1. Pendahuluan
Telur merupakan salah satu sumber protein utama bagi masyarakat Indonesia. Produksi telur dari periode ke periode terus mengalami pertumbuhan serta peningkatan [1].
Permintaan yang semakin meningkat tersebut membuat peternak serta penjual harus mempercepat proses penyortiran dan juga harus dilakukan secara cepat, tepat dan teliti.
Proses inilah yang menentukan mutu dan kualitas dari telur tersebut. Proses penyortiran telur secara manual memerlukan waktu yang cukup lama serta memerlukan ketelitian untuk menghindari kesalahan dalam proses penyortiran karena keterbatasan kemampuan manusia [2]. Agar peternak serta penjual telur dapat mengetahui telur dalam kondisi bagus ataupun tidak, ada beberapa metode manual yang digunakan untuk mengetahui kualitas atau kesegaran telur antara lain melihatnya dengan bantuan peneropongan menggunakan sinar matahari atau senter dengan menyinari telur di tempat yang gelap kemudian mengamati isi dari telur tersebut. Melalui cara ini, untuk mengetahui kualitas telur akan memerlukan waktu yang cukup lama karena dilakukan dengan cara satu per satu sehingga sering kali terjadi kesalahan dan kelelahan bagi para peternak serta penjual pada saat menyortir telur tersebut [3]. Untuk itu akan lebih mudah apabila telur tersebut dapat dideteksi oleh sebuah alat. Maka dari itu, pada perancangan ini akan dirancang dan direalisasikan sebuah alat dengan tujuan mempermudah kerja para peternak serta penjual telur. Adapun alat yang akan direalisasikan adalah sistem monitoring pendeteksi kualitas telur ayam negeri/telur bebek biasa berbasis IoT. Dalam perancangan ini untuk mendeteksi kualitas pada telur ayam negeri/telur bebek biasa digunakan sensor ldr. Jika nilai ldr menangkap >22ADC maka telur dikatakan bagus, namun jika nilai ldr menangkap
<20ADC maka telur dikatakan busuk. Kemudian juga ditambahkan sensor infrared untuk mendeteksi jumlah telur yang sudah dideteksi oleh sensor ldr dan sensor loadcell untuk mengetahui nilai berat pada telur. Serta melihat perkembangan dan kemajuan teknologi yang semakin modern pada saat ini, tidak dipungkiri bahwa internet sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari untuk semua kalangan masyarakat tanpa melihat status sosial masyarakat. Dengan kemajuan modern ini pun, sekarang banyak perangkat teknologi yang dapat terkoneksi dengan internet baik itu alat elektronik maupun alat komputer serta handphone. Dengan kemajuan tersebut, muncul sebuah inovasi dengan teknologi tersebut dapat dikendalikan dari jarak jauh melalui web Internet of Things (IoT) yang sekiranya dapat mempermudah para peternak serta penjual dalam melihat hasil deteksi melalui android masing-masing agar lebih efisien dan menghemat waktu [4]. Perancangan tersebut akan dapat direalisasikan dalam kehidupan sehari – hari.
2. Metode Gambaran Sistem
2.1 Perancangan Perangkat Keras
Gambar 1 menunjukkan diagram kotak perangkat keras. Pada alat ini digunakan 3 sensor. Sensor ldr untuk mendeteksi kualitas telur ayam negeri atau telur bebek biasa, karakter ldr sendiri memiliki tegangan DC maksimum hingga mencapai 150 Volt. Alat tersebut memiliki konsumsi arus maksimum hingga 100 mW. Waktu respon untuk sensor ldr yaitu diprediksi dari 20 ms sampai dengan 30 ms. Sensor ldr memiliki tingkat resistensi mulai dari 10 Ohm sampai dengan 100 k Ohm. Sensor infrared untuk mendeteksi jumlah telur yang akan melewati ruangan pendeteksi dan Sensor loadcell untuk mendeteksi nilai berat pada telur. Sistem yang dirancang menggunakan ESP32 serta Arduino uno sebagai mikrokontroler utama yang berfungsi untuk mengola data sensor dan mengontrol relay untuk menghentikan konveyor saat tiba dalam ruangan pendeteksi. Catu daya 12V untuk input tegangannya, step down 5V untuk menurunkan tegangan ESP32 dan Arduino Uno, gearbox motor DC untuk menjalankan konveyor sederhana serta modul dimmer untuk mengatur kecepatan konveyor. led putih untuk memancarkan cahaya pada telur saat tiba dalam ruangan pendeteksi. Dalam hal ini lebih dipilih led putih dikarenakan panjang gelombang spektrum cahaya led putih lebih baik. led hijau untuk menandai telur dalam kondisi bagus, led merah untuk menandai telur dalam kondisi busuk serta buzzer berfungsi untuk menandai adanya telur busuk dan jika terjadi error pada saat telur tidak jatuh dalam timbangan loadcell. Untuk outputnya, digunakan Blynk yang merupakan aplikasi Android serta LCD 16×2 untuk menampilkan data hasil pembacaan sensor.
Gambar 1. Diagram kotak perangkat keras
2.2 Perancangan Perangkat Lunak (Flowchart Sistem)
Gambar 2 menunjukkan pembuatan perangkat lunak pada alat ini menggunakan software Arduino IDE untuk membuat program ESP32 dan Arduino Uno dan juga sebagai software untuk memasukkan program ESP32 dan Arduino Uno.
Gambar 2. Diagram perangkat lunak
2.3 Skematik Rangkaian Alat
Berikut merupakan skematik dan tabel pin rangkaian pada alat yang akan dirancang seperti yang ditunjukan pada Gambar 3 dan Tabel 1.
Gambar 3. Skematik rangkaian alat.
Tabel 1. Tabel pin skematik
Jenis Pin Arduino Terhubung ke
Power
5V
ESP 32 pin 5V VCC Servo VCC Relay VCC LDR
GND GND Semua Komponen
VIN 12V Power Supply
Digital
RX TX ESP 32
TX RX ESP 32
D3 DT Load Cell
D4 SCK Load Cell
D5 Out IR Sensor
D6 VCC IR Sensor
D7 Data Servo
D8 Buzzer+
LED Merah+
D9 LED Hijau+
Analog A1 IN Relay
A0 Out LDR Sensor
I2C SDA SDA LCD
SCL SCL LCD
NO Relay - Motor+
Out Dimmer - Com Relay
2.4 Gambaran Alat
Berikut ini merupakan desain gambaran alat dan juga yang direalisasikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 dan 5. Mesin pendeteksi ini dibuat menggunakan bahan dasar kayu dengan panjang konveyor sederhana berukuran ±½ meter dan lebar 15cm. Gambaran sistem yang akan direalisasikan pada alat ini terdiri dari 3 bagian yaitu sensor (Ldr, Infrared, dan Load Cell), pengontrolan dan monitor. sensor berfungsi untuk mengambil data-data yang nantinya dikirimkan ke mikrokontroler yang kemudian datanya akan dikirimkan ke aplikasi Blynk untuk kemudian ditampilkan datanya di aplikasi Blynk dan juga ditampilkan pada LCD I2C 16x2 sebagai fungsi monitoring. Sedangkanpengontrolan berfungsi untuk mengatur kinerja perangkat keras.
Gambar 4. Desain gambaran alat
Gambar 5. Gambaran alat yang dirancang.
2.4.1 Cara Kerja Sistem
Sebelum menjalankan alat ini, terlebih dahulu hidupkan sistem dengan menekan switch on. Maka listrik akan bekerja menghidupkan mikrokontroler dan perangkat lain yang terhubung. Kemudian sistem konveyor akan dijalankan dengan bantuan motor DC dan modul Dimer untuk menghantarkan telur pada ruangan pendeteksi. Pada ruangan pendeteksi terdiri dari 3 sensor, yaitu sensor Ldr untuk mengetahui kualitas bagus ataupun buruk pada telur. Saat sensor Ldr mulai mendeteksi, jika terdapat nilai ADC <20 maka telur dikatakan busuk dan sebaliknya ketika Ldr menangkap nilai ADC >22 maka telur dikatakan bagus. Sensor Infrared untuk mengetahui jumlah telur yang sudah dideteksi dan Sensor Load Cell untuk mengetahui nilai berat pada kondisi telur yang memiliki 3 bagian, yaitu Besar (>60g), Sedang (54-59g), Kecil (<53g). Saat objek telur tiba dalam ruangan pendeteksi, konveyor akan berhenti sejenak dalam waktu yang ditentukan, serta led putih memancarkan cahaya pada telur yang akan dideteksi oleh sensor ldr. Setelah itu sensor sensor akan mulai bekerja mendeteksi telur. Jika terdapat kualitas telur yang bagus, maka akan ditandai dengan lampu led hijau akan menyala kemudian, jika terdapat kualitas telur yang busuk, maka akan ditandai dengan lampu merah akan menyala disertai Buzzer yang akan berbunyi. Kemudian setelah sensor selesai mendeteksi, konveyor akan kembali berjalan dan akan melewati penghalang jalan yang akan diatur oleh motor servo. Jika telur dalam kondisi bagus, maka motor servo akan bergerak menutup jalur konveyor sebelah kiri dan telur akan melewati jalur sebelah kanan dan disediakan sebuah wadah untuk telur baik, serta timbangan load cell akan menangkap hasil deteksi berat pada telur bagus. Begitu juga sebaliknya jika telur dalam kondisi busuk, maka motor servo akan bergerak menutup jalur konveyor sebelah kanan dan telur akan melewati jalur sebelah kiri yang akan disediakan sebuah wadah untuk telur busuk. Kemudian setelah telur berhasil dideteksi, sensor berfungsi untuk mengambil data-data yang nantinya dikirimkan ke mikrokontroler yang kemudian akan ditampilkan pada LCD I2C 16x2 sebagai fungsi monitoring dan juga datanya akan dikirimkan ke aplikasi Blynk untuk kemudian ditampilkan datanya di aplikasi Blynk yang bertujuan mempermudah pengguna untuk melihat serta mengontrol hasil telur yang sudah dideteksi dari jarak jauh.
2.5 Tampilan Aplikasi Blynk
Berikut merupakan tampilan aplikasi blynk pada smartphone yang menampilkan hasil pendeteksian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Tampilan aplikasi Blynk.
3. Hasil Pengujian Data dan Pembahasan Data
3.1 Pembacaan Sensor LDR serta Pengujian Pembacaan Sensor Infrared
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kualitas telur pada ayam negeri atau telur bebek biasa dengan menggunakan sensor Ldr. Jika nilai ADC pada telur >22, maka telur dikatakan bagus dengan tingkat keberhasilan telur bagus rata-rata bernilai 45,97ADC.
Jika nilai ADC pada telur <20, maka telur dikatakan busuk dengan tingkat keburukan telur busuk rata-rata bernilai 12,4 ADC [5] serta adanya cahaya led putih secara otomatis untuk memancarkan cahaya pada saat telur dideteksi oleh sensor Ldr dan pengamatan secara manual dengan menyinari kulit telur. Jika cahaya lampu dapat menembus kulit telur, telur dikatakan bagus sedangkan jika cahaya lampu tidak menembus kulit telur maka telur dikatakan busuk. Kemudian untuk pengujian sensor infrared dilakukan untuk mengetahui jumlah telur yang sudah berhasil dideteksi oleh sensor Ldr setelah itu sensor akan menghitung berapa telur yang akan melewati konveyor tersebut[6]. Untuk pengujian ini dilakukan sebanyak 5 kali percobaan dengan menggunakan 10 telur. Dalam 5 kali percobaan terdapat ralat pada sensor Ldr untuk menangkap nilai ADC dikarenakan posisi telur yang kurang tepat saat tiba dalam ruangan pendeteksi sehingga adanya pantulan cahaya dari luar yang mempengaruhi sensor Ldr dalam bekerja sehingga membuat sensor tidak dapat bekerja dengan baik dengan contoh telur yang seharusnya busuk terdeteksi bagus oleh sensor yang terlihat dalam percobaan 1 sampai 5 dimana dalam percobaan telur yang terdeteksi bagus rata-rata berjumlah 8 yang seharusnya berjumlah 6, serta telur yang terdeteksi busuk rata-rata berjumlah 2 yang seharusnya berjumlah 4. Hasil
pembacaan sensor Ldr
dan pengamatan secara manual serta pembacaan sensor Infrared dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 7 - 9 di bawah ini.
Tabel 2. Pengujian sensor LDR serta pengamatan secara manual dan pengujian sensor infrared.
Data
Sensor LDR Pengamatan telur
secara manual Pembacaan Sensor INFRARED Pembacaan Nilai Telur Bagus / Busuk
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bagus Buruk Telur Bagus Telur Busuk Jumlah
1 48 63 10 61 55 50 30 41 28 15 6 4 8 2 10
2 55 50 9 40 15 10 60 24 48 62 6 4 7 3 10
3 10 41 28 55 30 15 63 48 61 26 6 4 8 2 10
4 26 15 48 10 30 55 41 63 50 61 6 4 8 2 10
5 30 61 63 41 15 50 28 48 55 26 6 4 9 1 10
Gambar 7. Tampilan LCDhasil sensor LDR(telurbagus) danpengamatansecaramanual.
Gambar 8. Tampilan LCDhasilsensor LDR(telurbusuk) dan pengamatansecaramanual.
Gambar 9. Pembacaan sensor infrared.
3.2 Pengujian Pembacaan Sensor Load Cell dan Pembacaan secara Manual
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai berat pada telur ayam negeri atau telur bebek biasa dengan menggunakan sensor loadcell dengan 3 jenis ukuran telur (kecil<53g), (sedang54-59g), (besar>60g), dan menggunakan timbangan manual [7]. Pengujian ini dilakukan sebanyak 5 kali percobaan menggunakan 10 telur. Pada percobaan pengukuran sensor loadcell terdapat nilai ‘0’ yang berarti tidak ada nilainya dikarenakan tidak ada sensor loadcell dalam pengukuran telur busuk namun hanya pada telur bagus saja, dan juga jika isi tabel yang terbaca ‘tidak ada data (N/A)’ yang dikarenakan telur tidak berhasil jatuh dalam timbangan loadcell saat konveyor kembali berjalan sehingga terdapat ralat karena jalur putaran konveyor telur yang kurang simetris sehingga sensor loadcell mendeteksi nilai berat telur erorr disertai led merah menyala dan buzzer yang akan berbunyi. Hasil pembacaan sensor loadcell dan timbangan manual dapat dilihat pada Tabel 3 – 4 dan Gambar 10 - 12 di bawah ini.
Tabel 3. Pembacaan sensor loadcell.
Data Pembacaan Sensor Loadcell
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Error Jumlah
1 37,00 24,28 0,00 33,20 36,20 50,50 33,96 27,30 28,84 0,00 0,00 270,80
2 61,00 62,46 0,00 N/A 0,00 0,00 53,47 64,60 58,35 59,42 1,00 359,14
3 0,00 50,30 62,16 N/A 55,00 0,00 62,68 N/A 53,33 58,15 2,00 341,61
4 38,00 0,00 45,66 0,00 N/A 33,10 35,80 42,00 45,97 42,81 1,00 283,55
5 N/A 50,08 0,00 51,20 0,00 N/A 60,05 55,80 58,18 63,54 2,00 338,87
Rata-rata = 318,79
Perhitungan nilai rata-rata dari Tabel 3 di atas menggunakan rumus seperti di bawah ini.
𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝚺𝐷𝑎𝑡𝑎
5 (1)
𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = (270,80+359,14+341,61+283,55+338,87)
= 318,79 (2)
5
Tabel 4. Pengamatan timbangan manual
Data Timbangan Manual
Jumlah
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 38 25 0 34 36 51 35 28 30 0 277
2 60 63 0 45 0 0 55 65 60 62 410
3 0 50 62 45 56 0 63 55 53 58 442
4 39 0 46 0 65 33 36 43 47 43 352
5 55 50 0 51 0 45 60 57 60 64 442
Rata-rata = 384,6
Perhitungan nilai rata-rata dari Tabel 4 menggunakan rumus seperti di bawah ini.
𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝚺𝐷𝑎𝑡𝑎 (3)
5
𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = (277+410+442+352+442)
= 384,6 (4)
5
Gambar 10. Pembacaan sensor loadcell (besar) dan pengamatan timbangan manual.
Gambar 11. Pembacaan sensor loadcell (sedang) dan pengamatan timbangan manual.
Gambar 12. Pembacaan sensor loadcell (kecil ) dan pengamatan timbangan manual.
4. Kesimpulan
Pendeteksi baik buruknya telur serta ukuran besar kecilnya telur dapat dilakukan secara otomatis dengan bantuan teknologi berupa mikrokontroller sebagai komponen utamanya, sehingga peternak maupun penjual tidak perlu lagi melakukan penyortiran secara manual.Intensitas cahaya sangat mempengaruhi telur saat di deteksi. sensor Infrared dapat bekerja dengan baik pada saat membaca telur yang berhasil dideteksi oleh Ldr. pembacaan sensor Loadcell memiliki ralat 2,00 persen dikarenakan posisi jalur konveyor yang kurang simetris sehingga telur tidak dapat jatuh dalam timbangan Loadcell pada saat mendeteksi nilai berat pada telur. koneksi internet yang buruk dapat menghambat proses pengiriman data sensor pada aplikasi Blynk dan kinerja dari motor sinkron juga terganggu.
Dalam hal ini solusi untuk mengatasi sensitifitas cahaya pada alat pendeteksi dibutuhkan ruangan yang tertutup pada sekitaran sensor Ldr sehingga pada saat mendeteksi kualitas telur sensor Ldr dapat bekerja dengan baik
