi perubahan yang cepat dalam posisi dan kecepatan. Motor servo juga dikehendaki handal dalam beroperasi dalam lingkup
7
torsi yang berubah-berubah. Berapa tipe motor yang dijual dengan paketrangkaian driver nya telah memiliki rangkaian control kecepatan yang menyatu didalamnya. Putaran motor tidak lagi berdasarkan tegangan supplay ke motor, namun berdasarkan tegangan input khusus yang berfungsi sebagai referensi kecepatan output (Nur 2014). Motor Servo dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6 Motor Servo
2.6 Potensiometer Potensiometer adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Potensiometer yang dipakai pada tugas akhir ini ialah Potensiometer Rotary. Potensiometer Rotary adalah Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer. Potensiometer Rotary dipakai sebagai pengatur cahaya pada LCD. Potensiometer Rotary dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Potensiometer
2.7 LCD (Liquid Cristal Display) Untuk mengetahui sebuah Mikrokontroler dapat mengeluarkan proses berupa hasil informasi maka diperlukan instrumen penampil layar yang berupa LCD (Liquid Crystal Display) yang berupa untuk menampilkan hasil pengambilan data (Nanda 2015). LCD dapat dilihat pada Gambar 8.
8
Gambar 8 LCD (Liquid Cristal Display) 20x4
3 METODE PENELITIAN Metode kajian yang digunakan dalam Perancangan Alat Sortasi Buah Jeruk Berdasarkan Warna di Balai Besar Peneitian dan Pengembangan Pascapanen terdiri dari beberapa tahap yaitu, tahap analisis, tahap perancangan, tahap implementasi, pembuatan dan tahap pengujian. Metode kajian dapat dilihat pada Gambar 7. ANALISIS
PERANCANGAN
IMPLEMENTASI
PENGUJIAN
PENGEMBANGAN
Gambar 9 Metode Kajian
3.1 Analisis Tahap analisa kebutuhan adalah tahap untuk merangkum kebutuhan sesuai dengan analisa masalah yang ada. Analisa kebutuhan diperlukan untuk mencari solusi dari hasil analisa masalah. Pada tahap analisa masalah dijabarkan masalah yang ada di lapangan, kemudian pada tahap ini kebutuhan dianalisa untuk mendapatkan solusi dari masalah yang ada. Setelah pengujian alat dilakukan akan terlihat kinerja dari alat yang sudah dibuat. Apabila alat sudah bekerja dengan baik dan sesuai dengan tujuan namun masih ada fungsi atau pengembangan yang ingin ditambahkan maka tahapan ini akan dilakukan. Tahap ini akan menjadi tahapan awal pada proses pengembangan alat. Tahap ini berupa tahap analisa kebutuhan sekaligus perancangan dari penambahan fungsi atau pengembangan. 3.2 Perancangan Tahapan perancangan berupa tahapan yang disusun secara terstruktur. tahap pernancangan dapat dimulai dari perancangan kinerja alat dan alur kerja alat. Perancangan diperlukan agar tahap pembuatan alat akan lebih mudah dan alat yang dibuat dapat sesuai dengan kebutuhan. 3.3 Implementasi Pada tahap implementasi adalah merangkai komponen-komponen yang sudah disiapkan tersebut agar menjadi sebuah alat sortasi dan penimbangan buah jeruk. Selain merangkai komponen-komponen tersebut, pada tahap implementasi ini juga membuat sebuah program untuk alat tersebut agar alat berjalan sesuai dengan harapan. Pembuatan program ini biasanya membutuhkan waktu yang lebih lama karena dibutuhkan konsentrasi yang tinggi agar alat berjalan dengan semestinya.
9
Pada pembuatan program menggunakan software yaitu Arduino. Program tersebut dibuat sesuai dengan flowchart atau alur diagram yang telah dibuat pada tahap perancangan. 3.4 Pengujian Pengujian alat dilakukan setelah seluruh perancangan diaplikasikan pada pembuatan alat. Pengujian alat berupa pengujian pada kinerja setiap komponen yang ada dan pada kinerja dari keseluruhan alat yang dibuat. Apabila dari salah satu atau bahkan keseluruhan alat yang dibuat tidak sesuai dengan perancangan dan tujuan dari pembuatan alat, maka proses akan kembali pada tahap pembuatan alat. Tahapan ini akan menjadi tahapan akhir apabila tidak ada lagi tambahan atau pengembangan dari alat yang telah dibuat. 3.5 Pengembangan Tahap ini adalah tahap pembuatan alat sesuai dengan penambahan fungsi atau pengembangan. Tahap ini menjadi tahap terakhir dalam proses pengembangan sekaligus menjadi tahap akhir dalam metodologi penelitian lapangan. Tahap ini berupa pembuatan alat sekaligus pengujian dari hasil pengembangan. Pada tahapan ini akan menggunakan sensor Load Cell sebagai sensor berat yang akan mengetahui berat buah jeruk dan membedakannya berdasarkan beratnya. DAFTAR PUSTAKA Arianto NP. 2015. Multitester Elektronik Berbasis Mikrokontroler ATmega 8 [Tugas Akhir]. Semarang (ID): Universitas Negri Semarang. Atmaja FY. 2010. Otomatisasi Kran dan Penampung Air Pada Tempat Wudhu Berbasis Mikrokontroler [Tugas Akhir]. Solo (ID): Universitas Sebelas Maret. Azikin NA, Alkindy AW. 2014. Sistem Kendali Motor Servo dengan Fasilitas Protokol Komunikasi Nirkabel [Tugas Akhir]. Makasar (ID): Universitas Hasanuddin. Banzi M. 2011. Getting Started with Arduino, 2nd Edition. California (US) : MakeBooks Malvino, A.P. 2003, "Prinsip-Prinsip Elektronika", buku satu, Penerbit Salemba. Novianta MA. 2009. Alat pendeteksi Warna Berdasarkan Warna Dasar Penyusun RGB Dengan Sensor TCD230 [Tugas Akhir]. Yogyakarta (ID): Institut Sains dan Teknologi AKPRIND. Pratama MAS. 2012. Rancang Bangun Pengaturan Kecepatan Konveyor Untuk Sistem Sortir Barang [Tugas Akhir]. Surabaya (ID): Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.
10
Saputri ZN. 2014. Aplikasi Pengenalan Suara Sebagai Pengendali Peralatan Listrik Berbasis Arduino Uno [Tugas Akhir]. Malang (ID): Universitas Brawijaya.
