Perancangan Alat Sortir Buah Jeruk Berdasarkan Warna RGB dengan Mikrokontroller Arduino
LAMPIRAN A
PROGRAM MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
A.1 SensorTCS3200.ino
#include <Servo.h>
#include <LiquidCrystal.h> #define S0 A0
#define S1 A1 #define S2 A2 #define S3 A3
#define sensorOut A4 #define button 9 Servo topServo; Servo bottomServo; //Stopwatch long startTime; long elapsedTime; //Sorting
int frequency = 0; int color = 0; int i=0;
int R, G, B;
int kr[5], kg[5], kb[5]; int play = 0;
int orange, Khijau, hijau;
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); //LCD void tampil_LCD() { //LCD lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("R="); lcd.print(R); lcd.print(" G="); lcd.print(G); lcd.print(" B="); lcd.print(B); delay(100); }
(2)
{ Serial.println("Kalibrasi warna"); Serial.println("Waiting..."); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Calibration");
for(i=0;i<3;i++) // 3 tahap kalibrasi { readcolor(); kr[i]=R; kg[i]=G; kb[i]=B; delay(200); lcd.setCursor(11+i,0); lcd.print("."); } kondisiButton(); R = sort(kr); G = sort(kg); B = sort(kb); //SERIAL MONITOR Serial.print("r="); Serial.print(R);
Serial.print(" g="); Serial.print(G);
Serial.print(" b="); Serial.println(B); Serial.print(""); Serial.println(); Serial.print(elapsedTime); Serial.println(" ms"); Serial.print(""); Serial.println(); }
int cek_warna() { kalibrasi();
if(R<0 && G<0 && B<0) return 0; else
{
if(G>R && G>B) return 3; else if(R>G && R>B)
{
if(abs(R-G)>50) return 4; else return 5;
(3)
} }
void setup() {
pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(sensorOut, INPUT); pinMode(button, INPUT);
digitalWrite(S0, HIGH);//setting frequency-scaling to 20% digitalWrite(S1, LOW); topServo.attach(11); bottomServo.attach(12); Serial.begin(9600); lcd.begin(16,2); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); } void kondisiButton() { if(digitalRead(button)==HIGH) { if(!play) {play=true;} else {play=false;}
delay(50); //bouncing } } void loop() { topServo.write(85); bottomServo.write(100); kondisiButton(); if(play) { lcd.clear(); lcd.print("Orange"); lcd.setCursor(6,0); lcd.print(" KH"); lcd.setCursor(11,0); lcd.print("Hijau"); lcd.setCursor(0,1);
(4)
lcd.setCursor(7,1); lcd.print(Khijau); lcd.setCursor(12,1); lcd.print(hijau); } else {
startTime = millis (); color = cek_warna();
elapsedTime = millis () - startTime; } switch (color) { case 1:
Serial.print("BIRU "); // Warna Dasar break;
case 2:
Serial.print("MERAH "); // Warna Dasar break; case 3: tampil_LCD(); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("HIJAU"); Serial.println("HIJAU "); Serial.println(" "); hijau++; delay(50);
topServo.write(120); //Arah buah ke wadah hijau
break; case 4: tampil_LCD(); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("ORANGE"); Serial.println("ORANGE "); Serial.println(" "); orange++; delay(50);
topServo.write(45); // Arah Buah ke wadah orange break; case 5: tampil_LCD(); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("KUNING-HIJAU"); Serial.println("KUNING-HIJAU "); Serial.println(" ");
(5)
Khijau++; delay(50);
topServo.write(120); // Arah Buah ke wadah hijau bottomServo.write(45); // tutup wadah Hijau
break; case 0: break; } delay(250); color = 0; }
// custom function - readcolor() int readcolor()
{
// Setting red filtered photodiodes to be read digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,LOW);
// Reading the output frequency
frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
//Remaping frequency to the RGB Model of 0 to 255 frequency = map(frequency, 25,72,255,0);
R = frequency;
// Printing the value on the serial monitor Serial.print("R= ");//printing name
Serial.print(frequency);//printing RED frequency Serial.print(" ");
delay(50);
// Setting Green filtered photodiodes to be read digitalWrite(S2,HIGH);
digitalWrite(S3,HIGH);
// Reading the output frequency
frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
//Remaping frequency to the RGB Model of 0 to 255 frequency = map(frequency, 30,90,255,0);
G = frequency;
// Printing the value on the serial monitor Serial.print("G= ");//printing name
Serial.print(frequency);//printing Green frequency Serial.print(" ");
delay(50);
// Setting Blue filtered photodiodes to be read digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,HIGH);
// Reading the output frequency
(6)
frequency = map(frequency, 25,70,255,0); B = frequency;
// Printing the value on the serial monitor Serial.print("B= ");//printing name
Serial.print(frequency);//printing Blue frequency Serial.println(" ");
delay(50); }
(7)
LAMPIRAN B
GAMBAR FLOWCHART PEMOGRAMAN ARDUINO
B.1 Flowchart Pemograman Mikrokontroler Arduino.
Start
Inisialisasi Pin I/O Servo, LCD, TCS3200 Kondisikan Servo dalam keadaan default C Baca kondisi Push Button If play==true If i<3
Baca Nilai Sensor Warna TCS3200
Sorting dan ambil nilai terbesar dari nilai yang sering
muncul Tampilkan
Jumlah Buah yang telah di sortir pada LCD A A Tidak Ya Ya Tidak If R<0 G<0 B<0 If G>R & G>B Tidak If R>G & R>B
Return Color = 0 Return Color = 3
If |R-G| > 50
B Tidak
Ya
Ya Ya
Return Color = 4 Return Color = 5
B
Ya
B
Tidak
(8)
B
If color ==1 If color == 2 If color == 3 If color == 4 If color == 5 C
Tampilkan Warna Biru
pada LCD
Tampilkan Warna Merah pada
LCD
Tampilkan Warna Hijau
pada LCD
Tampilkan Warna Orange pada
LCD
Tampilkan Warna Kuning
Hijau pada LCD
End Servo Atas Ke arah
Kanan (120°)
Servo Atas ke arah Kiri (45°)
Servo Atas ke arah kanan (120°) Servo Bawah ke arah kanan (45°)
(9)
CURRICULUM VITAE
DATA PRIBADI
Nama : Fadly Tommy
Tempat, Tanggal Lahir : Marjandi, 01 April 1994 Jenis Kelamin : Laki-Laki
Agama : Islam
Kewarganegaraan : Indonesia
Alamat KTP : Dusun V Emplasmen Pabatu, Tebing Tinggi
Telepon / HP : 081260624547
Email : [email protected]
PENDIDIKAN FORMAL SEKOLAH /
UNIVERSITAS FAKULTAS JURUSAN KOTA IPK
PERIODE (TAHUN) Universitas
Sumatera Utara FMIPA
Teknik
Informatika Medan 3,46 2011 - 2014 SMAN 4 - IPA Tebing Tinggi 8,50 2008 - 2011
SMPN 6 - - Tebing Tinggi - 2005 - 2008
SDN 091292 - - Siantar - 1999 - 2005
KETERAMPILAN KOMPUTER 1. Menguasai Microsoft Office
2. Menguasai Bahasa Pemrograman : C, PHP, MYSQL, CSS dan HTML 3. Kemampuan dalam Bidang Komputer dan Ilmu Robotika
Medan, 24 Januari 2017
(10)
DAFTAR PUSTAKA
AAK. 1994. Budidaya Tanaman Jeruk. Yogyakarta: Kanisius.
Chandra, F., Arifianto, D. 2011. Jago Rangkaian Elektronika Rangkaian Sistem Otomatis. Jakarta Selatan: PT Kawan Pustaka.
Dewi, Sri Kesuma., (2013). Perancangan Dan Pembuatan Alat Pendeteksi Keberadaan Alfatokoferol Pada Paprika Hijau Dengan Menggunakan Sensor Warna TCS3200. Tugas Akhir Program Studi S1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. (Online).
http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/48986 (20 Maret 2016)
Delta Electronic,. M1632 Module LCD 16x2. Datasheet Electronic : 1-6. (Online) http://www.braude.ac.il/files/departments/electrical_electronic_engineering/lab s/materials/LCD3.pdf. (6 Maret 2016).
Girsang, W.S. (2014). Perancangan Dan Implementasi Pengendali Pintu Pagar Otomatis Berbasis Arduino. Skripsi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. (Online)
http:// repository.usu.ac.id/handle/123456789/52516(7 Maret 2016).
Iqbal, Muhammad.,(2015). Perancangan Solar Tracker Dual Axis yang Terintegrasi Sensor Arus dengan Menggunakan Komunikasi Wireless pada PC. Tugas Akhir Program Studi S1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. (Online)
http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/47201 (13 Maret 2016).
Kadir, Abdul.,(2012). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino. Yogyakarta: Andi.
(11)
Napitupulu, Chandra M., (2011). Perancangan Dan Pengendalian Kwh Meter Prabayar Berbasis Mikrokontroller ATMega8535 Melalui Telepon Selular. Tugas Akhir Program Studi S1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. (Online).
http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/26917 (20 Maret 2016)
Pitowarno, E. 2006. Robotika Desain, Kontrol, Dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta: Andi.
Simanjuntak, M.G. 2013. Perancangan Prototipe Smart Building Berbasis Arduino UNO. Skripsi Ilmu Komputer 2 (6): 6-14.(Online)
http://repository.usu.ac.id/ handle/123456789/37482 (13 Maret 2016).
TAOS,.(2009). TCS3200, TCS3210 Programmable Color Light-to-Frequency Converter. Datasheet Electronic : 1-14. (Online)
http://www.dfrobot.com/image/data/SEN0101/TCS3200%20TCS3210.pdf (6 Maret 2016).
Wiryadinata, R., Lelono, J,. & Alimuddin.(2014). Aplikasi sensor LDR Light Dependent Resistor (LDR) sebagai pendeteksi warna berbasis mikrokontroller. Jurnal Sistem Komputer– Vol.4, No.1, Hal.1-3, Mei 2014.
(12)
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Perancangan Sistem
Dalam membuat suatu alat ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu bagaimana cara merancang sistem yang akan diimplementasikan pada alat. Dalam perancangan sistem terlebih dahulu dibuat flowchart dari sistem tersebut, seperti gambar 3.1.
Mulai
Buah jeruk Orange
Ya
Tidak
Tampilkan warna dan nilai RGB pada
LCD
Tidak
Buah jeruk Kuning-Kehijauhan
Tidak Buah Jeruk Hijau
Tampilkan warna dan nilai RGB pada
LCD
End Ya
Tampilkan warna dan nilai RGB pada
LCD Ya
Arahkan Servo atas 120°
Arahkan servo atas 40°
Arahkan servo bawah 40°
Arahkan servo atas 40°
Arahkan servo bawah 120° Sensor Warna Baca
nilai RGB dari Buah jeruk Masukkan Buah Jeruk Wadah Orange Wadah Kuning kehijauan Wadah Hijau Tombol Pause Tidak Tampilkan Total jeruk pada LCD Ya
(13)
Prinsip kerja alat yang akan dibuat adalah alat penyortir buah jeruk berdasarkan warna yang menggunakan motor servo dan gravitasi. Untuk cara kerjanya buah jeruk terlebih dahulu diletakkan di wadah yang berada di atas alat sortir. Kemudian tekan tombol power untuk mengaktifkan alat, selanjutnya buah jeruk akan turun ke tempat seleksi. Sebelum sensor mulai membaca warna buah jeruk, arduino akan membaca kondisi tombol pause. Apabila tombol pause dalam kondisi HIGH maka seluruh proses akan berhenti sementara dan menampilkan jumlah buah yang telah disortir, jika tombol pause dalam kondisi LOW maka proses sortir akan berjalan.
Apabila buah jeruk yang telah dibaca sensor berwarna orange, maka servo atas akan mengarahkan buah ke arah kiri (45°) dan buah akan jatuh ke wadah orange. Apabila sensor mendeteksi buah jeruk berwarna kuning kehijauan, secara otomatis servo atas akan mengarahkan buah ke arah kanan (120°) dan servo bawah ke arah kiri (45°) menutup jalur ke wadah hijau, maka buah akan jatuh ke dalam wadah kuning kehijauan. Kemudian ketika sensor mendeteksi buah jeruk warna hijau, secara otomatis servo atas akan mengarahkan buah ke arah kanan (120°) dan servo bawah ke arah kiri (45°) menutup jalur wadah kuning kehijauan sehingga buah jeruk hijau akan masuk ke wadah hijau. Semua buah yang telah disortir juga dihitung jumlah total dari masing-masing warna, sehingga mempermudah dalam penghitungan buah jeruk yang telah disortir.
3.2. Blok Diagram
Diagram blok merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan peralatan elektronika, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja keseluruhan dari rangkaian elektronika yang dibuat. Sehingga keseluruhan blok dari alat yang dibuat dapat membentuk suatu sistem yang dapat bekerja sesuai dengan perencanaan. Diagram blok dari alat sortir buah jeruk dapat di lihat pada gambar 3.2.
(14)
ARDUINO UNO Sensor
Warna TCS3200
Servo Atas
LCD 16x2
Servo Bawah Catu
Daya Push
Button
Gambar 3.2 Blok Diagram
Pada gambar 3.2 diatas terdapat beberapa komponen perangkat keras prototipe alat sortir buah jeruk, antara lain:
1. Catu Daya merupakan rangkaian komponen yang berfungsi untuk suplai energi listrik ke dalam rangkaian yang terdapat dalam sistem.
2. Sensor warna TCS3200 merupakan sensor yang berfungsi membaca warna dan sebagai input ke Arduino Uno.
3. Push Button merupakan tombol yang berfungsi untuk menghentikan sementara
seluruh proses yang sedang berjalan dan menampilkan jumlah total buah yang telah di sortir.
4. Arduino Uno merupakan modul pusat kendali yang dapat menerima input dan memberikan output.
5. Motor servo merupakan komponen yang berfungsi untuk mengarahkan buah jeruk ke wadah masing-masing berdasarkan warnanya.
6. LCD 16x2 merupakan komponen yang berfungsi untuk menampilkan karakter dengan jumlah sebanyak 32 karakter.
3.3. Desain Alat Sortir Buah Jeruk
Alat sortir buah jeruk yang akan dirancang menggunakan bahan akrilik (acrylic) dan triplek (plywood). Triplek digunakan sebagai rangka dasar alat sortir, triplek digunakan karena kuat dan ringan. Acrylic digunakan sebagai aktuator pemisah jeruk dan penutup depan alat sortir, acrylic digunakan karena mudah dibentuk dan memiliki warna bening sehingga seluruh proses dapat dilihat dari luar. Pada alat ini juga digunakan LCD untuk menampilkan hasil pembacaan warna dari sensor warna
(15)
TCS3200 dan menampilkan jumlah total buah yang telah disortir. Sebagai penggeraknya digunakan dua motor servo untuk mengarahkan buah jeruk ke wadah yang telah ditentukan. Desain dari alat sortir buah jeruk dapat dilihat pada gambar 3.3 (gambar a dan b).
(a)
(b)
Gambar 3.3 Desain Alat Sortir Buah Jeruk
3.4. Perancangan Alat (Hardware)
Perancangan hardware merupakan suatu tahap yang sangat penting dalam pembuatan suatu alat, sebab dengan menganalisa komponen yang digunakan maka alat yang akan dibuat dapat bekerja seperti yang diharapkan. Untuk mendapatkan hasil yang optimal,
LCD
Tombol Power Tombol Pause
(16)
terlebih dahulu membuat rancangan yang baik. Yaitu dengan memperhatikan sifat dan karakteristik dari tiap-tiap komponen yang digunakan sehingga dapat menghindari kerusakan pada komponen yang digunakan dan mempermudah dalam pengerjaannya.
Berikut adalah beberapa komponen penting untuk menunjang kebutuhan alat yang akan dibuat:
3.4.1. Arduino Uno
Arduino adalah sebuah modul mikrokontroller yang berfungsi sebagai media interface dan proses input/output. Arduino merupakan modul mikrokontroller yang tidak perlu adanya perancangan tambahan untuk menggunakannya, hanya saja dibutuhkan shield atau perangkat yang sesuai untuk membuat proyek tambahan.
Gambar 3.4 Skema Rangkaian Arduino Uno
Prinsip kerja rangkaian mikrokontroller diatas menggunakan fasilitas input/output yang merupakan fungsi untuk dapat menerima sinyal masukan (input) dan memberikan sinyal keluaran (output). Sinyal input maupun sinyal output merupakan sinyal digital 1 (HIGH, mewakili tegangan 5 volt) dan 0 (LOW, mewakili tegangan 0 volt). Arduino Uno memiliki beberapa pin input/output digital dan analog. Dalam perancangan ini diperlukan beberapa pin input/output digital untuk mengendalikan servo, push button dan LCD 16x2, dan beberapa pin input/output analog untuk menerima input dari sensor warna TCS3200. Modul Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 3.5 berikut ini.
(17)
Gambar 3.5 Tampilan Board Arduino Uno
3.4.2. Sensor Warna TCS3200
Sensor warna TCS3200 merupakan sensor yang dapat mengkonversi warna cahaya ke frekuensi, sehingga dapat menyaring data RGB (Red, Green, Blue). Pada sensor TCS3200 mempunyai dua komponen utama yaitu photodiode dan pengkonversi arus ke frekuensi. Fungsi kaki pin sensor warna TCS3200 dapat dilihat pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Terminal Functions Sensor TCS3200 TERMINAL
Name No I/O DESCRIPTION
GND 4 Power supply groud. All voltage are referenced to GND
OE 3 I Enable for (active low).
OUT 6 O Output frequency ( )
S0,S1 1,2 I Output frequency scaling selection inputs. S2,S3 7,8 I Photodiode type selection inputs.
Vcc 5 Supply voltage.
Pin S0, S1, S2, S3, OUT terhubung ke Pin analog arduino, sedangkan pin OE (Output Enable) terhubung ke GND karena sensor akan mengirim data secara terus-menerus ke arduino. Berikut merupakan gambar sketsa fisik IC dan blok fungsional sensor TCS3200.
(18)
Gambar 3.6 Sketsa Fisik IC dan Blok Diagram Sensor Warna TCS3200 Photodiode pada IC TCS3200 disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi: 16 photodiode sebagai filter warna merah, 16 photodiode sebagai filter warna hijau, 16 photodiode sebagai filter warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. Kelompok photodiode yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki selektor S2 dan S3. Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 adalah kombinasi untuk menentukan fungsi jenis filter mana yang akan digunakan, seperti pada tabel 3.2
Tabel 3.2 Kombinasi fungsi S2 dan S3
S2 S3 Photodiode Type
L L Red
L H Blue
H L Clear (no filter)
H H Green
Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus. Pemilihan skala frekuensi output bisa dipilih dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Skala frekuensi output dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut.
Tabel 3.3 Skala Frekuensi Output Sensor TCS3200 S0 S1 Output Frequency Scaling
L L Power Down
L H 2%
H L 20%
(19)
3.4.3. Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di atur untuk menentukan posisi sudut dari poros output motor. Putaran motor tidak lagi berdasarkan tegangan supply ke motor, namun berdasarkan tegangan input khusus yang berfungsi sebagai referensi kecepatan output (Pitowarno, 2006).
Motor servo terdiri dari rangkaian pengontrol, gear, potensiometer dan DC motor. Potensiometer terhubung dengan gear demikian pula DC motor. Ketika DC motor diberi signal oleh rangkaian pengontrol maka dia akan bergerak demikian pula potensiometer dan otomatis akan mengubah resistansinya. Rangkaian pengontrol akan mengamati perubahan resistansi dan ketika resistansi mencapai nilai yang diinginkan maka motor akan berhenti pada posisi yang diinginkan.
Gambar 3.7 Motor Servo
3.5 Perancangan Elektronika
Perancangan elektronik pada alat sortir buah jeruk secara keseluruhan menggunakan komponen yang telah jadi, seperti Arduino Uno, motor servo, sensor warna TCS3200, LCD, regulator Dc step-down, push button dan power supply.
3.5.1. Rangkaian Sensor Warna TCS3200 dengan Arduino
Arduino Uno memiliki 14 pin digital dan 6 pin analog yang dapat digunakan sebagai input dan output. Pada alat sortir buah yang akan dibuat sensor warna TCS3200 dihubungkan ke pin analog arduino.
(20)
Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Warna pada Arduino Pin yang digunakan sensor warna TCS3200 pada Arduino adalah:
1. Pin A0 dihubungkan dengan S0 2. Pin A1 dihubungkan dengan S1 3. Pin A2 dihubungkan dengan S2 4. Pin A3 dihubungkan dengan S3 5. Pin A4 dihubungkan dengan Out
3.5.2. Rangkaian Motor Servo dengan Arduino Uno
Pada perancangan alat ini servo digunakan sebagai alat penyortir buah yang telah di deteksi oleh sensor warna. Motor servo bekerja pada daya 5 volt yang stabil untuk motor servo. Sehingga perlu digunakan regulator DC to DC step-down tambahan agar servo dapat berjalan dengan maksimal. Servo dihubungkan pada pin digital 11 dan 12 pada arduino seperti gambar 3.9 berikut.
Gambar 3.9 Rangkaian Motor Servo pada Arduino
Battery/ Power Suplly
Regulator Dc to DC
Servo
(21)
Pin yang digunakan servo pada Arduino adalah sebagai berikut:
1. Pin 11 digunakan oleh servo atas, yang berfungsi untuk menyortir buah setelah di baca oleh sensor warna.
2. Pin 12 digunakan oleh servo bawah, yang berfungsi untuk menyortir buah hijau dan kuning kehijauan.
3.5.3. Rangkaian LCD dengan Arduino
Pada perancangan ini LCD digunakan untuk menampilkan nilai RGB dari sensor warna. Pin yang digunakan LCD pada arduino adalah pin 2,3,4,5,6 dan 7. Gambar 3.10 berikut adalah gambar rangkaian LCD pada arduino.
Gambar 3.10 Rangkaian LCD pada Arduino Uno
3.5.4. Rangkaian Push Button dengan Arduino
Pada perancangan ini push button merupakan tombol yang berfungsi untuk menghentikan sementara seluruh proses yang sedang berjalan dan menampilkan jumlah total buah yang telah di sortir. Push button ini dihubungkan pada pin digital 9 arduino seperti pada gambar 3.11 berikut.
(22)
Gambar 3.11 Rangkaian Push Button pada Arduino Uno
3.5.5 Rangkaian Alat Secara Keseluruhan
Pada gambar 3.12 dibawah dapat dilihat seluruh sistem alat sortir buah berdasarkan warna yang telah dirancang pada pin arduino uno.
Gambar 3.12 Rangkaian Sistem Keseluruhan
3.6. Perancangan PCB (Printed Circuit Board)
Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit (Pertinax) atau fiber glass dimana salah satu sisi permukaanya dilapisi dengan tembaga tipis. Jenis ini umumnya disebut single side karena hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga. Sedangkan PCB yang ke dua sisinya digunakan
Power Supply
Regulator DC Step Down
Servo Servo Sensor Warna
TCS3200
LCD
(23)
untuk pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga ke dua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur dan tempat komponen-komponen.
Perancangan PCB pada pembuatan alat sortir buah ini menggunakan software ISIS & ARES Proteus 8.0. Proteus adalah sebuah software berbasis windows yang dapat digunakan untuk mendesain PCB yang juga dilengkapi dengan simulasi pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di cetak pada PCB.
Dengan perancangan yang tepat akan didapatkan layout PCB yang tersusun rapi dan mudah digunakan. Lebar dan jarak antara jalur juga harus diperhitungkan agar tidak terjadi kesalahan atau hubungan singkat akibat jalur yang terlalu rapat dan sempit.
(a) (b)
Gambar 3.13 Layout PCB Shield Arduino dan LCD
Tata letak komponen adalah susunan komponen-komponen elektronika dari gambar diagram skematik yang akan dipasangkan pada permukaan PCB yang berkebalikan dengan jalur PCB. Susunan komponen elektronika tersebut harus bersesuaian dengan jalur PCB. Setiap komponen yang akan dipasang mempunyai ukuran harus bersesuaian dengan jalur PCB. Setiap komponen yang akan dipasang mempunyai ukuran yang tepat dan ruang yang cukup pada permukaan PCB.
(24)
3.7. Perancangan Perangkat Lunak (Software) Alat Sortir
Perancangan perangkat lunak dibuat melalui software IDE (Integrated Developer Environment) Arduino itu sendiri dengan menggunakan bahasa C. Pada sistem penyortiran ini, program dibuat agar dapat menerima input dari sensor warna TCS3200 dan memberikan output ke servo.
Perangkat keras sebagai pengendali tidak dapat bekerja jika tidak disertai dengan perangkat lunak sebagai pengatur fungsi kerja keseluruhan sistem. Perangkat bertugas untuk menentukan langkah-langkah yang harus dilakukan arduino baik input maupun output pada keseluruhan sistem, sehingga nantinya dapat ditentukan arah kendali atau proses dari sistem yang dibuat. Arduino merupakan pengendali utama dari keseluruhan sistem. Arduino tidak akan bisa berfungsi jika didalamnya tidak di masukkan sebuah program (software). Flowchart pemograman mikrokontroler arduino dapat dilihat pada lampiran B.
(25)
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1. Implementasi Sistem
Implementasi merupakan tahap kelanjutan dari perancangan dan pembuatan alat. Hasil dari implementasi ini nantinya adalah sebuah alat yang siap diuji dan digunakan. Implementasi alat sortir buah jeruk terbagi atas tiga bagian, yaitu perancangan kerangka alat sortir, perancangan aktuator penyortir buah dan rangkaian elektronika.
4.1.1. Implementasi Kerangka Alat Sortir
Implementasi kerangka alat sortir menggunakan bahan triplek dan acrylic. Triplek digunakan karena mudah dalam pemotongan dan memiliki bobot yang ringan, triplek yang digunakan memiliki ketebalan 5 mm. Acrylic digunakan sebagai penutup depan alat sortir sehingga seluruh proses dapat dilihat dari luar, acrylic yang digunakan memiliki ketebalan 3 mm dan 2 mm.
Kerangka alat sortir berbentuk bangun ruang persegi panjang dengan dimensi panjang 48 cm, lebar 28 cm dan tinggi 71 cm. Dalam pengerjaannya terdiri dari beberapa tahap. Tahap pertama menggambar desain kerangka pada triplek, kemudian triplek dipotong menggunakan gergaji kayu sesuai dengan ukuran desain. Tahap kedua menyatukan triplek dengan papan kayu tipis sebagai rangka dasar sehingga triplek lebih kuat. Implementasi kerangka alat sortir dapat dilihat pada gambar 4.1.
(26)
(a) (b)
Gambar 4.1 Desain dan Implementasi Kerangka Alat Sortir
4.1.2. Implementasi Aktuator Penyortir Buah Jeruk
Implementasi aktuator penyortir buah jeruk menggunakan bahan acrylic yang memiliki ketebalan 6 mm. Acrylic dipotong dan dibentuk sesuai dengan desain yang telah ditentukan kemudian bagian tengah acrylic dibuat lubang berdiameter 5cm yang berfungsi untuk menahan buah jeruk pada saat pembacaan warna dan sebagai aktuator untuk mengarahkan buah jeruk ke wadah yang sesuai dengan warna yang telah ditentukan. Penggerak aktuator menggunakan dua buah motor servo dan dikendalikan oleh arduino. Implementasi aktuator penyortir buah dapat dilihat pada gambar 4.2 (gambar a dan b). Gambar (a) merupakan aktuator atas dan gambar (b) merupakan aktuator bawah.
(a) (b)
(27)
4.1.3. Implementasi Rangkaian Elektronika Alat Sortir
Implementasi rangkaian elektronika alat sortir buah jeruk dilakukan dengan menggunakan papan PCB single layer. Papan PCB digunakan karena peletakan komponen yang lebih rapi dan mengurangi resiko komponen yang terlepas karena sudah menyatu pada papan PCB dengan cara di solder.
Tahapan-tahapan implementasi rangkaian elektronika alat sortir pada papan PCB akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Pembuatan layout PCB. Pembuatan layout dilakukan dengan membuat gambar skematik rangkaian dengan menggunakan software Proteus 8 ISIS. Skematik adalah rangkaian gambar yang menghubungkan komponen-komponen pada sebuah rangkaian elektronik. Gambar layout PCB dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pembuatan Layout PCB
2. Layout PCB dicetak pada kertas foto menggunakan printer laser. Hasil pencetakan layout pada kertas foto kemudian di sablon diatas PCB dengan cara permukaan layout gambar di letakkan diatas lapisan tembaga pada papan PCB, kemudian dipanaskan menggunakan setrika listrik agar layout pada kertas foto menempel pada permukaan tembaga papan PCB. Hasil pencetakan dan penyablonan layout pcb dapat dilihat pada gambar 4.4.
(28)
Gambar 4.4 Hasil Pencetakan dan penyablonan PCB
3. Tahap pelarutan PCB. Pelarutan papan PCB menggunakan larutan ferrichloride (FeCl3) dengan cara memasukkan papan PCB kedalam larutan
ferrichloride (FeCl3) hingga tembaga pada papan PCB yang tidak tertutup oleh
gambar layout larut. Pelarutan PCB dapat dilihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Pelarutan PCB dengan Ferrichloride(FeCl3)
4. Tahap pengeboran PCB. PCB yang telah larut harus melalui tahap pengeboran dahulu sebelum digunakan. Pengeboran dilakukan menggunakan mata bor 0,8 mm untuk peletakan komponen yang akan di solder pada papan PCB. Pengeboran dapan dilihat pada gambar 4.6.
Gambar 4.6 Pengeboran PCB
5. Setelah proses pengeboran selesai, komponen diletakkan pada papan PCB sesuai lubang peletakan komponen untuk selanjutnya dilakukan penyolderan. Peletakan dan penyolderan komponen dapat dilihat pada gambar 4.7.
(29)
Gambar 4.7 Peletakan dan Penyolderan Komponen
4.2. Implementasi Perangkat Lunak (Software)
Implementasi program mikrokontroller arduino dibuat menggunakan bahasa pemrograman C. Software yang digunakan untuk membuat program adalah editor dan compiler Arduino. File program berekstensi *.ino file yang sudah dikompilasi akan di upload kedalam mikrokontroller arduino. Penulisan kode/script yang ditanamkan (embed) pada software IDE arduino dapat dilihat pada gambar 4.8 dan kode/script pemograman mikrokontroler arduino secara keseluruhan dapat dilihat pada lampiran A.
Gambar 4.8 Software IDE Arduino
4.3. Pengujian Alat
Pengujian bertujuan untuk menemukan kekurangan pada alat dan memastikan apakah alat yang telah dibuat dapat berjalan dengan baik. Pengujian alat yang dilakukan meliputi pengujian sensor warna TCS3200, aktuator penyeleksi buah, tombol kendali dan pengujian alat secara keseluruhan.
(30)
4.3.1. Pengujian Sensor Warna TC3200
Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian sensor warna TCS3200 dapat berjalan dengan baik dan bisa menampilkan nilai RGB pada LCD dan Serial Monitor. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan pin output sensor warna pada pin analog arduino (A0, A1, A2, A3, A4). Berikut adalah program untuk pengujian sensor warna TCS3200.
Gambar 4.9. Program Pengujian Sensor Warna
int readcolor()
{
//Setting red filtered photodiodes
digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,LOW);
frequency = pulseIn(sensorOut,LOW); //Reading the output frequency //Remaping the value of the frequency to the RGB Model
frequency = map(frequency, 25,72,255,0); R = frequency;
// Printing the value on the serial monitor Serial.print("R= "); //printing name
Serial.print(frequency); //printing RED color frequency Serial.print(" ");
delay(50);
// Setting Green filtered photodiodes
digitalWrite(S2,HIGH); digitalWrite(S3,HIGH);
frequency = pulseIn(sensorOut,LOW);// Reading the output frequency //Remaping the value of the frequency to the RGB Model
frequency = map(frequency, 30,90,255,0); G = frequency;
// Printing the value on the serial monitor Serial.print("G= "); //printing name
Serial.print(frequency); //printing GREEN color frequency Serial.print(" ");
delay(50);
// Setting Blue filtered photodiodes
digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,HIGH);
frequency = pulseIn(sensorOut,LOW); //Reading the output frequency //Remaping the value of the frequency to the RGB Model
frequency = map(frequency, 25,70,255,0); B = frequency;
// Printing the value on the serial monitor
Serial.print("B= "); //printing name
Serial.print(frequency); //printing BLUE color frequency
Serial.println(" "); delay(50);
(31)
4.3.1.1. Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Orange
Dalam tahap pengujian ini dilakukan dengan menggunakan buah jeruk yang berwarna orange. Buah jeruk diletakkan tepat diatas sensor warna kemudian akan terbaca nilai data RGB (Red, Green dan Blue) pada LCD dan Serial Monitori.
Gambar 4.10 Pengujian Alat dengan Buah Jeruk Orange
Gambar 4.11 Hasil Pembacaan Nilai RGB dengan LCD dan Serial Monitor Dari gambar 4.11 dapat kita lihat bahwa sensor warna TCS3200 mampu mendeteksi warna orange sesuai dengan sampel buah jeruk yang berwarna orange. Nilai RGB yang di dapat selalu berubah sesuai dengan kondisi cahaya diruangan.
4.3.1.2. Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Kuning Kehijauan
Dalam tahap pengujian ini dilakukan dengan menggunakan buah jeruk yang berwarna kuning kehijauan. Buah jeruk diletakkan tepat diatas sensor warna kemudian akan terbaca nilai data RGB (Red, Green dan Blue) pada LCD dan Serial Monitor.
(32)
Gambar 4.12 Pengujian Alat dengan Buah Kuning Kehijauan
Gambar 4.13 Hasil Pembacaan Nilai RGB dengan LCD dan Serial Monitor Dari gambar 4.13 dapat kita lihat bahwa sensor warna TCS3200 mampu mendeteksi warna kuning hijau sesuai dengan sampel buah jeruk yang berwarna kuning kehijauan. Nilai RGB yang di dapat selalu berubah sesuai dengan kondisi cahaya diruangan.
4.3.1.3. Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Hijau
Dalam tahap pengujian ini dilakukan dengan menggunakan buah jeruk yang berwarna hijau. Buah jeruk diletakkan tepat diatas sensor warna kemudian akan terbaca nilai data RGB (Red, Green dan Blue) pada LCD dan Serial Monitor.
(33)
Gambar 4.14 Pengujian Alat dengan Buah Hijau
Gambar 4.15 Hasil Pembacaan Nilai RGB dengan LCD dan Serial Monitor Dari gambar 4.15 dapat kita lihat bahwa sensor warna TCS3200 mampu mendeteksi warna hijau sesuai dengan sampel buah jeruk yang berwarna hijau. Nilai RGB yang di dapat selalu berubah sesuai dengan kondisi cahaya diruangan.
4.3.2. Pengujian Aktuator Penyortir Buah
Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian motor servo dapat berjalan dengan baik dan bisa menerima perintah dari arduino untuk mengarahkan buah jeruk ke kanan dan kiri sesuai dengan wadah yang telah ditentukan. Berikut adalah program untuk pengujian aktuator atas dan bawah.
(34)
Gambar 4.16 Program Pengujian Aktuator
4.3.2.1. Pengujian Aktuator Atas
Aktuator atas merupakan aktuator yang berfungsi untuk menahan buah jeruk pada saat pembacaan nilai RGB dengan sensor warna TCS3200 serta berfungsi untuk mengarahkan buah jeruk ke wadah orange atau hijau.
(a) (b)
Gambar 4.17 Pengujian Aktuator Atas
Pada gambar 4.17 (gambar a dan b) aktuator atas dapat bergerak ke kanan dan kiri, sehingga dapat mengarahkan buah yang telah dibaca oleh sensor warna TCS3200.
4.3.2.2. Pengujian Aktuator Bawah
Aktuator bawah merupakan aktuator ke dua yang menerima buah dari aktuator atas dan mengarahkan buah jeruk ke wadah kuning kehijauan atau hijau.
void loop() {
// goes from 0 degrees to 180 degrees for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) { //tell Top servo to go to position
myservoTop.write(pos);
//tell Bottom servo to go to position myservoBottom.write(pos);
delay(15); }
// goes from 180 degrees to 0 degrees for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) { //tell Top servo to go to position
myservoTop.write(pos);
//tell Bottom servo to go to position myservoBottom.write(pos);
delay(15); }
(35)
(a) (b) Gambar 4.18 Pengujian Aktuator Bawah
Pada gambar 4.18 (a) aktuator bawah dapat bergerak ke kiri dan menutup jalur ke wadah kuning kehijauan dan gambar 4.18 (b) aktuator bawah dapat bergerak ke kanan dan menutup jalur ke wadah hijau.
4.3.3. Pengujian Push Button
Pada rangkaian ini terdapat push button yang dapat menghentikan proses sementara. Pada saat push button di tekan sekali maka akan menghentikan sementara seluruh proses dan menampilkan total buah yang telah di sortir pada LCD. Untuk melanjutkan proses sortir push button harus ditekan kembali dan seluruh proses dapat berjalan hingga selesai. Berikut ini adalah program untuk pengujian fungsi push button.
Void kondisiButton () {
if(digitalRead(button)==HIGH){ if(!play) { play=true;} else { play=false;} delay(250); //bouncing } }
Void loop () { KondisiButton(); If(play){
lcd.clear();
lcd.print("Orange"); lcd.setCursor(6,0); lcd.print(" KH"); lcd.setCursor(11,0); lcd.print("Hijau"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(orange); lcd.setCursor(7,1); lcd.print(Khijau); lcd.setCursor(12,1); lcd.print(hijau); }
(36)
Pengujian push button dapat dilihat pada gambar 4.20 (gambar a dan b). Pada gambar (a) push button dalam kondisi belum ditekan dan program masih berjalan untuk membaca warna dari buah jeruk, sedangkan pada gambar (b) push button dalam kondisi telah ditekan dan proses sorting dihentikan sementara kemudian LCD menampilkan jumlah jeruk yang telah disortir berdasarkan warnanya masing-masing.
(a) (b)
Gambar 4.20 Hasil Pengujian Push Button
4.3.4. Pengujian Sistem Keseluruhan
Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh data-data yang akan dijadikan acuan nilai variable yang digunakan sebagai tolak ukur untuk dapat mendeteksi buah jeruk yang berbeda warna pada saat proses sortir buah.
Berikut ini merupakan data yang ditampilkan dari hasil pembacaan masing-masing warna buah jeruk oleh sensor TCS3200.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor TCS3200 dengan Jeruk Berwarna Orange
No Warna Jeruk
Nilai Intensitas pada
LCD Warna yang Terdeteksi
Waktu (ms) Red Green Blue
1 Jeruk Orange 147 51 -56 Orange 1062 2 Jeruk Orange 109 51 -56 Orange 1062 3 Jeruk Orange 109 51 -56 Orange 1062 4 Jeruk Orange 109 51 -56 Orange 1062 5 Jeruk Orange 142 51 -56 Orange 1062
(37)
Dari tabel 4.1 dapat diketahui bahwa sensor mendeteksi buah berwarna orange ketika nilai Red memiliki intensitas warna lebih tinggi dari intensitas warna Green maupun Blue dan nilai |R-G|>50. Rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk membaca dan memisahkan satu buah jeruk orange adalah 1238 milidetik.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor TCS3200 dengan Jeruk Berwarna Kuning Kehijauan
No Warna Jeruk
Tampilan Nilai
Intensitas pada LCD Warna yang Terdeteksi
Waktu (ms) Red Green Blue
1 Jeruk Kuning Kehijauan 55 43 -62 Kuning Hijau 1237 2 Jeruk Kuning Kehijauan 55 43 -62 Kuning Hijau 1237 3 Jeruk Kuning Kehijauan 54 51 -51 Kuning Hijau 1237 4 Jeruk Kuning Kehijauan 76 73 -5 Kuning Hijau 1237 5 Jeruk Kuning Kehijauan 87 77 -5 Kuning Hijau 1238
Dari tabel 4.2 dapat diketahui bahwa sensor warna mendeteksi buah berwarna kuning kehijauan ketika nilai Red memiliki intensitas warna dibawah 100 dan lebih tinggi dari intensitas warna Green dan Blue. Rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk membaca dan kalibrasi warna kuning kehijauan adalah 1237 milidetik.
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor TCS3200 dengan Jeruk Berwarna Hijau
No Warna Jeruk
Nilai Intensitas pada
LCD Warna yang Terdeteksi
Waktu (ms) Red Green Blue
1 Jeruk Hijau -21 39 -68 Hijau 1237
2 Jeruk Hijau -21 26 -62 Hijau 1237
3 Jeruk Hijau -21 13 -68 Hijau 1237
4 Jeruk Hijau -21 17 -62 Hijau 1237
(38)
Dari tabel 4.3 dapat diketahui bahwa sensor warna mendeteksi buah berwarna hijau ketika nilai Green memiliki intensitas warna yang lebih tinggi dari intensitas warna Red dan Blue. Waktu yang dibutuhkan untuk membaca dan kalibrasi warna hijau adalah 1237 milidetik.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor TCS3200 tanpa Buah Jeruk
No Warna Jeruk
Nilai Intensitas pada
LCD Warna yang Terdeteksi
Waktu (ms) Red Green Blue
1 - -320 -216 -215 - 1062
2 - -314 -216 -215 - 1062
3 - -282 -216 -215 - 1062
4 - -309 -216 -215 - 1062
5 - -287 -212 -215 - 1062
Dari tabel 4.4 diatas dapat diketahui bahwa sensor warna tidak mendeteksi adanya buah jeruk yang berada diatas sensor TCS3200, sehingga nilai intensitas warna yang didapat berada dibawah 0. Waktu yang dibutuhkan untuk membaca dan kalibrasi adalah 1062 milidetik.
Dari hasil pengujian dengan beberapa kali percobaan menggunakan sampel buah jeruk masing-masing berwarna orange, kuning kehijauan, hijau dan tanpa buah jeruk. Sensor dapat mengenali warna buah dengan sangat baik. Untuk meningkatkan akurasi pembacaan warna, sensor warna akan mendeteksi warna buah jeruk dengan 3 tahap pembacaan, kemudian diambil dua nilai intensitas warna yang paling besar dan sering muncul, sehingga didapat nilai yang sesuai dan hasil yang lebih akurat.
Waktu rata-rata yang dibutuhkan dalam menyortir satu buah jeruk hingga buah jeruk masuk ke dalam wadah yang telah ditentukan dan aktuator kembali ke posisi awal adalah 1238 ms. Dalam waktu 1238 ms terdapat 3 kali pembacaan nilai RGB, jadi sensor warna dapat membaca warna RGB dalam waktu 1238
(39)
4.4. Analisis Ketelitian Alat
Untuk mengetahui tingkat ketelitian pada alat ini, maka dilakukan pengujian pertama sebanyak 60 kali, dari pengujian dihitung berapa banyak kesalahan yang terjadi pada alat, lalu dilakukan pengujian kedua sebanyak 60 kali, lalu dihitung kembali kesalahan yang terjadi pada alat. Demikian pengujian dilakukan hingga 5 kali, untuk mengetahui persentase error pada alat. Hasil pengujian dapat dilihat pada lampiran C. Untuk mendapatkan nilai error pada masing-masing percobaan dapat menggunakan rumus:
Error =
� � �
� � � �
× 100% Berikut merupakan total error dari hasil pengujian:
Tabel 4.5 Total Error Hasil Pengujian No Jumlah Pengujian Error % Error
1 60 kali 9 15
2 60 kali 13 21,6
3 60 kali 3 5
4 60 kali 7 11,6
5 60 kali 8 13,3
Total 40 13,3%
Dengan demikian dapat dihitung akurasi alat sortir dengan perhitungan berikut:
Akurasi = � � � −� � � �
� � � �
× 100%
Akurasi =
(9+13+3+7+8) − 300
300 × 100%
Akurasi =
40 − 300
300 × 100%
Akurasi =
260
300 × 100%
Akurasi = 0,866 × 100%
Akurasi = 86,66 %
(40)
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa, perancangan dan implementasi yang telah dilakukan, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Waktu rata-rata yang digunakan untuk menyortir buah jeruk mulai dari pembacaan warna buah, mengarahkan buah ke wadah yang sesuai dan aktuator kembali ke posisi awal adalah selama 1238 ms.
2. Pada penelitian ini sensor warna sangat berpengaruh pada cahaya disekitarnya, sehingga perlu dilakukan tiga tahap kalibrasi otomatis dalam tahap pembacaan warna.
3. Tingkat akurasi alat sortir buah adalah sebesar 86,66% dan tingkat error sebesar 13,33%.
5.2 Saran
Berikut ini adalah saran yang dapat digunakan untuk tahap pengembangan penelitian sistem ini antara lain:
1. Perlu dilakukan perbaikan pada ruang pendeteksi warna untuk mereduksi noise cahaya dari luar sehingga dapat meningkatkan akurasi alat sortir 2. Pengembangan selanjutnya dapat dilakukan dengan menggunakan
machine learning dan menambahkan sensor ukuran dan sensor beban untuk menambah fungsionalitas dan implementasi yang lebih lengkap dari prototipe yang telah dibuat.
(41)
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Jeruk Manis
Jeruk medan (jeruk manis) merupakan salah satu produk agroindustri yang berasal dari sumatera utara. Jeruk medan mempunyai nama ilmiah Citrus sinesis. Buah jeruk medan berukuran sedang dan buah yang berdaging dengan rasa manis yang segar, meskipun banyak di antara anggotanya yang memiliki rasa masam. Rasa masam berasal dari kandungan asam sitrat yang memang terkandung pada semua anggotanya.
Gambar 2.1 Jeruk Manis (Citrus sinesis)
Buah jeruk selalu tersedia sepanjang tahun, karena tanaman jeruk tidak mengenal musim berbunga yang khusus. Disamping itu tanaman jeruk tanaman jeruk dapat ditanam dimana saja, baik didaratan rendah maupun didartan tinggi. Jeruk termasuk komoditas hortikultura yang mempunyai sifat bawaan mudah rusak dan tidak tahan lama disimpan. Salah satu penyebab kerusakan adalah masih berlangsungnya aktivitas fisiologi sehingga terjadi perubahan fisik, perubahan warna, kehilangan berat dan penurunan nilai nutrisinya. Akibat perubahan warna, tekstur, bau dan rasa yang terjadi, mutu jeruk menjadi rendah (AAK, 1994).
(42)
2.2. Warna
Menurut Newton, warna adalah spektrum tertentu yang terdapat didalam suatu cahaya sempurna (putih). Asumsi itu didasarkan pada penemuannya dalam sebuah eksperimen. Pada sebuah ruangan gelap, seberkas cahaya putih matahari diloloskan lewat lubang kecil dan menerpa sebuah prisma (Wiryadinata, R., Lelono, J,. & Alimuddin. 2014).
Gambar 2.2 Spektrum Cahaya pada Prisma
(Sumber: Wiryadinata, R., Lelono, J,. & Alimuddin. 2014)
Cahaya putih yang tidak tampak berwarna, oleh prisma tersebut dipecahkan menjadi susunan cahaya berwarna yang tampak yaitu cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu, yang kemudian di kenal sebagai susunan spektrum cahaya (gambar 2.2). Jika spektrum cahaya tersebut dikumpulkan dan diloloskan kembali melalui sebuah prisma, cahaya tersebut kembali menjadi cahaya putih. Spektrum cahaya merupakan susunan cahaya berwarna yang tampak, setiap warna mempunyai panjang gelombang yang berbeda (Wiryadinata, R., Lelono, J,. & Alimuddin. 2014).
Gambar 2.3 Spektrum Cahaya Tampak
(43)
2.3. Arduino
Arduino merupakan perangkat keras modul yang di rangkai untuk dapat mengontrol sesuatu kegiatan. Arduino merupakan kumpulan komponen yang terdiri dari mikrokontroler sebagai komponen utama. Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Arduino tidak hanya sebuah alat pengembangan, tetapi kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman Integrated Development Environment (IDE) yang canggih (Girsang, W.S. 2014).
IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory mikrokontroler. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan profesional dengan menggunakan arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan arduino (Girsang, W.S. 2014).
Komponen utama di dalam papan arduino adalah sebuah mikrokontroler 8 bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation. Berbagai papan arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda tergantung dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan ATmega2560 (Girsang, W.S. 2014).
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++ (Simanjuntak, M.G, 2013).
2.4. Arduino Uno
Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah mikrokontroler. Hanya dengan menhubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuatnya bekerja.
(44)
Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB. Tampak atas dari Arduino Uno dapat dilihat pada Gambar 2.4 (Simanjuntak, M.G, 2013).
Gambar 2.4 Board Arduino Uno
(Sumber:http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/37482. Simanjuntak, M.G. 2013)
Berikut ini adalah konfigurasi dari Arduino Uno: 1. Mikrokontroler : ATmega328
2. Tegangan Operasi : 5V
3. Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V 4. Tegangan Input (limit) : 6-20 V
5. Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM) 6. Pin Analog input : 6
7. Arus DC per pin I/O : 40 mA 8. Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
9. Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader 10.SRAM : 2 KB
11.EEPROM : 1 KB 12.Kecepatan : 16 Mhz
2.4.1. Pin Input dan Output Arduino Uno
Masing-masing dari 14 pin digital Arduino Uno dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebasar 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (diputus secara
(45)
default) sebesar 20-30 KOhm. Sebagai tambahan, beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu:
1. Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data secara serial.
2. External Interrupt: pin 2 dan pin 3, pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.
3. Pulse-width modulation (PWM): pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan keluaran
PWM 8-bit dangan menggunakan fungsi analogWrite().
4. Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan 13 (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library. 5. LED: pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika
pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.
2.4.2. Sumber Daya dan Tegangan Arduino Uno
Arduino Uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino Uno akan memilih salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan. Power supplay external (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada arduino Uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER (Simanjuntak, M.G, 2013).
Arduino Uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika Arduino Uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan Arduino Uno munkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak Arduino Uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke Arduino Uno berkisar antara 7 sampai 12 volt (Simanjuntak, M.G, 2013).
(46)
2.4.3. Peta Memory Arduino UNO
Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Maka peta memori Arduino Uno sama dengan peta memori pada mikrokontroler ATmega328 (Simanjuntak, M.G, 2013).
2.4.3.1 Memory Program
ATMega328 memiliki 32K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program bootloader dan aplikasi seperti pada gambar 2.5. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor (Simanjuntak, M.G, 2013).
Gambar 2.5 Peta Memori Program ATMega 328
(Sumber: http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/37482. Simanjuntak, M.G. 2013)
2.5. Sensor Warna TCS3200
TCS3200 merupakan IC yang dapat diprogram sehingga dapat digunakan untuk mengkonversi warna cahaya ke frekuensi dengan output berbentuk sinyal kotak. Ada dua komponen utama pembentuk alat ini, yaitu photodiode dan pengkonversi arus ke frekuensi seperti pada gambar 2.6.
(47)
Gambar 2.6 Blok Diagram TCS3200
Pada dasarnya sensor warna TCS3200 merupakan sensor cahaya yang dilengkapi dengan filter cahaya untuk warna dasar RGB (Red-Green-Blue). Photodiode dalam sensor warna TCS3200 disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi internal sensor photodiode adalah: 16 photodiode untuk sensor cahaya dengan filter cahaya merah, 16 photodiode untuk sensor cahaya dengan filter cahaya hijau, 16 photodiode untuk sensor cahaya dengan filter cahaya biru, dan 16 photodiode untuk sensor cahaya tanpa filter warna.
Sensor warna yang digunakan dalam penelitian ini, menggunakan modul sensor warna DT-Sense Colour Sensor. Modul ini merupakan modul sensor warna yang berbasis sensor TAOS TCS3200. Modul ini dilengkapi EPROM, sehingga dapat menyimpan 25 buah data.
Gambar 2.7 Modul Sensor Warna TCS3200
2.6. Motor Servo
Motor DC servo (DC-SV) pada dasarnya adalah sebuah motor DC-MP dengan kualifikasi khusus yang sesuai dengan aplikasi “servoing” didalam teknik kontrol. Dalam kamus Oxford istilah ”servo” diartikan sebagai “a mechanism that controls a large mechanism” (Pitowarno, 2006).
Tidak ada spesifikasi baku yang disepakati untuk menyatakan bahwa suatu motor DC-MP adalah motor DC-SV juga dikehendaki handal beroperasi dalam
(48)
lingkup torsi yang berubah-ubah. Beberapa tipe motor servo yang dijual bersama dengan paket rangkaian drivernya telah memiliki rangkaian control kecepatan yang menyatu didalamnya. Putaran motor tidak lagi berdasarkan tegangan supply ke motor, namun berdasarkan tegangan input khusus yang berfungsi sebagai referensi kecepatan output (Pitowarno, 2006).
Motor servo terdiri dari rangkaian pengontrol, gear, potensiometer dan DC motor. Potensiometer terhubung dengan gear demikian pula DC motor. Ketika DC motor diberi signal oleh rangkaian pengontrol maka dia akan bergerak demikian pula potensiometer dan otomatis akan mengubah resistansinya. Rangkaian pengontrol akan mengamati perubahan resistansi dan ketika resistansi mencapai nilai yang diinginkan maka motor akan berhenti pada posisi yang diinginkan.
Gambar 2.8 Motor Servo
(Sumber: http://todochip.es/94-thickbox_default/servo-360-torsion-55-kg-dc-48-6v.jpg)
2.7. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD berfungsi menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632. LCDM1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah (Napitupulu, Chandra M, 2011).
Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain khusus untuk mengendalikan LCD. Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler (Napitupulu, Chandra M, 2011).
(49)
Gambar 2.9 LCD (Liquid Crystal Display)
2.8. Arduino Development Environment
Arduino Development Environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, sebuah area pesan, sebuah konsol, sebuah toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi yang umum dan beberapa menu. Arduino Development Environment terhubung ke arduino board untuk meng-upload program dan juga untuk berkomunikasi dengan arduino board.
Gambar 2.10 Software IDE Arduino Berikut ini adalah fungsi tombol-tombol toolbar Arduino IDE:
1. Verify
Untuk meng-compile dan mengecek program yang akan diupload ke board arduino.
2. Upload
Untuk meng-upload program ke board arduino. 3. New
(50)
4. Open
Untuk menampilkan menu dari seluruh sketch yang berada di dalam sketchbook.
5. Save
Untuk menyimpan sketch. 6. Serial interface
Membuka serial monitor.
2.9. ISIS & ARES Proteus 8.0
Proteus adalah sebuah software untuk mendesain PCB yang dilengkapi dengan simulasi Pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di-upgrade ke PCB, sehingga kita tahu apakah PCB yang akan dicetak sudah benar atau tidak. Proteus mampu mengkombinasikan program ISIS untuk membuat skematik desain rangkaian dengan program ARES untuk membuat layout PCB dari skematik yang telah dibuat.
Gambar 2.11 Tampilan Software ISIS & ARES Proteus
ARES (Advance Routing and Editing Software) digunakan untuk membuat modul layout PCB. Adapun fitur-fitur dari ARES adalah sebagai berikut:
1. Memiliki database dengan tingkat keakuratan 32-bit dan memberikan resolusi 10 nm, resolusi angular 0,1 derajat dan ukuran maksimum board sampai kurang lebih 10m, Ares mendukung sampai 16 layer.
2. Terintegrasi dengan program pembuat skematik ISIS, dengan kemampuan untuk menentukan informasi routing pada skematik.
3. Visualisasi board 3-Dimensi.
(51)
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan ilmu dan teknologi didasari oleh pola pikir manusia yang semakin cerdas serta keinginannya untuk mencari segala sesuatu yang lebih mudah, praktis dan ekonomis. Salah satu teknologi yang banyak digunakan pada sekarang ini adalah teknologi mikrokontoler. Mikrokontroler digunakan sebagai alat atau sistem yang dapat membantu pekerjaan manusia. Sehingga pekerjaan manusia dapat dikerjakan secara otomatis.
Permintaan akan buah semakin meningkat seiring dengan membaiknya pendapatan dan kesadaran akan gizi dan kesehatan. Misalnya pada sentra perkebunan buah jeruk, pada umumnya masih banyak petani jeruk yang menjual buah jeruk hanya berdasarkan harga jeruk tertinggi pada saat itu, bukan karena mutunya baik.
Penanganan pasca panen memegang peranan penting dalam penentuan mutu jeruk, terutama kegiatan penyortiran. Penyortiran bertujuan untuk memilah-milah buah jeruk berdasarkan kualitas warna dan ukuran tertentu. Pemilihan buah di indonesia sebagian besar masih secara manual, yaitu dengan menggunakan tenaga manusia. Padahal di negara maju sudah menggunakan alat penyortir yang dapat bekerja secara otomatis, namun harga alat penyortir ini relatif mahal. Oleh karena itu perlu diadakan suatu penelitian dengan membuat alat sortir buah jeruk yang merupakan komoditas potensial yang perlu untuk dikembangkan. Diharapkan dapat meningkatkan efektivitas dan efisensi dalam penyortiran buah jeruk, sehingga hasil yang diperoleh lebih menguntungkan petani maupun pedagang. Berdasarkan penjelasan diatas maka penulis tertarik untuk memilih judul Perancangan Alat Sortir Buah Jeruk Berdasarkan Warna RGB dengan Mikrokontroller Arduino.
(52)
1.2. Rumusan Masalah
Dari uraian latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang diajukan dari pembuatan alat sortir benda adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana menyortir buah jeruk secara otomatis.
2. Bagaimana akurasi dan kecepatan sensor warna dalam membaca warna kulit buah jeruk.
1.3. Batasan Masalah
Beberapa batasan masalah yang perlu dibuat, yaitu:
1. Objek yang dijadikan sampel penelitian adalah buah jeruk manis. 2. Sensor yang digunakan adalah sensor warna RGB TCS3200.
3. Mikrokontroller yang digunakan adalah Mikrokontroler Arduino Uno. 4. Bahasa pemrograman yang digunakan Arduino Uno adalah bahasa C.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menggantikan sistem penyortiran buah secara tradisional dengan teknologi yang dapat bekerja secara otomatis.
2. Membuat alat yang mampu memisahkan jeruk berdasarkan warna kulitnya.
1.5. Manfaat Penelitian Manfaat Penelitian ini adalah:
1. Dapat mengurangi tenaga dan biaya yang digunakan petani dalam memisahkan mutu jeruk berdasarkan tingkat kematangannya.
2. Memberikan keuntungan lebih bagi petani maupun pedagang, karena dapat menjual buah yang sama dalam berbagai variasi harga dengan produk yang sama.
(53)
1.6. Metodologi Penelitian
Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah: 1. Studi Literatur
Pada tahap ini penulisan dimulai dengan studi kepustakaan yaitu proses pengumpulan bahan-bahan referensi baik dari buku-buku, artikel-artikel, maupun dari hasil penelitian mengenai Arduino dan Sensor RGB TCS3200.
2. Perancangan Sistem
Merancang alat sesuai dengan rencana, yaitu meliputi perancangan desain hardware dan software. Alat sortir jeruk ini akan memisahkan jeruk dalam 3 jenis kriteria warna, yaitu: orange, kuning kehijauan dan hijau.
3. Implementasi
Pada tahap ini akan dibangun alat sortir jeruk dengan menggunkan mikrokontroller Arduino Uno sebagai sistem yang memproses semua input dan output, sensor warna RGB TCS3200 sebagai sensor pembaca warna kulit jeruk dan servo sebagai alat untuk mengarahkan dan memisahkan jeruk sesuai dengan kriteria yang telah ditentukan.
4. Pengujian Alat
Pada tahap ini dilakukan pengujian alat dan program. 5. Dokumentasi
Proses dokumentasi hasil penelitian dilakukan selama penelitian dengan menyusun laporan dalam bentuk skripsi.
1.7. Sistematika Penulisan
Agar pembahasan lebih sistematis, maka tulisan ini dibuat dalam lima bab, yaitu: BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini akan menjelaskan mengenai latar belakang penelitian judul skripsi “Perancangan Alat Sortir Buah Jeruk Berdasarkan Warna RGB dengan Mikrokontroller Arduino.”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan skripsi.
(54)
BAB 2 LANDASAN TEORI
Berisi tentang penjelasan singkat mengenai defenisi komponen-komponen yang digunakan dalam pembuatan alat sortir buah jeruk
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN
Berisi tentang uraian analisis mengenai rangkaian-rangkaian alat dan sensor yang terdapat pada pembuatan alat sortir buah jeruk.
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Pada tahap ini dilakukan pembuatan sistem dan program sesuai dengan analisis dan perancangan. Kemudian melakukan pengujian sistem.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab terakhir akan memuat kesimpulan dari keseluruhan uraian dari bab-bab sebelumnya dan saran-saran dari hasil yang diperoleh diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan selanjutnya.
(55)
ABSTRAK
Permintaan akan buah semakin meningkat seiring dengan membaiknya pendapatan dan kesadaran akan gizi dan kesehatan. Misalnya pada sentra perkebunan buah jeruk, pada umumnya masih banyak petani jeruk yang menjual buah jeruk hanya berdasarkan harga jeruk tertinggi pada saat itu, bukan karena mutunya baik. Penanganan pasca panen memegang peranan penting dalam penentuan mutu jeruk, terutama kegiatan penyortiran. Oleh karena itu diperlukan suatu alat yang dapat memudahkan dalam proses penyortiran buah jeruk berdasarkan warnanya. Pada penelitian ini, sensor TCS3200 digunakan untuk mengenali warna RGB dari buah jeruk. Buah yang akan disortir di masukkan kedalam wadah yang berada diatas alat, sehingga buah akan jatuh ke tempat pembacaan warna. Kemudian buah yang jatuh akan dibaca warnanya oleh sensor warna. Aktuator digerakan oleh motor servo, aktuator digunakan untuk mengarahkan dan memisahkan buah sesuai dengan wadahnya masing-masing. Aktuator terdiri dari dua, yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa sensor TCS3200 dapat membaca warna RGB dari buah dengan sangat baik. Waktu yang dibutuhkan sensor untuk membaca warna RGB kulit buah jeruk adalah 1062 ms.
Kata Kunci: Sensor Warna, Aktuator, Arduino Uno, TCS3200, Buah Jeruk, Sortir
(56)
DESIGN OF CITRUS SORTING TOOL BASED ON RGB COLOR WITH MICROCONTROLLER ARDUINO
ABSTRACT
The demand of fruit has been increasing in line with the improvement income and awareness of nutrition and health. For example at the center of citrus fruit plantation, generally there are still many citrus growers who sell citrus fruit based the highest price at the time, not because the good quality. Post harvest handling holds the important role in determining the quality of oranges, especially in sorting activities. Therefore we need a tool that can make the sorting process easier based on its color. In this research, TCS3200 sensor is used to reconigze the RGB color of citrus fruit that will be sorted is placed in to a container which is lied above the tool, so that the fruit will fall on to color reading place. Then the color of the fallen fruit will be read by color sensor. Actuators driven by servo motors. Actuators are used to direct and separate the fruits according to their respective container in each of it. Actuators consist of two, which has different functions. From the result of this study can be concluded that TCS3200 sensor can be read RGB color of the citrus very well. The time that is needed by the sensor to read RGB color of citrus is 1062 ms.
(57)
PERANCANGAN ALAT SORTIR BUAH JERUK BERDASARKAN WARNA RGB DENGAN MIKROKONTROLLER ARDUINO
SKRIPSI
FADLY TOMMY 141421087
PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(58)
PERANCANGAN ALAT SORTIR BUAH JERUK BERDASARKAN WARNA RGB DENGAN MIKROKONTROLLER ARDUINO
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Ilmu Komputer
FADLY TOMMY 141421087
PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(59)
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN ALAT SORTIR BUAH JERUK BERDASARKAN WARNA RGB DENGAN MIKROKONTROLLER ARDUINO
Kategori : SKRIPSI
Nama : FADLY TOMMY
Nomor Induk Mahasiswa : 141421087
Program Studi : EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER
Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI
INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di
Medan, Januari 2017
Komisi Pembimbing :
Dosen Pembimbing II Dosen Pembimbing I
Sajadin Sembiring, S.Si.,M.Comp.,Sc Dr. Poltak Sihombing, M.Kom
NIP. - NIP. 1962 0317 1991 0310 01
Diketahui/Disetujui oleh
Program Studi S1 IlmuKomputer Ketua,
Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 1962 0317 1991 0210 01
(60)
PERNYATAAN
PERANCANGAN ALAT SORTIR BUAH JERUK BERDASARKAN WARNA RGB DENGAN MIKROKONTROLLER ARDUIONO
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
Fadly Tommy 141421087
(61)
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirrabbil’alamin, puji dan syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer di Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Tak lupa, shalawat dan salam penulis ucapkan juga kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ucapan terimakasi kepada semua pihak yang telah membantu penulis untuk menyelesaikan skripsi. Penulis mengucapkan terimakasi kepada:
1. Bapak Prof. Runtung Sitepu, SH, M.Hum sebagai rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. sebagai Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr.Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara dan segaligus sebagai Dosen Pembimbing I.
4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc sebagai Sekertaris Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Sajadin Sembiring, S.Si.,M.Comp.,Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
6. Bapak Seniman, S.Kom.,M.Kom dan Bapak Jos Timanta Tarigan, S.Kom.,M.Sc sebagai Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis dalam penyempurnaan skripsi ini.
7. Seluruh Dosen dan Staf Pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
8. Kepada kedua Orangtua penulis yaitu Ayahanda Muliono, Ibunda Asnaria Purba dan adik-adik yang telah memberikan do’a, dukungan serta perhatian yang tulus kepada penulis agar dapat menyelesaikan skripsi ini.
(62)
9. Teman-teman mahasiswa ekstensi Ilmu Komputer stambuk 2014, yang telah memberikan motovasi dan arahan kepada penulis.
10.Abang-abang dan Adik-adik dari UKM Robotik Sikonek USU, yang telah memberikan saran dan dukungannya kepada penulis.
11.Semua pihak yang terlibat yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu yang telah membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.
Terimakasi penulis ucapkan sekali lagi kepada semua pihak yang terkait dalam pengerjaan skripsi ini yang tidak dapat disebut satu persatu. Semoga Allah SWT memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada semua pihak yang terkait dalam penyeselaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, karna kesempurnaan hanya milik Allah SWT. Oleh karena itu penulis menerima seluruh kritik dan saran yang diberikan untuk menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan khususnya para pembaca pada umumnya.
Medan, Januari 2017
(63)
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 2
1.5 Manfaat Penelitian 2
1.6 Metodologi Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Jeruk Manis 5
2.2 Warna 6
2.3 Arduino 7
2.4 Arduino Uno 7
2.4.1 Pin Input dan Output Arduino Uno 8 2.4.2 Sumber Daya dan Tegangan Arduino Uno 9
2.4.3 Peta Memory Arduino Uno 10
2.4.3.1 Memory Program 10
2.5 Sensor Warna TCS3200 10
2.6 Motor Servo 11
2.7 LCD (Liquid Crystal Display) 12
2.8 Arduino Development Environment 13
2.9 ISIS & ARES Proteus 8.0 14
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Sistem 15
3.2 Blok Diagram 16
3.3 Desain Alat Sortir 17
3.4 Perancangan Alat (Hardware) 18
3.4.1 Arduino Uno 19
3.4.2 Sensor Warna TCS3200 20
3.4.3 Motor Servo 22
(64)
3.5.1 Rangkaian Sensor Warna TCS3200 dengan Arduino 22 3.5.2 Rangkaian Motor Servo dengan Arduino 23 3.5.3 Rangkaian LCD dengan Arduino 24 3.5.4 Rangkaian Push Button dengan Arduino 24 3.5.5 Rangkaian Alat Secara Keseluruhan 25 3.6 Perancangan PCB (Printed Circuit Board) 25 3.7 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Alat Sortir 27
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1 Implementasi Sistem 28
4.1.1 Implementasi Kerangka Alat Sortir 29 4.1.2 Implementasi Aktuator Penyortir Buah Jeruk 29 4.1.3 Implementasi Rangkaian Elektronika Alat Sortir 30 4.2 Implementasi Perangkat Lunak (Software) 32
4.3 Pengujian Alat 32
4.3.1 Pengujian Sensor Warna TCS3200 33 4.3.1.1 Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Orange 34 4.3.1.2 Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Kuning Hijau 34 4.3.1.3 Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Hijau 35 4.3.2 Pengujian Aktuator Penyortir Buah 36 4.3.2.1 Pengujian Aktuator Atas 37 4.3.2.2 Pengujian Aktuator Bawah 37 4.3.3 Pengujian Tombol Push Button 38 4.3.4 Pengujian Sistem Keseluruhan 39
4.4 Analisis Ketelitian Alat 42
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 43
5.2 Saran 43
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
(65)
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Terminal Functions Sensor TCS3200 20
Tabel 3.2 Kombinasi Fungsi S2 dan S3 21
Tabel 3.3 Skala Frekuensi Output Sensor TCS3200 21 Tabel 4.1 Hasil Pengujian SensorTCS3200 dengan Jeruk Berwarna Orange 39 Tabel 4.2 Hasil Pengujian SensorTCS3200 dengan Jeruk Berwarna Kuning
Kehijauan 40
Tabel 4.3 Hasil Pengujian SensorTCS3200 dengan Jeruk Berwarna Hijau 40 Tabel 4.4 Hasil Pengujian SensorTCS3200 tanpa Buah Jeruk 41
(1)
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirrabbil’alamin, puji dan syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer di Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Tak lupa, shalawat dan salam penulis ucapkan juga kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ucapan terimakasi kepada semua pihak yang telah membantu penulis untuk menyelesaikan skripsi. Penulis mengucapkan terimakasi kepada:
1. Bapak Prof. Runtung Sitepu, SH, M.Hum sebagai rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. sebagai Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr.Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara dan segaligus sebagai Dosen Pembimbing I.
4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc sebagai Sekertaris Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Sajadin Sembiring, S.Si.,M.Comp.,Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
(2)
9. Teman-teman mahasiswa ekstensi Ilmu Komputer stambuk 2014, yang telah memberikan motovasi dan arahan kepada penulis.
10.Abang-abang dan Adik-adik dari UKM Robotik Sikonek USU, yang telah memberikan saran dan dukungannya kepada penulis.
11.Semua pihak yang terlibat yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu yang telah membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.
Terimakasi penulis ucapkan sekali lagi kepada semua pihak yang terkait dalam pengerjaan skripsi ini yang tidak dapat disebut satu persatu. Semoga Allah SWT memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada semua pihak yang terkait dalam penyeselaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, karna kesempurnaan hanya milik Allah SWT. Oleh karena itu penulis menerima seluruh kritik dan saran yang diberikan untuk menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan khususnya para pembaca pada umumnya.
Medan, Januari 2017
(3)
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 2
1.5 Manfaat Penelitian 2
1.6 Metodologi Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Jeruk Manis 5
2.2 Warna 6
2.3 Arduino 7
2.4 Arduino Uno 7
2.4.1 Pin Input dan Output Arduino Uno 8
2.4.2 Sumber Daya dan Tegangan Arduino Uno 9
2.4.3 Peta Memory Arduino Uno 10
2.4.3.1 Memory Program 10
2.5 Sensor Warna TCS3200 10
2.6 Motor Servo 11
2.7 LCD (Liquid Crystal Display) 12
2.8 Arduino Development Environment 13
(4)
3.5.1 Rangkaian Sensor Warna TCS3200 dengan Arduino 22 3.5.2 Rangkaian Motor Servo dengan Arduino 23
3.5.3 Rangkaian LCD dengan Arduino 24
3.5.4 Rangkaian Push Button dengan Arduino 24 3.5.5 Rangkaian Alat Secara Keseluruhan 25
3.6 Perancangan PCB (Printed Circuit Board) 25
3.7 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Alat Sortir 27
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1 Implementasi Sistem 28
4.1.1 Implementasi Kerangka Alat Sortir 29
4.1.2 Implementasi Aktuator Penyortir Buah Jeruk 29 4.1.3 Implementasi Rangkaian Elektronika Alat Sortir 30
4.2 Implementasi Perangkat Lunak (Software) 32
4.3 Pengujian Alat 32
4.3.1 Pengujian Sensor Warna TCS3200 33
4.3.1.1 Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Orange 34 4.3.1.2 Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Kuning Hijau 34 4.3.1.3 Pengujian Sensor dengan Buah Jeruk Hijau 35
4.3.2 Pengujian Aktuator Penyortir Buah 36
4.3.2.1 Pengujian Aktuator Atas 37
4.3.2.2 Pengujian Aktuator Bawah 37
4.3.3 Pengujian Tombol Push Button 38
4.3.4 Pengujian Sistem Keseluruhan 39
4.4 Analisis Ketelitian Alat 42
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 43
5.2 Saran 43
DAFTAR PUSTAKA
(5)
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Terminal Functions Sensor TCS3200 20
Tabel 3.2 Kombinasi Fungsi S2 dan S3 21
Tabel 3.3 Skala Frekuensi Output Sensor TCS3200 21
Tabel 4.1 Hasil Pengujian SensorTCS3200 dengan Jeruk Berwarna Orange 39 Tabel 4.2 Hasil Pengujian SensorTCS3200 dengan Jeruk Berwarna Kuning
Kehijauan 40
Tabel 4.3 Hasil Pengujian SensorTCS3200 dengan Jeruk Berwarna Hijau 40 Tabel 4.4 Hasil Pengujian SensorTCS3200 tanpa Buah Jeruk 41
(6)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jeruk Manis (Citrus sinesis) 5
Gambar 2.2 Spektrum Cahaya pada Prisma 6
Gambar 2.3 Spektrum Cahaya Tampak 6
Gambar 2.4 Board Arduino Uno 8
Gambar 2.5 Peta Memori Program ATMega 328 10
Gambar 2.6 Blok Diagram TCS3200 11
Gambar 2.7 Modul Sensor Warna TCS3200 11
Gambar 2.8 Motor Servo 12
Gambar 2.9 LCD (Liquid Crystal Display) 13
Gambar 2.10 Software IDE Arduino 14
Gambar 2.11 Tampilan Software ISIS & ARES Proteus 15
Gambar 3.1 Flowchart Program 16
Gambar 3.2 Blok Diagram 18
Gambar 3.3 Design Alat Sortir Buah Jeruk 19
Gambar 3.4 Skema Rangkaian Arduino Uno 20
Gambar 3.5 Tampilan Board Arduino Uno 21
Gambar 3.6 Sketsa Fisik IC dan Blok Diagram Sensor Warna TCS3200 22
Gambar 3.7 Motor Servo 23
Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Warna pada Arduino Uno 24
Gambar 3.9 Rangkaian Motor Servo pada Arduino Uno 25
Gambar 3.10 Rangkaian LCD pada Arduino Uno 26
Gambar 3.11 Rangkaian Push Button pada Arduino Uno 26
Gambar 3.12 Rangkaian Sistem Keseluruhan 27
Gambar 3.13 Layout PCB Shield Arduino dan LCD 28
Gambar 3.14 Tata Letak Komponen PCB 29
Gambar 4.1 Implementasi kerangka alat sortir 29
Gambar 4.2 Implementasi Aktuator Penyortir Buah Jeruk 29
Gambar 4.3 Pembuatan Layout PCB 30
Gambar 4.4 Hasil Pencetakan dan Penyablonan PCB 31
Gambar 4.5 Pelarutan PCB dengan Ferrichloride(FeCl3) 31
Gambar 4.6 Pengeboran PCB 31
Gambar 4.7 Peletakan dan Penyolderan Komponen 32
Gambar 4.8 Software IDE Arduino 32
Gambar 4.9 Program Pengujian Sensor Warna 33
Gambar 4.10 Pengujian Alat dengan Buah Jeruk Orange 34
Gambar 4.11 Hasil Pembacaan Nilai RGB dengan LCD dan Serial Monitor 34 Gambar 4.12 Pengujian Alat dengan Buah Kuning Kehijauan 35 Gambar 4.13 Hasil Pembacaan Nilai RGB dengan LCD dan Serial Monitor 35
Gambar 4.14 Pengujian Alat dengan Buah Hijau 36
Gambar 4.15 Hasil Pembacaan Nilai RGB dengan LCD dan Serial Monitor 36
Gambar 4.16 Program Pengujian Aktuator 37
Gambar 4.17 Pengujian Aktuator Atas 37
Gambar 4.18 Pengujian Aktuator Bawah 38
Gambar 4.19 Program Pengujian Push Button 38