FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA UNIVERSITAS DINAMIKA 2021

(1)

RANCANG BANGUN AUTOMATIC LIQUID FILLING MACHINE BERBASIS IoT (INTERNET of THINGS)

TUGAS AKHIR

Program Studi

S1 TEKNIK KOMPUTER

Oleh:

Ahmad Syarif Rahmatullah 17410200013

FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA UNIVERSITAS DINAMIKA

2021

(2)

ii

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana Teknik

Oleh:

Nama : Ahmad Syarif Rahmatullah

NIM : 17410200013

Program Studi : S1 Teknik Komputer

FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA UNIVERSITAS DINAMIKA

2021

(3)

iii Tugas Akhir

Dipersiapkan dan disusun oleh Ahmad Syarif Rahmatullah

NIM: 17410200013

Telah diperiksa, dibahas dan disetujui oleh Dewan Pembahas Pada: Senin, 28 Juli 2021

Susunan Dewan Pembahas Pembimbing:

I. Harianto, S.Kom., M.Eng.

NIDN 0722087701 _________________

II. Ira Puspasari, S.Si., M.T.

NIDN 0710078601 _________________

Pembahas:

I. Pauladie Susanto, S.Kom., M.T.

NIDN 0729047501 _________________

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Sarjana

Tri Sagirani, S.Kom., M.MT.

NIDN: 0731017601

Dekan Fakultas Teknologi dan Informatika UNIVERSITAS DINAMIKA

(4)

iv

"Kurang cerdas dapat diperbaiki dengan belajar. Kurang cakap dapat dihilangkan dengan pengalaman. Namun tidak jujur itu sulit diperbaiki."– Bung

Hatta

(5)

v

Kupersembahkan tugas akhir ini kepada kedua orang tua dan teman-teman serta yang selalu memberikan dukungan serta semangat.

(6)

vi

PERNYATAAN

PERSETUJUAN PUBLIKASI DAN KEASLIAN KARYA ILMIAH Sebagai mahasiswa Universitas Dinamika, saya:

Nama : Ahmad Syarif R

NIM : 17410200013

Program Studi : S1 Teknik Komputer

Fakultas : Fakultas Teknologi dan Informatika Jenis Kerja : Tugas Akhir

Judul Karya : RANCANG BANGUN AUTOMATIC LIQUID

FILLING MACHINE BERBASIS IoT (INTERNET of THINGS)

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa:

1. Demi pengembangan Ilmu Pengetahuan, Teknologi dan Seni, saya menyetujui memberikan kepada Universitas Dinamika Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalti Free Right) atas seluruh isi/ sebagian karya ilmiah saya tersebut di atas untuk disimpan, dialihmediakan dan dikelola dalam bentuk pangkalan data (database) untuk selanjutnya didistribusikan atau dipublikasikan demi kepentingan akademis dengan tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis atau pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta

2. Karya tersebut di atas adalah karya asli saya, bukan plagiat baik sebagian maupun keseluruhan.

Kutipan, karya atau pendapat orang lain yang ada dalam karya ilmiah ini adalah semata hanya rujukan yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka saya

3. Apabila dikemudian hari ditemukan dan terbukti terdapat tindakan plagiat pada karya ilmiah ini, maka saya bersedia untuk menerima pencabutan terhadap gelar kesarjanaan yang telah diberikan kepada saya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Surabaya, Juni 2021 Yang Menyatakan,

Ahmad Syarif R NIM 17.41020.0013

(7)

vii ABSTRAK

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam pengisian cairan ke dalam botol secara otomatis diperlukan sistem mekanik untuk dapat membuat sistem tersebut menjadi efisien dan bermanfaat pada dunia perindustrian. Serta sebuah alat yang dapat di monitoring dan memiliki fitur keamanan data dari jauh.

Untuk mengatasi masalah tersebut, adalah dengan merancang automatic liquid filling machine yang mampu melakukan pengisian cairan pada botol secara otomatis menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali utama pada sistem.

Kemudian membuat rancang bangun yang memiliki sensor dan aktuator yang dapat melakukan pengisian cairan pada botol secara otomatis. Untuk dapat membuat rancang bangun automatic liquid filling machine agar bisa digunakan mengisi cairan pada botol secara otomatis dan terkoneksi dengan IoT (Internet of Things) yang digunakan untuk monitoring serta keamanan data. Maka penulis pada tugas akhir membuat rancang bangun automatic liquid filling machine dengan tingkat keberhasilan sebesar 100% dalam melakukan pengisian botol, kemudian memiliki kecepatan pengisian dua buah botol 100 ml selama 6,8 detik. Selisih pengisian kedua botol memiliki rata-rata 1,3 ml. Kemudian rata-rata produksi per menit sebanyak 10 botol. Waktu proses produksi berjalan 12 detik. Menggunakan protokol MQTT berbasis IoT (Internet of Things) dengan tingkat keberhasilan dapat terkoneksi dengan broker MQTT sebesar 100%, waktu rata-rata pengiriman data 2 detik. Dapat melakukan monitoring dan juga fitur keamanan data dengan persentase keberhasilan melakukan monitoring data pada aplikasi MQTT panel dan keamanan pada pengiriman data sebesar 100%. Rancang bangun automatic liquid filling machine dapat melakukan monitoring secara real time dimana pengiriman data lebih cepat dari pada kecepatan sistem dalam melakukan proses produksi.

Kata Kunci : Internet of Things, MQTT, Filling Machine, Otomasi Industri

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul

“Rancang Bangun Automatic Liquid Filling Berbasis IoT (Internet of Things)”.

Dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyelesaian laporan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT, karena dengan rahmatnya dan hidayahnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Orang Tua dan Seluruh Keluarga tercinta yang telah memberikan dorongan dan bantuan baik moral maupun materi sehingga penulis dapat menempuh tugas akhir dan dapat menyusun laporan Tugas Akhir.

3. Bapak Harianto, S.Kom., M.Eng., selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan saran dan juga wawasan bagi penulis selama pelaksanaan Tugas Akhir dan pembuatan laporan Tugas Akhir.

4. Ibu Ira Puspasari, S.Si M.T., selaku dosen pembimbing 2 yang memberikan masukan serta koreksi bagi penulis selama pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas Akhir.

5. Bapak Pauladie Susanto, S.Kom., M.T. selaku dosen pembahas yang telah memberikan saran agar Tugas Akhir ini berjalan dengan baik.

Penulis berharap semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat untuk menambah wawasan bagi pembacanya. Penulis juga menyadari dalam penulisan laporan ini banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik untuk memperbaiki kekurangan dan berusaha untuk lebih baik lagi.

Surabaya, 19 Juli 2021

Penulis

(9)

ix DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Perumusan Masalah ... 2

1.3Batasan Masalah... 3

1.4Tujuan ... 3

1.5Manfaat Penelitian ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 5

2.1Liquid Filling Machine ... 5

2.1.1Jenis Filling Machine ... 5

2.1.2Conveyor ... 6

2.1.3Nozzle... 6

2.2Power Supply ... 7

2.3Mikrokontroler ... 7

2.3.1Wemos D1 R2 ... 8

2.3.2Port I/O Mikrokontroler ... 9

2.4Sensor ... 9

2.4.1Sensor IR FC-51 ... 9

2.4.2Toggle Switch ... 10

2.5Aktuator... 10

2.5.1Modul Relay ... 11

2.5.2Solenoid Push Pull... 11

(10)

x

2.5.3Pompa Air ... 12

2.5.4Motor Synchronous... 12

2.6Antar Muka ... 13

2.7IoT (Internet of Things) ... 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 15

3.1Model Perancangan ... 15

3.1.1Input ... 15

3.1.2Mikrokontroler... 16

3.1.3Aktuator ... 17

3.1.4Output ... 17

3.2Perancangan Perangkat Keras ... 18

3.2.1Perancangan Desain Rancang Bangun ... 18

3.2.2Perancangan Rangkaian Input ... 18

3.2.3Perancangan Rangkaian Aktuator ... 19

3.2.4Perancangan Rangkaian Output... 20

3.2.5Perancangan Keseluruhan Alat ... 20

3.3Perancangan Perangkat Lunak ... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

4.1Pengujian Input ... 26

4.1.1Tujuan Pengujian Input ... 26

4.1.2Peralatan yang Digunakan Pengujuan Input ... 26

4.1.3Cara Pengujian Input ... 26

4.1.4Hasil Pengujian Input ... 27

4.1.5Analisis Data Pengujian Input ... 29

4.2Pengujian Aktuator... 29

4.2.1Tujuan Pengujian Aktuator ... 29

4.2.2Peralatan yang Digunakan Pengujuan Aktuator ... 30

4.2.3Cara Pengujian Aktuator ... 30

4.2.4Hasil Pengujian Aktuator... 30

4.2.5Analisis Data Pengujian Aktuator ... 32

4.3Pengujian Output ... 32

4.3.1Tujuan Pengujian Output ... 32

(11)

xi

4.3.2Peralatan yang Digunakan Pengujuan Output ... 32

4.3.3Cara Pengujian Output... 32

4.3.4Hasil Pengujian Output ... 33

4.3.5Analisis Data Pengujian Output ... 33

4.4Pengujian Aplikasi MQTT Panel ... 34

4.4.1Tujuan Pengujian Aplikasi MQTT Panel ... 34

4.4.2Peralatan yang Digunakan Pengujuan Aplikasi MQTT Panel .... 34

4.4.3Cara Pengujian Aplikasi Aplikasi MQTT Panel ... 34

4.4.4Hasil Pengujian Aplikasi MQTT Panel ... 34

4.4.5Analisis Data Pengujian Aplikasi MQTT Panel ... 37

4.5Pengujian Seluruh Sistem ... 37

4.5.1Tujuan Pengujian Seluruh Sistem ... 37

4.5.2Peralatan yang Digunakan Pengujuan Seluruh Sistem ... 37

4.5.3Cara Pengujian Seluruh Sistem ... 37

4.5.4Hasil Pengujian Seluruh Sistem ... 38

4.5.5Analisis Data Pengujian Seluruh Sistem ... 47

BAB V PENUTUP ... 48

5.1Kesimpulan ... 48

5.3Saran ... 49

DAFTAR PUSTAKA ... 50

LAMPIRAN ... 53

BIODATA PENULIS ... 81

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Filling Machine ... 5

Gambar 2.2 Conveyor ... 6

Gambar 2.3 Nozzle ... 7

Gambar 2.4 Power Supply... 7

Gambar 2.5 Wemos D1 R2 ... 8

Gambar 2.6 Sensor IF FC-51 ... 10

Gambar 2.7 Toggle Switch ... 10

Gambar 2.8 Modul Relay ... 11

Gambar 2.9 Solenoid Push Pull ... 11

Gambar 2.10 Pompa Air ... 12

Gambar 2.11 Motor Synchronous ... 12

Gambar 2.12 OLED I2C ... 13

Gambar 3.1 Model Perancangan ... 15

Gambar 3.2 Desain Rancang Bangun ... 18

Gambar 3.3 Rangkaian Input ... 19

Gambar 3.4 Rangkaian Aktuator ... 19

Gambar 3.5 Rangkaian Output ... 20

Gambar 3.6 Desain Keseluruhan Rancang Bangun ... 21

Gambar 3.7 Conveyor Pada Rancang Bangun ... 21

Gambar 3.8 Desain Penempatan Modul Pada Rancang Bangun ... 22

Gambar 3.9 Desain Penempatan Panel Listrik pada Rancang Bangun ... 23

Gambar 3.10 Flowchart Program ... 24

Gambar L3.11 Mode Stanby ... 53

Gambar L3.12 Deteksi Botol ... 53

(13)

xiii

Gambar L3.13 Proses Pengisian Botol... 54

Gambar L3.14 Proses Setelah Pengisian Botol ... 54

Gambar L3.15 Tampilan Informasi Data ... 55

Gambar 4.1 Sensor IR Keadaan Tidak Mendeteksi ... 27

Gambar 4.2 Sensor IR Keadaan Mendeteksi ... 27

Gambar 4.3 Toggle Switch Keadaan Off ... 28

Gambar 4.4 Toggle Switch Seadaan On ... 28

Gambar 4.5 Tampilan Serial Monitor Input Keadaan High ... 28

Gambar 4.6 Tampilan Serial Monitor Input Keadaan Low... 29

Gambar 4.7 Modul Relay Aktuator Keadaan Low ... 31

Gambar 4.8 Modul Relay Aktuator Keadaan High ... 31

Gambar 4.9 Tampilan Serial Monitor Relay pada Aktuator ... 31

Gambar 4.10 OLED Dalam Keadaan Tidak Menampilkan Informasi ... 33

Gambar 4.11 OLED Dalam Keadaan Menampilkan Informasi ... 33

Gambar 4.12 Konfigurasi Koneksi MQTT Panel Dengan Wemos D1 R2 ... 35

Gambar 4.13 Konfigurasi Panel Dalam Aplikasi ... 35

Gambar 4.14 Tampilan Aplikasi MQTT Panel yang Telah Terkoneksi ... 36

Gambar 4.15 Tampilan Serial Monitor Uji Coba Aplikasi MQTT Panel ... 36

Gambar 4.16 Pengujian Pencarian Koneksi ... 38

Gambar 4.17 Pengujian Mode Stanby ... 39

Gambar 4.18 Pengujian Mode Inisialisasi ... 39

Gambar 4.19 Pengujian Mode Start ... 40

Gambar 4.20 Pengujian Keadaan Reconnect ... 40

Gambar 4.21 Pengujian Pengisian Botol ... 41

Gambar 4.22 Pengujian MQTT Pada Saat Stanby ... 41

Gambar 4.23 Pengujian Komunikasi Data Password ... 42

(14)

xiv

Gambar 4.24 Pengujian MQTT Password Benar ... 42

Gambar 4.25 Pengujian MQTT Password Salah ... 42

Gambar 4.26 Pengujian Durasi Waktu Pompa Air ... 43

Gambar 4.27 Volume Botol pada Nozzle 1 ... 44

Gambar 4.28 Volume Botol pada Nozzle 2 ... 44

Gambar 4.29 Pengujian Selisih Volume Filling Nozzle ... 44

Gambar 4.30 Pengujian Produksi Mesin Filling ... 45

Gambar L4.1 Hasil Trunitin Buku Tugas Akhir ... 79

Gambar L4.2 Hasil Trunitin Jurnal Tugas Akhir ... 80

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Datasheet Rangkaian Input ... 19

Tabel 3.2 Datasheet Rangkaian Aktuator... 20

Tabel 3.3 Datasheet Rangkaian Output ... 20

Tabel L4.1 Pengujian Input Sensor dan Switch ... 29

Tabel L4.2 Pengujian Aktuator ... 32

Tabel L4.3 Pengujian Aplikasi MQTT Panel ... 36

Tabel L4.4 Tabel Pengujian Durasi Waktu Pompa Air ... 43

Tabel L4.5 Tabel Pengujian Selisih Volume Filling Nozzle ... 45

Tabel L4.6 Tabel Pengujian Produksi Mesin Filling ... 45

Tabel 4.7 Kecepatan Produksi ... 46

Tabel L4.8 Tabel Pengujian Komunikasi Mesin Filling ... 46

Tabel L4.9 Pengujian Komunikasi Keamanan... 47

(16)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Gambar Mode Stanby ... 53

Lampiran 2 Gambar Deteksi Botol ... 53

Lampiran 3 Gambar Proses Pengisian Botol ... 54

Lampiran 4 Gambar Proses Setelah Pengisian Botol ... 54

Lampiran 5 Gambar Tampilan Informasi Data ... 55

Lampiran 6 Tabel Pengujian Input Sensor dan Switch ... 56

Lampiran 7 Tabel Pengujian Aktuator ... 57

Lampiran 8 Tabel Pengujian Aplikasi MQTT Panel ... 58

Lampiran 9 Tabel Pengujian Durasi Pompa Air ... 60

Lampiran 10 Tabel Perbedaan Volume Nozzle ... 61

Lampiran 11 Tabel Pengujian Produksi Mesin Filling ... 62

Lampiran 12 Tabel Pengujian Komunikasi broker MQTT ... 65

Lampiran 13 Tabel Pengujian Komunikasi Keamanan ... 66

Lampiran 14 Program Input ... 67

Lampiran 15 Program Aktuator ... 68

Lampiran 16 Program Output ... 69

Lampiran 17 Program MQTT Panel ... 70

Lampiran 18 Program Utama ... 73

Lampiran 19 Plagiasi Buku ... 79

Lampiran 20 Plagiasi Jurnal ... 80

(17)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam pengisian cairan ke dalam botol secara otomatis diperlukan sistem mekanik untuk dapat membuat sistem tersebut menjadi efisien dan berimbas baik pada dunia perindustrian. Dalam dunia industri, pengisian air dan tutup botol banyak menerapkan sistem otomasi yang menyebabkan proses produksi menjadi semakin singkat dan lebih akurat untuk keuntungan yang lebih tinggi pada perusahaan (Rumalutur & Allo, 2019).

Sistem filling botol dalam industri kecil kurang efisien dikarenakan masih menggunakan sistem secara manual (Rumalutur & Allo, 2019). Sistem filling botol dalam industri kecil kurang efisien dikarenakan masih menggunakan sistem secara manual (Airlangga, Triwiyatno, & Sumardi, 2017).

Mesin otomatis pengisian air merupakan alat untuk digunakan sebagai mengisi produk atau bahan-bahan untuk ke dalam botol. Bahan-bahan yang umum digunakan berupa cairan seperti : air mineral, susu, saus, madu, sirup, kecap dan lain sebagainya. Mesin otomatis pengisian air memiliki akurasi dengan tingkat yang presisi. Proses pengisian produk ke dalam botol menjadi efisien. Umumnya mesin otomatis pengisian air terkoneksi dengan PLC (Programmable Logic Controller) (Hermawan, Notosudjono, & Waryani, 2020).

Sistem otomasi merupakan salah satu perangkat elektronika yang berkaitan dengan mikrokontroler pada zaman sekarang. Proses produksi yang terkomputasi dapat mengatasi tuntutan produksi untuk kinerja yang lebih efisien (Rumalutur &

Allo, 2019).

(18)

Beberapa penelitian sebelumnya MQTT pada lingkungan IoT (Internet of Things) merupakan solusi dengan sumber daya rendah. MQTT dapat digunakan untuk solusi dari sistem remote wireless. MQTT memiliki penundaan dari CoAP untuk packet loss yang rendah. Pesan pada MQTT berukuran kecil dan loss rate lebih kecil sama dengan 25%, untuk memastikan transmisi handal CoAP menghasilkan extra traffic lebih kecil (Saputra, Afrizal, Mahfud, Pribadi, & Pamungkas, 2017).

Untuk mempermudah dalam melakukan monitoring produk maka dibuatlah sistem IoT (Internet Of Things), dimana menggunakan protokol MQTT (Message Queue Telemetry Transport) Protokol MQTT memiliki 3 level QoS, yaitu 0,1, dan 2. Sistem MQTT sebelumnya digunakan untuk telemetry memiliki data terpusat seperti connection oriented. Protokol bersifat intelegent system merupakan sistem protokol DDS. Penelitian ini menggunakan protokol MQTT dalam pengukuran kinerja (Quality of Service) berupa komunikasi telemetry (Tarigan, Sitepu, &

Hutagalung, 2014).

Menggunakan IoT (Internet of Things) sebagai monitoring dan digunakan sebagai sarana untuk kemanan data rancang bangun tersebut. Dimana pada penelitian sebelumnya tentang rancang bangun ini belum ditambahkan sebuah sistem keamanan. Pada rancang bangun sebelumnya hanya melakukan sebuat monitoring pada liquid filling machine. Oleh sebab itu penulis tugas akhir berencana membuat rancang bangun rancang bangun automatic liquid filling machine berbasis IoT (Internet of Things) yang dapat melakukan monitoring dan juga menambahkan fitur keamanan pada rancang bangun tersebut.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam tugas akhir ini adalah:

1. Bagaimana merancang sistem automatic liquid filling machine agar bisa digunakan untuk mengisi cairan pada botol secara otomatis?

2. Bagaimana membuat rancang bangun automatic liquid filling machine yang terkoneksi dengan IoT (internet of things)?

(19)

3

3. Bagaimana cara melakukan monitoring dan keamanan pada rancang bangun automatic liquid filling machine?

1.3 Batasan Masalah

Dalam pembuatan Tugas Akhir ini, ruang lingkup penelitian hanya akan dibatasi pada:

1. Cairan atau liquid yang digunakan sebatas cairan yang bertekstur cair seperti:

air, minyak, alkohol, dan susu. Bukan cairan yang memiliki tekstur kekentalan tinggi seperti: kecap, saos, dan madu.

2. Nozzel pada pengisian terbatas dua buah dan botol berkapasitas 100ml.

3. Penggunaan protokol MQTT hanya sebatas pada monitoring dan sistem keamanan.

4. Rancang bangun hanya dapat dihidupkan dan dimatikan menggunakan tombol yang sudah tersedia pada perangkat.

5. Toggle switch pada rancang bangun dapat berfungsi sebagai emergency stop.

6. Rancang bangun hanya memiliki dua mode, dimana terdapat mode offline dan mode online untuk dapat terkoneksi dengan IoT (Internet of Things).

7. Aplikasi pada smartphone menggunakan MQTT Panel, dimana software tersebut sudah ada dan hanya melakukan desain pada interface.

8. Tidak mengatur dan membuat broker pada MQTT.

9. Input password hanya bisa dilakukan pada saat mode stanby.

10. Aplikasi yang digunakan hanya melakukan monitoring data. Fungsi keamanan digunakan untuk dapat mengirimkan data pada aplikasi tanpa bisa menghidupkan dan mematikan perangkat.

1.4 Tujuan

Berdasarkan uraian latar belakang dan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari tugas akhir ini yaitu sebagai berikut:

1. Merancang automatic liquid filling machine yang mampu melakukan pengisian cairan pada botol secara otomatis menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali utama pada sistem. Kemudian membuat rancang bangun yang

(20)

memiliki sensor dan aktuator yang dapat melakukan pengisian cairan pada botol secara otomatis.

2. Dengan merancang sistem IoT (Internet of Things) dimana rancang bangun yang telah dibuat dapat terkoneksi dengan internet. Diperlukan mikrokontroler Wemos D1 yang memiliki ESP8266 dimana dapat digunakan untuk terkoneksi dengan internet. Kemudian menggunakan protokol MQTT untuk dapat digunakan pada IoT (Internet of Things).

3. Menggunakan protokol MQTT (Message Queue Telemetry Transport) untuk digunakan sebagai komunikasi data yang dapat melakukan monitoring dan keamanan pada rancang bangun automatic liquid filling machine menggunakan smartphone berupa aplikasi MQTT Panel.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penyusunan Tugas Akhir ini untuk beberapa kelompok adalah sebagai berikut:

1. Bagi peneliti: berkontribusi terhadap perkembangan teknologi untuk peningkatan pada dunia industri.

2. Bagi industri: dapat digunakan pada industri dan mesin yang sesungguhnya.

3. Bagi pengguna: mendapatkan kemudahan saat melakukan pengisian liquid atau cairan pada botol dan bisa melakukan monitoring serta pengendali keamanan menggunakan IoT (Internet of Things).

(21)

5 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Liquid Filling Machine

Menurut (Hermawan, Notosudjono, & Waryani, 2020) Mesin filling cairan memiliki beberapa bentuk mesin filling antara lain standing pouch, botol, atau jerigen. Proses pada mesin filling biasanya menggunakan sistem manual untuk mengisi cairan ke dalam standing pouch, botol, atau jerigen. Untuk mendapatkan ketelitian yang tinggi, lebih cepat, dan mudah diperlukan sistem yang otomatis.

Dapat dilihat pada gambar 2.1 merupakan contoh mesin filling.

Gambar 2.1 Filling Machine (sumber: www.mesinfillingsurabaya.com)

2.1.1 Jenis Filling Machine

Menurut (Hermawan, Notosudjono, & Waryani, 2020) Kegunaan mesin filling cairan yaitu untuk mengisi cairan ke dalam suatu kemasan, namun ada berbagai jenis mesin filling cairan yang digunakan untuk mengisi jenis cairan dan jenis kemasan yang akan di kemas, yaitu:

(22)

1. Mesin filling standing pouch

Mesin filling standing pouch merupakan mesin filling yang digunakan untuk mengisi produk ke dalam kemasan standing pouch.

2. Mesin filling botol

Mesin filling botol merupakan mesin filling yang digunakan untuk mengisi produk ke dalam kemasan botol berupa produk: kecap, minyak, madu dan produk cair lainnya.

3. Mesin filling jerigen

Mesin filling botol merupakan mesin filling yang digunakan untuk mengisi produk ke dalam kemasan jerigen. Produk yang digunakan untuk pengisi cairan ke dalam jerigen antara lain: bahan bakar, minyak, dan oli.

2.1.2 Conveyor

Menurut (Jumriady, Sirajuddin, & Naharuddin, 2019) Pada dunia industri conveyor sangat membantu manusia dalam memindahkan barang untuk dapat berjalan sesuai dengan jalurnya. Conveyor sendiri meminimalisir kecelakaan kerja pada industri dalam hal pemindahan barang. Contoh conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Conveyor

(sumber: www.fikhaglobalteknik.com)

2.1.3 Nozzle

Dikutip dari (tehnikmesin.com, 2019) Nozzle pada dunia industri diperlukan untuk memberikan tekanan pada aliran sebelumnya untuk dapat lebih tinggi dan cepat. Nozzle biasa digunakan pada sebuah sistem yang didalamnya terdapat

(23)

7

tekanan angin, aliran cairan, dan saluran gas. Contoh nozzle dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Nozzle (sumber: www.astralpool.com)

2.2 Power Supply

Menurut (Sitohang, Mamahit, & Tulung, 2018) Power Supply merupakan perangkat penting yang digunakan untuk memasok aliran listrik kepada sistem perangkat. Kegunaan power supply digunakan untuk sumber daya pada baterai, accu dan rangkaian listrik lainnya. Power Suppy memiliki kontruksi jaringan yang hampir sama terdiri dari: trafo, penyearah, dan penghalus tegangan. Rangkaian ini digunakan untuk mengubah suatu tegangan listrik. Gambar 2.4 merupakan contoh dari power supply.

Gambar 2.4 Power Supply (sumber: www.tokopedia.com)

2.3 Mikrokontroler

Menurut (Setiawan & Rijanto, 2019) Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) dimana dapat mengeluarkan sinyal output, input, dan mengelolahnya sesuai dengan sistem yang diperlukan. Sinyal input pada miktokontroler berasal dari sensor untuk menjadikan informasi masukkan yang akan dikelolah oleh mikrokontroler. Kemudian sinyal output merupakan sinyal

(24)

yang dikelolah pada mikrokontroler. Penyederhanaan pada mikrokontroler adalah suatu otak dari sistem yang digunakan untuk mengelolah perangkat pada sistem.

2.3.1 Wemos D1 R2

Menurut (Kusuma, Yuniarti, & Aziz, 2018) Wemos merupakan sistem dengan arduino compatible development board dan kemudian dirancang khusus agar bisa digunakan pada keperluan IoT (Internet of Things). Chip pada wemos menggunakan ESP8266 yang memiliki beberapa kelebihan antara lain:

1. Arduino compatible, dimana dapat menggunakan Arduino IDE untuk library dan sintaks program.

2. Pinout pada wemos compatible seperti Arduino UNO, wemos memiliki bentuk serta pinout yang hampir sama dengan Arduino UNO dan memudahkan untuk menghubungkan pada arduino shield.

3. Wemos berbeda dengan modul wifi yang lain dimana dapat berjalan secara standalone tanpa terhubung dengan mikrokontroler lain.

4. Wemos menggunakan chip dengan processor utama sebesar 32bit serta memiliki kecepatan 80MHz. berbeda dengan arduino yang hanya 8bit.

5. Mendapatkan dukungan High Level Language, untuk dapat digunakan pada bahasa Python dan Lua. Serta memudahkan para network programmer yang belum terbiasa pada bahasa Arduino. Gambar 2.5 menunjukkan contoh dari Wemos.

Gambar 2.5 Wemos D1 R2 (sumber: www.tokopedia.com)

Berikut adalah Spesifikasi dari Wemos D1 R2:

(25)

9

1. Terlihat seperti Arduino Uno.

2. Berbasis ESP-8266 ESP-12F.

3. Dapat diprogram menggunakan Arduino IDE dan Nodemcu.

4. 11x I/O pin digital.

5. 1x ADC pin analog.

6. Konektor micro USB.

7. Flash memory 4 Mb.

8. Clock speed 80Mhz/160Mhz.

9. Dimensi 7cm x 5,4cm x 1,5cm.

2.3.2 Port I/O Mikrokontroler

Menurut (Suyadhi, 2015) Port input/output adalah bagian dari mikrokontroler yang memiliki fungsi untuk komunikasi dengan input, dan output. Contoh input yang digunakan antara lain sensor (LM35, kompas digital, gyroscope, ultrasonik PING/SRF, accelerometer, sensor optik, dll). Kemudian pada output aktuator berupa motor DCMP, motor stepper, motor servo, solenoid, dll) dan output display berupa (LCD, seven segment, LED, dot-matrix, dll). Serta macam komponen penghasil suara (speaker, buzzer, dll), dan lain sebagainya.

2.4 Sensor

Menurut (Hermawan, Notosudjono, & Waryani, 2020) Sensor adalah peranti yang ditujukan untuk mendeteksi suatu kejadian atau perubahan nilai di sekitar lingkungan peranti tersebut, dan memberikan tanggapan berupa suatu keluaran.

Keluaran yang diberikan sensor pada umumnya berupa isyarat listrik.

2.4.1 Sensor IR FC-51

Menurut (De, 2019) Modul sensor infrared FC-51 merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya objek. Sensor tersebut memiliki dua buah bagian penting berupa IR transmitter dan IR receiver. Fungsi sederhana dari sensor

(26)

infrared adalah dengan memantulkan dan menerima sinyal dari infrared tersebut.

Contoh sensor IR dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Sensor IF FC-51 (sumber: www.tokopedia.com)

2.4.2 Toggle Switch

Dikutip dari (indolistrik.com, 2018) Toggle switch yang merupakan saklar sederhana dimana biasa digunakan pada rangkaian elektronika. Toggle switch sangat berguna dikarenakan memiliki bentuk yang minimalis dan relatif kecil.

Contoh gambar toggle switch dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Toggle Switch (sumber: www.tokopedia.com)

2.5 Aktuator

Menurut (Asfihan, 2021) Aktuator merupakan peralatan mekanis yang berguna untuk menggerakkan sistem dan mengontrol. Aktuator dapat aktif menggunakan mekanisme listrik. Aktuator sendiri adalah elemen yang berguna untuk mengubah energi listrik menjadi gerak, kecepatan dan energi kinetik.

(27)

11

2.5.1 Modul Relay

Menurut (Setiawan & Rijanto, 2019) Aktuator sendiri terdiri dari dua buah bagian utama berupa coil elektromagnetic dan mekanisme switch. Untuk dapat menggrakkan coil digunakan kontak saklar yang memiliki arus listrik kecil untuk dapat menggerakkan coil yang menghantarkan listrik dengan tegangan lebih besar.

Gambar 2.8 merupakan contoh dari modul relay.

Gambar 2.8 Modul Relay (sumber: www.tokopedia.com)

2.5.2 Solenoid Push Pull

Menurut (Yudhana, Sunardi, & Priyatno, 2018) Solenoid push pull adalah perangkat elektromagnetik yang berisi kumparan untuk menggerakkan dan mengubah energi listrik menjadi energi gerakan untuk mendorong dan menarik.

Gambar 2.9 merupakan contoh solenoid push pull.

Gambar 2.9 Solenoid Push Pull (sumber: www.tokopedia.com)

(28)

2.5.3 Pompa Air

Menurut (Yana, Dantes, & Wigraha, 2017) Pompa air merupakan mesin yang berguna untuk mengalirkan cairan dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Fungsi lain dari pompa air juga untuk menambahkan tekanan pada cairan dari tekanan rendah menuju tekanan yang lebih tinggi. Gambar 2.10 merupakan contoh dari pompa air.

Gambar 2.10 Pompa Air (sumber: www.tokopedia.com)

2.5.4 Motor Synchronous

Menurut (Almanda & Alamsyah, 2017) Motor synchronous merupakan mesin dimana merubah energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan kumparan agar listrik dapat diubah menjadi gerak. Diperlukan arus searah (DC) agar menghasilkan fluks pada kumparan pada medan magnet yang dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat motor. Gambar 2.11 merupakan contoh dari motor synchronous.

Gambar 2.11 Motor Synchronous (sumber: www.tokopedia.com)

(29)

13

2.6 Antar Muka

Menurut (andrewhormatmsitumeang, 2015) Interface atau yang biasa disebut dengan antar muka merupakan sebuah titik, wilayah, dan permukaan dimana biasa digunakan untuk menampilkan informasi kepada pengguna dari mikrokontroler.

Pada Tugas Akhir ini antar muka yang digunakan adalah OLED I2C dimana Menurut (Firdausi, 2018) OLED merupakan salah satu media yang digunakan untuk display dan output yang menampilkan informasi kepada pengguna atau user.

OLED sendiri memiliki lebih banyak pixel dan berdaya rendah dikarenakan tidak menggunakan cahaya backlight. OLED sendiri memiliki kekurangan dimana hanya terdapat satu warna dan ukuran yang sedikit lebih kecil. Contoh dari OLED dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 OLED I2C (sumber: www.tokopedia.com)

2.7 IoT (Internet of Things)

Menurut (Tarigan, Sitepu, & Hutagalung, 2014) Internet of Things merupakan revolusi teknologi pada bagian perkembangan komputasi dan komunikasi dimasa yang akan datang. Internet of Things memiliki konsep dimana semuanya dapat terhubung dengan internet. IBM dalam jurnal menuliskan judul

“The Interconnecting of Everything” menyatakan “Internet of Things“ merupakan internet masa depan, menggerakkan, dan memproses jutaan perangkat industri dan global.

Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan Protokol MQTT untuk dapat terkoneksi dengan IoT (Internet of Things) dimana menurut (Abilovani, Yahya, &

Bakhtiar, 2018) Message Queue Telemetry Transport atau yang biasa disebut MQTT adalah sebuah salah satu protokol komunikasi dalam dunia Internet of

(30)

Things yang memiliki sifat machine to machine. Bekerja pada layer ketujuh dan bersifat lightwight message. Metode komunikasi pada MQTT menggunakan publish dan subscriber. Dimana motode pengiriman dikirimkan kepada broker berupa topik oleh publisher. Kemudian subscriber menerima data dari broker dengan topik yang sama.

Menurut (Tarigan, Sitepu, & Hutagalung, 2014) Protokol MQTT memiliki 14 jenis tipe pesan yang berbeda – beda, seperti

1. CONNECT : Klien request to connect to Server 2. CONNACK : Connect Acknowledgment

3. PUBLISH : Publish message

4. PUBACK : Publish Acknowledgment

5. PUBREC : Publish Received-assured delivery part 1 6. PUBREL : Publish Release-assured delivery part 2 7. PUBCOMP : Publish Complete-assured delivery part 3 8. SUBSCRIBE : Klien Subscribe request

9. SUBACK : Subscribe Acknowledgment 10. UNSUBSCRIBE : Klien Unsubscribe request 11. UNSUBACK : Unsubscribe Acknowledgment

12. PINGREQ : PING Request

13. PINGRESP : PING Response

14. DISCONNECT : Klien is Disconnecting

(31)

15 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Model Perancangan

Gambar 3.1 Model Perancangan

Pada gambar 3.1 didapatkan beberapa bagian dari topologi yang memiliki tugas masing–masing. Berikut adalah daftar dan penjelasan setiap bagian pada gambar 3.1.

3.1.1 Input

1. Sensor IR FC-51

Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan sensor IR FC-51 yang berfungsi untuk mendeteksi botol dan menghitung jumlah botol yang telah terdeteksi oleh sensor IR FC-51.

2. Toggle Switch

Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan toggle switch yang digunakan untuk melakukan berbagai macam mode dan mengatasi beberapa kondisi yaitu:

(32)

a. Toggle Switch Relay

Toggle switch relay berfungsi untuk mengatasi error gagal booting pada saat pertama kali mikrokontroler dinyalakan. Dimana terdapat kondisi agar relay harus dalam keadaan mati sebelum dapat menyalakan mikrokontroler. Setelah mikrokontroler menyala maka toggle switch relay dapat dinyalakan untuk menghindari error gagal booting. Kemudian juga dapat digunakan untuk emergency apabila dibutuhkan.

b. Toggle Switch Start

Toggle switch start digunakan untuk mengganti mode stanby dan mode run. Dimana pada mode stanby digunakan untuk kondisi dimana mesin bersiap untuk melakukan produksi dan input password keamanan.

Sedangkan pada mode run digunakan untuk mesin sedang dalam kondisi berjalan dan melakukan proses produksi.

c. Toggle Switch Mode

Toggle switch mode berfungsi sebagai switch untuk dapat memilih mesin dalam keadaan tersambung dengan internet atau tidak. Dimana dalam kondisi mode online maka mesin dapat terkoneksi dengan internet sedangkan pada kondisi mode offline mesin tidak akan terkoneksi dengan internet.

3.1.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah Wemos D1 R2 yang dilengkapi dengan ESP8266 untuk dapat melakukan komunikasi data secara wireless. Mikrokontroler bertugas sebagai sistem yang melakukan otomatisasi dalam pengisian botol. Dimulai dari sensor yang mendeteksi botol pada conveyor dengan jumlah yang sesuai dengan nozzle sebanyak dua buah. Kemudian stopper in dan stopper out menyala yang dimana digunakan untuk menghentikan botol agar sesuai dengan posisi nozzle. Kemudian dilakukan proses pengisian cairan menggunakan pompa air yang diatur menggunakan delay timer sesuai dengan volume botol yang akan digunakan. Proses berikutnya ketika pengisian selesai

(33)

17

adalah stopper out akan mati. Setelah itu botol bisa kembali berjalan yang menandakan proses pengisian pada botol telah selesai dan mengulangi proses dari awal.

Mikrokontroler juga digunakan untuk pengiriman data berupa monitoring dan kode password keamanan. Data yang dikirim kepada broker MQTT oleh mikrokontroler antara lain sebagai berikut:

1. Data jumlah botol yang telah diproduksi akan diperoleh dari data deteksi pada sensor.

2. Data jumlah pengisian botol per menit dimana diperoleh dari perhitungan total produksi kemudian dibagi dengan waktu perangkat menyala dalam satuan menit.

3. Data durasi waktu penggunaan alat dalam satuan menit.

4. Keamanan digunakan untuk bagaimana perangkat melakukan monitoring yang mana diperlukan pengisian berupa password untuk dapat me monitoring rancang bangun tersebut.

3.1.3 Aktuator

Pada tugas akhir ini ada beberapa aktuator yang digunakan untuk menjalankan proses pengisian botol secara otomatis sebagai berikut:

1. Modul relay digunakan sebagai switch pada aktuator yang lain melalui kontak sinyal yang telah diberikan oleh mikrokontroler.

2. Solenoid push pull digunakan untuk stopper in untuk menghentikan botol yang akan masuk, stopper out untuk menghentikan botol yang akan keluar.

3. Pompa air digunakan untuk proses pengisian cairan pada botol.

4. Motor synchronous digunakan untuk menggerakkan belt pada conveyor agar botol bisa berjalan.

3.1.4 Output

Pada Tugas Akhir ini output yang diberikan oleh sistem adalah berupa pengisian cairan pada botol secara otomatis, sistem keamanan dimana hanya

(34)

pengguna tertentu yang mengetauhi password bisa melakukan monitoring menggunakan aplikasi MQTT Panel, dan informasi berupa monitoring keadaan sistem dan informasi tersebut dikirimkan melalui broker MQTT yang kemudian akan bisa melakukan monitoring pada aplikasi MQTT Panel. Pada mode offline dapat dilakukan monitoring pada OLED berupa tampilan data pengamatan produksi, produksi per menit, waktu sistem menyala dan keadaan apakah sistem dalam keadaan menyala atau mati.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

3.2.1 Perancangan Desain Rancang Bangun

Memperlihatkan gambaran desain rancang bangun yang akan dibuat penulis sebagai tugas akhir. Terdapat beberapa komponen seperti conveyor, panel, holder stopper, holder nozzle dan holder sensor. Desain rancang bangun dapat dilihat pada gambar 3.2

Gambar 3.2 Desain Rancang Bangun

3.2.2 Perancangan Rangkaian Input

Dalam perancangan rangkaian input terdapat sensor yang digunakan untuk mendeteksi dan menghitung jumlah botol. Terdapat juga toggle switch yang diperlukan untuk fungsi mode online atau mode offline dan fungsi running atau stop rancang bangun tersebut. Perancangan rangkaian input dapat dilihat pada gambar 3.3 dan data sheet rangkaian dapat dilihat pada tabel 3.1.

(35)

19

Gambar 3.3 Rangkaian Input

Tabel 3.1 Datasheet Rangkaian Input

Sensor SwitchRun SwitchMode Wemos

OUT - - D5

- OUT - D6

- - OUT D7

VCC VCC VCC 5V

GND GND GND GND

3.2.3 Perancangan Rangkaian Aktuator

Perancangan aktuator terdapat pompa air yang digunakan untuk mengisi cairan pada botol. Kemudian terdapat solenoid push pull untuk fungsi stopper input dan stopper output. Synchronous motor digunakan untuk menggerakkan conveyor belt agar botol dapat berjalan sesuai yang diinginkan. Perancangan rangkaian aktuator dapat dilihat pada gambar 3.4 dan data sheet rangkaian dapat dilihat pada tabel 3.2.

Gambar 3.4 Rangkaian Aktuator

(36)

Tabel 3.2 Datasheet Rangkaian Aktuator

PompaAir Stopperin Stopperout Conveyor Wemos

Relay1 - - - D0

- Relay2 - - D3

- - Relay3 - D4

- - - Relay4 D8

VCC VCC VCC VCC 5V

GND GND GND GND GND

3.2.4 Perancangan Rangkaian Output

Pada rangkaian output terdapat OLED yang berfungsi sebagai antar muka untuk menampilkan data yang perlu disampaikan kepada user. Perancangan rangkaian output dapat dilihat pada gambar 3.5 dan data sheet rangkaian dapat dilihat pada tabel 3.3.

Gambar 3.5 Rangkaian Output

Tabel 3.3 Datasheet Rangkaian Output OLED

I2C WEMOS

SCL D1

SDA D2

VCC 5V

GND GND

3.2.5 Perancangan Keseluruhan Alat

Desain keseluruhan bertujuan untuk rancang bangun tersebut dapat melakukan mekanisme pengisian cairan dalam botol seusai dengan yang diinginkan

(37)

21

penulis dan berjalan sesuai dengan program. Perancangan keseluruhan alat pada Tugas Akhir ini dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Desain Keseluruhan Rancang Bangun

Perancangan sebuah conveyor yang akan digunakan untuk laju botol dapat dilihat pada gambar 3.7.

Gambar 3.7 Conveyor Pada Rancang Bangun

Perancangan toggle switch, emergency button, OLED, dan holder solenoid push pull untuk digunakan sebagai stopper input dan stopper output. Holder untuk nozzle yang digunakan untuk pengisian botol. Holder sensor untuk pendeteksi botol dapat dilihat pada gambar 3.8.

(38)

Gambar 3.8 Desain Penempatan Modul Pada Rancang Bangun

Keterangan pada gambar 3.8 :

 A = OLED I2C

 B = Toggle switch 12V

 C = Toggle switch start

 D = Toggle switch mode

 E = Tombol emergency

 F = Nozzle

 G = Sensor IR FC-51

 H = Stopper in

 I = Stopper out

 J = Pompa air

Rancangan panel listrik yang didalamnya terdapat semua rangkaian listrik yang akan digunakan dapat dilihat pada gambar 3.9.

(39)

23

Gambar 3.9 Desain Penempatan Panel Listrik pada Rancang Bangun

Keterangan pada gambar 3.9 :

 A = Wemos D1 R2

 B = Modul Relay

 C = Power Supply

(40)

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Gambar 3.10 Flowchart Program

Pada gambar 3.10 flowchat di atas Menjelaskan bahwa sistem dimulai dari pemilihan mode dimana sistem tersebut memiliki dua buah mode online dan offline.

Pada mode online dimulai dari pencarian koneksi pada perangkat untuk dapat terhubung dengan internet dan terhubung dengan MQTT. Pada saat mengkoneksikan sinyal pada wifi program akan terus berulang sampai mendapatkan alamat wifi berlaku sama dengan mengkoneksikan pada broker MQTT. Pada mode offline maka program langsung menuju pada pemilihan mode

(41)

25

start atau mode stanby. Untuk pemilihan mode stanby dapat dilihat pada gambar L3.11 dan pada mode stanby program akan menampilkan informasi pada layar OLED dan mengirimkan data pada broker MQTT dimana semua data dikirimkan menjadi 0 (nol) serta digunakan untuk input password. Setelah toggle switch start dalam keadaan menyala, kemudian dilanjutkan ke dalam mode inisialisasi. Dimana mode inisialisasi digunakan untuk mengatasi pengisian pertama kali dimana pada saat pertama kali selang air dalam kondisi kosong yang menyebabkan volume dalam botol menjadi tidak terpenuhi. Kondisi inisialisasi hanya terjadi selama satu kali dan kemudian kembali pada mode start. Sedangkan pada mode start program akan memulai dengan menyalakan conveyor dan dilanjutkan stopper input keadaan non aktif dan stopper output dalam keadaan aktif. Dilanjutkan dengan sensor yang mendeteksi bahwa terdapat dua botol proses dapat dilihat pada gambar L3.12.

Setelah sensor mendeteksi dua buah botol maka conveyor akan berhenti dan stopper input dan stopper output dalam keadaan non aktif. Kemudian pompa air akan menyala untuk mengisi cairan ke dalam botol selama 6,8 detik sampai terisi proses tersebut dapat dilihat pada gambar L3.13. Proses selanjutnya conveyor menyala dan stopper output mati dan botol selesai diisi cairan contoh proses dapat dilihat pada gambar L3.14. Proses selanjutnya adalah botol yang telah terdeteksi sensor akan dicatat pada bagian produksi. Kemudian akan mencari perhitungan produksi per menit dimana data dalam produksi dibagi dengan data menit waktu rancang bangun distart. Setelah itu data produksi, menit, produksi per menit, dan kondisi akan ditampilkan pada OLED. Kemudian ketika dalam mode online dilanjutkan dengan pengecekan password yang digunakan untuk keamanan untuk mengirimkan data produksi, menit, produksi per menit, dan kondisi yang akan dikirimkan ke broker MQTT. Pada mode offline akan langsung menampilkan data pada OLED contoh proses tersebut dapat dilihat pada gambar L3.15.

(42)

26 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini terdapat hasil dari analisis pengujian dari hasil penelitian yang telah dilakukan. Terdapat beberapa tahap yang dilakukan dalam pengujian pada Tugas Akhir ini. Diantaranya sebagai berikut:

4.1 Pengujian Input

4.1.1 Tujuan Pengujian Input

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menguji proses input yang dilakukan melalui sensor dan toggle switch.

4.1.2 Peralatan yang Digunakan Pengujuan Input 1. Wemos D1 R2.

2. Sensor IR FC-51.

3. Toggle switch.

4. PC/Laptop.

5. Kabel jumper.

4.1.3 Cara Pengujian Input

1. Menghubungkan Sensor IR FC-51 dan toggle switch ke wemos D1 R2 menggunakan kabel jumper.

2. Menghubungkan wemos D1 R2 ke PC/Laptop.

3. Membuka apikasi arduino IDE pada PC/Laptop.

4. Membuka program yang telah dibuat.

5. Mengunggah program ke wemos D1 R2.

6. Membuka serial monitor pada wemos D1 R2.

7. Mengamati Sensor IR FC-51 dan toggle switch apakah berfungsi sesuai dengan program.

(43)

27

4.1.4 Hasil Pengujian Input

Gambar 4.1 – 4.6 merupakan hasil dari pengujian sensor IR FC-51 dan toggle switch.

Pada gambar 4.1 menjelaskan bahwa sensor sedang tidak dalam kondisi mendeteksi suatu objek. Dimana lampu indikator pada sensor dalam keadaan mati serta mengeluarkan output high.

Gambar 4.1 Sensor IR Keadaan Tidak Mendeteksi

Pada gambar 4.2 menjelaskan bahwa sensor sedang dalam kondisi mendeteksi suatu objek. Dimana lampu indikator pada sensor dalam keadaan menyala serta mengeluarkan output low.

Gambar 4.2 Sensor IR Keadaan Mendeteksi

Pada gambar 4.3 menjelaskan bahwa toggle switch sedang dalam kondisi off serta mengeluarkan output low.

(44)

Gambar 4.3 Toggle Switch Keadaan Off

Pada gambar 4.4 menjelaskan bahwa toggle switch sedang dalam kondisi on serta mengeluarkan output high.

Gambar 4.4 Toggle Switch Seadaan On

Pada gambar 4.5 menjelaskan bahwa serial monitor sedang membaca input dari sensor dan toggle switch dalam keadaan high.

Gambar 4.5 Tampilan Serial Monitor Input Keadaan High

Pada gambar 4.6 menjelaskan bahwa serial monitor sedang membaca input dari sensor dan toggle switch dalam keadaan low.

(45)

29

Gambar 4.6 Tampilan Serial Monitor Input Keadaan Low.

Tabel L4.1 Pengujian Input Sensor dan Switch

No Sensor Switch Serial Monitor Sensor Serial Monitor Switch Berhasil

1 nondetect ON 1 1 1

Keseluruhan Tabel L4.1 dapat dilihat pada lampiran

Pada tabel L4.1 telah dilakukan pengujian input sensor dan switch dengan persentase berhasil 100% dan dihasilkan bahwa pengujian dapat dilakukan bahwa ketika sensor mendeteksi sebuah objek maka output yang dikeluarkan 0 (low), dan apabila sensor tidak mendeteksi sebuah objek maka output yang dikeluarkan 1 (high). Pada toggle switch ketika dalam kondisi ON maka output yang dikeluarkan 1 (high), sedangkan ketika dalam kondisi OFF maka output yang dikeluarkan 0 (low).

4.1.5 Analisis Data Pengujian Input

Gambar 4.1 – 4.6 menunjukkan pengujian yang telah dilakukan dan menghasilkan kesimpulan sensor IR FC-51 dan toggle switch sesuai dengan program yang diuji coba.

4.2 Pengujian Aktuator

4.2.1 Tujuan Pengujian Aktuator

Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk memastikan bahwa aktuator berjalan sesuai dengan program yang telah diberikan.

(46)

4.2.2 Peralatan yang Digunakan Pengujuan Aktuator 1. Wemos D1 R2.

2. Modul Relay.

3. Solenoid push pull.

4. Pompa air.

5. Synchronous motor.

6. PC/Laptop.

7. Kabel jumper.

4.2.3 Cara Pengujian Aktuator

1. Menghubungkan soleoid push pull dengan modul relay menggunakan kabel.

2. Menghubungkan pompa air dengan modul relay menggunakan kabel.

3. Menghubungkan synchronous motor dengan modul relay menggunakan kabel.

4. Menghubungkan modul relay dengan wemos D1 R2.

5. Menghubungkan wemos D1 R2 dengan PC/Laptop.

6. Membuka aplikasi arduino ide pada PC/Laptop.

8. Mengunggah program pada wemos D1 R2.

10. Mengamati solenoid push pull, pompa air, dan synchronous berfungsi sesuai dengan program.

4.2.4 Hasil Pengujian Aktuator

Pada gambar 4.7 – 4.9 adalah hasil dari pengujian pada aktuator yang digunakan untuk mengoperasikan proses pengisian cairan pada botol.

Pada gambar 4.7 menjelaskan bahwa aktuator dalam keadan 0 (low) dan dapat dilihat bahwa lampu indikator pada modul relay dalam keadaan mati.

(47)

31

Gambar 4.7 Modul Relay Aktuator Keadaan Low

Pada gambar 4.8 menjelaskan bahwa aktuator dalam kondisi 1 (high) atau menyala, dan dapat dilihat bahwa dilihat bahwa indikator pada modul relay dalam keadaan menyala.

Gambar 4.8 Modul Relay Aktuator Keadaan High

Pada gambar 4.9 menjelaskan bahwa serial monitor menampilkan informasi berupa aktuator dalam keadaan menyala dan mati secara bergantian.

Gambar 4.9 Tampilan Serial Monitor Relay pada Aktuator

(48)

Tabel L4.2 Pengujian Aktuator

No Pompa

Air Stopperin Stopperout Conveyor

Serial Monitor

Pompa Air

Serial Monitor Stopperin

Serial Monitor Stopperout

Serial Monitor Conveyor

Berh asil

1 Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala 1

5 Mati Mati Mati Mati Mati Mati Mati Mati 1

Pada tabel L4.2 telah dilakukan pengujian aktuator dimana memiliki persentase keberhasilan 100%. Aktuator yang diujikan berupa pompa air, stopperin, stopperout, dan conveyor.

4.2.5 Analisis Data Pengujian Aktuator

Gambar 4.7 dan 4.9 menunjukkan hasil pada pengujian aktuator dapat berfungsi sesuai dengan program. Pengujian pada aktuator berupa menyala dan mati sesuai dengan data yang telah ditampilkan pada serial monitor dan tabel.

4.3 Pengujian Output

4.3.1 Tujuan Pengujian Output

Tujuan dari pengujian ini adalah memastikan bahwa oleh dapat berkerja sesuai dengan program yang telah dibuat.

4.3.2 Peralatan yang Digunakan Pengujuan Output 1. OLED I2C.

2. Kabel jumper.

3. Wemos D1 R2.

4. PC/Laptop.

4.3.3 Cara Pengujian Output

1. Menghubungkan OLED I2C ke wemos D1 R2 menggunakan kabel jumper.

(49)

33

6. Mengamati OLED I2C berfungsi sesuai dengan program.

4.3.4 Hasil Pengujian Output

Pada gambar 4.10 dan 4.11 adalah hasil dari pengujian pada OLED I2C dimana OLED akan menampilkan teks atau informasi yang sesuai dengan program.

Pada Gambar 4.10 memperlihatkan bahwa OLED dalam keadaan tidak menampilkan informasi kepada user.

Gambar 4.10 OLED Dalam Keadaan Tidak Menampilkan Informasi

Pada gambar 4.11 memperlihatkan bahwa OLED dalam keadaan menampilkan informasi kepada user.

Gambar 4.11 OLED Dalam Keadaan Menampilkan Informasi

4.3.5 Analisis Data Pengujian Output

Gambar 4.10 dan 4.11 menunjukkan hasil pada pengujian OLED I2C dapat berfungsi sesuai dengan program.

(50)

4.4 Pengujian Aplikasi MQTT Panel

4.4.1 Tujuan Pengujian Aplikasi MQTT Panel

Pengujian ini memiliki tujuan untuk memastikan aplikasi MQTT Panel dapat berkomunikasi sesuai dengan program.

4.4.2 Peralatan yang Digunakan Pengujuan Aplikasi MQTT Panel 1. Wemos D1 R2.

2. Modul RTC.

3. Smartphone android.

4. PC/Laptop.

4.4.3 Cara Pengujian Aplikasi Aplikasi MQTT Panel

1. Menghubungkan RTC ke wemos D1 R2 dengan kabel jumper.

4. Mendownload Aplikasi MQTT Panel pada smartphone.

5. Configurasi Aplikasi MQTT Panel pada smartphone.

9. Mengamati serial monitor dan aplikasi MQTT panel saling berkomunikasi.

4.4.4 Hasil Pengujian Aplikasi MQTT Panel

Pada gambar 4.12 – 4.15 dapat dilihat bahwa wemos D1 R2 dapat berkomunikasi dengan aplikasi MQTT Panel. Komunikasi yang dilakukan adalah komunikasi dua arah. Dimana wemos D1 R2 dapat menerima dan mengirim data dari MQTT Panel. MQTT Panel juga dapat menerima serta mengirim data kepada wemos D1 R2.

(51)

35

Pada gambar 4.12 merupakan contoh dari konfigurasi aplikasi MQTT Panel untuk terkoneksi dengan broker.

Gambar 4.12 Konfigurasi Koneksi MQTT Panel Dengan Wemos D1 R2

Pada gambar 4.13 merupakan contoh dari konfigurasi aplikasi MQTT Panel untuk membuat panel yang berisi informasi data pada topik yang akan ditampilkan.

Gambar 4.13 Konfigurasi Panel Dalam Aplikasi

Pada gambar 4.14 merupakan contoh dari tampilan MQTT yang akan digunakan. Dimana terdapat tampilan informasi grafik produksi, data produksi, data menit, data produksi per menit, data kondisi mesin dan password yang digunakan sebagai keamanan untuk pengiriman data.

(52)

Gambar 4.14 Tampilan Aplikasi MQTT Panel yang Telah Terkoneksi

Gambar 4.15 merupakan contoh data yang dikirimkan oleh wemos kepada aplikasi MQTT panel. Kemudian data tersebut akan diterima oleh MQTT Panel dan ditampilkan pada aplikasi MQTT Panel.

Gambar 4.15 Tampilan Serial Monitor Uji Coba Aplikasi MQTT Panel

Tabel L4.3 Pengujian Aplikasi MQTT Panel

No Data Waktu

Data Produksi

Data Permenit

Data Kirim

Waktu Kirim

Data Diterima

Waktu Terima

Data Waktu

Waktu Terima

Data Produksi

Waktu Terima

Data Permenit

Kecepatan Kirim (s)

1 1 1 1 Kirim 12:10:00 Diterima 12:10:01 1 12:10:01 1 12:10:01 1 00:00:01

2 2 2 2 Kirim 12:10:01 Diterima 12:10:02 2 12:10:02 2 12:10:02 2 00:00:01

3 3 3 3 Kirim 12:10:02 Diterima 12:10:03 3 12:10:05 3 12:10:05 3 00:00:02

4 4 4 4 Kirim 12:10:03 Diterima 12:10:05 4 12:10:05 4 12:10:05 4 00:00:02

5 5 5 5 Kirim 12:10:04 Diterima 12:10:05 5 12:10:05 5 12:10:05 5 00:00:01

Pada tabel L4.3 telah dilakukan pengujian untuk kecepatan pengiriman data dari wemos ke broker MQTT. Dari pengujian pada tabel L4.3 dapat diketauhi

(53)

37

bahwa rata-rata waktu kecepatan pengiriman data dengan 50 kali percobaan adalah 2 detik.

4.4.5 Analisis Data Pengujian Aplikasi MQTT Panel

Gambar 4.12 – 4.15 menunjukkan wemos D1 R2 dapat berkomunikasi dengan aplikasi MQTT Panel sesuai dengan program. Pengujian menggunakan internet pribadi dengan kecepatan bandwidth sebesar 50Mbps.

4.5 Pengujian Seluruh Sistem

4.5.1 Tujuan Pengujian Seluruh Sistem

Pengujian ini memiliki tujuan untuk memastikan seluruh sistem dapat berjalan sesuai dengan program.

4.5.2 Peralatan yang Digunakan Pengujuan Seluruh Sistem 1. Sensor IR FC-51.

2. Toggle switch.

3. Modul relay.

4. Solenoid push pull.

5. Pompa air.

6. Synchronous motor.

7. OLED I2C.

8. Wemos D1 R2.

9. Kabel jumper.

10. Smartphone dan aplikasi MQTT Panel.

11. PC/Laptop.

4.5.3 Cara Pengujian Seluruh Sistem

1. Menghubungkan semua komponen menggunakan kabel jumper.

(54)

5. Membuka aplikasi MQTT Panel.

6. Menonaktifkan tombol emergency untuk menyalakan power.

7. Mengatur toggle switch relay dalam keadaan ON untuk menyalalakan relay.

8. Mengatur toggle switch mode, jika user menginginkan mode online maka toggle switch mode diatur dalam keadaan ON. Jika user menginginkan mode offline maka toggle switch mode diatur dalam keadaan OFF.

9. Mengatur toggle switch start, jika user menginginkan mode running maka toggle switch start diatur dalam keadaan ON. Jika user menginginkan mode standby maka toggle switch mode diatur dalam keadaan OFF.

10. Mengamati proses yang berjalan sesuai dengan program.

4.5.4 Hasil Pengujian Seluruh Sistem

Pada gambar 4.16 – 4.30 dapat diamati bahwa proses dapat berjalan sesuai dengan program.

Pada gambar 4.16 merupakan contoh pengujian dimana pada saat mode online pertama kali dinyalakan, perangkat akan mencari koneksi internet yang sudah diatur pada program dan mengkoneksikan dengan broker MQTT.

Gambar 4.16 Pengujian Pencarian Koneksi

Pada gambar 4.17 merupakan contoh pengujian dimana pada saat mode offline akan langsung menuju mode stanby. Ketika pada mode online maka akan menunggu perangkat terkoneksi dulu dengan internet dan broker pada MQTT baru

(55)

39

kemudian menuju mode stanby. Pada mode stanby password bisa diinputkan baik itu password benar maupun password salah.

Gambar 4.17 Pengujian Mode Stanby

Pada gambar 4.17 merupakan contoh pengujian dimana pada mode inisialisasi digunakan pada saat menyalakan mesin pertama kali. Mode ini digunakan untuk mengatasi kekurangan volume botol pada saat pengisian pertama kali dikarenakan selang pada nozzle dalam kondisi kosong yang menyebabkan kurangnya cairan yang masuk ke dalam botol.

Gambar 4.18 Pengujian Mode Inisialisasi

Pada gambar 4.19 merupakan contoh dari pengujian pada saat perangkan melakukan start dan proses produksi. Ketika pada mode offline maka perangkat akan melakukan proses produksi tanpa mengirimkan data dikarenakan tidak terkoneksi dengan internet dan broker MQTT. Kemudian ketika pada mode online maka perangkan akan melakukan proses produksi dan proses pengiriman data kepada aplikasi MQTT Panel dengan syarat password yang telah dinputkan benar.

(56)

Gambar 4.19 Pengujian Mode Start

Pada gambar 4.20 merupakan contoh dari pengujian reconnect. Dimana pada saat mode online dan kemudian kehilangan koneksi maka sistem akan melakukan pencarian koneksi dan menampilkan informasi kepada pengguna dengan menampilkan bahwa sistem dalam keadaan reconnect atau sedang kehilangan koneksi internet dan sedang mencari koneksi internet tersebut.

Gambar 4.20 Pengujian Keadaan Reconnect

Pada gambar 4.21 merupakan contoh proses pengisian cairan dalam botol.

Dimana dalam proses tersebut dimulai dengan stopper in dalam keadaan mati, stopper out dalam keadaan menyala dan conveyor menyala. Kemudian sensor mendeteksi bahwa ada dua buah botol yang terdeteksi, maka stopperin akan menyala, conveyor mati dan pompa air akan menyala selama 8 detik dimana itu waktu yang dibutuhkan untuk mengisi botol sampai penuh. Setelah botol terisi maka pompa air akan mati dan stopperin menyala, stopperout mati serta conveyor juga akan menyala. Dan kembali keproses awal.

(57)

41

Gambar 4.21 Pengujian Pengisian Botol

Pada gambar 4.22 merupakan contoh pengujian dimana pada mode stanby maka akan mengirimkan data 0 pada topik menit, produksi, dan produksi permenit.

Serta akan mengirimkan data stanby pada aplikasi MQTT Panel. Pada mode stanby password bisa diinputkan baik itu password benar maupun password salah.

Gambar 4.22 Pengujian MQTT Pada Saat Stanby

Pada gambar 4.23 merupakan contoh pengujian pengiriman password keamanan yang dapat dilihat pada serial monitor. Dimana ketika password yang diinputkan oleh MQTT Panel dalam keadaan benar, maka password akan terbuka yang digunakan untuk mengirim data monitoring pada saat produksi. Sebaliknya jika password yang diinputkan oleh MQTT Panel dalam keadaan salah, maka password akan terkunci dimana tidak akan mengirimkan data pada saat produksi.

(58)

Gambar 4.23 Pengujian Komunikasi Data Password

Pada gambar 4.24 merupakan contoh dimana password dalam keadaan benar dan pada saat produksi berjalan maka akan mengirimkan data monitoring berupa topik menit, produksi, produksi per menit, dan kondisi.

Gambar 4.24 Pengujian MQTT Password Benar

Pada gambar 4.25 merupakan contoh dimana password dalam keadaan salah dan pada saat produksi berjalan maka tidak akan mengirimkan data monitoring.

Gambar 4.25 Pengujian MQTT Password Salah

(59)

43

Pada gambar 4.26 merupakan contoh pengujian durasi waktu pompa air menyala. Pengujian tersebut bertujuan untuk memperoleh waktu durasi yang dibutuhkan untuk dapat mengisi botol dengan volume sebesar 100 ml.

Gambar 4.26 Pengujian Durasi Waktu Pompa Air

Tabel L4.4 Tabel Pengujian Durasi Waktu Pompa Air

No Durasi (s) Volume (ml)

1 0,2 3

2 0,4 6

3 0,6 9

4 0,8 12

5 1 15

Keseluruhan Tabel L4.4 dapat dilihat pada lampiran.

Pada tabel L4.4 pengujian durasi waktu pompa air diperoleh nilai bahwa untuk dapat mengisi botol dengan volume 100 ml dibutuhkan waktu 6.8 detik.

Gambar 4.27 merupakan contoh pengujian volume cairan dari botol yang melakukan pengisian pada nozzle nomor 1 (satu).

(60)

Gambar 4.27 Volume Botol pada Nozzle 1

Gambar 4.27 merupakan contoh pengujian volume cairan dari botol yang melakukan pengisian pada nozzle nomor 2 (dua).

Gambar 4.28 Volume Botol pada Nozzle 2

Gambar 4.29 merupakan contoh dari pengujian selisih volume pengisian cairan ke dalam botol pada nozzle 1 (satu) dan nozzle 2 (dua).

Gambar 4.29 Pengujian Selisih Volume Filling Nozzle

(61)

45

Tabel L4.5 Tabel Pengujian Selisih Volume Filling Nozzle No Volume Nozzle 1

(ml) Volume Nozzle 2

(ml) Selisih (ml)

1 100 98 2

2 99 99 0

3 100 98 2

4 100 98 2

5 99 99 0

Pada tabel L4.5 pengujian selisih volume filling nozzle diperoleh nilai rata- rata selisih volume antara nozzle 1 (satu) dan nozzle 2 (dua) sebesar 1,3 ml dalam 30 kali percobaan.

Gambar 4.30 merupakan contoh dari tampilan serial monitor pada saat melakukan pengujian produksi mesin filling.

Gambar 4.30 Pengujian Produksi Mesin Filling

Tabel L4.6 Tabel Pengujian Produksi Mesin Filling

No Produksi Menit Produksi/Menit Berhasil

1 1 0 0 1

2 2 0 0 1

3 3 0 0 1

4 4 0 0 1

5 5 0 0 1