Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 263 Rancang Bangun Sistem Sortasi Berdasarkan Sebagai Quality Control Pada Section PT. Alteco Chemical Indonesia Handri Trisna *), Meqorry Yusfi **), Dodon Yendri ***), Ratna Aisuwarya ****) * *** **** Sistem Komputer, ** Fisika, Universitas Andalas E-mail : * handri_genasix@yahoo.com, ** meiqorry@yahoo.com, *** dodon_y@yahoo.com, **** aisuwarya@gmail.com Abstrak Rancang bangun sistem sortasi sebagai Quality Control produk pada Section PT. Alteco Chemical Indonesia ini dibuat dengan menggunakan sensor berat yaitu Load Cell. Proses integrasi sistem dilakukan dengan cara menghubungkan sensor, conveyor, LCD, motor DC dan komponen lainnya pada mikrokontroler. Proses sortasi produk sendiri dilakukan dengan cara membandingkan nilai berat terukur yang akan ditampilkan oleh LCD dengan spesifikasi berat yang telah ditentukan, yaitu 34.45, 30.45, 24.05, 13.07, 7.45 dan 5.45 gram. Keluaran sistem berupa seleksi terhadap produk dengan kriteria output memenuhi atau tidak memenuhi spesifikasi berat melalui gate selector. Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil ukur berat produk pada sistem dengan hasil ukur pada timbangan digital menunjukkan nilai ratarata error yang kecil yakni 0.49%. Kata kunci : load cell, spesifikasi berat, conveyor, gate selector. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di zaman yang semakin canggih ini kebutuhan manusia semakin tergantung dengan teknologi, dengan salah satunya pada proses produksi. Output dari proses produksi tidaklah selalu sempurna. Walaupun proses penanganan dan pengolahan produk telah dilaksanakan dengan hati-hati, namun hasil pengukuran kualitas produk masih ditemukan bahwa produk tersebut memilik kualitas yang bervariasi. Oleh karena itu Quality Control (QC) memiliki peran yang sangat penting agar produk dan service berada dalam level kualitas yang diharapkan. Untuk menjaga kualitas produk yang diharapkan diperlukan suatu sistem yang dapat mempermudah melakukan sortir produk secara otomatis serta dapat dijadikan sebagai acuan QC untuk meningkatkan mutu. 1.2 Tinjauan Pustaka 1.2.1 Mesin Sortasi Salah satu jenis mesin sortasi adalah mesin sortasi berdasarkan berat. Mesin sortasi ini bertenaga motor transmisi untuk menggerakan unit penimbang yang berputar, dimana produk yang melebihi standar berat untuk unit penimbang akan dikeluarkan sedangkan yang lebih ringan akan dialirkan menuju kategori unit penimbang berikutnya dengan standar berat yang ditentukan[1]. 1.2.2 Sensor, Strain Gauge dan Load Cell Transduksi massa dapat bervariasi dan bergantung pada perubahan parameter fisis yang digunakan[1]. Sensor massa juga dapat menggunakan device berbasis piezoresistif.. Piezoresistif yang popular adalah strain gauge. Strain (ε) adalah sejumlah deformasi pada material sebagai pengaruh dari aplikasi gaya. Device yang menggunakan prinsip strain gauge, secara internal yang sering digunakan untuk mengukur massa adalah load cell. Keluaran dari sensor load cell terdiri dari empat kabel yang berwarna merah, hitam, hijau/biru dan putih (data sheet kalibrasi). Kabel merah merupakan input tegangan sensor (18 volt) dan kabel hitam merupakan input ground pada sensor (1 mv). 1.2.3 Weight Sensor Module IC-HX711 Weight Sensor Module merupakan kit dasar yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran berat hingga 1 kg. Perbedaan tegangan output dari sensor load cell yang terukur sangat kecil yaitu dalam orde µv (mikrovolt). Modul penguat ini dilengkapi dengan chip HX711 yang memiliki tingkat presisi 24 bit Analog to Digital Converter (ADC).
264 Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 Weight Sensor Module ini memiliki fungsi lain yaitu respon yang cepat dan ketahanan. Interface modul ini compatible dengan I/O Arduino. Pengkabelan untuk Weight Sensor Module ini disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Pengkabelan Weight Sensor Module Hx711 Merah E+ Putih E- Hitam S- Hijau S+ 1.2.4 Sistem Kontrol Sistem kontrol (control system) merupakan sekumpulan cara atau metode yang dipelajari dari kebiasaan-kebiasaan manusia dalam bekerja, karakteristik hasil pekerjaan sesuai dengan harapan, mulai dari system yang semula dilakukan oleh manusia menjadi serba otomatis [6]. 2. METODOLOGI PENELITIAN Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian percobaan (experimental research). yang akan disortir adalah produkproduk Section PT. Alteco Chemical Indonesia (Tabel 2). Tabel 2. Macam Section No. Resin A Hardene r B 1 2 Ton Quick Steel 30,4 26,4 2 2 Ton Epo (A+B) Quick Steel 30,4 26,4 3 3 Ton 30,4 26,4 4 3 Ton Quick General 30,4 26,4 5 3 Ton Quick Annas (Strong) 30,4 26,4 6 F-05 6 gr Clear 3 3 7 F-05 20 gr Clear 10 10 8 F-05 40 gr Clear 20 20 9 F-6000 Clear 20 20 10 F-6100 Clear 20 20 11 3 Ton Quick (10 gr) 5 5 Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa setiap jenis produk terbagi atas Resin (A) dan Hardener (B), serta memiliki variasi berat bersih (netto) dalam gram. yang berbentuk cairan adhesive, kemudian dikemas ke dalam tube (Tabel 3). Tabel 3. Tube Nam a Tube Penggunaan 4,05 - nomor 1, 2, 3, 4, 5, M-19 4,25 8, 9, 10(A&B) 3,07 - M-16 nomor 7(A&B) 3,15 2,45 - nomor 6(A&B) dan M-13 2,49 11(A&B) yang dihasilkan Section PT. Alteco Chemical Indonesia setelah dikemas ke dalam tube masing-masing (Gambar 1). Gambar 1. Macam Section 3. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Hardware berat Conveyor Belt bergerak membawa produk Deteksi objek oleh Load Cell Signal Conditioning Mikrokontroler ATMega 32 memenuhi spesifikasi berat tidak memenuhi spesifikasi berat Motor Selector bergerak ke kiri Motor Selector bergerak ke kanan Gambar 2. Blok Diagram Sistem Proses sortir Gambar 2 diawali dengan pemilihan spesifikasi berat yang akan diukur, kemudian produk akan dibawa oleh conveyor dan dijatuhkan diatas wadah penampang sensor load cell. Output dari load cell adalah berupa sinyal analog yang akan diperkuat dengan signal conditioning dan masuk ke ADC untuk diubah menjadi sinyal digital.
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 265 Nilai sinyal digital yang terproses ditampilkan pada LCD. Nilai tersebut menjadi pembanding dalam pensortiran produk berdasarkan spesifikasi berat. Hasil berat produk dari objek yang diukur diproses untuk pengambilan keputusan. Setiap objek yang diukur menghasilkan dua jenis keputusan pada motor penggerak selector, yaitu produk yang memenuhi spesifikasi atau lebih akan bergerak ke kiri dan tidak memenuhi spesifikasi bergerak ke kanan. 3.2 Perancangan Software Perancangan software ditunjukkan pada gambar 3. START Set spesifikasi berat untuk produk yang akan diukur Ada produk Y jatuh di atas penampang Load Cell = berat netto + berat minimal tube >= Y Kontroler mengirimkan sinyal sehingga motor selektor bergerak ke kiri Swipe produk masuk ke wadah penampung A N N STOP Kontroler mengirimkan sinyal sehingga motor selektor bergerak ke kanan Swipe produk masuk ke wadah penampung B Sistem sortasi produk berdasarkan spesifikasi berat yang dirancang memiliki enam spesifikasi jenis berat netto yang dihasilkan yakni 30.4, 26.4, 20, 10, 5 dan 3 gram. Untuk mendapatkan nilai spesifikasi beratnya, setiap berat netto ditambahkan dengan berat masingmasing tube. Nilai berat minimum ditentukan dari setiap tube yang bertujuan untuk mendapatkan nilai terkecil dari tiap spesifikasi berat produk (persamaan 1). = Netto + Minimum Tube (1) Enam spesifikasi berat produk disajikan pada Tabel 4. Tabel 4. Section N o Netto 1 30,4 2 26,4 3 20 Nomor 1(A), 2(A), 3(A), 4(A), 5(A) 1(B), 2(B), 3(B), 4(B), 5(B) 8(AB), 9(AB), 10(AB) Min. Tube Spesifik asi 4,05 34,45 4,05 30,45 4,05 24,05 4 10 7(AB) 3,07 13,07 5 5 11(AB) 2,45 7,45 6 3 6(AB) 2,45 5,45 4.1 Pengujian Sensor Load Cell Pengujian sensor load cell dilakukan dengan tanpa beban atau dengan beban variasi. Beban variasi adalah beban buatan (gambar 4) dari bahan pasir yang dikemas ke dalam plastik mulai dari 10 hingga 190 gram. Gambar 3. Flowchart Sistem Sortasi Secara umum, skema pada Gambar 3 memperlihatkan kesesuaian dengan Gambar 2. Sistem pada software mengikuti system pada hardware, begitu pula sebaliknya. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 4. Beban Pasir Buatan
266 Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 Titik pengujian berat dan tegangan output pada load cell ditunjukkan pada Tabel 5. Tabel 5. Titik Pengujian Tegangan Output Load Cell Warna Kabel Merah Putih Hijau Hitam Keterang Data Data an 5 Volt (+) (-) GND Pengukuran tegangan output load cell dilakukan pada titik kabel putih (+) dan kabel hijau (-). Hasil pengujian tegangan output sensor load cell (Tabel 6) dan output grafik (Gambar 5). Tabel 6 Pengujian Tegangan Output Load Cell Beban (gram) 1 0 (tanpa beban) 0,3 2 10 0,4 3 20 0,5 4 30 0,5 5 40 0,6 6 50 0,7 7 60 0,8 8 70 0,9 9 80 0,9 10 90 1,0 11 100 1,1 12 110 1,2 13 120 1,3 14 130 1,3 15 140 1,4 16 150 1,5 17 160 1,6 18 170 1,6 19 180 1,7 20 190 1,8 5 3 1-1 0 30 60 90 120 150 180 Tegangan Output (mv) Vout (mv) Linear (Vout (mv)) Gambar 5. Grafik Pengujian Tegangan Output Load Cell Pengujian tanpa beban (0 gram) dibaca tegangan sebesar 0,3 mv. Pada beban 190 gram dibaca tegangan sebesar 1,8 mv. Dari hasil pengujian Tabel 6, dapat dihitung hasil analisa regresi linear dengan hasil 0,996 (linier) menggnakan persamaan 2. y a bx (2) 4.2 Pengujian Hasil dan Error Pengukuran Dari data pengujian yang telah diperoleh, dihitung nilai error (%) dengan persamaan 3. data1 Error (%) 100% x100% data2 (3) Hasil pengujian dan perhitungan error (%) disajikan pada Tabel 7. Tabel 7. Pengukuran Pada Alat dan Timbangan Digital Hasil Pengukuran Error Pada (%) Pada Timbangan Digital Sistem 1 9,37 9,45 0,85 2 19,61 19,67 0,31 3 30,18 30,15 0,09 4 39,43 39,39 0,10 5 49,14 48,97 0,35 6 59,69 59,27 0,70 7 69,65 69,13 0,75 8 79,70 79,68 0,03 9 89,85 89,22 0,70 10 97,23 96,55 0,70 11 108,94 108,20 0,68 12 119,51 118,70 0,68 13 129,99 129,78 0,01 14 138,99 138,75 0,17 15 149,14 148,13 0,68 16 159,40 158,35 0,66 17 169,91 168,88 0,61 18 180,47 179,37 0,61 19 190,84 189,40 0,75 Dari Tabel 7 diatas dapat dihitung nilai ratarata error (%) dengan hasil yang cukup keci; yaitu 0,4963% menggunakan persamaan 4. Rata rataerror (%) data jumlahdata (4) 4.3 Pengujian Sistem Keseluruhan Pengujian sistem ini meliputi seluruh komponen seperti sensor load cell, enam tombol spesifikasi berat, LCD, motor conveyor, motor selector dan motor swiper (Gambar 6).
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 267 Gambar 6. Gambar Sistem Keseluruhan Hasil pengujian sistem setiap spesifikasi berat disajikan pada Tabel 8 hingga Tabel 13. Tabel 8. Pengujian Tombol Satu ( 34,45 gr) Pergerakan Motor 1. 34,73 Kiri / Memenuhi 2. 34,81 Kiri / Memenuhi 3. 34,80 Kiri / Memenuhi 4. 34,68 Kiri / Memenuhi 5. 33,81 Kanan / Tidak Memenuhi Tabel 8 nomor 4 memenuhi spesifikasi, sedangkan untuk produk nomor 5 tidak memenuhi spesifikasi. Tabel 9. Pengujian Tombol Dua ( 30,45 gr) Pergerakan Motor 1. 31,37 Kiri / Memenuhi 2. 31,69 Kiri / Memenuhi 3. 31,70 Kiri / Memenuhi 4. 31,00 Kiri / Memenuhi 5. 31,62 Kiri / Memenuhi Tabel 9 menujukkan bahwa produk nomor 1 sampai 5 memenuhi spesifikasi. Tabel 10. Pengujian Tombol Tiga ( 24,05 gr) Pergerakan Motor 1. 22.52 Kanan / Tidak Memenuhi 2. 22.01 Kanan / Tidak Memenuhi 3. 22.96 Kanan / Tidak Memenuhi 4. 23.00 Kanan / Tidak Memenuhi 5. 23.11 Kanan / Tidak Memenuhi Pada Tabel 10 menunjukkan pengujian produk nomor 1 sampai 5 tidak memenuhi spesifikasi karena objek produk telah mengalami kebocoran, sehingga berat netto berkurang. Tabel 11. Pengujian Tombol Empat ( 13.07 gr) Pergerakan Motor 1. 13.27 Kiri / Memenuhi 2. 13.95 Kiri / Memenuhi 3. 13.27 Kiri / Memenuhi 4. 13.81 Kiri / Memenuhi 5. 13.80 Kiri / Memenuhi Pada Tabel 11 menunjukkan pengujian produk nomor 1 hingga nomor 5 memenuhi spesifikasi.
268 Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 Tabel 12. Pengujian Tombol Lima ( 7.45 gr) Pergerakan Motor 1. 8,13 Kiri / Memenuhi 2. 7,55 Kiri / Memenuhi 3. 8,36 Kiri / Memenuhi 4. 7,53 Kiri / Memenuhi 5. 8,01 Kiri / Memenuhi Tabel 12 menunjukkan pengujian produk nomor 1 hingga nomor 5 memenuhi spesifikasi. Tabel 13. Pengujian Tombol Enam ( 5.45 gr) Pergerakan Motor 1. 5.77 Kiri / Memenuhi 2. 5.85 Kiri / Memenuhi 3. 5.73 Kiri / Memenuhi 4. 5.74 Kiri / Memenuhi 5. 5.75 Kiri / Memenuhi Pada Tabel 13 menunjukkan pengujian produk nomor 1 sampai nomor 5 memenuhi spesifikasi. 5. KESIMPULAN Berdasarkan pengujian dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan : a) epoxy section pada PT. Alteco Chemical Indonesia berhasil dikelompokkan menjadi enam spesifikasi berat, yakni 34.45, 30.45, 24.05, 13.07, 7.45 dan 5.45 gram; b)sensor load cell telah berfungsi dengan baik, dengan nilai regresi linear sebesar 0,996 (mendekati 1); c) Hasil ukur berat beban pada sistem yang dirancang dibandingkan dengan hasil ukur pada timbangan digital memperoleh nilai rata-rata error (%) yang sangat kecil yakni sebesar 0,4963%. 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Silanam K, Narongsak S, Sthit S. 2002. Mango Sorter Machine. Bangkok, Thailand: Institute for Scientific and Technological Research and Services, King Mongkut s University of Technology Thonburi. [2] Rice Lake Weighing System. 2001. Product Information for Sortation/Classifier System. Canada : RLWS [3] Sugriwan, Iwan, dkk. Tanpa Tahun. Desain dan Karakterisasi load cell tipe CZL601 Sebagai Sensor Massa Untuk Mengukur Derajat Layu Pada Pengolahan Teh Hitam. Jurusan Fisika FMIPA ITS Surabaya. [4] Group, V.P. 2015. (Datasheet) Aluminum Single-Point Load Cell Model 1002. URL: http://www.vishaypg.com /doc?12001, diakses tanggal 26 September 2015. [5] DFRobot. 2015. Weight Sensor Module Hx711.,URL: http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/w eight_sensor_module_v1 (Diakses pada 26 September 2015. [6] Triwiyatno, Aris. 2011. Buku Ajar Sistem Kontrol Analog URL: http://aristriwiyatno.blog.undip.ac.id/files/ 2011/10/Bab-1-Konsep-Umum-Sistem- Kontrol.pdf, Diakses pada 28 September 2015. [6] Developers, Arduino. 2015. Arduino Uno. URL: http://arduino.cc/en/main/arduinoboardun o.