PERANCANGAN ALAT UKUR KADAR AIR PADA BIJI KOPI DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR YL-69 BERBASIS ARDUINO PROJEK AKHIR 2 DAUD SABAM SIHOTANG

(1)

PERANCANGAN ALAT UKUR KADAR AIR PADA BIJI KOPI DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR YL-69 BERBASIS

ARDUINO

PROJEK AKHIR 2

DAUD SABAM SIHOTANG 162411007

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2019

(2)

PERSETUJUAN

Judul : Perancang Alat Ukur Kadar Air Pada Biji Kopi Dengan Menggunakan Sensor YL-69 Berbasis Arduino

Kategori

Disetuju di Medan, Juli 2019

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing

Ps D3 Metrologi dan Instrumentasi Projek Akhir

Dr. Diana Alemin Barus M.Sc Dr. Diana Alemin Barus M.Sc : Projek Akhir 2

Nama : Daud Sabam Sihotang

NIM : 162411007

Program Studi : D3 Metrologi dan Instrumentasi Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

(3)

PERNYATAAN

PERANCANGAN ALAT UKUR KADAR AIR PADA BIJI KOPI DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR YL-69 BERBASIS

ARDUINO

PROJEK AKHIR 2

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 24Juli 2019

Daud Sabam Sihotang 162411007

(4)

PENGHARGAAN

Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa Esa karena atas kelimpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga Projek Akhir 2 ini dapat terselesaikan.

Dalam keempatan ini penulis menyampaikan rasa ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orang tua saya dan buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta dukungan terhadap pendidikan saya sehingga bisa seperti sekarang.

Serta orang-orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan Projek Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada:

1. Yth. Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU.

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M,Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi, dan juga selaku dosen pembimbing dalam penyelesaian tugas akhir ini. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.

3. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA USU.

4. Kepada Orangtua yang selalu mendukung aku dan berdoa untuk aku dalam menjalanin perkuliahanku, dan Saudara laki-laki dan Saudari Perempuan yang mendukung dan mendoakan suapaya perkuliahan cepat selesai.

5. Kepada teman-teman seperjuangan di D-3 metrologi dan instrumentasi Stambuk 2016 atas dorongan dan kesabaran kalian untuk mengajari teman kalian ini.

(5)

PERANCANGAN ALAT UKUR KADAR AIR PADA BIJI KOPI DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR YL-69 BERBASIS ARDUINO

ABSTRAK

Telah dirancang dan dibuat sebuah alat untuk mengukur Kadar Air pada Biji Kopi dengan menggunakan Sensor YL-69. Alat ini berfungsi untuk mengukur Nilai Kadar Air. Sebuah alat atau instrumen dapat didefinisikan sebagai sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran dari suatu kuantitas atau variabel. Alat ukur atau instrumen, dari segi kemampuan harus memiliki ketelitian dan ketepatan. Setiap alat ukur atau instrumen juga dianggap baik dan layak apabila telah dibuktikan dengan suatu pengujian alat, yang disebut dengan kalibrasi alat.pengukuran. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar kadar air yang dideteksi oleh sensor. Arduino-Uno kemudian memproses kadar air tersebut dan memberikan output yang telah di program sebelumnya. Hasil pengukuran kesalahan Maksimalnya sebesar 5,2 % dan Rata- rata kesalahan maksimalnya 1,04 % yang

kemudian akan ditampilkan pada LCD.

Kata Kunci: Kadar Air, Sensor YL-69 dan Arduino Uno

(6)

DESIGN OF WATER CONSTRUCTION MEASURES IN COFFEE SEEDS USING ARDUINO-BASED YL-69 SENSORS

ABSTRACT

It has been designed and made a tool to measure the moisture content of coffee beans with using the YL-69 Sensor. This tool serves to measure water content. A tool or instrument can be defined as a tool used to determine the value or quantity of a quantity or variable. Measuring instruments or instruments, in terms of ability must have precision and accuracy. Each measuring instrument or instrument is also considered good and feasible if it has been proven by a tool test, which is called measurement tool calibration. This tool works automatically by responding to how much moisture is detected by the sensor. Arduino-Uno then processes the water content and provides the output that has been in the previous program.

Measurement results The maximum error is 5.2% and the average maximum error is 1.04% then it will be displayed on the LCD.

Keywords: Water Content, YL-69 Sensor and Arduino Uno

(7)

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK vi

ABSTRAC v

DAFTAR ISI vii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan 2

1.5 Metode Penelitian 3

1.6 Sistematika penelitian 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kadar Air 5

2.2 Kopi 7

2.3 Senosr Mositure YL-69 7

2.3.1 Potensiometer Digital 9

2.3.2 IC Kompactor LM393 9

2.3.3 Kabel Jumper Male to Female 10

2.4 Arduino 11

2.5 Software Arduino 12

(8)

2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 13

2.7 Cara Kerja LCD pada Rangkaian 16

2.8 Bahasa Program C 16

BAB III PERANCANGAN DAN SISTEM

3.1 Diagram Block Rangkaian 18

3.2 Prinsip Kerja Alat 19

3.3 Rangkaian Minimum Sistem 19

3.4 Rangkaian LCD 20

3.5 Prosedur Penelitian 21

3.6 Diagram Air 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan 23

4.2 Pengujian Arduino dan LCD 23

4.3 Pengujiaan secara Keseluruhan 26

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 27

5.2 Saran 28

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(9)

DAFTAR TABEL

No. Tabel Judul Tabel Halaman

2.6 Deskripsi Pin Pada LCD 15

4.1 Data Pecobaan Hasil Pengukuran 23

(10)

DAFTAR GAMBAR

No. Gambar Judul Gambar Halaman

2.1 Kurva Isoterm Sorpsi Lembab (ISL)

6

2.3 Sensor YL-69

7

2.4 Pemasangan sensor pada arduino

9

2.5 Potensiometer Digital

9

2.6 IC Komparator LM 393

10

2.7 Kabel Jumper Male to Female

11

2.8 Arduino Uno

11

3.0 Aplikasi LCD dengan simulasi program PROTEUS 16

3.1 Blok Diagram

18

3.2 Rangkaian Keseluruhan

19

3.3 LCD 2x16 karakter

20

3.4 Skematik Rangkaian LCD

20

3.5 Diagram Alir (Flowchart)

22

(11)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada umumnya petani sudah mengenal cara bercocok tanam dengan baik, mulai dari penanaman, pemupukan/perawatan, hingga pemanenan. Masalah utama yang sering dihadapi dan belum dipahami dengan baik oleh banyak petani kopi adalah teknologi pasca panen, seperti antara lain perontokan, pengeringan, penggilingan, dan penyimpanan. Biji-bijian panen umumnya mempunyai kandungan air sekitar 21-26%. Kadar air yang tinggi dalam biji-bijian akan menurunkan kualitas biji-bijian yang akan disimpan atau digiling.

Kadar air merupakan persentase kandungan air suatu bahan yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah atau berat kering. Kadar air berdasarkan berat basah adalah perbandingan antara berat air dalam suatu bahan dengan berat total bahan, sedangkan kadar air berdasarkan berat kering adalah perbandingan antara berat air dalam suatu bahan dengan berat kering bahan tersebut.

Pengeringan secara alami merupakan cara yang paling banyak digunakan oleh para petani karena lebih murah dan sederhana. Untuk mengetahui apakah biji-bijian sudah kering, petani biasanya melakukan pengujian dengan cara menggigit sebutir biji-bijian. Dengan sebuah alat atau instrumen dapat digunakan untuk menentukan nilai atau besaran dari suatu kuantitas atau variabel untuk meningkatkan kualitasnya maka biji-bijian harus segera dikeringkan hingga mencapai kadar air 13% hingga 14% setelah proses pemanenan.

Dari hal tersebut penulis ingin merancang sebuah alat ukur yang dapat mengukur Kadar Air pada biji kopi. Alat Ukur ini menggunakan Sensor YL-69 berbasis Arduino sebagai pusat kendalinya, Sensor YL-69 sebagai sensor yang mengukur Kadar Air pada biji kopi sedangkan LCD sebagai penampil-nya. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar kadar air yang dideteksi oleh sensor. Arduino kemudian memproses kadar air tersebut dan memberikan output yang telah diprogram sebelumnya. Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada LCD.

(12)

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, penulis tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut ke dalam Projek Akhir 1 dengan judul Perancangan Alat Ukur Kadar Air Pada Biji Kopi Dengan Menggunakan Sensor YL-69 Berbasis Arduino.

Pada alat ini akan digunakan sepasang Sensor YL-69 yang terdiri dari pengirim dan penerima sinyal digital, sebuah Arduino yang berfungsi untuk mengontrol dan membaca data serta LCD berfungsi menampilkan hasil data output yang dikeluarkan oleh Arduino.

1.3 Batasan Masalah

Mengacu pada hal diatas, penulis membuat Perancangan Alat Ukur Kadar Air Pada Biji Kopi. Dengan Menggunakan Sensor YL-69 Dan Tampilan LCD Berbasis Arduino. Pembatasan masalah dalam proyek ini hanya mencakup beberapa point utama, diantaranya adalah sebagai berikut.

1. Sensor yang digunakan Sensor YL-69 sebagai sensor Kadar Air 2. Output diproses Sensor YL-69 dengan Arduino.

3. Display atau penampil nilai data terukur ditampilkan menggunakan monitor LCD.

1.4 Tujuan Penulisan

Penulisan Projek Akhir 1 ini adalah untuk:

1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (D3) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA-USU.

2. Menerapkan ilmu yang telah diperoleh selama mengikuti perkuliahan.

3. Merancang suatu alat pengukuran Kadar Air Pada Biji Kopi. Dengan Menggunakan Sensor YL-69 untuk kemudian ditampilkan pada LCD dengan berbasis Arduino.

4. Mengetahui prinsip kerja Sensor YL-69.

5. Penulis ingin memberikan penjelasan tentang penggunaan Sensor YL-69 berbasis Arduino.

(13)

1.5 Manfaat Penulisan

Adapun manfaat penulisan ini antara lain :

1. Membandingkan teori yang didapatkan dengan kenyataan yang ada dalam hal ini perancangan alat ukur Kadar Air Pada Biji Kopi.

2. Menambah wawasan dan pengalaman tentang pembahasan Sensor YL-69.

3. Sebagai persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya sekaligus telah menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat sistematika penulisan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ukur Kadar Air Pada Biji kopi dengan menggunakan Sensor YL-69, maka penulis menulis Tugas Akhir dengan urutan sistematika laporan ini sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan , serta sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini meliputi tentang teori landasan teori, dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler yang digunakan, bahasa program yang dipergunakan dan komponen pendukung.

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.

BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL RANGKAIAN

Pembahasan rangkaian dan program yang dijalankan serta pengujian rangkaian, uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain sebagainya.

(14)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari laporan Tugas Akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan dengan metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

(15)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Kadar Air

Kadar air merupakan banyaknya air yang terkandung dalam bahan yang dinyatakan dalam persen. Kadar air dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) dan berat kering (dry basis) kadar air berat basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100%, sedangkan kadar air berdasarkan berat kering dapat melebihi 100%. Kadar air juga salah satu karakteristik yang sangat penting pada bahan pangan, karena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, dan citarasa pada bahan pangan.

Kadar air dalam bahan pangan ikut menentukan kesegaran dan daya awet bahan pangan tersebut, kadar air yang tinggi mengakibatkan mudahnya bakteri, kapang, dan khamir untuk berkembang biak, sehingga akan terjadi perubahan pada bahan pangan Kadar air bahan menunjukkan banyaknya kandungan air persatuan bobot bahan. Dalam hal ini terdapat dua metode untuk menentukan kadar air bahan tersebut yaitu berdasarkan bobot kering (dry basis) dan berdasarkan bobot basah (wet basis)

Berdasarkan Brooker et al (1981), perhitungan kadar air basis basah (wet basis) berlaku rumus:

..

Dimana : Dimana:

MCw.b = kadar air basis basah (%) Wa = berat bahan (g)

Wb = bobot bahan kering mutlak (g)

Untuk menentukan bobot kering suatu bahan, penimbangan dilakukan setelah bobot bahan tersebut tidak berubah lagi selama pengeringan berlangsung. Untuk itu biasanya dilakukan dengan menggunakan suhu 105°C selama 72 jam.

(16)

Berdasarkan Brooker et al (1981), perhitungan kadar air basis kering (dry basis) berlaku rumus:

Dimana : MCd.b = kadar air basis Kering (%) MCw.b = kadar air basis basah (%)

Wa = berat bahan (g)

Wb = bobot bahan kering mutlak (g)

Bila diketahui kurva hubungan antara kadar air seimbang dengan kelembaban relatif pada hakikatnya dapat menggambarkan pula hubungan antara kadar air dan aktivitas air. Kurva sering disebut kurva Isoterm Sorpsi Lembab (ISL). Setiap bahan mempunyai ISL yang berbeda dengan bahan lainnya. Pada kurva tersebut dapat diketahui bahwa kadar air yang sama belum tentu memberikan Aw yang sama tergantung macam bahannya.

Pada kadar air yang tinggi belum tentu memberikan Aw yang tinggi bila bahannya berbeda. Hal ini dikarenakan mungkin bahan yang satu disusun oleh bahan yang dapat mengikat air sehingga air bebas relatif menjadi lebih kecil dan akibatnya bahan jenis ini mempunyai Aw yang rendah.

Gambart 2.1 Kurva Isoterm Sorpsi Lembab (ISL)

Pada Gambar 2.1 dijelaskan bahwa Nilai Aw suatu bahan atau produk

(17)

pangan tersebut hanya terdiri dari air murni. Kapang, khamir, dan bakteri ternyata memerlukan nilai Aw yang paling tinggi untuk pertumbuhannya. Niai Aw terendah dimana bakteri dapat hidup adalah 0,86. Bakteri-bakteri yang bersifat halofilik atau dapat tumbuh pada kadar garam tinggi dapat hidup pada nilai Aw yang lebih rendah yaitu 0,75. Sebagian besar makanan segar mempunyai nilai Aw

= 0,99. Pada produk pangan tertentu supaya lebih awet biasa dilakukan penurunan nilai Aw. Cara menurunkan nilai Aw antara lain dengan menambahkan suatu senyawa yang dapat mengikat air .

2.2 Kopi

Kopi diperoleh dari buah tanaman kopi (coffea sp) yang termasuk dalam familia Rubiacea. Ada banyak varietas buah kopi, namun yang utama dalam budidaya kopi di berbagai negara hanya beberapa varietas, yaitu kopi Arabika, Robusta, Liberika dan Excelsa yang dahulu banyak ditanam di Afrika.

Pembuatan kopi bubuk oleh pabrik biasanya dilakukan secara modern dengan skala yang cukup besar. Biji kopi yang telah dicuci mengandung air 55%, dengan jalan pengeringan kandungan air dapat diuapkan, sehingga kadar air pada kopi 8 mencapai 8-10%.

2.3 Sensor MositureYL-69

Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer.

Pada pembahasan ini, penulis menggunakan Sensor Mositure, sensor ini sebenarnya digunakan untuk mengukur kadar air didalam tanah, atau juga bisa untuk menedeteksi cuaca yang terjadi hari kemarin dan hari ini melalui media tanah, namun penulis memanafaatkan fungsi utama pada sensor yaitu untuk mengukur kadar air sebagai sensor utama pada pembuatan alat pengukur kualitas kelembapan air pada biji-bijian. Prinsip kerja sensor ini sangat simple yaitu ada dua buah lempengan yang mana jika kedua buah lempengan terkena media penghantar maka elektron akan berpindah dari kutub + ke kutub - sehingga

(18)

terjadilah arus yang akan menimbulkan tegangan. pergerakan elektron dimanfaatkan untuk mendeteksi apakah ada air pada media percobaan ataukah tidak, jika media basah berarti tanah media tersebut mengandung aliran penghantar, namun jika kering maka tidak mengandung media penghantar elektron. Berikut spesifikasi dari sensor kadar air pada biji kopi:

 Memakai plat lapis nikel sehingga memperbesar area induksi dan meningkatkan konduktivitas, mencegah masalah karat dan meningkatkan usia pakai.

 Menggunakan chip comparator LM393 yang stabil.

 Dilengkapi lubang baut untuk memudahkan pemasangan.

 Ukuran PCB: 3.2cm x 1.4cm.

 Tegangan kerja: 3.3-5V.

 Dapat mengendalikan berbagai tingkat kelembaban tanah, dengan mengatur potensiometer. Jika kelembaban tanah di bawah nilai yang diset, DO menghasilkan sinyal high , dan sebaliknya jika di atas nilai yang diset, DO menghasilkan sinyal low.



Gambar 2.3 Sensor YL-69

sensor ini memiliki 4-pin, yaitu GND (untuk ground), VCC (3.3 - 5Volt), AO (keluaran analog yang akan dibaca oleh Arduino), dan DO (dapat diatur HIGH/LOW pada level kelembaban tertentu). Untuk saat ini, hanya tiga

(19)

Gamabar 2.4 Pemasangan sensor pada arduino.

Dalam penggunaan jangka panjang, memberikan tegangan terus-menerus pada probe akan mempercepat rusaknya probe tersebut, terutama saat tanah dominan dalam keadaan lembab. Oleh karena itu, salah satu alternatifnya adalah menempatan pin VCC pada salah satu pin digital (pada tutorial kali ini di pin 6), dan akan diaktifkan sesaat sebelum sensor mengambil data.

2.3.1 Potensiometer Digital

Potensiometer digital adalah sebuah komponen elektronik yang dikendalikan secara digital yang mirip seperti fungsi analog suatu potensiometer.

Pada sensor kelembaban tanah, potensiometer digital bertindak sebagai digital to analog converter resolusi rendah (DAC) untuk menyesuaikan sensitivitas sensor.

Gambar 2.5 Potensiometer Digital.

2.3.2 IC Kompactor LM393

IC Komparator atau IC pembanding adalah sebuah IC yang berfungsi untuk membandingkan dua macam tegangan yang terdapat pada kedua inputnya.

Komparator memiliki 2 buah input dan sebuah output. Inputnya yaitu input(+) dan input (-).

(20)

Lm 393 dalam satu kemasannya mempunyai dua buah komparator didalamnya. IC Komparator LM 393 memiliki fitur-fitur sebagai berikut:

a. Dapat bekerja dengan single supply 2V sampai 36V b. Dapat bekerja dengan tegangan input -3V sampai +36V c. Dapat bekerja dengan segala macam bentuk gelombang logic d. Dapat membandingkan tegangan yang mendekati ground.

Dalam aplikasinya output dari komparator LM 393, membutuhkan resistor pullup dengan tegangan V+ yaitu untuk menjaga tegangan output supaya memiliki satu logika kondisi idle.

.

Gambar 2.6 IC Komparator LM 393

2.3.3 Kabel Jumper Male to Female

Kabel jumper adalah suatu istilah kabel yang ber-diameter kecil yang di dalam dunia elektronika digunakan untuk menghubungkan dua titik atau lebih dan dapat juga untuk menghubungkan 2 komponen atau lebih komponen elektronika.

Kabel yang dipakai dalam rangkaian ini adalah kabel jumper jenis Male to Female, jumper jenis ini digunakan untuk koneksi male to female dengan salah satu ujung kabel dikoneksi male dan satu ujungnya lagi dengan koneksi female.

(21)

Gambar 2.7 Kabel Jumper Male to Female 2.4 Arduino

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware memiliki prosesor Atmel AVR dan software memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia.

Gambar 2.8 Arduino Uno

(22)

Pada Gambar 2.3 dibawah dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya. Pada arduino uno terdiri dari 20 pin yang meliputi:

a. 14 pin I/O Digital (pin 0–13)

Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.

b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)

Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.

c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)

Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.

Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program.

Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt.

Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.

Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada di pasaran.

2.5 Software Arduino

Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih

(23)

komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.

IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:

1. Editor Program

Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing

2. Compiler

Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.

3. Uploader

Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino

2.6 LCD (Liquid Crystal Display)

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik .Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang.

(24)

Gambar 2.9 LCD (Liquid crystal display)

Pada Gambar 2.6 dijelaskan bahwa konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain:

1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd 2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V

3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10KOhm sebagai pengatur kontras.

4. Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4 inidiset ke logika 1 (high, +5V), atau memberitahukan bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).

5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V) maka

LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi untuk mengeluarkan

data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun kebanyakan aplikasi hanya digunakan

untuk menerima data, sehingga pin 5 ini selalu dihubungkan ke Gnd.

6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data.

7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB saja,sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).

8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.

(25)

Tabel 2.6 Deskripsi Pin Pada LCD

Dari tabel 2.6, cara kerja LCD (Liquid Crystal Display) pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu.

(26)

2.7 Cara Kerja LCD pada Rangkaian

Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.

Gambar 3.0 Aplikasi LCD dengan simulasi program PROTEUS

Sebagaimana terlihat pada gambar 2.7, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8- bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll).

2.8 Bahasa Pemograman C

Bahasa C dikembangkan pada Lab Bell pada tahun 1978, oleh Dennis Ritchi dan Brian W. Kernighan. Pada tahun 1983 dibuat standar C yaitu stnadar

(27)

adalah pengembangan dari bahasa C. bahasa C++ mendukung konsep pemrograman berorientasu objek dan pemrograman berbasis windows. Sampai sekarang bahasa C++ terus brkembang dan hasil perkembangannya muncul bahasa baru pada tahun 1995 (merupakan keluarga C dan C++ yang dinamakan java). Adapun kekurangan dan Kelebihan Bahasa C sebagai berikut :

1. Kelebihan Bahasa C: Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer, kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer, bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci, proses executable program bahasa C lebih cepat dukungan pustaka yang banyak, C adalah bahasa yang terstruktur, bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah. Penempatan ini hanya menegaskan bahwa c bukan bahasa pemrograman yang berorientasi pada mesin yang merupakan ciri bahasa tingkat rendah. Melainkan berorientasi pada obyek tetapi dapat dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat. Secepat bahasa mesin inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.

2. Kekurangan Bahasa C: Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai. Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.

3. Strukur Bahasa C

a. Program bahasa C tersusun atas sejumlah blok fungsi.

b. Setiap fungsi terdiri dari satu atau beberapa pernyataan untuk melakukan suatu proses tertentu.

c. Tidak ada perbedaan antara prosedur dan fungsi.

d. Sstiap program bahasa C mempunyai suatu fungsi dengan nama

“main” (Program Utama).

e. Fungsi bisa diletakkan diatas atau dibawah fungsin “main”.

f. Setiap statemen diakhiri dengan semicolon (titik koma).

(28)

BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Rangkaian

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.1 Blok Diagram

Dari gambar 3.1, Perancangan suatu alat yang akan dibuat merupakan suatu tahapan yang sangat penting dalam membuat suatu program ataupun melanjutkan kelangkah selanjutnya karena dengan perencanaan tersebut diharapkan mendapatkan hasil yang baik dan maksimal, dalam perancangan sistem yang penulis buat Perancangan Alat Ukur Kadar Air Pada Biji Kopi. Dengan Menggunakan Sensor YL-69 Dan Tampilan LCD Berbasis Arduino.

Fungsi Tiap Blok :

1. Blok Supply : Sebagai sumber tegangan

2. Blok Sensor YL-69 : Sebagai penerima Kadar Air Pada Biji Kopi

3. Blok Arduino : Sebagai tempat untuk menghitung perubahan logika yang diproses berupa hitungan dari suhu dan kelembaban.

4. Blok Display LCD : Sebagai tampilan data yang telah diproses.

Pada sistem ini Sensor YL-69 akan menghitung Kadar Air Pada Biji

(29)

balasan dari Sensor YL-69. Setelah data diterima oleh Arduino maka data akan diproses dan kemudian dikonversikan. Setelah data dikonversikan oleh Arduino maka LCD akan aktif sebagai display. Setelah display aktif dan siap menerima data baru setelah itu Arduino mengirimkan data hasil konversi ke LCD.

3.2 Prinsip Kerja Alat

Alat ukur tingkat keasaman ini menggunakan Sensor YL-69 berbasis Arduino sebagai pusat kendalinya, Sensor YL-69 sebagai sensor Kadar Air Pada Biji kopi sedangkan LCD sebagai penampil-nya. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar kadar air yang dideteksi Sensor YL-69 oleh.

Arduino kemudian memproses suhu tersebut dan memberikan output yang telah diprogram sebelumnya. Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada LCD..

3.3 Rangkaian Keseluruhan

Pada perancangan perangkat keras, hal yang dilakukan dengan mengintegrasikan modul perangkat-perangkat dengan arduino sebagai pemproses data. Gambar 3.2 menunjukkan rangkaian keseluruhan prototipe alat yang akan dirancang.

Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan

(30)

3.4 Rangkaian LCD

LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengobrasiannya menggunakan sistem dot matriks. LCD banyak digunakan sebagai display alat- alat elektronika seperti kalkulator, multitester digital, jam digital dan sebagainya.

Gambar 3.3 LCD 2x16 karakter

Gambar 3.4 Skematik Rangkaian LCD

Dari gambar 3.3, Rangkaian LCD dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino Uno. LCD yang digunakan dalam percobaan adalah LCD 2 x 16, lebar display 2 baris 16 kolom, yang mempunyai 16 pin konektor, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf, dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter.

Pin-pin pada LCD terhubung langsung ke pin-pin Arduino. Dimana pin VSS dan VDD pada LCD terhubung ke pin VCC dan GND Arduino, pin VEE terhubung ke resistor variabel untuk mengatur kecerahan LCD, pin RS terhubung ke pin 7, pin

(31)

terhubung ke pin 5 dan 4, kaki D6 dan D7 terhubung ke pin 3 dan 8.Skematik LCD terhubung ke Arduino.

3.5 Prosedur Penelitian

Langkah-langkah dalam Perancangan Alat Ukur Kadar Air Pada Biji Kopi.

Dengan Menggunakan Sensor YL-69 Dan Tampilan LCD Berbasis Arduino terdapat 6 hal yaitu perancangan konsep, menyiapkan alat dan bahan dalam perancangan alat ukur kadar air Air Pada Biji kopi ,merancang hardware alat ukur kadar air seperti rangkaian arduino, LED, Trimport, LCD, Trimpot dan Sensor YL-69. Fungsi dari alat dan bahan prosedur Kerja pada Rancangan Alat Pengukur Kadar Air pada biji kopi sebagai berikut:

1. Mikrokontroler Arduino

Sebagai tempat untuk mengitung data/otak dari alat tersebut.

2. Sensor YL 69

Sebagai untuk mengukur kadar air pada biji kopi tersebut.

3. LCD

Sebagai untuk menampilkan data yang di proses.

4. Trimport

Sebagai hambatan membantu LCD dalam menampilkan data.

5. Kabel penghubung

Menghubungkan daya ke komponen.

6. Jumper/kabael pelangi

Menghubungkan komponen ke komponen yang lain.

Merancang program (software) dan mendownload program ke arduino.

 Hubungkan Arduino ke laptop/PC, setelah Arduino terhubung.

 Input program data yang telah di susun kedalam arduino.

 Program dapat tersimpan kedalam memori yang tersedia pada arduino.

 Selesai.

Melakukan percobaan pengukuran hasil pengukuran Kadar Air Pada Biji Kopi dan membuat laporan penelitian.

(32)

3.6 Diagram Alir (Flowchart)

Gambar 3.5 Diagram Alir (Flowchart)

Dari diagram diatas Adapun langkah-langkah dari Diagram Alir (Flowchart) yaitu :

1. Pertama-tama program dirancang untuk inisialisasi port, inisilaisasi port berfungsi untuk mendefinisikan pin-pin I/O mikrokontroler yang akan digunakan dalam rangkaian.

2. Berikan perintah untuk membaca kadar air Pada Biji Kopi melalui Sensor YL-69 Di input data yang dikirim oleh Sensor YL-69 ke Arduino untuk diproses.

3. Tampilkan hasil pengukuran persentase Kadar Air yang ada pada sampel di LCD. Kemudian Di proses.

4. Selesai.

(33)

BAB IV

PENGUJIAN DAN HASIL RANGKAIAN

4.1 Data Percobaan

Data percobaan dari hasil pengukuran Alat Ukur Kadar Air Pada Biji Kopi dengan Menggunakan Sensor YL-69 Berbasis Arduino yang dibandingkan dengan Grain Moisture Meter dapat membantu pengguna untuk memetakan masalah dan memonitoring perubahan pada kondisi apapun sehungga penulis memilih alat ukur kadar air Grain Moisture Meter yang merupakan alat pembanding (standar) dalam pengujian ini agar lebih akurat. Adapun data percobaan dari hasil pengukuran adalah sebagai berikut.

Tabel 4.1 Data Pecobaan Hasil Pengukuran

Sampel Data pengukuran

1 12.40 %

2 11.00 %

3 10.80 %

4 11.20 %

5 9.90 %

Dari tabel diatas dapat dilihat perbandingan kadar air pada biji kopi diambil dari 5 sampel biji kopi yang berbeda-beda kadar airnya.

4.2 Pengujian Arduino dan LCD

Pengujian Arduino dan LCD dilakukan dengan mengupload salah satu program ke Arduino. Jika program tersebut berjalan lancar maka dapat dipastikan Arduino dan LCD dalam keadaan baik. Dalam pengujian Arduino dan blok LCD ini dilakukan dengan mengupload kode program seperti pada gambar di bawah ini dan hasilnya terlihat seperti berikut ini.

//--- //sensor kelembaban biji kopi

(34)

//---

#include <SoftwareSerial.h>

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

SoftwareSerial mySerial(0,1); // RX, TX int a;

const int PIN_ANALOG = A1;

const int PIN_DIGITAL = 10;

const byte TANDA_PANAH = B01111110;

void setup () {

if (a==0) {delay(10000);a++;}

// Start up the library //sensors.begin();

// set the resolution to 10 bit (good enough?) //sensors.setResolution(insideThermometer, 10);

//sensors.setResolution(outsideThermometer, 10);

Serial.begin(9600);

mySerial.begin(9600);

lcd.begin(16,2); // columns, rows. use 16,2 for a 16x2 LCD, etc.

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Welcome to");

lcd.setCursor(5,1);

(35)

delay(3000);

lcd.clear(); // start with a blank screen pinMode(PIN_DIGITAL, INPUT);

}

void loop() {

int a0 = analogRead(PIN_ANALOG);

int d0 = digitalRead(PIN_DIGITAL);

float nilaiH = (a0 * 0.1);

float nilaiH1 = (93.3 - nilaiH);

if (nilaiH1<-0.00) nilaiH1=0.00;

Serial.print(nilaiH1);

Serial.print("%");

Serial.print(" - ");

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(nilaiH1);

lcd.setCursor(13,0);

lcd.print("%");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.write(TANDA_PANAH);

delay(1000);

}

(36)

Dari hasil pengujian tersebut, terlihat bahwa eksekusi program dapat berjalan. Hal ini menunjukkan bahwa Arduino dan LCD dalam keadaan baik.

4.3 Pengujian secara keseluruhan

Setelah seluruh rangkaian dihubungkan menggunakan kabel pelangi sesuai dengan yang telah ditetapkan, lalu diberi arus 5 volt melalui baterai, keluaran dari baterai berupa tegangan sebesar 5 volt diteruskan ke rangkaian system minimum dan rangkaian modul YL-69. Rangkaian sistem minimum dibuat dalam keadaan ON. Modul YL-69 dihubungkan ke Arduino Uno melalui Port B pin 7 untuk data dan Port B pin 6 untuk serial clock. Modul LCD melalui Port D pin 0 sampai 5.

Pengujian rangkaian dilakukan dengan cara menghidupkan baterai untuk seluruh rangkaian dan kemudian display LCD menampilkan Kadar Air yang telah di ukur oleh Sensor YL-69 dan dikirimkan secara serial. Pada LCD akan ditampilkan hasil pengukuran kadar air yang telah diukur. Hasil pengukuran kadar air diperoleh dalam satuan persentase (%). Setelah hasil pengukuran ditampilkan pada LCD berarti alat pengukur kadar air ini telah sukses menjalankan seluruh operasi di atas, dan dapat dinyatakan kalau rangkaian bekerja dengan baik.

(37)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari percobaan dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya didapat beberapa kesimpulan antara lain :

a. Biji kopi adalah biji dari tumbuhan kopi dan merupakan sumber dari minuman kopi. Warna bijinya adalah putih dan sebagian besar berupa endosperma. Setiap buah umumnya memiliki dua biji. Buah yang hanya mengandung satu biji disebut dengan peaberry dan dipercaya memiliki rasa yang lebih baik.

b. Sensor YL-69 adalah sensor kelembaban yang dapat mendeteksi kelembaban dalam tanah akan tetapi dapat juga mendeteksi kadar air pada tanaman.. Nilai yang dibaca oleh sensor YL-69 menghasilkannilai dengan kandungan air cukup akurat. Spesifikasi Sensor YL-69 menggunakan plat lapis nikel sehingga memperbesar area induksi dan meningkatkan konduktivitas, mencegah masalah karat dan meningkatkan usia pakai, dapat mengendalikan berbagai tingkat kelembaban tanah dan kadar air.

c. Pengujian rangkaian dilakukan dengan cara menghidupkan baterai untuk seluruh rangkaian dan kemudian display LCD menampilkan Kadar Air yang telah di ukur oleh Sensor YL-69 dan dikirimkan secara serial. Pada LCD akan ditampilkan hasil pengukuran kadar air yang telah diukur. Hasil pengukuran satuan Persen (%). Setelah hasil pengukuran ditampilkan pada LCD berarti alat pengukur kadar air ini telah sukses menjalankan seluruh operasi di atas, dan dapat dinyatakan kalau rangkaian bekerja dengan baik.

5.2 Saran

1. Dengan menambah jenis sensor yang lain, dan juga menambah rancangan sistem lainnya maka pengaplikasian alat ukur ini dapat lebih dikembangkan.

(38)

2. Untuk meningkatkan sistem kehandalan pengukuran Kadar Air dari kerja alat sensor YL-69, akan lebih baik apabila melakukan perbandingan hasil pengukuran dengan alat ukur Kadar air dengan sensor yang lain.

3. Disarankan untuk membuat rangkaian lebih baik dan program yang lebih spesifik sehingga dapat di aplikasikan ke penggunaan yang lain.

(39)