Prototipe pemilah kematangan buah pisang berdasarkan warnanya menggunakan conveyor

i

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE PEMILAH KEMATANGAN BUAH

PISANG BERDASARKAN WARNANYA

MENGGUNAKAN CONVEYOR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

ANDREAS DICKY HARIYANTO

Nim : 125114009

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

FINAL PROJECT

PROTOTYPE OF BANANA RIPENNES SORTING

BASED ON COLOUR USING CONVEYOR

In partial fulfilment of the requirements for the degree of Sarjana Teknik in Electrical Engineering Study Program

Faculty of Science and Technology Sanata Dharma University

ANDREAS DICKY HARIYANTO

Nim : 125114009

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang berjudul

“PROTOTIPE PEMILAH BUAH PISANG BERDASARKAN WARNANYA

MENGGUNAKAN CONVEYOR” tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Apabila dikemudian hari ditemukan indikasi plagiatisme dalam naskah ini, maka saya bersedia menanggung segala sanksi sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku.

Yogyakarta, 20 Maret 2017

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“

RULE YOUR MIND OR IT WILL RULE YOU

”

“ three

things cannot be long hidden : the sun,

the moon, and the truth

”

<buddha>

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

Tuhan Yesus Kristus penyelamatku

Bunda Maria dan Malaikat

pelindungku…

Orang tua tercinta, untuk doanya, serta

Dukungannya secara moral maupun materi

vii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : ANDREAS DICKY HARIYANTO

Nomor Mahasiswa : 125114009

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PROTOTIPE PEMILAH KEMATANGAN BUAH

PISANG BERDASARKAN WARNANYA

MENGGUNAKAN CONVEYOR

Beserta perangkat yang diperlukan (bilaada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencan tumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 20 Maret 2017

viii

INTISARI

Perkembangan dunia teknologi sangat berpengaruh bagi kehidupan manusia. Perkembangan teknologi dapat mempermudah kinerja manusia dan meningkatkan efisiensi tenaga dan waktu untuk mendukung proses operasional suatu usaha. Salah satunya adalah conveyor untuk mengenali buah pisang dan memisahkan pisang berdasarkan warnadengan menggunakan teknologi image processing. Proses pemisahan pisangmenggunakan masih banyak dilakukan secara manual atau dioperasikan oleh operator. Hal ini dirasa kurang efisien dan memerlukan waktu yang lama.

Berdasarkan hal tersebut, dibutuhkan adanya alat yang dapat mengenali pisang secara otomatis agar dapat memisahkan pisangnya, secara otomatis tanpa dioperasikan operator.Urutan pengenalan kematangan Pisang yaitu citra RGB benda diubah menjadi citra Hsv untuk mempermudah proses pengenalan. Kemudian menghilangkan saturasi dan Hue dari citra Hsv,menghitung luasan pisang, menghitung warna kuning pada pisang, lalu dibandingkan antara luas dan warna kuning pisang, dan pengenalan pisang berdasarkan range nilai proporsi warna kuning berdasarkan masing-masing tingkatan pisang.conveyor digerakan oleh motor yang dikendalikanATmega32 menggunakan fasilitas interrupt dan komunikasi serial antara komputer dengan ATmega32 menggunakan komunikasi serial USART yang diprogram menggunakan CodeVision AVR.

Hasil dari penelitian ini adalah sistem dapat membedakan 7 macam tingkatan kematangan pisang secara realtime serta conveyor dapat memisahkan pisang berdasarkan tingkatan kematangan.Setelah melakukan percobaan sebanyak 70 kali, sistem dan conveyor dapat bekerja, meskipun melakukan kesalahan sebanyak 8 kali pada saat pengenalan dengan pencahayaan dan tata peletakan yang sesuai dengan batasan masalah dikarenakan kondisi pisang pada saat penelitian kurang memenuhi syarat untuk level kematangan terrentu.

ix

ABSTRACT

The development of technology is very influential for human life. Technological development can facilitate human performance and increase the efficiency of energy and time to support the operations of a business process. One of them is the conveyor to recognize bananas and separating pisanga by color using image processing technology. The separation process using a banana is carried out manually or operated by an operator. It is less efficient and requires a long time.

Based on this, there needs to be a tool that can automatically recognize bananas in order to insulate banana, operated automatically without operator. The introduction sequence Banana maturity are RGB image converted to image objects Hsv to facilitate the recognition process. Then eliminate saturation and Hue from Hsv image, calculating the area of a banana, banana yellow on the counting, and compared between extensive and yellow bananas, and bananas introduction by rangenilai proportion of yellow on their respective levels of pisang.conveyor driven by a motor that uses dikendalikanATmega32 facility interrupt and serial communication between computers with ATmega32 using USART serial communication are programmed using AVR CodeVision.

The result of this research is the system can distinguish 7 kinds of banana maturity level in

realtime and conveyor can separate banana based on maturity level. After experimenting

70 times, system and conveyor can work, although make mistake as much as 8 times at

moment of introduction with lighting and arrangement Laying in accordance with the

limitations of the problem due to the condition of bananas at the time of research is less

qualified for a certain level of maturity.

x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa banyak pihak yang telah memberikan doa, dukungan, perhatian serta bantuan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1) Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc.,Ph.D selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2) Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3) Ir. Tjndro selaku dosen pembimbing akademik yang telah mendampingi dan membimbing penulis selama perkuliahan.

4) Dr. Linggo Sumarno, dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian, sabar dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan tugas akhir ini.

5) Ibu Wiwien Widyastuti S.T, M.T,dan Bapak Dr.Iswanjono selaku dosen penguji yang telah bersedia memberikan masukan, bimbingan, dan saran dalam memperbaiki tugas akhir ini.

6) Bapak/ Ibu dosen yang telah mengajarkan banyak hal selama penulis menempuh pendidikan di Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

7) Kedua orang tua tercinta,atas kasih sayang, dukungan dan doa yang tiada henti. 8) Staff sekretariat Teknik Elektro yang telah membantu dalam hal administrasi. 9) Staff dan petugas laboratorium Teknik Elektro yang telah membantu banyak hal

untuk kelancaran tugas-tugas perkuliahan.

xi

11)Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang telah diberikan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, kelemahan dan jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

Yogyakarta, 20 Maret 2017

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUANPUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ... 3

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metodologi Penelitian ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI 2.1.Conveyor ... 6

2.1.1.Bagian – bagian Belt Conveyor ... 7

2.2.Motor Dc ... 9

2.2.1.Prinsip Dasar Cara Kerja ... 9

2.3.Limit Switch ... 11

2.4. Mikrokontroler AVR ATmega32 ... 12

2.4.1. Arsitektur AVR ATmega32 ... 12

2.4.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32 ... 13

2.4.3. Organisasi Memori AVR ATmega32 ... 14

2.4.4. Interupsi ... 15

xiii

2.4.6. Komunikasi Serial USART ... 18

2.5. Regulator ic 78xx dan Transistor Penguat Arus ... 24

2.6. Photodioda ... 25

2.7.Infrared ... 29

2.8. Relay ... 30

2.9. Webcam ... 30

2.10.Pisang ... 31

2.11. Pengolahan Citra Digital ... 33

2.12. Pemrosesan Citra ... 35

2.12.1. Segmentasi ... 35

2.13.Definisi Citra ... 36

2.13.1. Model Warna HSV ... 36

2.13.2. Model Warna RGB ... 40

2.14. Metode Lookup Table ... 41

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja Sistem ... 42

3.2. Perancangan Hardwere... 43

3.2.1.PerancanganMekanik Conveyor ... 43

3.2.2.Minimum System ATmega32 ... 44

3.2.3. Sensor Photodioda ... 46

3.2.4. Regulator dan Penguat Arus ... 47

3.2.5. Driver motor DC dengan limit switch. ... 48

3.3.Perancangan Perangkat Lunak ... 49

3.3.1.Flowchart Program Pengenalan kematangan pisang Pada MATLAB ... 51

3.3.2. Perancangan GUI MATLAB ... 54

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik dan Sistem Kerja Conveyor ... 55

4.2. Hasil Data Pengujian dan Pembahasan ... 57

4.2.1.Pengujian Proporsi Nilai Warna Kuning PadaPisang ... 57

xiv

4.2.3.Pengujian Keberhasilan Sistem Mendeteksi Pisang ... 59

4.2.4.Pengujian Keberhasilan Conveyor Memindahkan Pisang ... 61

4.2.5.Pengujian Komunikasi Serial ... 62

4.3.Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ... 62

4.3.1.Aplikasi CodeVision AVR ... 62

4.3.1.1. Pengendali Sensor Photodioda ... 62

4.3.1.2. Pengendali Komunikasi USART ... 63

4.3.1.3. Pengendali Motor ... 64

4.3.1.4. Subrutin Program Utama ... 65

4.3.2.Aplikasi MATLAB ... 65

4.3.2.1. Tampilan Gui MATLAB ... 66

4.3.2.2. Inisialisasi Komunikasi Serial ... 66

4.3.2.3. Inisialisasi Webcam ... 67

4.3.2.4. Proses Pengolahan Citra ... 67

4.3.2.5. Proses Pengenalan Pisang ... 68

Kesimpulan dan Saran ... 73

Daftar Pustaka ... 74

Daftar Gambar ... xv

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Conveyor ... 6

Gambar 2.2.Bagian-bagianconveyor ... 7

Gambar 2.3.Impact roller. ... 8

Gambar 2.4. Roll gandaukuranlebar belt kecil. ... 8

Gambar 2.5. Roll gandaukuranlebarbeltbesar. ... 9

Gambar 2.7.Cara kerja Motor DC. ... 10

Gambar 2.8.Simbol Dan BentukLimit Switch ... 11

Gambar 2.9.Konstruksi Dan SimbolLimit Switch ... 12

Gambar 2.10. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32 ... 13

Gambar 2.11. Mode Phase Correct PWM . ... 17

Gambar 2.12. Mode Fast PWM. ... 18

Gambar 2.13. Register UDR ... 19

Gambar 2.14. Register UCSRA ... 19

Gambar 2.15. Register UCSRB ... 21

Gambar 2.16. Register UCSRC ... 23

Gambar 2.17. Rangkaian Umum Regulator 78xx ... 25

Gambar 2.18. Rangkaian Catu Daya Dengan Penguat ... 25

Gambar 2.19. Simbol dan Bentuk Photodioda ... 27

Gambar 2.20. Respon RelatifSpektralUntukSi, Ge, danSeleniumDibandingkan DenganMata Manusia. ... 27

Gambar 2.21. Hubungan Iλ Dengan Fc Pada Photodioda ... 28

Gambar 2.22. Rangkaian Sensor Photodioda ... 29

Gambar 2.23. Aplikasi Sensor Photodioda ... 29

Gambar 2.21.BentukFisik Relay ... 30

Gambar 2.24. Contoh Webcam ... 31

Gambar 2.25.Pisang ... 31

Gambar 2.26 Standarkematanganpisangberdasarkanwarna ... 33

Gambar 2.27.SkemaKegiatanPengenalanPola ... 34

Gambar 2.29 deteksisisidandeteksigaris ... 36

Gambar 2.30.Gambar spectrum warna. ... 37

xvi

Gambar 2.32.Perbedaan model warna RGB dengan HSV ... 38

Gambar 2.33 model warna RGB ... 39

Gambar 2.34.contohColor lookup Tablepada RGB. ... 41

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem ... 42

Gambar 3.2 Desainconveyor... 44

Gambar 3.3. Rangkaian Osilator ATmega32 ... 45

Gambar 3.4. Rangkaian Reset ATmega32 ... 45

Gambar 3.5. Rangkaian Sensor Photodioda ... 46

Gambar 3.6 A.Rangkaian Regulator 5v[14]. B. Rangkaian regulator 24v[13]. ... 47

Gambar 3.7 Driver motor DC ... 48

Gambar 3.8 flowchart system ... 50

Gambar 3.9 flowchart system (lanjutan) ... 51

Gambar 3.10.a.gambarpisangasli, b. gamabarhsv, c. saturasidihilangkan. ... 52

Gambar 3.11.a. segmentasi area pisang, b. segmentasi area hue, c. segmentasihue yang berwarnakuning. ... 52

Gambar 3.12.areapisang yang berwarnakuning. ... 52

Gambar 3.13.flowchartsistempengenalanpisang ... 54

Gambar 3.14. Perancangan GUI ... 55

Gambar 4.1. Conveyor ... 56

Gambar 4.2. a. Minimum System, b.Pisang, c.Driver Motor, d.Relay, e. Tempat Peletakan Pisang ... 57

Gambar 4.3. Grafik Data ProporsiWarnaKuning ... 59

Gambar 4.4. Peletakan Pisang. ... 60

Gambar 4.9. Pengujian Level 7 ... 61

Gambar 4.10. Pengujian Level 5 ... 62

Gambar 4.11. Pengujian Level 4 ... 62

Gambar 4.12.pengujian Level 3 ... 63

Gambar 4.12. Listing Program ADC ... 65

Gambar 4.13. Listing Program Pengendali Conveyor ... 66

Gambar 4.14. Listing Program Komunikasi USART ... 66

Gambar 4.15. Listing program pengendali putar motor ... 66

Gambar 4.16 Penginisaialisasi Port ... 67

xvii

Gambar 4.18 Pemberian Nilai Kotak ... 67

Gambar 4.19. Subrutin Program Utama ... 68

Gambar 4.20. Tampilan GUI MATLAB ... 69

Gambar 4.21. Inisialisasi Komunikasi Serial ... 70

Gambar 4.22. Inisialisasi Webcam ... 70

Gambar 4.23. Proses Pengolahan Citra ... 71

Gambar 4.24. Listing Program Pengenalan Pisang ... 72

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 PenelitianPendukungTerdahulu ... 2

Table 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi ... 15

Tabel 2.2. Penentuan Ukuran Karakter ... 22

Tabel 2.3. Karakteristik Regulator Tegangan ic 78xx ... 24

Tabel 2.4. Hubungan Arus Dengan Hambatan ... 28

Tabel 2.5.Perubahankandunganpatidangula ... 32

Tabel 4.1. Data Proporsi Masing-Masing Level Pisang ... 59

Tabel 4.2. Pengujian Keberhasilan Sistem Mendeteksi Kematangan Pisang... 61

Tabel 4.3. Pengujian Keberhasilan Conveyor MemindahkanPisang ... 64

Tabel 4.4.Pengujian Komunikasi Pengirim ... 64

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Sistem kendali mesin menggunakan saklar magnet (Magnetic Controller) sudah mulai ditinggalkan, sebagian besar industri menggunakan sistem kendali yang ringkas, mudah penggunaannya, mudah memodifikasi kerjanya dan mempunyai keistimewaan dibandingkan dengan saklar magnet. Tahap awal penelitian, ditemukan bahwa sebagian besar industri menerapkan sistem control menggunakan Microcontroler sebagai alat kontrol kerja produksi. Proses identifikasi buah-buahan yang dilakukan secara tradisional mengalami banyak kendala, hal ini akibat sifat manusia itu sendiri yang mempunyai kelemahan yang akhirnya meyebabkan kurangnya kualitas dalam penyortiran antara buah matang dan tidak matang. Kemajuan teknologi komputer telah menyentuh dunia pertanian baik dari segi sebelum panen maupun pasca panen, namun disini timbul permasalahan bagaimana mengenali buah tersebut sehingga sesuai dengan kondisi yang diinginkan pada saat pasca panen.

Kondisi buah pisang ditentukan oleh beberapa parameter, diantaranya adalah parameter tingkat kematangan yang dilihat dari sisi warna dari pisang. Mutu pisang yang baik sangat ditentukan oleh tingkat ketuaan buah dan penampakannya. Tingkat ketuaan buah diukur berdasarkan umurnya, sedang penampakan yang baik diperoleh dari penanganan pasca panen yang baik [1]. Umumnya klasifikasi kematangan buah pisang dilakukan dengan cara manual yaitu menggunakan indera manusia.

Beberapa penelitian terdahulu yang berkaitan dengan aplikasi pengolahan citra digital yang telah dilakukan sebelumnya dapat dilihat pada Tabel 1.1 ini :

Tabel 1.1 Penelitian Pendukung Terdahulu

No Nama Tahun Objek Metode

1 Febry Yuni Mulato (2015) Jambu Biji RGB, Fuzzy

2 Prianggono (2005) Jeruk Lemon RGB, Kamera Online

3 Arham (2004) Jeruk Nipis RGB, JST

Objek yang dikaji dalam penelitian terdahulu yaitu Jambu Biji yang diteliti mengukur kematangan buah Jambu Biji berdasar kemiripan warna. Pada penelitian ini, dalam penentuan tingkat kematangan buah Jambu Biji, dapat ditentukan berdasarkan komposisi warnanya. Sebagai pembanding adalah model Fuzzy. Informasi yang dihasilkan berupa persentase kemiripan dan penggolongan kematangan buah yang meliputi mentah, mengkal, dan matang. Hasil percobaan pada program yang telah dibuat menunjukkan bahwa citra yang memiliki kemiripan distribusi warna citra yang sama persis memiliki selisih jarak sama dengan nol [2]

Penelitian lain yaitu pendeteksi buah jeruk lemon pada pohonnya secara online/ real time menggunakan kamera. Pada penelitian ini dikembangkan algoritma yang memungkinkan mendeteksi keberadaan buah jeruk lemon pada pohonnya dengan mempelajari, mengkaji dan menganalisis karakteristik sinyal-sinyal warna dalam model warna RGB dan HSI dari citra buah jeruk lemon dan latarnya. Sehingga didapat parameter warna yang digunakan sebagai sarana untuk memisahkan antara buah jeruk lemon dan latarnya [3].

Penelitian yang mendukung terkait penggunaan pengolahan citra digital dan jaringan syraf tiruan yaitu dalam penelitian evaluasi mutu jeruk nipis dengan metode pengukuran non konvensional menggunakan pengolahan citra digital (digital image processing) menghasilkan data yang akan diproses secara pembelajaran dengan jaringan Saraf tiruan sehingga dapat digunakan untuk menentukan mutu buah [3].

setiap parameter tingkat kematangan tersebut digunakan sebagai perbandingan dalam look up table yang digunakan sebagaiarray untuk menggantikan runtime operasi perhitungan.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah Merancang dan membangun sebuah miniatur suatu sistem kontrol conveyor menggunakan sistem kendali berbasis Mikrokontroler yang dapat digunakan sebagai simulasi kerja pemindahan barang di suatu industri.

Manfaatnya adalah:

1. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai langkah awal untuk membangun sistem klasifikasi buah pisang sesuai dengan tingkat kematangan yang dapat digunakan sebagai dasar acuan untuk menentukan tingkat kematangan objek lain dalam penanganan hasil pasca panen pertanian.

2. Hasil penelitian diharapkan dapat dimanfaatkan untuk membantu mempermudah penentuan kematangan buah pisang pada suatu industri.

1.3.

Batasan Masalah

Ruang lingkup masalah pada penelitian ini sebagai berikut:

1. Asumsi kematangannya adalah dari segi warna dan seragam baik dari segi bentuk dan segi warna.

2. Objek pisang sudah digolongkan tahapan kematangannya berdasarkan panduan indeks warna tingkat kematangan pisang dariSatuhu dan Supriyadi.

3. Identifikasi kematangan buah didasarkan proporsi warna kuning dengan nilai hue pada HSV.

4. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah look up table.

5. Buah diletakkan di tengah dengan posisi menyamping dan posisi buah tidak boleh keluar dari sisi citra.

6. Pemilahan kematangan buah pisang menggunakan 2 conveyor. Conveyor 1 untuk mengidentifikasi warna buah pisang, conveyor 2 untuk menempatkan buah pisang. 7. Menampilkan Informasi level kematangannya berupa level 1, level 2, level 3, level

8. Level 1 ditempatkan kekotak 1, Level 2 dan level 3 ditempatkan kekotak 2, level 4 dan level 5 ditempatkan kekotak 3, level 6 dan level 7 ditempatkan kekotak 4. 9. Objek pisang menggunakan pisang yang asli.

1.4.

Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metodologi yang dilakukan untuk menyusun penelitian ini antara lain:

1. Studi literatur, yaitu Mengumpulkan buku, artikel, jurnal, makalah, atau situs internet yang berhubungan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini.

2. Dokumenter, yaitu Menyaring referensi-referensi yang telah dikumpulkan sebelumnya sehingga diperoleh data-data yang relevan.

3. Perancangan hardwere, tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangan dari berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

4. Pembuatan hardwere,

5. Pemrograman (Coding), Melakukan pemrograman berdasarkan rancangan yang dibuat dengan menggunakan MATLAB.

6. Proses pengambilan data, Melakukan uji coba terhadap aplikasi yang telah dibuat. Membuat ringkasan tabel hasil pengujian dari hasil uji coba yang telah dibuat.pengambilan data dilakukan dengan cara memberikan input berupa buah pisang.

7. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan, Analisis data dilakukan membandingkan data yang di ambil dengan data dari sumber.

1.5.

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I: PENDAHULUAN

BAB II : DASAR TEORI

Bab ini berisi teori-teori yang mendukung kerja sistem dan teori yang digunakan dalam perancangan lengan robot.

BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN

Bab ini berisi penjelasan alur perancangan lengan robot serta flow chart program pendukung.

BAB IV : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi pengamatan dan pembahasan data yang diperoleh, berupa data tingkat keberhasilan sistem mendeteksi benda, data motor servo dan tingkat keberhasilan keseluruhan sistem lengan robot.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Belt Conveyor

Belt Conveyor adalahsuatu sistem mekanik yang mempunyai fungsi memindahkan barang dari satu tempat ke tempat yang lain. Conveyor banyak dipakai di industri untuk transportasi barang yang jumlahnya sangat banyak dan berkelanjutan. Alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap pengangkutan benda padat. Sabuk yang digunakan pada belt conveyor inidapat dibuat dari berbagai jenis bahan. Misalnya dari karet, plastik, kulit ataupun logam yang tergantung dari jenis dan sifat bahan yang akan diangkut. Untuk mengangkut bahan - bahan yang panas, sabuk yang digunakan terbuat dari logam yang tahan terhadap panas. Gambar conveyor dapat dilihat pada 2.1. [6]

Gambar 2.1. Conveyor. [6] Konstruksi dari belt conveyor adalah :

1. Konstruksi arah pangangkutan horizontal.

2. Konstruksi arah pengangkutan diagonal atau miring. 3. Konstruksi arah pengangkutan horizontal dan diagonal. Karakteristik dan performance dari belt conveyor yaitu :

1. Dapat beroperasi secara mendatar maupun miring dengan sudut maksimum. 2. Sabuk disanggah oleh plat roller untuk membawa bahan.

4. Serba guna.

5. Dapat beroperasi secara continiue. 6. Kapasitas dapat diatur.

2.1.1.

Bagian

–

bagian

Belt Conveyor

Kalau belt panjang, perlu dipakai training roller, kalau belt pendek tanpa training roller tidak masalah. Pada training roller sering dipasang pemutus arus, untuk menjaga kalau belt menerima beban maksimum, sehingga belt dapat menyentuh training dan akibatnya arusnya terputus gambar bagian bagian conveyor dapat dilihat pada gambar 2.2. fungsi bagian-bagian conveyor: [5]

Gambar 2.2. Bagian-bagian conveyor [5]

1. Feed hopper berfungsi untuk menjaga agar bahan dapat dibatasi untuk melebihi kapasitas pada waktu inlet.

2. Outlet chuter berfungsi untuk pengeluaran material.

3. Idle drum berfungsi mengikuti putaran drum yang lain.

4. Take up berfungsi untuk mengatur tegangan ban agar selalu melekat pada drum, karena semakin lama ban dipakai akan bertambah panjang, kalau tidak diatur ketegangannya ban akan menjadi kendor.

5. Belt cleaner berfungsi untuk membersikan belt agar belt selalu dalam keadaan bersih.

7. Impact roller (rol penyangga utama), berfungsi agar menjaga kemungkinan belt

kena pukulan beban, misalnya , beban yang keras, maka umumnya bagian depan sering diberi sprocket dari karet sehingga belt bertahan lama gambar dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Impact roller.[5] Banyaknya roll penyangga utama :

1. Roll tunggal, berfungsi untuk mengangkut material berupa unit.

2. Roll ganda, berfungsi supaya pengangkutan mencapai beban maksimum dan material tidak menjadi tumpah.

1. Untuk ukuran lebar belt yang cukup kecil seperti gambar 2.4.

Gambar 2.4. Roll ganda ukuran lebar belt kecil. [23] 2. Untuk ukuran lebar belt yang cukup lebar seperti gambar 2.5.

Semakin kecil ukuran lebar belt, maka semakin kaku, karena tebal belt lebih besar. Kalau semakin luas lebar belt, maka semakin lemas, sehingga sering digunakan 5 roll, agar kelengkungan roll sesuai dengan keadaannya.

2.2. Pengertian Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untukdiubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagianyang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bias berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. [7]

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet. [8]

2.2.1. Prinsip Dasar Cara Kerja

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor seperti gambar 2.7.

Gambar 2.7. Cara kerja Motor DC. [7]

pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum [7] :

1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran / loop, makakedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya padaarah yang berlawanan.

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan. 4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenagaputaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi.[8]

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok [8] :

1. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

2. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan Fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).

3. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

Limit switch pada gambar 2.8 merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar berikut. [9]

Gambar 2.8. Simbol Dan Bentuk Limit Switch [9] Limit switch umumnya digunakan untuk :

1. Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain. 2. Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil.

3. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar 2.9.

2.4. Mikrokontroler AVR ATmega32

AVR (Alf and Vegard’sRiscProcessor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega32. Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan power saving mode. AVR juga mempunyai ADC, PWM internal dan In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang. [10]

2.4.1. Arsitektur AVR ATmega32

Mikrokontroler ATmega32 memiliki arsitektur sebagai berikut :

a. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. b. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel.

c. Tiga buah timer/counter yaitu Timer 0, Timer 1, dan Timer 2. d. Watchdog Timer dengan osilator internal.

e. SRAM sebanyak 512 byte. f. Memori Flash sebesar 32 kb.

g. Sumber Interupsi internal dan eksternal. h. Port SPI (Serial Pheriperal Interface). i. EEPROM on board sebanyak 512 byte. j. Komparator analog.

k. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter). 2.4.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32

paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi berikutnya diambil dari memori program. [10]

Gambar 2.10. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32[10] Mikrokontroler ATmega32 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut:

a. VCC (power supply). b. GND (ground).

c. Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog digital converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah. d. Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor

internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).

e. Port C (PC7..PC0) Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).

f. Port D (PD7..PD0) Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).

g. RESET (Reset input). h. XTAL1 (Input Oscillator). i. XTAL2 (Output Oscillator).

k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC.

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter (ADC) dan port I/O 8-bit dua arah. Port B, Port C, Port D adalah suatu port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pada rangkaian reset, waktu pengosongan kapasitor dapat dihitung dengan persamaan 2.1. [10]

T = R x C (2.1)

2.4.3. Organisasi Memori AVR ATmega32

Arsitektur AVR mempunyai dua ruang memori utama, yaitu ruang memori data dan memori program. ATmega32 juga memiliki fitur EEPROM Memori untuk penyimpanan data.

Memori Program

Kode program disimpan dalam flash memory, yaitu memori jenis non-volatile yang tidak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan. Dalam ATmega32 terdapat 8Kbyte On-Chip di dalam sistem Memory Flash Reprogrammable untuk penyimpanan program. Untuk keamanan perangkat lunak, flash memori dibagi menjadi dua bagian, yaitu boot program dan bagian aplikasi program. [10]

Memori Data

Memori data adalah memori RAM (Random Access Memory) yang digunakan untuk keperluan program. Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu 32 General Purphose Register adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit). Dalam istilah processor komputer sehari-hari

GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin, port, timer/counter. [10]

2.4.4. Interupsi

mengerjakan instruksi program utama setelah instruksi-instruksi pada interupsi selesai dikerjakan.

Table 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi [10]

Jenis interupt PIN pada ATmega32

INT0 PORTD.2

INT1 PORTD.3

INT2 PORTB.2

ATmega32 menyediakan tiga interupsi eksternal yaitu, INT0, INT1, dan INT2. Masing-masing interupsi tersebut terhubung dengan pin ATmega32 seperti ditunjukan pada Tabel 2.1. Interupsi eksternal bisa dilakukan dengan memberikan logika 0 atau perubahan logika (rissing edge dan falling edge) pada pin interupsi yang bersangkutan [10].

2.4.5. Timer/Counter

Timer/Counter pada mikrokontroler AVR dapat digunakan untuk melakukan pencacahan waktu seperti pada jam digital maupun untuk menghasilkan sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yakni sinyal kotak dengan frekuensi dan duty cycle yang nilainya bisa diatur. ATmega32 memiliki tiga unit Timer/Counter yaitu Timer/Counter 0 (8 bit), Timer/Counter 1 (16 bit), dan Timer/Counter 2 (8 bit).[10]

TIMER/COUNTER 0

Fitur-fitur yang dimiliki:

1. Satu buah unit Compare Counter (Unit ini akan meng-count dan meng-compare) . 2. Clear timer pada saat compare match (Auto reload) .

3. Phase Correct PWM yang bebas glitch . 4. Frequency generator .

6. Prescaler clock hingga 10 bit.

7. Membangkitkan interupsi saat timer overflow dan atau compare match.

Perhitungan overflow interrupt sebagai pembangkit PWM ditunjukan pada persamaan 2.2, 2.3, dan 2.4 berikut .

(2.2)

(2.3)

(2.4) Keterangan :

f= frekuensi yang digunakan untuk eksekusi program T= periode

N= prescaller yang digunakan OCR = nilai cacahan pulsa Pulse = lebar pulsa

Berikut merupakan mode-mode operasi timer [7]:

Gambar 2.11. Mode Phase Correct PWM .[11]

b) Mode phase correct PWM (PCP), digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM dimana nilai register counter (TCNT0) yang mencacah naik dan turun secara terus menerus akan selalu dibandingakan dengan register pembanding OCR0. Hasil perbandingan register TCNT0 dan OCR0 digunakan untuk membangkitkan sinyal PWM yang dikeluarkan pada OC0 seperti ditunjukan Gambar 2.11.

c) CTC (Clear timer on compare match), register counter (TCNT0) akan mencacah naik kemudian di-reset atau kembali menjadi 0x00 pada saat nilai TCNT0 sama dengan OCR0. Sebelumnya OCR diset dulu, karena timer 0 dan 2 maksimumnya 255, maka range OCR 0-255.

Gambar 2.12. Mode Fast PWM. [11] 2.4.6. Komunikasi Serial USART

Komunikasi data adalah perpindahan data antara dua atau lebih peranti, baik yang berjauhan maupun yang berdekatan. Perpindahan data antara dua atau lebih peranti dapat dilaksanakan secara paralel atau seri. Komunikasi seri dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu komunikasi dara seri sinkron dan komunikasi data asinkron. Dikatakan sinkron jika sisi pengirim dan sisi penerima ditabuh (clocked) oleh penabuh (clock) yang sama, satu sumber penabuh, data dikirim beserta penabuh. Dikatakan asinkron jika sisi pengirim dan sisi penerima ditabuh oleh penabuh yang terpisah dengan frekuensi yang hampir sama, data dikirim disertai informasi sinkronisasi. [10]

Pada proses inisialisasi ini setiap perangkat yang terhubung harus memiliki baudrate yang sama. Beberapa fasilitas yang disediakan USART AVR adalah sebagai berikut:

a) Operasi full duplex (mempunyai register receive dan transmit yang terpisah). b) Mendukung kecepatan multiprosesor.

c) Mode kecepatan berorde Mbps . d) Operasi asinkron atau sinkron .

e) Operasi master atau slave clock sinkron.

f) Dapat menghasilkan baud-rate (laju data) dengan resolusi tinggi. g) Modus komunikasi kecepatan ganda pada asinkron.

Inisialisasi USART

Pada mikrokontroler AVR untuk mengaktifkan dan mengeset komunikasi USART dilakukan dengan cara mengaktifkan register-register yang digunakan untuk komunikasi USART. Register-register yang digunakan untuk komunikasi USART antara lain:

UDR merupakan register 8 bit yang terdiri dari dua buah dengan alamat yang sama, yang digunakan sebagai tempat untuk menyimpan data yang akan dikirimkan (TXB) atau tempat data diterima (RXB) sebelum data tersebut dibaca.

Gambar 2.13. Register UDR[10] USART Control and Status Register A (UCSRA)

Gambar 2.14. Register UCSRA [10] Penjelasan bit penyusun UCSRA :

a) RXC (USART Receive Complete)

Bit ini akan set ketika data yang masuk ke dalam UDR belum dibaca dan akan berlogika nol ketika sudah dibaca. Flag ini dapat digunakan untuk membangkitkan interupsi RX jika diaktifkan dan akan berlogika nol secara otomatis bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.

b) TXC (USART Transmit Complete)

Bit ini akan set ketika data yang dikirim telah keluar. Flag ini akan membangkitkan interupsi TX jika diaktifkan dan akan clear secara otomatis bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.

c) UDRE (USART Data Register Empty)

Flag ini sebagai indikator isi UDR. Jika bernilai satu maka UDR dalam keadaan kosong dan siap menerima data berikutnya, jika flag bernilai nol berarti sebaliknya.

Bit ini sebagai indikator ketika data yang diterima error, misalnya ketika stop bit pertama data dibaca berlogika nol maka bit FE bernilai satu. Bit akan bernilai 0 ketika stop bit data yang diterima berlogika nol.

e) DOR (Data OverRun)

Bit ini berfungsi untuk mendeteksi jika ada data yang tumpang tindih. Flag akan bernilai satu ketika terjadi tumpang tindih data.

f) PE (Parity Error)

Bit yang menentukan apakah terjadi kesalahan paritas. Bit ini berfungsi jika ada kesalahan paritas. Bit akan berlogika satu ketika terjadi bit parity error apabila bit paritas digunakan.

g) U2X (Double the USART Transmission Speed)

Bit yang berfungsi untuk menggandakan laju data manjadi dua kalinya. Hanya berlaku untuk modus asinkron, untuk mode sinkron bit ini diset nol.

h) MPCM (Multi Processor Communication Mode)

Bit untuk mengaktifkan modus multi prosesor, dimana ketika data yang diterima oleh USART tidak mengandung informasi alamat akan diabaikan.

USART Control and Status Register B (UCSRB)

Gambar 2.15. Register UCSRB [6] Penjelasan bit penyusun UCSRB :

a) RXCIE (RX Complete Interrupt Enable)

b) TXCIE (TX Complete Interrupt Enable)

Bit pengatur aktivasi pengiriman data serial, akan berlogika satu jika diaktifkan dan berlogika nol jika tidak diaktifkan.

c) UDRIE (USART Data Register Empty Interrupt Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan interupsi data register kosong, berlogika satu jika diaktifkan dan sebaliknya.

d) RXEN (Receiver Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin RX saluran USART. Ketika pin diaktifkan maka pin tersebut tidak dapat digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah digunakan sebagai saluran penerima USART.

e) TXEN (Transmitter Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin TX saluran USART. Ketika pin diaktifkan maka pin tersebut tidak dapat digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah digunakan sebagai saluran pengirim USART.

f) UCSZ2 (Character Size)

Bit ini bersama dengan UCSZ1 dan UCSZ0 dalam register UCSRC digunakan untuk memilih tipe lebar data bit yang digunakan.

Tabel 2.2. Penentuan Ukuran Karakter [10]

UCSZ[2..0] Ukuran Karakter dalam bit

0 5

1 6

10 7

100-110 Tidak dipergunakan

111 9

g) RXB8 (Receive Data Bit 8)

Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan format data 9-10 bit, dan bit ini harus dibaca dahulu sebelum membaca UDR.

h) TXB8 (Transmit Data Bit 8)

Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan format data 9-10 bit, dan bit ini harus ditulis dahulu sebelum membaca UDR.

USART Control and Status Register C (UCSRC)

Gambar 2.16. Register UCSRC[10] Penjelasan bit penyusun UCSRC :

a) URSEL (Register Select) :

Bit ini berfungsi untuk memilih register UCSRC dengan UBBRH, dimana untuk menulis atau membaca register UCSRC maka bit harus berlogika satu.

b) UMSEL (USART Mode Select)

Bit pemilih mode komunikasi serial antara sinkron dan asinkron. c) UPM[1…0] (Parity Mode)

Bit ini berfungsi untuk memilih mode paritas bit yang akan digunakan. Transmittter USART akan membuat paritas yang akan digunakan secara otomatis.

Bit yang berfungsi untuk memilih jumlah stop bit yang akan digunakan. e) UCSZ1 dan UCSZ0

Merupakan bit pengatur jumlah karakter serial Bit yang berfungsi untuk memilih lebar data yang digunakan dikombinasikan dengan bit UCSZ2 dalam register UCSRB.

f) UCPOL (Clock Parity)

Bit yang berguna hanya untuk modus sinkron. Bit in berhubungan dengan perubahan data keluaran dan sampel masukkan, dan clock sinkron (XCK).

2.5.

Regulator IC 78xx dan Transistor Penguat Arus

Pengatur tegangan (voltage regulator) berfungsi menyediakan suatu tegangan keluaran dc tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan. Salah satu tipe regulator tegangan tetap adalah 78xx. Regulator tegangan tipe 78xx adalah salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, GND dan Vout. Regulator tegangan 78xx dirancang sebagai regulator tegangan tetap, meskipun demikian keluaran dari regulator ini dapat diatur tegangan dan arusnya melalui tambahan komponen eksternal. Spesifikasi ic regulator seri 78xx dapat dilihat pada tabel 2.3, sedangkan rangkaian umum dapat dilihat pada gambar 2.17

Tabel 2.3. Karakteristik Regulator Tegangan ic 78xx[12]

Type VOUT (Volt)

VIN (Volt)

Min Maks

7805 5 7,3 20

7806 6 8,3 21

7808 8 10,5 23

7810 10 12,5 25

7812 12 14,6 27

7815 15 17,7 30

7824 24 27,1 38

Gambar 2.17. Rangkaian Umum Regulator 78xx [11]

Nilai komponen c1 dan c2 difungsikan sebagai filter capasitor yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan ripple agar tegangan keluaran menjadi lebih stabil. Untuk mendapatkan nilai capasitor yang sesuai, dapat mengacu pada persamaan 2.5 dan 2.6.

(2.5)

(2.6)

Komponen eksternal yang digunakan yaitu transistor 2N3055 karena kemampuan arus maksimal adalah 15 A . Untuk gambar rangkaian lengkap dengan ic regulator dapat ditunjukan gambar 2.18. [12]

VB = Vreg + VD

(2.7) Tegangan keluaran rangkaian menjadi,

Vo = Vreg – VBE

(2.8)

Jika VD VBE, maka

Vo = Vreg

(2.9) Tegangan diantara kolektor dan emittor transistor 2N3055 adalah,

VCE = VIN– VR1

(2.10) Disipasi daya transistor NPN 2N3055 adalah,

PD = VCE x IC (2.11)

Untuk nilai penguatan arus diperoleh dengan persamaan dibawah ini :

Ic = β IB (2.12)

Ie = (β+1) IB (2.13)

2.6.

Photodioda

Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.

elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron-elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh photodioda [11].

Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.

Gambar 2.19. Simbol dan Bentuk Photodioda[11]

Gambar 2.21. Hubungan Iλ Dengan Fc Pada Photodioda[11]

Grafik pada gambar 2.21 menunjukan bahwa arus maksimal pada sensor photodioda adalah sebesar 800 µA, sehingga untuk penentuan nilai hambatan agar arus sensor photodioda tidak terlalu besar yaitu :

(2.14)

Sehingga nilai hambatan untuk sensor photodioda dengan asumsi bahwa Vcc = 5 Volt dapat dilihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Hubungan Arus Dengan Hambatan ARUS

(µA)

HAMBATAN

(KΩ)

200 25

400 12,5

600 8,33

800 6,25

Gambar 2.22. Rangkaian Sensor Photodioda

Gambar 2.23. Aplikasi Sensor Photodioda[11]

2.7.

Infrared

Infrared merupakan suatu komponen elektronika yang merupakan sumber cahaya dengan panjang gelombang 750nm-1000nm dan arus maksimal sebesar 100 mA[9]. Aplikasi infrared biasa dijumpai pada modul sensor yang berhubungan dengan cahay seperti photodioda dan photo transistor. Menurut gambar 2.20, infrared merupakan sumber cahaya yang paling baik untuk sumber sensor cahaya. Penentuan nilai hambatan untuk infrared dengan asumsi Vcc = 5 Volt yaitu :

sehingga,

R = = 50 Ω

Agar aman,maka digunakan resistor sebesar 100 Ω yang bertujuan untuk membuat

infrared tidak berlebihan arus.

Relai merupakan suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya. Ada dua macam relay berdasarkan tegangan untuk menggerakan koilnya yaitu AC dan DC [11].

Pada dasarnya relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik, sehingga kumparan mempunyai sifat seperti magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk menggerakan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam tersebut. Saat arus listrik diputus, maka logam akan kembali pada posisi semula [11].

Gambar 2.21. Bentuk Fisik Relay [11]

2.9.

Webcam

Web camera atau biasa disingkat webcam adalah kamera video digital kecil yang dihubungkan ke komputer melalui port USB atau serial. Fungsi webcam yang paling populer saat ini yaitu untuk melakukan video conference melalui internet. Dalam perkembangan selanjutnya, webcam tidak hanya difungsikan sebagai video conference tetapi juga untuk home monitoring atau memantau rumah selama 24 jam. Contoh webcam ditunjukan gambar 2.24 yaitu webcam Logitech c270.

2.10. Pisang

Jenis pisang yang ditanam oleh masyarakat beraneka ragam mulai dari pisang untuk olahan (plantain) sampai jenis pisang komersial (banana) yang bernilai ekonomi yang tinggi. Sentra produksi pisang di Indonesia adalah Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Sumatera Utara, Sumatera Barat, Sumatera Selatan, Lampung, Kalimantan, Sulawesi, Bali, dan Nusa Tenggara Barat (Prabawati et al., 2008). Gambar pisang dapat dilihat pada Gambar 25. [18]

Gambar 2.25. Pisang [18]

Seiring dengan pertumbuhan buah pisang selama proses pematangan dari perubahan warna mulai dari hijau kemudian berubah warna menjadi kuning buah pisang mengalami perubahan komposisi kimia, salah satunya kandungan pati dan kandungan gula. Kandungan pati selama proses pematangan akan cenderung berkurang sedangkan kandungan gula pada buah pisang akan terus bertambah selama proses pematangan berlangsung. Perubahan kandungan pati dan kandungan gula selama proses pematangan buah pisang dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 2.5. Perubahan kandungan pati dan gula [1].

No Warna Kulit % pati % gula Kriteria

1 Hijau 20 0,5 Keras, belum

matang

2 Hijau

Kekuningan

18 2,5 Mulai terjadi

pematangan

3 Hijau lebih banyak daripada kuning

4 Kuning lebih banyak

daripada hijau

13 7,5 -

5 Kuning

dengan ujung berwarna hijau

7 13,5 -

6 Kuning penuh 2,5 18 Matang penuh

7 Kuning

dengan penuh bercak coklat

1,5 19 Matang dengan

aroma yang kuat

8 Kuning

dengan bercak coklat lebih luas

1 19 Lewat matang,

daging buah lunak, aroma sangat kuat

Gambar 2.26 Standar kematangan pisang berdasarkan warna [20]

2.11.

Pengolahan Citra Digital

Pengenalan Pola (Pattern Recognition) dapat diartikan dengan segala kegiatan yang dilakukan untuk pengambilan keputusan atau kesimpulan berdasarkan pola - pola kompleks objek atau informasi (Ripley:1996). Pengenalan Pola ini mulai dilakukan sejak data digital ditemukan, masalah pengenalan dan pencarian pola pada data digital merupakan salah satu pengetahuan fundamental dan memiliki banyak sejarah pengembangan dan kesuksesan, banyak ilmuan melakukan berbagai penelitian untuk mengembangkan metode metode baru untuk mempermudah pengenalan untuk berbagai pola objek.[22]

Menurut Belance dan Nebot (2002) secara garis besar rangkaian pengenalan pola itu dapat dilihat pada gambar 2.27 berikut :

Gambar 2.27. Skema Kegiatan Pengenalan Pola [21] 1. Sensor / Transducer

Sensor atau yang juga dikenal dengan Transducer merupakan alat yang digunakan tahapan pengambilan data dari lingkungan, atau dunia nyata, seperti dalam pengolahan citra datanya itu berupa photo dan sensor atau transducernya itu adalah kamera, dan selanjutnya data itu dikonversi menjadi data digital, agar bisa dilanjutkan ke tahap preprocessing.

2. Preprocessing & Enhancement

Preprocessing merupakan tahapan yang dilakukan mempersiapkan data mentah yang didapat dari dunia nyata agar dapat dan layak dipergunakan dalam tahapan pengolahan selanjutnya, ini dikarenakan data real itu umumnya memiliki beberapa masalah seperti, ketidak lengkapan data yang disebabkan kurang akuratnya sensor atau transducer, noisy atau adanya objek – objek pengganggu, dan memposisikan data agar sesuai dengan sarat extraksi fiturnya.

3. Feature Extraction

Exraksi Fitur (Feature Extraction) merupakan tahapan pengambilan ciri, atau pola karakteristik dari suatu data atau objek inputan, yang nantinya nilai atau bobot fitur yang didapatkan itu akan diproses dan dianalisa, sehingga dapat menjadi bahan pembeda dari objek – objek lainnya.

Secara bahasa Classification berati pengelompokan data berdasarkan kesamaan ciri yang dimiliki oleh data tersebut. Dalam hal ini data hasil extraksi fitur yang memiliki kesamaan dengan data – data lain, akan dikelompokkan dalam klasifikasi tertentu, kegiatan klasifikasi ini merupakan salah satu kegiatan fital dalam pengenalan pola, kesalahan dalam klasifikasi akan menyebabkan kesalahan dalam hasil yang akan dikeluarkan. Sehingga pada bagian klasifikasi ini, banyak sekali metode – metode yang dikembangkan oleh para peneliti, seperti penggunaan fuzzy, neural network, clustering, dan berbagai method – method lain. Hasil klasifikasi biasanya akan disimpan dan akan menjadi penentu untuk klasifikasi selanjutnya. 5. Description

Tahapan ini merupakan tahapan penyampaian hasil klasifikasi yang telah dilakukan, apakah objek yang diinputkan itu dikenal atau tidak, dan jika tidak, biasanya sistem akan meminta untuk melakukan pembelajaran ulang terhadap objek tersebut.

2.12.

Pemrosesan Citra

2.12.1.

Segmentasi

Gambar 2.29 deteksi sisi dan deteksi garis.[23]

2.13. Definisi Citra

Citra merupakan suatu representasi (gambaran), kemiripan atau imitasi dari suatu objek. Citra sebagai keluaran suatu sistem perekaman data dapat bersifat optik berupa foto, bersifat analog berupa sinyal-sinyal video seperti gambar pada monitor televisi, atau bersifat digital yang dapat disimpan pada suatu media penyimpanan. Menurut Rinaldi Munir, citra (image) adalah gambar pada bidang dwimatra (dua dimensi) yang memegang peranan sangat penting sebagai bentuk visual kaya informasi.

2.13.1. Model Warna HSV

Warna yang terlihat adalah spektrum cahaya yang dipantulkan oleh benda yang kemudian ditangkap oleh indra penglihatan lalu diterjemahkan oleh otak sebagai warna tertentu. Model warna HSV mendefinisikan warna dalam terminologi Hue, Saturation, Value. Hue menyatakan warna sebenarnya, seperti merah, violet, dan kuning. Hue digunakan untuk membedakan warna dan menenetukan kemerahan (redness), kehijauan (greenness),dari cahaya. Hue berasosiasi dengan panjang gelombang cahaya. Saturation menyatakan tingkat kemurnian suatu warna, yaitu mengidentifikasikan seberapa banyak warna putih diberikan pada warna. Value adalah atribut yang menyatakan banyaknya cahaya yang diterima oleh mata tanpa mempedulikan warna. [24]

dan magenta dan kembali menjadi merah. Nilai saturation antara 0 sampai 1 berarti dari tidak tersaturasi (keabuan) sampai tersaturasi penuh (tidak putih). Nilai Value atau brightness antara 0 sampai 1 berarti warna semakin cerah.

Gambar 2.30. Gambar spectrum warna. [24]

Karena model warna HSV merupakan model warna yang diturunkan dari model warna RGB, maka untuk medapatkan warna HSV ini diharuskan melakukan proses konversidari RGB ke HSV. HSV merupakan salah satu cara untuk menfenisikan warna yang didasarkanwarna yang didasarkan pada roda warna.

Gambar 2.31. model HSV [24]

Hue merupakan variabel yang menyatakan warna dari merah hingga violet. Hue

Gambar 2.32. Perbedaan model warna RGB dengan HSV.[26]

2.13.2.

Model warna R GB

RGB adalah suatu model warna yang terdiri atas 3 buah warna: merah (Red), hijau (Green), dan biru (Blue), yang ditambahkan dengan berbagai cara untuk menghasilkan bermacam-macam warna. Kegunaan utama model warna RGB adalah untuk menampilkan citra / gambar dalam perangkat elektronik, seperti televisi dan komputer, walaupun juga telah digunakan dalam fotografi biasa. Sebelum era elektronik, model warna RGB telah memiliki landasan yang kuat berdasarkan pemahaman manusia terhadap teori trikromatik.

Gambar 2.33 model warna RGB.[28]

Sebuah warna dalam RGB digambarkan dengan menentukan seberapa banyak masing-masing warna merah, hijau, dan biru yang dicampurkan. Warna ini dituliskan dalam bentuk triplet RGB (r, g, b), setiap bagiannya dapat bervariasi dari nol sampai nilai maksimum yang ditetapkan. Jangkauan ini dapat digambarkan dengan angka dalam beberapa cara berbeda:

1. Dari 0 sampai 1, dengan sembarang nilai pecahan di antaranya. Representasi ini digunakan pada analisis teoretis, dan pada sistem yang menggunakan representasi floating-point.

2. Setiap nilai komponen warna juga dapat ditulis sebagai persentase, dari 0% sampai 100%.

3. Dalam komputer, nilai-nilai komponen sering disimpan sebagai angka integer antara 0 sampai 255, kisaran yang dapat ditampung sebuah bita (8-bit). Nilai ini dapat dituliskan dalam angka desimal maupun heksadesimal.

2.14.

Metode Lookup Table

Dalam ilmu komputer, sebuah tabel adalah array yang menggantikan runtime perhitungan dengan operasi pengindeksan array sederhana. Penghematan dari segi waktu pemrosesan dapat menjadi signifikan, karena mengambil nilai dari memori seringkali lebih cepat daripada menjalani perhitungan atau input / output operasi.

beberapa bahasa pemrograman, mungkin termasuk fungsi pointer (atau offset untuk label) untuk memproses masukan yang cocok[28].

Colour look-up table (CLUT) adalah mekanisme yang digunakan untuk mengubah berbagai warna masukan ke dalam berbagai lain warna. Hal ini dapat menjadi perangkat keras yang dibangun ke dalam sistem pencitraan atau fungsi perangkat lunak yang dibangun ke dalam aplikasi pengolah gambar. [29]

Sebuah CLUT ditandai dengan:

1. Jumlah entri dalam palet: menentukan jumlah maksimum warna yang dapat muncul di layar secara bersamaan (bagian dari palet penuh yang lebih luas, yang harus dipahami sebagai jumlah total warna yang sistem diberikan mampu menghasilkan atau mengatur, misalnya RGB palet warna penuh).

2. Lebar setiap entri dalam palet: menentukan jumlah warna yang palet penuh yang lebih luas dapat mewakili.

Dalam pengolahan citra, tabel lookup sering disebut LUT dan memberikan output nilai untuk masing-masing rentang nilai indeks. Satu LUT umum, yang disebut peta warna atau palet, digunakan untuk menentukan warna dan nilai intensitas dengan yang gambar tertentu akan ditampilkan. Dalam tomography computer, "windowing" mengacu pada konsep terkait untuk menentukan bagaimana menampilkan intensitas radiasi diukur[28].

lookUp Tables atau LUT merupakan dasar untuk banyak aspek pengolahan gambar. Sebuah Lut hanyalah sebuah tabel referensi silang menghubungkan nomor indeks untuk nilai output. Penggunaan yang paling umum adalah untuk menentukan warna dan nilai intensitas dengan yang gambar tertentu akan ditampilkan, dan dalam konteks ini Lut sering disebut hanya colormap[29].

elemen, dengan beberapa palet) composited menjadi frame buffer warna yang tinggi (misalnya di Playstation 2)[30].

40

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

3.1 Proses Kerja Sistem

Pada pembuatan tugas akhir ini, akan dibuat sebuah prototipe conveyor yang dapat memilah macam-macam pisang dan memisahkan pada suatu tempat yang telah ditentukan. Komponen yang diguankan yaitu conveyor, rangkaian sensor cahaya, ATmega32, software AVR, webcam, software Matlab, dan motor dc 24v.

Cara kerja conveyor yaitu conveyor akan bekerja secara otomatis sesuai dengan perintah yang telah diprogram. Proses yang terjadi ketika power atau catu daya regulator

pada posisi “ON” yaitu mula-mula conveyor akan berjalan membawa pisang menuju tepat dibawah webcam yang akan dideteksi oleh sensor. Ketika sensor terhalang pisang, maka mikrokontroler mengirimkan karakter. Kemudian laptop akan merima karakter tersebut sebagai isyarat bahwa pisang telah berada tepat dibawah webcam. Pengenalan pola pada MATLAB akan secara otomatis menjalankan program pengenalan warna pisang. Setelah pisang telah dikenali, maka laptop akan mengirimkan sebuah karakter yang mendefinisikan pisang. untuk menentukan buah pisang akan diletakkan kekotak tertentu berdasarkan level kematangan pisang kepada microcontroller yang selanjutnya akan menggerakkan conveyor dua. Setelah itu jika sensor yang terdapat di conveyor dua menditeksi kotak, maka motor akan berhenti, kemudian conveyor satu akan kembali bergerak untuk menjatuhkan pisang kekotak.

3.2. Perancangan

Hardwere

Ada beberapa komponen dalam perancangan sub system perangkat keras pemilah kematangan buah pisang, di antaranya yaitu:

1. 2 conveyor sebagai sistem mekanik yang mempunyai fungsi memindahkan barang dari satu tempat ketempat yang lain.

2. Minimum system ATmega32sebagaiI/O untuk mengontrol atau mengendalikan driver motor dan photodioda yang telah diprogram dalam mikrokontroler

ATmega32 pada conveyor serta sebagai pengolah data serial yang dikirimkan dari komputer melalui USB to TTL converter.

3. Sensor cahaya digunakan untuk mendeteksi benda yang diletakan pada conveyor. Cara kerjanya yaitu jika sensor photodioda terhalang oleh benda atau mendeteksi benda, maka motor pada conveyor akan berhenti.

4. Penguat tegangan berfungsi menyediakan suatu tegangan keluaran dc tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan.

5. Rangkaian Driver motor + limit switch untuk pengendalian kecepatandan putaran motor DC.

3.2.1.

Perancangan Mekanik

Conveyor

Gambar 3.2 Desain conveyor.

3.2.2.

Minimum System

ATmega32

Untuk rangkaian osilator digunakan crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 MHz dan menggunakan kapasitor 22 pf pada pin XTAL1 dan XTAL2 di mikrokontroler. Rangkaian osilator ini berfungsi sebagai sumber clock bagi mikrokontroler. Pemberian kapasitor bertujuan untuk memperbaiki kestabilan frekuensi yang diberikan oleh osilator eksternal. Gambar 3.4 menunjukan rangkaian osilator.

Gambar 3.3. Rangkaian Osilator ATmega32 [10]

Perancangan rangkaian reset bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler dapat diulang dari awal. Saat tombol reset ditekan maka mikrokontroler mendapat input logika rendah, sehingga akan me-reset seluruh proses yang sedang dilakukan mikrokontroler. Gambar 3.5 adalah rangkaian reset untuk ATmega32.

Gambar 3.4. Rangkaian Reset ATmega32 [10]

Pada gambar 3.4 terdapat resistor yang memiliki resistansi sebesar 4,7 KΩ yang

3.2.3. Sensor Photodioda

Sensor photodioda digunakan untuk mendeteksi benda yang diletakan pada conveyor. Cara kerjanya yaitu jika sensor photodioda terhalang oleh benda atau mendeteksi benda, maka motor pada conveyor akan berhenti. Rangkaian sensor photodioda ditunjukan oleh Gambar 3.5. rangkaian pertama digunakan untuk menghentikan conveyor pertama ketika sensor terhalang pisang, agar pisang dapat dideteksi level kematangannya. Sedangkan rangkaian kedua digunakan untuk menghitung kotak pada conveyor kedua untuk menempatkan pisang sesuai dengan tempatnya.

Gambar 3.5. Rangkaian Sensor Photodioda

Dengan nilai vcc sebesar 5 volt dan arus maksimal infrared 100mA, maka hambatan dapat dihitung menggunakan rumus :

� = ���_� sehingga, R = 5

��= 50 Ω

Karena nilai resistor sebesar 50Ω tidak tersedia di pasaran dan agar infrared tidak kelebihan arus,maka digunakan resistor sebesar 100 Ω. Sedangkan untuk nilai hambatan sensor photodioda menggunakan resistor yang mengacu pada gambar 2.21 dan persamaan 2.14 sehingga diperoleh nilai hambatan antara 6,25 KΩ – 25 KΩ. Pada perancangan ini menggunakan resistor 20 KΩ untuk sensor photodioda.