SISTEM CERDAS PENYORTIR APEL BERDASARKAN WARNA DAN UKURAN BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO.

Transkripsi

1 SISTEM CERDAS PENYORTIR APEL BERDASARKAN WARNA DAN UKURAN BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO Febyan Dimas Pramanta 1), Lazuardi Widya Susilo 2), dan M. Rizal Fahmi 3) 1 Teknik Elektro, Telkom University, Jl. Telekomunikasi, Bandung, Teknik Elektro, Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang No.5, Malang, Teknik Elektro, Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang No.5, Malang, febyan@telkomuniversity.ac.id Abstract Batu city is known as the center of apple production. From the data of Batu Agriculture Departement, apple productivity reach 150 tons every month. In order to increase the economic value, the apples must be sorted with the same color and size. The sorting process is very important to decide delivery destination, like global market, supermarket, or traditional market. This sortation problem can be solve with build some system that can work automatically, effectivelly, and efficiently. The system designed using TCS3200 as a color indicator and LDR as a size indicator. The control process of this sortation system is using arduino uno microcontroller. Main actuator is using 2 DC motor with 12 Volt supply that will sort beetwen red apples, small green apples, and large green apples. The red apples designed sorted with the same size only, because for the delivery destination is preferably the green apples. In the test result obtained the success average value is 90% for the red apples, 60% for large green apples, and 80% for small green apples. Keywords: Advanced System, Apple Sortation, Arduino Microcontroller Abstrak Kota Batu dikenal sebagai sentra produksi buah apel. Data dari Dinas Pertanian Kota Batu menyebutkan bahwa produktivitas buah apel setiap bulannya mencapai 150 ton. Salah satu cara untuk meningkatkan nilai ekonomis buah apel tersebut dengan cara melakukan sortasi, yaitu pengelompokan buah apel berdasarkan warna dan ukuran. Penyortiran tersebut perlu dilakukan untuk menentukan tujuan pengiriman seperti pasar luar negeri, pasar swalayan, atau pasar tradisional. Dalam mengatasi permasalahan sortasi tersebut, dapat dilakukan dengan cara membuat sebuah sistem sortasi yang memiliki prestasi kerja baik secara otomatis, efektif, dan efisien. Sistem yang dirancang menggunakan komponen TCS3200 sebagai sensor warna dan LDR sebagai sensor ukuran. Kontrol pengolah data yang digunakan adalah mikrokontroler Arduino Uno. Eksekutor pemilahan sendiri menggunakan 2 buah motor DC 12 Volt yang akan memilah antara apel merah, apel hijau kecil dan apel hijau besar. Apel merah sengaja untuk tidak dipilah berdasarkan ukuran, karena memang untuk kebutuhan pengiriman lebih diutamakan yang berwarna hijau. Pada pengujian didapatkan hasil nilai rata-rata keberhasilan 90% untuk apel merah, 60% untuk apel warna hijau ukuran besar, dan 80% untuk apel warna hijau ukuran kecil. Kata Kunci: Sistem Cerdas, Penyortir Apel, Mikrokontroler Arduino.

2 PENDAHULUAN Buah apel merupakan buah yang berasal dari daerah sub-tropis. Di Indonesia buah apel banyak dikebunkan oleh petani di daerah Batu, Malang. Berdasarkan sumber dari Dinas Pertanian dan Kehutanan Kota Batu menyebutkan bahwa pada tahun 2014 populasi tanaman apel mencapai 2,1 juta pohon, yang mampu menghasilkan buah apel sebanyak 708,43 ton (Kadarwati, 2015). Buah apel yang paling banyak diminati adalah apel jenis Manalagi dan Rome Beauty, karena memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Salah satu cara untuk meningkatkan nilai ekonomis buah apel terutama untuk pasar ekspor adalah dengan melakukan sortasi. Proses sortasi bertujuan untuk menentukan klasifikasi komoditas berdasarkan mutu yang sejenis (Zain et al, 2005). Sortasi merupakan kegiatan pemilahan fraksi berdasarkan karakteristik fisik (kadar air, bentuk ukuran berat, jenis, tekstur, warna, benda asing/kotoran), kimia (komposisi bahan bau dan rasaketengikan), dan kondisi biologisnya (jenis kerusakan oleh serangga, jumlah mikroba, dan daya tumbuh khusus untuk benih). Dalam proses sortasi tersebut dilakukan dengan memeriksa indikator-indikator seperti intensitas, warna, ukuran, bentuk, ataupun tekstur buah (Arivazhagan et al, 2010). Mutu buah apel sendiri ditentukan oleh berbagai parameter diantaranya adalah parameter kematangan atau indeks warna serta ukuran (Radityo et al, 2012). Proses penyortiran buah-buahan pada saat ini masih memakai cara konvensional, yaitu penggunaan tenaga manusia (manual). Hal ini memiliki kelemahan yaitu penilaian manusia yang masih berifat subjektif dan tidak konsisten terhadap objek buah serta pekerjaan yang dilakukan secara berulang-ulang dapat menyebabkan kejenuhan. Untuk itu, diperlukan penerapan sebuah sistem yang dapat melakukan proses pemilahan secara otomatis (Febyan dan Slamet, 2017). Pada penelitian ini akan mecoba menggabungkan mesin sortasi yang berupa konveyor dengan menggunakan sensor warna dan ukuran. Penelitian ini juga dikembangkan berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu. Diah et al (2012) merancang model otomasi berdasarkan warna dan ukuran menggunakan sensor TCS3200 dan sensor ultrasonik. Al Amin et al (2013) merancang pemisah buah apel menggunakan sensor pendeteksi laser dan photodioda. Mochammad et al (2017) mengimplementasikan system sortir buah apel berdasarkan warna dan suhu menggunakan modul wireless NRF24L01.

3 Perancangan alat sortasi buah apel ini menggunakan sensor warna TCS3200 dan sensor ukuran yang terdiri dari LED dan LDR. Sistem kerja alat ini akan dilakukan secara otomatis yang dikendali dengan mikrokontroler arduino uno. Dengan adanya sistem ini diharapkan akan dapat meningkatkan efisiensi dan efektifitas dalam hal sortasi buah apel. METODE PENELITIAN Gambaran Umum Sistem Cerdas Penyortir Apel Gambaran umum sistem cerdas ini terdiri dari input yang berupa sensor warna TCS3200, beberapa sensor LDR, dan micro switch. Setelah input mendeteksi data akan dikirim pada mikrokontroler Arduino uno dan akan memberikan perintah output eksekusi, dimana motor DC akan menggerakkan meja putar dan palang pemilah apel. Diagram blok sistem ditunjukan pada gambar 1. Gambar 1. Diagram Blok Sistem Desain Mekanik Perancangan desain mekanik ditunjukan pada gambar 2. Pada perancangan mekanik sistem cerdas ini mempertimbangkan beberapa hal penting, antara lain : 1. Bentuk dan ukuran rangka dibuat seminimal mungkin agar menghasilkan sistem yang efektif dan efisien,. 2. Rangkaian pada sistem elektronik dibuat seminimal mungkin untuk menghindari error dan penggunaan kabel jumper yang berlebih.

4 3. Melakukan pengelompokan modul dan komponen elektronik lainnya agar lebih tertata rapi dan tidak mengganggu komponen lainnya. Gambar 2. Desain Mekanik Desain Elektrik Perancangan desain elektrik ditunjukan pada gambar 3. Pada perancangan elektrik sistem cerdas ini harus mempertimbangkan beberapa hal penting, antara lain : 1. Sumber DC yang akan digunakan pada rangkaian ini sebesar 12V, dimana pemakaian modul Arduino Uno dapat bekerja pada 5V. 2. Mikrokontroler yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah Arduino Uno. 3. Desain pengontrolan untuk mendukung aplikasi ini menggunakan beberapa software. 4. Desain sistem kontrol menggunakan pemrograman bahasa C dalam Arduino IDE untuk mengakusisi data analog dan digital dari output sensor berupa tegangan.. Gambar 3. Desain Elektrik

5 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Bagian utama pada model sistem cerdas penyortir apel ini adalah terdapat sensor warna TCS3200 dan sensor ukuran yang menggunakan LDR. Setelah apel keluar dari hopper, maka akan masuk pada meja putar yang memastikan apel akan keluar menuju konveyor satu per satu. Setelah itu, apel akan di deteksi oleh sensor warna dan ukuran untuk proses sortir yang nantinya akan di eksekusi oleh palang pemilah. Untuk indikator sortirannya sendiri dibedakan dengan warna merah dan hijau, sedangkan untuk indikator ukuran dibedakan dengan besar dan kecil. Jika apel yang melewati konveyor terdeteksi hijau kecil, maka palang pemilah 1 aktif. Jika apel yang melewati konveyor terdeteksi hijau besar, maka palang pemilah 2 aktif. Jika apel yang melewati konveyor terdeteksi merah dengan ukuran besar atau kecil, maka semua palang pemisah tidak aktif. Apel merah sengaja untuk tidak dipilah berdasarkan ukuran, karena memang untuk kebutuhan sortasi lebih diutamakan yang berwarna hijau. Keseluruhan hasil rancang sistem cerdas ditunjukan pada gambar 4. Gambar 4. Purwarupa Sistem Cerdas Penyortir Apel Uji Coba Struktural dan Fungsional Pada tahap uji coba struktural dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang sudah sesuai dengan konsep yang dirancang sebelumnya. Pengujian ini dilakukan dengan mengetahui apakah modul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berfungsi dengan baik dan memiliki performa dan fungsi yang sesuai pada rancangan. Hasil uji coba ditunjukan pada tabel 1.

6 Arduino Uno (Sistem Kontrol) Tabel 1 Uji Coba Struktural Komponen Sistem Terhubung Dengan Keterangan Meja Putar Pin 19 Terhubung Sensor LDR 1 Pin A0 Terhubung Sensor LDR 2 Pin A1 Terhubung Sensor LDR 3 Pin A2 Terhubung Sensor Micro Switch 1 Pin 6 Terhubung Sensor Micro Switch 2 Pin 7 Terhubung Sensor Micro Switch 3 Pin 13 Terhubung Sensor TCS3200 S0 Pin 8, S1 Pin 9, S2 Pin 10, Terhubung S3 Pin 11, OUT Pin 12 Palang Pemilah 1 Pin 2, Pin 3 Terhubung Palang Pemilah 2 Pin 4, Pin 5 Terhubung Sumber : Data Hasil Penelitian, Tahun 2017 Pada tahap uji coba fungsional dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah tegangan yang mengalir di dalam rangkaian sudah sesuai dengan yang dibutuhkan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengetes tegangan output tiap komponen dengan menggunakan multimeter maupun program. Uji Coba Validasi Tahap ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sistem cerdas yang dibuat sudah bekerja dengan benar atau tidak. Pengujian yang dilakukan dengan melihat output sistem. Output yang dihasilkan dari inputan diameter ukuran dan warna yang masuk kedalam mikrokontroler diolah dengan nilai yang telah ditentukan sehingga dapat menyortir apel sesuai dengan indikator yang ditentukan. Tabel 2 Uji Coba Validasi pada Apel Hijau Besar No Kondisi Apel Warna Palang Pemilah 1 Keterangan 1 Besar Hijau Aktif Berhasil 2 Besar Hijau Aktif Berhasil 3 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 4 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 5 Besar Hijau Aktif Berhasil 6 Besar Hijau Aktif Berhasil 7 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 8 Besar Hijau Aktif Berhasil 9 Besar Hijau Aktif Berhasil 10 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal

7 11 Besar Hijau Aktif Berhasil 12 Besar Hijau Aktif Berhasil 13 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 14 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 15 Besar Hijau Aktif Berhasil 16 Besar Hijau Aktif Berhasil 17 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 18 Besar Hijau Tidak Aktif Gagal 19 Besar Hijau Aktif Berhasil 20 Besar Hijau Aktif Berhasil Sumber : Data Hasil Penelitian, Tahun 2017 Pada tabel 2 diketahui jika apel yang melewati konveyor terdeteksi berukuran besar dan berwarna hijau, maka palang pemilah 1 akan aktif menyoritr apel. Proses uji coba ini dilakukan sebanyak 20 kali dengan menggunakan apel besar hijau yang beragam dan didapatkan data uji coba berhasil sebanyak 12 kali. Nilai rata-rata keberhasilan yang dicapai yaitu sebesar 60%. Tabel 3 Uji Coba Validasi pada Apel Hijau Kecil No Kondisi Apel Warna Palang Pemilah 2 Keterangan 1 Kecil Hijau Aktif Berhasil 2 Kecil Hijau Aktif Berhasil 3 Kecil Hijau Tidak Aktif Gagal 4 Kecil Hijau Aktif Berhasil 5 Kecil Hijau Aktif Berhasil 6 Kecil Hijau Aktif Berhasil 7 Kecil Hijau Tidak Aktif Gagal 8 Kecil Hijau Aktif Berhasil 9 Kecil Hijau Aktif Berhasil 10 Kecil Hijau Aktif Berhasil 11 Kecil Hijau Aktif Berhasil 12 Kecil Hijau Aktif Berhasil 13 Kecil Hijau Tidak Aktif Gagal 14 Kecil Hijau Tidak Aktif Gagal 15 Kecil Hijau Aktif Berhasil 16 Kecil Hijau Aktif Berhasil 17 Kecil Hijau Aktif Berhasil 18 Kecil Hijau Aktif Berhasil 19 Kecil Hijau Aktif Berhasil 20 Kecil Hijau Aktif Berhasil Sumber : Data Hasil Penelitian, Tahun 2017 Pada tabel 3 diketahui jika apel yang melewati konveyor terdeteksi berukuran kecil dan berwarna hijau, maka palang pemilah 2 akan aktif menyoritr apel. Proses uji coba ini dilakukan sebanyak 20 kali dengan menggunakan apel kecil hijau yang beragam dan didapatkan data uji coba berhasil sebanyak 16 kali. Nilai rata-rata keberhasilan yang dicapai yaitu sebesar 80%.

8 Tabel 4 Uji Coba Validasi pada Apel Merah Besar No Kondisi Apel Warna Palang Palang Pemilah 1 Pemilah 2 Keterangan 1 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 2 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 3 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 4 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 5 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 6 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 7 Besar Merah Aktif Tidak Aktif Gagal 8 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 9 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 10 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 11 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 12 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 13 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 14 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 15 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 16 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 17 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 18 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 19 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 20 Besar Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil Sumber : Data Hasil Penelitian, Tahun 2017 Tabel 5 Uji Coba Validasi pada Apel Merah Kecil No Kondisi Apel Warna Palang Palang Pemilah 1 Pemilah 2 Keterangan 1 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 2 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 3 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 4 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 5 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 6 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 7 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 8 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 9 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 10 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 11 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 12 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 13 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 14 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 15 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 16 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 17 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 18 Kecil Merah Aktif Tidak Aktif Gagal 19 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil 20 Kecil Merah Tidak Aktif Tidak Aktif Berhasil Sumber : Data Hasil Penelitian, Tahun 2017 Pada tabel 4 dan 5 diketahui jika apel yang melewati konveyor terdeteksi berukuran besar maupun kecil dan berwarna merah, maka palang pemilah 1 ataupun 2 tidak akan

9 aktif menyoritr apel. Proses uji coba ini dilakukan sebanyak 20 kali dengan masingmasing menggunakan apel besar merah dan kecil merah yang beragam. Didapatkan data uji coba berhasil masing-masing sebanyak 19 kali. Nilai rata-rata keberhasilan yang dicapai yaitu sebesar 90%. SIMPULAN Penelitian ini dapat mendeteksi dan membedakan buah apel sesuai warna dan ukurannya. Sistem cerdas ini dapat meningkatkan efektifitas dan efisiensi proses penyortiran apel karena dapat dilakukan secara otomatis dan terus-menerus. Pengujian validasi yang dilakukan menunjukan nilai rata-rata keberhasilan 60% untuk apel warna hijau ukuran besar, 80% untuk apel warna hijau ukuran kecil dan 90% untuk apel merah besar ataupun kecil.. Model Sistem cerdas penyortir apel berdasarkan warna dan ukuran dengan menggunakan sensor TCS3200 dan LDR yang berbasis arduino uno ini masih perlu pengembangan lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang optimal. Untuk pengembangan lebih lanjut dapat menambahkan penggunaan sensor kamera untuk hasil yang jauh lebih baik. Sistem ini diharapkan dapat diaplikasikan dan menjadi rekomendasi bagi pihak home industry khususnya pengepul apel yang ada di Kota Batu. DAFTAR PUSTAKA Al Amin Putra, Krismadinata, & Irma Husnaini. (2013). Perancangan dan pembuatan Alat Pemisah Buah Apel Berdasarkan Ukuran dengan Pengendali Mikrokontroler ATMega Skripsi Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Padang, Padang. Arivazhagan S., Shebiah R. Newlin., Nidhyanandhan S. Selva, Ganesan L. (2010) Fruit Recognition using Color and Texture Features. Journal of Emerging Trends in Computing and Information Sciences, 1(2). Diakses dari Diah Puji Astuti, Tjut Awaliah Zuraiyah, & Andi Chairunnas. (2012). Model Sistem Otomatisasi Sortasi berdasarkan Ukuran dan Warna menggunakan Sensor Ultrasonik dan TCS3200 berbasis Arduino Uno. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor. Febyan D. P. & Slamet Wibawanto. (2017). Rancang Bangun Sistem Sortir Buah Tomat Otomatis Berdasarkan Diameter Berbasis Smart Relay SR2 B201JD. Prosiding Seminar Nasional Elinvo Volume 3 September, ISSN: , Kadarwati, Sri Statistik Daerah Kota Batu Badan Pusat Statistik Kota Batu.

10 Mohammad Fauzin Amin, Sabriansyah Rizqika Akbar, & Edita Rosana Widasari. (2017). Rancang bangun Sistem Sortir Buah Apel Menggunakan Sensor Warna dan Sensor Suhu. Jurnal Pengembangan Teknologi informasi dan Ilmu Komputer Vol 1 No 3 Maret 2017, Radityo Dimas Rizki, Fadillah Muhammad Riyan, Igwahyudi Quincy, & Dewanto Satrioh. (2012). Alat Penyortir dan Pengecekan Kematangan Buah Menggunakan Sensor. Jurnal Teknik Komputer Vol 20 No 2 Agustus, Zain Sudaryanto, Dadi Rusedi, Syarifah Nurjanah. (2005). Teknologi Pengolahan Pasca Panen Biji-bijian. Modul Kuliah. Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran.