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).
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
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.
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
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).
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.
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
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).
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
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.
