RANCANG BANGUN ALAT PENENTU KEMATANGAN BUAH KELAPA SAWIT DAN WAKTU PANEN BERDASARKAN WARNA BUAH BERBASIS INTERNET OF THINGS (IOT)

(1)

SKRIPSI

TIMOTHY LORENZO SIGALINGGING 160308075

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2021

(2)

SKRIPSI

TIMOTHY LORENZO SIGALINGGING 160308075/Keteknikan Pertanian

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2021

(3)

(4)

Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, PhD Achwil Putra Munir, STP, M.Si

Sulastri Panggabean, STP, M.Si

(5)

ABSTRAK

TIMOTHY LORENZO SIGALINGGING : Rancang Bangun Alat Penentu Kematangan Buah Kelapa Sawit Dan Waktu Panen Berdasarkan Warna Buah Berbasis Internet of Things (IoT), di bimbing oleh TAUFIK RIZALDI.

Kelapa sawit merupakan tumbuhan penghasil minyak nabati yang paling banyak dibudidayakan saat ini. Banyak manfaat yang dapat dipetik dari sebuah pohon kelapa sawit. Dalam proses budidayanya tentu ditemukan masalah- masalah, salah satu masalah yang sering dihadapi adalah bagaimana mengidentifikasi kematangan buah kelapa sawit bagi orang awam agar dapat diketahui dengan mudah tanpa melalui seorang ahli. Untuk itulah tujuan penulisan dan penelitian ini untuk menemukan solusi agar tingkat kematangan buah kelapa sawit dapat diketahui dengan mudah yaitu membuat sebuah alat bantu elektronik yang bekerja secara otomatis. Sensor warna TCS 3200 memiliki kemampuan mendeteksi warna dengan baik sehingga dapat mengenal dan mengidentifikasikan warna buah untuk mengethui tingkat kematangan buah kelapa sawit berdasarkan warnanya. Kontroler Arduino digunakan untuk membaca sensor, mengkalibrasikan data RGB dan mengidentifikasikan kematangan sesuai warnanya. Output kemudian ditampilkan pada LCD dan dikirim keuser melalui telegram. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu pengusaha kelapa sawit dalam mendeteksi kematangan buah tanpa harus dilakukan oleh orang yang berpengalaman.

Kata kunci : Arduino, kelapa sawit, kematangan, sensor warna TCS 3200, telegram.

(6)

ABSTRACT

TIMOTHY LORENZO SIGALINGGING: Design and Build Tools for Determining Maturity of Oil Palm Fruits and Harvest Time based on Fruit Color Based on Internet of Things (IoT), guided by TAUFIK RIZALDI.

Oil palm is the most widely cultivated vegetable oil-producing plant today.

There are many benefits that can be obtained from an oil palm tree. In the process of cultivation, problems are certainly found, one of the problems that are often faced is how to identify the maturity of oil palm fruit for ordinary people so that it can be known easily without going through an expert. For this reason, the purpose of this research is to find a solution so that the maturity level of oil palm fruit can be known easily, that is to make an electronic tool that works automatically. The TCS 3200 color sensor has the ability to detect color well so that it can recognize and identify the color of the fruit to determine the maturity level of oil palm fruit based on its color. Arduino controller has been used to read the sensors, calibrate RGB data and identify ripeness according to color. The output is then displayed on the LCD and sent to the user via telegram. From the results of this study, it is hoped that it can help oil palm entrepreneurs in detecting fruit maturity without having to be done by experienced people.

Keywords: Arduino, palm, ripeness, TCS 3200 color sensor, telegram.

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Solok, Sumatera Barat pada tanggal 15 Juli 1998 dari Ayah Ir Tommy Sigalingging dan Ibu Ir Lisbet Siagian. Penulis anak ketiga dari tiga bersaudara.

Pada tahun 2016 penulis lulus dari SMA NEGERI 1 Tanjung Balai dan bersamaan tahun tersebut dapat lolos di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui Seleksi MANDIRI.

Di masa perkuliahan penulis telah aktif berorganisasi sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA), Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) dan Unit Kegiatan Mahasiswa Kebaktian Mahasiswa Kristen Universitas Sumatera Utara (UKM KMK USU).

Pada bulan Juli – Agustus 2019 adalah waktu pelaksanaan penulis melakukan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Nagori Tugu Domu Nauli Kec. Dolok Pardamean Kab. Simalungun Sumatera Utara. Dan pada bulan Januari – Februari 2019 adalah pelaksanaan penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Pabrik Pengolahan Karet dan Kelapa Sawit Membang Muda PTPN III Unit usaha Kualuh Hulu Provinsi Sumatera Utara.

(8)

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur atas segala nikmat dan karunia Tuhan Yang Maha Esa sehingga penulis mampu menjalankan dan menyelesaikan penelitian ini dengan judul

“Rancang Bangun Alat Penentu Kematangan Buah Kelapa Sawit dan Waktu Panen Berdasarkan Warna Buah Berbasis Internet of Things (IoT)” sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.

Penulis menyampaikan apresiasi kepada pihak yang telah banyak membantu dan berperan mendorong penulis selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini, khususnya kepada Bapak Dr. Taufik Rizaldi S.TP, MP selaku komisi pembimbing yang banyak membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran dan kritik berharga pada penulis sehingga penelitian ini mampu selesai dengan baik. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada orang tua tercinta Tommy Sigalingging dan Lisbet Siagian yang telah memberi dukungan baik secara moral dan material, sahabat Mila Moranda Sigiro dan teman teman tercinta yang telah memberikan semangat dalam penyelesaian skripsi ini dan kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk melengkapi skripsi ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih.

Medan, Agustus 2021 Penulis

(9)

DAFTAR ISI

Hal.

ABSTRAK ...i

ABSTRACT ... ii

RIWAYAT HIDUP ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... ix

PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 4

Manfaat Penelitian ... 4

Batasan Masalah ... 4

TINJAUAN PUSTAKA... 5

Kelapa Sawit ... 5

Kematangan Buah Kelapa Sawit ... 5

Pemanenan Buah Kelapa Sawit ... 7

Sensor Warna ... 7

Pengolahan Warna ... 8

Mikrokontroler ... 10

Arduino Uno ... 10

Buzzer ... 12

Internet of Things ... 14

METODOLOGI PENELITIAN ... 14

Waktu dan Tempat Penelitian... 14

Bahan dan Alat Penelitian ... 14

Blok Diagram ... 15

Gambaran Umum Alat ... 16

Rancangan Struktural... 17

Rancangan Fungsional ... 17

Metode Penelitian ... 19

Prosedur Penelitian ... 20

Pembuatan Alat ... 20

(10)

Pengujian Alat ... 21

Parameter Yang Diamati ... 21

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24

Desain Alat Penentu Tingkat Kematangan Buah Kelapa Sawit ... 24

Komponen Alat Penentu Tingkat Kematangan Buah Kelapa Sawit ... 24

Pengujian Alat ... 28

Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 28

Pengujian Sensor Warna ... 28

Pengujian Kontroler Arduino ... 36

Pengujian Display LCD M1632 ... 37

Pengujian Keseluruhan... 38

Kapasitas Pengujian Alat ... 41

Perbandingan Hasil Penelitian Dengan Penelitian Sebelumnya... 42

KESIMPULAN DAN SARAN ... 43

Kesimpulan ... 43

Saran ... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 45

LAMPIRAN ... 47

(11)

DAFTAR GAMBAR

No. Hal.

1. a. Kelapa sawit matang ... 6

b.Kelapa sawit mentah... 6

2. Buah kelapa sawit... 7

3. Sensor warna TCS3200 ... 8

4. Campuran warna RGB ... 10

5. Board arduino UNO ... 11

6. Buzzer ... 12

7. Internet of things ... 13

8. Diagram blok ... 15

9. Gambar alat ... 16

10. Alat penentu tingkat kematangan buah sawit ... 25

11. Kotak rangkaian ... 26

12. Sensor warna ... 27

13. Tiang aluminium ... 27

14. Sensor warna TCS3200 ... 29

15. Pengujian alat dengan buah mentah dan hasil pembacaan LCD ... 31

16. Pengujian alat dengan buah matang dan hasil pembacaan LCD ... 32

17. Pengujian alat dengan buah lewat matang dan hasil pembacaan LCD ... 34

18. Penulisan program pada software arduino UNO ... 37

19. Tampilan LCD yang berfungsi dengan baik ... 38

(12)

DAFTAR TABEL

No. Hal.

1. Fraksi dan Kategori Tingkat Matang Buah Sawit ... 22

2. Hasil pengujian sensor ... 29

3. Hasil pengujian terhadap buah mentah kelapa sawit ... 30

4. Hasil pengujian terhadap buah matang kelapa sawit ... 32

5. Hasil pengujian terhadap buah lewat matang kelapa sawit ... 33

6. Persentase error RGB untuk pengujian buah mentah ... 35

7. Persentase error RGB untuk pengujian buah matang ... 35

8. Persentase error RGB untuk pengujian buah lewat matang ... 36

9. Hasil data pengujian ... 39

10. Hasil pengujian sistem secara keseluruhan ... 40

11. Kapasitas pengujian alat ... 41

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

No. Hal.

1. Flow chart penelitian ...47

2. Gambar alat ...48

3. Skematik tata letak setiap komponen pada proteus ...49

4. Program keseluruhan ...50

5. Dokumentasi penelitian ...57

6. Hasil pengujian sistem ...63

7. Hasil data pengujian dan Persentase Error Ulangan 1 ...64

(14)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Di Indonesia pertanian memiliki peran yang penting dalam meningkatkan ekonomi nasional dimana hal tersebut dibuktikan oleh mayoritas penduduk negara mengembangkan sektor pertanian baik lahan milik pribadi maupun perusahaan sehingga bidang ini menjadi salah satu sumber devisa bagi negara.

Salah satu komoditi yang menjadi sumber devisa negara yang cukup besar bagi penduduk dan negara Indonesia ialah kelapa sawit. Banyak manfaat dari sebuah tanaman sawit sehingga memiliki nilai ekonomi tinggi. Butuh waktu beberapa tahun untuk membudidaya kelapa sawit dari tunas sampai menghasilkan buah. Untuk panen buah kelapa sawit dibutuhkan keahlian khusus dalam menilai apakah sudah waktunya dipanen atau belum.

Kelapa sawit atau dikenal dengan nama ilmiah Elaeis Guineensis Jacq adalah tanaman mokotil yang mampu menghasilkan minyak nabati yang memiliki peranaan penting dari segi penggunaan hingga pemanfaatan. Tanaman ini memiliki nilai tinggi pada bagian buah yang disebut tanda atau TBS (Tanda Buah Segar). Bagian tanaman yang dapat menghasilkan minyak sawit kasar yaitu crude palm oil (CPO) sebesar 20- 24% diperoleh dari buah sawit bagian sabut (mesocarp atau daging buah). Dan bagian tanaman yang dapat menghasilkan minyak inti sawit yaitu palm cernel oil (PKO) sebesar 3-4% (Septia, 2020).

Salah satu kegiatan yang penting dalam mengelola tanaman kelapa sawit

(15)

adalah pemanenan kelapa sawit. Dalam hal ini, buah sawit yang telah dipanen oleh para petani sawit harus dapat mengetahui derajat atau kriteria tingkat kematangan dari buah, hal ini dikarenakan tingkat matang buah sangat dipengaruhi oleh kualitas dan kuantitas minyak. Kegiatan pemanenan juga mempengaruhi ALB atau Asam Lemak Bebas minyak yang diperoleh.

Maka dari itu, kegiatan proses pemanenan menjadi faktor penting yang menentukan hasil akhir buah. Untuk menghasilkan minyak yang mengandung ALB dengan persentese yang tinggi lebih dari 5%, diperlukan pemanenan buah dalam keadaan lewat matang sedangkan untuk menghasilkan minyak yang mengandung ALB dengan persentase rendah serta rendaman minyak yang dihasilkan juga rendah, diperlukan pemanenan buah dalam keadaan belum matang. Oleh karena itu, salah satu faktor yang diperlukan ialah mengetahui derajat tingkat matang buah sehingga memiliki arti penting dalam menentukan rendaman minyak yang didapatkan (Pardamean, 2017).

Sampai saat ini masih sangat jarang pengusaha sawit menggunakan teknologi untuk membantu budidaya kelapa sawit misalnya menentukan waktu panen. Untuk mengetahui waktu panen buah sawit masih dilakukan secara tradisional yaitu memeriksa dengan melihat warna buah dan sebagainya. Dengan cara tersebut, memberikan peluang ide bagi penulis untuk merancang dan merakit alat pendeteksi warna buah serta dapat memberikan informasi jarak jauh ke pemilik kebun atau petugas.

Pada perkembangan teknologi jaringan saat ini, maka kebutuhan akan pertukaran data semakin tinggi. Hal ini dilakukan untuk salah satu upaya dengan cara

(16)

mengembangkan koneksi pada jaringan lokal menggunakan LAN maupun wi-fi untuk tekonfigurasi satu sama lain.

Dengan demikian pemilik atau petugas dapat memantau secara daring dan realtime perkembangan buah sawit mereka. Dari informasi tersebut maka dapat diketahui apakah buah sawit siap panen atau belum. Untuk itu, untuk merealisasikan ide tersebut maka dibuatlah sebuah penelitian dan perancangan yaitu perancangan sistem monitoring warna buah kelapa sawit jarak jauh berbasis inrernet of things.

Dengan memanfaatkan teknologi internet dan gawai pintar (smartphone) maka sistem menjadi mudah direalisasikan karena sistem juga didukung ketersediaan hardware dan software yang memadai. Sistem dirancang dengan memanfaatkan mikrokontroler jaringan seperti node mcu dan sensor warna. Node mcu akan terhubung dengan jaringan internet dan mengirim data warna buah pada user.

Dengan adanya alat ini maka proses untuk mengetahui kematangan buah menjadi lebih cepat dan mudah dan lebih akurat karena tidak melibatkan emosi dan faktor kelelahan, alat yang dilengkapi tongkat panjang dapat menjangkau buah kelapa sawit dari bawah secara dekat, sedangkan jika cara sebelumnya hanya diamati dari bawah (kejauhan), alat dapat mengirim data langsung pada pusat, sehingga bukan hanya petugas lapangan saja yang dapat memantaunya. Dengan demikian manipulasi data dapat dihindari.

(17)

Tujuan Penelitian

1. Membuat sebuah alat yang dapat mendeteksi kematangan buah berdasarkan warnanya.

2. Merancang/merakit rangkaian kontrol dengan komponen elektronik.

3. Merancang komunikasi untuk mengirim data ke internet agar dapat dipantau melalui telegram.

Manfaat Penelitian

1. Bagi penulis adalah sebagai media pendalaman ilmu dan teknologi yang dipelajari sekaligus memenuhi syarat kelulusan pendidikan Strata 1 di Universitas Sumatera Utara.

2. Bagi mahasiswa untuk menjadi bahan pelajaran dan ilmu pengetahuan dan teknologi yang bermanfaat.

3. Bagi masyarakat untuk mempermudah petugas lapangan untuk mengetahui kematangan buah kelapa sawit yang belum dipetik dan dapat dipantau melalui smartphone.

Batasan Masalah

1. Rancang bangun yang digunakan adalah Sensor warna TCS 3200 sebagai pendeteksi warna buah dan display LCD sebagai penampil data.

2. Rancang bangun kontroler Arduino Uno sebagai pengontrol utama.

3. Rancangan menggunakan ESP8266 untuk mengirim data ke server telegram.

(18)

TINJAUAN PUSTAKA

Kelapa Sawit

Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) termasuk dalam kingdom Plantae.

Organ-organ vegetatif yang dimiliki kelapa sawit terdiri dari daun, akar, dan batang sedangkan organ-organ reproduktif terdiri dari bunga serta buah. Pertumbuhan kelapa sawit pada kondisi suhu udara sedang hingga panas di daerah tropis denagn tingkat kelembaban udara mencapai 80% dan curah hujan rata-rata sekitar 2500 mm/tahun. Kelapa sawit juga mampu tumbuh mencapai ketinggan 1000 m di atas permukaan laut, pada suhu sekitar 22 – 33 ^oC dan lama penyinaran yaitu 5 sampai 7 jam per hari. Pada umumnya kelapa sawit secara ekonomis tumbuh pada daerah ketinggian 1 – 500 m dpl di atas permukaan laut dan secara optimum mampu tumbuh di daerah yang mempunyai kecepatan angin 4 – 6 km/jam sehingga berperan dalam terjadinya proses penyerbukan (Pahan, 2008).

Pada tahun 1998, produktiktivitas perkebunan milik swasta serta rakyat masing-masing mencapai 3,29 dan 2,49 ton minyak/ha/tahun dengan luas atal 740,423 dan 540,902 hektar, sedangkan produktivitas perkebunan milik negara mencapai 4,44 ton minyak/ha/tahun dengan luas areal 418,153 hektar, hal ini menunjukkan bahwa produktivitas kelapa sawit masih belum cukup memenuhi standar minimum (Hadi, 2004).

(19)

Kematangan Buah Kelapa Sawit

Kelapa sawit merupakan tanaman yang dapat dipanen tiga sampai empat tahun setelah tanam, akan terapi buah termasuk kategori matang apabila sudah berumur 6 bulan setalah proses penyerbukan. Karakteristik kelapa sawit meliputi tingkat matang visual, bersifat massal, adanya volume, mudah mengalami kerusakan dan tumbuh secara musimam/tidak teratur dan sebaliknya (Sunarko, 2016).

Perubahan warna yang terjadi pada buah dihasilkan melalui proses pematangan kelapa sawit. Warna yang dimiliki kelapa sawit berubah dari muda menuju matang. Buah dengan warna muda ditunjukkan dengan warna ungu kehitaman, buah yang sudah matang ditunjukkan dengan warna merah kekukingan atau oranye, sedangkan buah yang terlalu matang ditunjukkan dengan warna merah tua (Sunarko, 2008).

(a) (b) Gambar 1 (a) Kelapa sawit matang , (b) Kelapa sawit mentah

(20)

Pemanenan kelapa sawit

Menurut Pradmudji, dkk (2014) menjelaskan bahwa proses panen merupakan bagian penting yang menjadi sumber utama keuntungan perkebunan kelapa sawit berupa pemasukan uang melalui penjualan minyak dan inti kelapa sawit, oleh karena itu kegiatan pemanenan menjadi kegiatan yang penting karena mempengaruhi kualitas hasil minyak yang dihasilkan.

Pernyataan tersebut juga sejalan dengan Lubis (2008) yang menyatakan bahwa beberapa faktor yang menentukan tingkat keberhasilkan pemanenan dan tingkat produksi dipengaruhi oleh baha tanaman yang digunakan, kapasitas kerja manusia dalam proses pemanenan, peralatan penunjang proses panen, penggunaan transportasi dan faktor lain antara lain insentif yang disiapkan, keadaan area, serta organisasi panen yang baik.

Gambar 2. Kelapa sawit Sensor Warna

Suatu chip yang memiliki prinsip kerja sebagai konversi penyambut sorotan cahaya dari warna tertentu ke dalam bentuk frekuensi disebut sensor warna 32000.

Sensor ini memiliki dua bagian utama yang terdiri dari bagian frekuensi dan bafian

(21)

penerima cahaya. Sens or warna ini juga dilengkapi dengan filter cahaya yang berfungsi dalam menggambarkan sensor cahaya untuk warna dasar Red, Green, dan Blue serta dilengkapi dengan tanpa filter cahaya pada seetiap bagian sensor dengan

skala 8 bit (Artha, 2012).

Fitur-fitur yang terdapat pada sensor yaitu:

1. Power (2.7V to5.5V) 2. Interface: Digital TTL

3. High-Resolution Conversion of Light Intensity to Frequence.

4. Programmable Color and Full-Scale Outpun Frequency 5. Power Down Feature

6. Communicates Directly to Microcontroller 7. Size 28.4 x 28.4 mm

Gambar 3 Sensor warna (https://www.nuttyengineer.com) Pengolahan Warna

Salah satu model dari pengolahan warna adalah pengolahan warna secara RGB. Pengolahan ini dijalan dengan melakukan perhitungan persentasi warna RGB pada suatu objek, hal ini memugnkinkan objek tersebut mempunyai warna yang

(22)

mampu dideteksi dan memberi nilai berupa nilai RGB. Yang mempengaruhi intensitas cahaya luar juga dikarenakan penggunaan warna. Menurut penelitian yang diperoleh, warna ialah pembeda tepat untuk menyederhanakan proses mengindentifikasi dan mengektraksi objek yang ada disekitarnya. Maka dari itu perlu adanya teknik khusus untuk mampu melakukan pengolahan warna dari sebuah objek (Ahmad, 2005).

Warna yang diterima oleh mata dari sebuah objek ditentukan oleh warna sinar yang dipantulkan oleh objek tersebut. Objek berwarna hijau karena objek tersebut memantulkan sinar hijau dengan panjang gelombang 450-490 nanometer (nm).

Warna sinar yang di respon oleh mata adalah sinar tampak (visible spectrum) dengan panjang gelombang berkisar dari 400nm (biru) sampai 700nm (merah). Warna-warna yang di terima oleh mata merupakan hasil kombinasi cahaya yang panjang gelombang berbeda. Penelitian menunjukkan: kombinasi warna yang memberikan rentan warna yang paling lebar adalah Red (R), Green (G), Blue (B). Ketiga warna tersebut dinamakan warna pokok (primaries), dan disingkat warna dasar RGB. Warna primer terdiri dari : red (R), green (G), blue (B), perhatikan bahwa komponen RGB saja tidak bisa menghasilkan semua spektrum warna, kecuali jika panjang gelombangnya dapat bervariasi. Warna sekunder terdiri dari: magenta (R+B), cyan (G+B), yellow (R+G), dan campuran 3 warna primer menghasilkan warna putih (Ahmad, 2005).

Ruang warna RGB dikelompokkan menjadi ruang warna linier dan ruang warna non- linier. Ruang warna RGB linier adalah ruang warna RGB yang linier terhadap intensitas, yaitu ruang warna RGB sendiri. Ruang warna RGB non-linier

(23)

adalah ruang warna yang tidak linier terhadap intensitasnya, misalnya ruang warna RGB yang dinormalkan. Ruang warna yang lain adalah ruang warna yang berorientasi kepada pemakai, yaitu ruang warna HSI (Hue, Saturation, Intensity), warna CMY dan warna YcbCr (Pitas, 1993).

Gambar 4. Campuran warna RGB (informatika.uc.ac.id) Mikrokontroler

Sistem komputer lengkap yang dikelilingi oleh chip yang memiliki mikroprosesor, I/O, memori, serta ADC merupakan Mikrokontroler. Sistem ini memiliki perbedaan dengan mikroprosesor sebagai proses pendataan sedangkan sistem ini merupakan suatu sistem komputer yang fungsional pada chip karena mengandung inti prosesor, memori yaitu memori program, RAM atau bahkan keduanya, serta penglengkapan output input. Dapat disimpulkan bahwa mikrokontroler merupakan alat elektronika digital yang dapat ditulis dan dihapus dengan cara khusus seperti halnya mikrokontroler membaca dan menulis data. Sistem ini merupakan komputer pada chip yang digunakan dalam melakukan kontrol perangkat elektronik dengan penekanan pada efisiensi dan profitabilitas (Setiawan, 2011).

Arduino UNO

(24)

Arduino UNO sebenarnya adalah salah satu kit mikrokontroler yang berbasis pada Atmega 28. Modul ini sudah dilengkapi dengan berbagai hal yang dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroler untuk bekerja. Arduino UNO juga merupakan board berbasis mikrokontroler pada Atmega 328. Board ini memiliki 14 digital input/

output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM. Sinyal PWM berfungsi untuk mengatur kecepatan perputaran motor), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. (Kadir, 2012).

Arduino tidak memerlukan perangkat chipprogrammer karena didalamnya sudah terdapat bootloader yang akan menangani upload program dari komputer.

Laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 sudah bisa menggunakan Arduino karena Arduino sudah memiliki sarana komunikasi USB. Bahasa pemogramannya juga relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap dan Arduino memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino (Putra, 2009).

(25)

Gambar 5. Board arduino UNO Buzzer

Cara mengubah getaran listrik menjadi getaran suara yang tergabung dalam suatu komponen elektronika disebut sebagai Buzzer. Secara umum prinsip kerjanya serupa dengan loudspeaker, hal ini dikarenakan buzzer terdiri dari kumparan yang menempel pada diafragma dan dengan mengaktifkan kumparan untuk membuatnya menjadi elektromagnet, kumparan tersedot dan tertarik sesuai dengan arah arus dan kutub magnet, setiap kali kumparan bergerak secara bolak balik yang diakibatkan karena kumparan yang dipasang pada diafragma sehingga menyebabkan udara bergetar dan mengeluarkan suara. Buzzer sering digunakan dalam menunjukkan suatu proses telah berakhir atau telah terjadi kesalahan pada perangkat yaitu alarm.

Gambar 6. Buzzer Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) dapat didefinisikan kemampuan berbagai divice yang bisa saling terhubung dan saling bertukar data melalui jaringan internet.

Internet of Things (IoT) merupakan sebuah teknologi yang memungkinkan adanya sebuah pengendalian, komunikasi, kerja sama dengan berbagai perangkat

(26)

keras, data melalui jaringan internet. Sehingga bisa dikatakan bahwa Internet of Things (IoT) adalah ketika kita menyambungkan sesuatu (things) yang tidak dioperasikan manusia ke internet (Hardyanto, 2017).

Namun IoT bukan hanya terkait dengan pengendalian perangkat melalui jarak jauh, tapi juga bagaimana berbagi data, memvirtualisasikan segala hal nyata kedalam bentuk internet dan lain-lain. Internet menjadi sebuah penghubung antara sesama mesin secara otomatis. Selain itu juga adanya user yang bertugas sebagai pengatur dan pengawas bekerjanya alat tersebut secara langsung. Manfaatnya menggunakan teknologi IoT yaitu pekerjaan yang dilakukan oleh manusia menjadi lebih cepat, mudah, dan efisien (Hardyanto,2017).

Gambar 7. Internet of things ( djkn.kemenkeu.go.id)

(27)

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai pada bulan April- Mei 2021 di Laboratorium Keteknikan Pertanian Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan dan untuk melakukan pengujian alat penentu kematangan buah sawit dilakukan di Perumahan Tasbih Setia Budi.

Bahan dan Alat Penelitian

Penelitian menggunakan beberapa alat yang dibutuhkan diantaranya sensor TCS 3200 yang berfungsi sebagai penentu warna buah kelapa sawit, mendapatkan hasil nilai RGB dari buah kelapa sawit menggunakan Liquid Crystal Display atau LCD 16 x 2, pengontrol program yang dihubungkan menggunakan hardware Arduino Uno, modul ESP 8266 Wemos, Regulator an 7805, komponen pasif(kapasitor, resistor dan diode), buzzer, batrai 8V, smartphone, PCB dan kabel kabel. Jenis buah kelap sawit (berondolan) yang digunakan sebagai sampel adalah buah kelapa sawit tenera. Jumlah buah kelapa sawit (berondolan) yang diuji ada 90 buah dengan 30 buah mentah, 30 buah matang dan 30 lewat matang.

Penelitian menggunakan beberapa alat yang dibutuhkan diantanya komputer/laptop sebagai media pengkodingan, pengambilan gambar kelapa sawit (berondolan) menggunakan kamera, pengukuran besaran listrik seperti tegangan menggunakan digital multimeter, penghubung jalur elektrik yang berguna

(28)

menghubungkan dan memutuskan hubungan suatu jalur menggunakan kabel jumper, perkakas listrik, dan software pendukung lainnya. Pengujian membutuhkan 90 sampel buah kelapa sawit terdiri dari masing-masing 30 sampel buah mentah, matang, dan lewat matang.

Blok Diagram

Diagram pada gambar 8 merupakan diagram blok sistem yaitu konfigurasi input - output sistem yang dirancang. Masukan adalah input yang diberikan pada sistem kontrol dalam hal ini adalah sensor. Sensor yang digunakan adalah sensor warna TCS3200, sensor akan mengubah warna yang terdeteksi menjadi data digital dan dibaca oleh mikrokontroler. Data diproses yaitu dibandingkan dengan data acuan yang dibuat pada program. Hasil proses akan dikeluarkan pada display LCD dan dikirim ke user melalui jaringan internet yaitu ke server telegram. Server Telegram akan meneruskannya ke aplikasi chat telegram user yaitu pada smartphone. Selain itu buzzer juga berfungsi sebagai output yaitu hasil proses pembacaan kematangan buah.

Jika tidak matang maka buzzer akan bunyi pendek sebanyak 3 kali sedangkan jika bunyi panjang menyatakan buah telah matang.

Gambar 8. Blok Diagram Buah

Sawit TCS

3200

ARDUINO UNO

ESP 8266 BUZZER

M1608 LCD Display

Visual Audio

INPUT PROSES OUTPUT

RGB sensor

Kontroler

Wifi

Hotspot

Smartphone Server Telegram

(29)

Gambaran Umum Alat

Alat pendeteksi kematangan buah kelapa sawit menggunakan sensor warna menjadi alat yang bertujuan dalam menentukan kematangan buah sawit dan waktu panen berdasarkan warna buah. Alat ini memiliki prinsip kerja yang dilakukan dengan cara menekan sensor warna kepada kulit kelapa sawit maka secara langsung sensor warna akan membaca warna kulit kelapa sawit dan menentukan kematangan kelapa sawit yang akan ditampilkan di display LCD dan dapat dipantau melalui smartphone.

Sistem pembacaan sensor: Program akan membaca data dari sensor, berupa nilai RGB masing masing 8 bit. RGB akan menterjemahkan warna yang terdeteksi.

Contoh: Jika data adalah R = 255, B =0 dan G=0 maka warnanya adalah merah.

Kalau misalnya data RGB nya 100, 200, 150 warna yang terdeteksi adalah kombinasi dari presentasi warna dasarnya.

Gambar 9 Gambar alat

(30)

Rancangan Struktural

1. Sensor warna adalah tempat sensor yang terbuat dari soket pipa pvc ukuran : 2,5 cm x 7 cm. Penggunaan sensor TCS 3200 adalah sensor warna sebagai sensor digital yang akan merubah karakter warna menjadi data digital RGB.

2. Tiang aluminium adalah pipa aluminium untuk memasang sensor sehingga ketinggian cukup untuk membaca warna buah kelapa sawit yang belum dipetik.

3. Kotak rangkaian adalah kotak tempat menyimpan rangkaian arduino, display, esp 8266 dan baterai.

4. Display adalah peraga digital untuk menampilkan data sensor.

5. Buzzer sebagai pemberi sinyal suara kondisi hasil pengukuran.

Rancangan Fungsional

Untuk memenuhi tujuan dari alat ini, maka alat ini memiliki komponen- komponen yang bekerja dengan fungsi yang berbeda-beda.

1. Mikrokontroler Arduino

Kontroler atau pengendali yang digunakan adalah mikrokontroler tipe AVR yaitu modul Arduino Uno. Arduino Uno merupakan sebuah modul dengan chip atmega 328. Arduino berfungsi sebagai pengendali atau kontroler yang dapat diprogram berulang-ulang (reprogrammable). Chip memiliki blok memori untuk menyimpan algoritma program sehingga dapat bekerja sesuai dengan algoritma tersebut. Pada rancangan ini, chip atmega 328 diprogram untuk membaca warna, mengolah data warna menjadi data digital RGB dan membandingkan data tersebut dengan acuan yang dibuat. Hasil pengolahan dan pembandingan dikeluarkan sebagai output dalam

(31)

bentuk tampilan display LCD dan buzzer. Data juga dikirim ke user melalui internet yaitu ke Telegram chat user. Seperti terlihat pada gambar 3.2 rangkaian Arduino terhubung dengan komponen-komponen pada pin input-output tertentu. Sensor TCS 3200 terhubung pada pin A4 dan A5 yang merupakan pin I2C. Display LCD dipasang pada pin 2 hingga pin 6. Untuk modul ESP8266 pada pin serial in dan serial out yaitu pin 0 dan pin 1. Sedangkan untuk buzzer digunakan pin13.

2. ESP 8266 WEMOS

Sebagai perantara rangkaian dengan jaringan internet mengunakan modul esp 8266 dalam paket wemos. Esp 8266 merupakan sebuah modul yang bekerja sebagai transmitter dan receiver pada jaringan wifi dengan protokol standar. Data yang akan dikirim atau diterima dari internet mengalir melalui esp8266 atau dengan kata lain esp 8266 merupakan perantara atau interface antara sistem dengan internet. Tipe esp8266 yang digunakan adalah wemos d1r1 yang merupakan kontroler jaringan dengan ukuran kompak dan memiliki I/O yang fleksibel. Salah satu I/O untuk komunikasi dengan alat adalah serial. Data yang akan dikirim atau diterima oleh alat pendeteksi warna buah dipaket dalam bentuk serial sebelum dikirim ke esp8266, dengan demikian komunikasi antara alat dan esp8266 menjadi lebih simpel dan mudah.

3. Sensor Warna

Penggunaan sensor TCS 3200 adalah sensor warna sebagai sensor digital yang akan merubah karakter warna menjadi data digital RGB. Sensor digunakan untuk mendeteksi warna buah kelapa sawit dengan tujuan dapat memprediksi kematangan buah tersebut. Sensor dilengkapi dengan lampu penerangan yang berfungsi agar

(32)

terjadi pantulan cahaya ke mata sensor. Seperti diketahui sebuah objek dapat dilihat adalah karena ada pantulan cahaya ke mata kita. Demikian juga cara kerja sensor.

Tanpa pantulan cahaya ke mata sensor maka bentuk atau warna tidak dapat terdeteksi.

4. Buzzer

Fungsi buzzer adalah sebagai alat pemberi isyarat atau sinyal berupa suara. Dalam hal ini, buzzer akan memberikan isyarat saat mendeteksi warna buah yaitu kondisi apakah buah matang atau belum matang. Buzzer dapat memberikan suara yang berbeda dengan cara mengatur durasi bunyi. Misalnya durasi pendek menyatakan suatu kondisi dan durasi panjang untuk kondisi lain. Dengan demikian pemakai alat dapat mengetahui hasil pengukuran selain melihat display.

5. Display

Display digunakan untuk memberikan hasil proses berupa tampilan visual. Display yang digunakan adalah display LCD tipe M1632. Display akan memberikan nilai hasil proses yaitu keadaan buah matang atau tidak, serta nilai RGB yang terbaca oleh sensor. Display dikendalikan langsung oleh mikrokontroler Arduino melalui port data dan port kontrol. Display tipe ini mampu menampilkan 16 karakter x 2 baris secara bersamaan dan dapat digeser kekanan atau kekiri sesuai kebutuhan.

Metode Penelitian

Metode eksperimen merupakan metode yang digunakan dalam penelitian dengan mengaplikasikan sensor warna untuk menentukan warna buah kelapa sawit dilengkapi oleh TCS 3200 yang merupakan sensor warna dengan kemampuan

(33)

melakukan pembacaan hasil matang atau mentahnya buah kelapa sawit. Menurut Deswari,dkk (2013) bahwa pada saat sensor mengambil nilai RGB sensor akan melakukan pembacaan nilai intensitas cahaya yang terpancar melalui led objek, hasil bacaan nilai tersebut dilakukan menggunakan matrik 8x8 photodia atau 64 photdia yang kemudian terbagi menjadi 4 bagian pembacaan warna, kemudian led akan menyinari tiap-tiap warna yang dipantulkan ke sinar led photodia sehingga pantulan tersebut mempunyai nilai RGB yang berbeda sesuai dengan warna objek yang telah terdeteksi, warna beberapa wanra akan terbaca oleh sensor warna kemudian nilai RGB juga akan mulai diinisialisasikan oleh mikrokontroler pada sensor warna.

Prosedur Penelitian Pembuatan alat

Alat akan dirancang berdasarkan rumus-rumus komponen alat yang telah dikumpulkan, kemudian dimodelkan secara grafiis dalam bentuk 3 dimensi menggunakan aplikasi Solid Works. Tahapan penelitian yang akan dilakukan:

1. Mempersiapkan semua literatur yang dijadikan referensi.

2. Merancang alat dengan menggunakan komponen penyiapan bahan serta alat yang dibutuhkan dalam merancang alat penentu kematangan warna buah sawit berbasis arduino Uno.

3. Merancang alat dengan aplikasi Solid Works.

4. Membuat alat sesuai dengan pengukuran dan perancangan.

(34)

Pengujian Alat

1. Melakukan penyiapan bahan serta alat yang dibutuhkan.

2. Mendekatkan alat atau ujung sensor warna TCS 3200 ke buah kelapa sawit

3. Ditunggu beberapa detik, kemudian sensor warna akan mengubah warna yang terbaca menjadi data RGB.

4. Data tersebut kemudian diolah menjadi karakter warna dan di bandingkan dengan data RGB yang di simpan sebelumnya pada memori.

5. Kemudian dari data RGB akan di tentukan apakah buah kelapa sawit lewat matang, matang atau mentah.

6. Data rgb dapat dikirim kepusat melalui smartphone (telegram) sehingga manipulasi data dapat dihindari.

7. Diambil data RGB dari hasil pengujian.

Parameter yang Diamati

1. Menghitung persentasi akurasi data R G dan B

Perhitungan persentase dilakukan pada masing masing data R G B menggunakan 90 sampel yang terdiri dari 30 buah mentah, 30 buah matang dan 30 buah terlalu matang. Persentase dilakukan pada setiap data R G B untuk mengetahui keakuratan sensor warna dalam mengidentifikasi tingkat kematangan buah sawit.

Akurasi data R = 100% - rata rata persen error R………..…(1)

(35)

Akurasi data G = 100% - rata rata persen error G………...(2) Akurasi data B = 100% - rata rata persen error B……….(3)

2. Kapasitas pengujian alat

Kapasitas pengujian ditunjukkan dengan angka per satuan waktu (Pradhitya, 2010). Kapasitas ini merupakan hasil produksi maksimum pada periode tertentu melalui sistem atau alat dimana pengukuran pengujian alat yaitu dengan membagi total buah yang diuji dengan waktu yang dihabiskan selama melakukan penelitian.

Kapasitas Pengujian Alat = Jumlah buah yang diuji

wak𝑡𝑢 ………....(4)

Tabel 1 Fraksi dan katerogi tingkat matang buah sawit Nama Fraksi Kategori Kematangan

F00 Mentah

F0 Mentah

F1 Matang

F2 Lewat matang

(36)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian dilakukan untuk memperoleh suatu alat yang berfungsi sebagai pendeteksi warna buah kelapa sawit untuk mengetahui tingkat kematangannya. Alat ini dirancang dengan beberapa komponen elektronik dan perangkat lunak. Cara kerja alat atau rangkaian adalah mendeteksi warna dengan menggunakan sensor warna TCS3200. Output sensor warna adalah data dari tiap warna dasar yaitu R,G,dan B berupa angka 0 hingga 255. Data tersebut kemudian dibandingkan dengan acuan untuk mengidentifikasi suatu warna yaitu warna buah. Seperti diketahui bahwa semua warna adalah kombinasi dari warna dasar yaitu Red, Green, dan Blue. Masing-masing warna tersebut memberikan nilai antara 0 hingga 255,dengan demikian kombinasi dari data tersebut akan membentuk warna lain selain warna dasar. Berdasarkan prinsip itulah alat bekerja mendeteksi warna buah. Untuk mengenal warna buah maka perlu dilakukan identifikasi data oleh mikrokontroler. Warna buah dideteksi oleh sensor dan diubah menjadi data RGB kemudian data tersebut disimpan dan dijadikan acuan untuk pembandingan. Jika ada warna buah yang mirip maka mikrokontroler akan dapat mengenalnya sebagai warna yang telah direkam pada mikrokontroler sebelumnya. Misalnya warna kehitaman atau gelap diidentifikasi sebagai buah mentah, warna merah adalah matang, dan warna merah cokelat adalah lewat matang.

Berdasarkan prinsip tersebut rancangan ini dibuat untuk mengetahui tingkat matang buah kelapa sawit dan dengan melengkapi rancangan perangkat IoT sehingga setiap

(37)

warna yang terdeteksi akan dikirim ke user melalui chat telegram. Dengan demikian user dapat mengetahui kondisi kematangan buah yang terdeteksi dari jarak jauh.

Desain Alat Penentu Tingkat Kematangan Buah Sawit

Aplikasi solidworks merupakan desain alat penentu tingkat matang buah, dimana alat ini dirancang dengan fungsi yaitu dapat menentukan tingkat matang buah sawit dengan memanfaatkan sensor warna TCS 3200. Alat ini memiliki prinsip kerja yang dilakukan dengan cara mendekatkan sensor warna TCS 3200 ke buah kelapa sawit hingga mendapatkan nilai RGB untuk menentukan apakah buah kelapa tersebut adalah sawit mentah, matang atau lewat matang. Dalam penelitian ini ada 30 brondol mentah, 30 brondol matang dan 30 brondol lewat matang yang akan di uji.

Alat ini telah dirancang memiliki komponen penyusun struktural dan fungsional. Pada komponen penyusunstructural alat penentu kematangan buah sawit terdiri dari sensor warna TCS3200, tiang aluminium, kotak rangkaian, display (LCD) untuk menampilkan nilai RGB buah kelapa sawit, baterai dan buzzer. Sedangkan komponen penyusun fungsional alat penentu kematangan buah sawit adalah mikrokontroller arduino uno yang berfungsi membaca sensor,mengolah data sensor dan mengontrol output, esp 8266, sensor warna, display dan buzzer.

(38)

Gambar 10 Alat penentu tingkat kematangan buah sawit

Komponen Alat Penentu Kematangan Buah Sawit

Kotak Rangkaian

Kotak rangkaian yang digunakan terbuat dari bahan besi dan plastik di bentuk seperti balok dengan ukuran 14 x 5 cm x 9 cm untuk meletakkan komponen komponen lainnya seperti LCD, baterai, buzzer dan arduino.

(39)

Gambar 11 Kotak rangkaian

Keterangan gambar 11 : 1. Kotak Rangkaian 2. LCD

3. Kabel Kabel 4. Baterai 5. Arduino 6. Wemos D1R1

Sensor Warna TCS 3200

Penggunaan sensor warna pada penelitian ini yaitu sensor warna TCS 32000 berukuran 2,5 cm x 7 cm yang dibuat dari soket pap pvc. Diletakkan sensor warna pada bagian atas tiang aluminium berukuran 2 m.

1

6

5 4

3

2

(40)

Gambar 12 Sensor warna Tiang Aluminium

Tiang aluminium adalah pipa aluminium untuk memasang sensor sehingga ketinggiannya cukup untuk membaca warna buah kelapa sawit yang belum di petik. Dalam penelitian ini ukuran tiang aluminium adalah sepanjang 2 m, karena dalam penelitian ini diambil ukuran kelapa sawit setinggi 2 meter untuk percobaan pada penelitian ini.

Gambar 13 Tiang aluminium

(41)

Pengujian Alat

Tujuan pengujian yaitu untuk mengetahui kinerja alat serta semua komponen alat dapat dipastikan berfungsi dengan baik. Pengujian sensor warna TCS 3200 untuk penyeleksian buah, pengujian arduino uno, pengujian display LCD untuk mengetahui informasi yang didapat dan pengujian alat secara keseluruhan.

Pengujian Rangkaian Catu Daya

Penggunaan pengujian catu daya yaitu sebagai sumber arus pada alat kendali gorden automatic. Pengujian ini membutuhkan nilai tegangan keluaran sebesar 5V dan 9V. untuk mendapatkan tegangan 5 v membutuhkan IC regulator LM7805 sedangkan untuk mendapatkan tegangan 9V membutuhkan baterai yang digunakan. PenggunaanIC LM7805 berguna dalam memperoleh tegangan stabil sebagai tegangan input mikrokontroler. Setelah merakit catu daya, perlukan dilakukan pemeriksanaan beberapa kali dan hasil ditunjukkan pada Tabel 1. Nilai tegangan keluaran catu daya telah memenuhi tegangan yang diperlukan untuk pengoperasian catu daya mikrokontroler Arduino uni sebesar 4,5 - 5,5V.

Pengujian Sensor warna TCS 3200

a) Pengujian sensor TCS pada warna dasar

Tujuan pengujian ini yaitu untuk mengetahui kinerja alat deteksi dari fungso sensor warna telah bekerja dengan baik atau tidak. Sensor TCS3200 merupakan sensor yang melakukan deteksi warna dan mengeluarkannya dalam bentuk data RGB dengan nilai masing-masing warna antara 0 hingga 255.

(42)

Tabel 2 Hasil pengujian sensor

Warna R G B

Putih 252 251 254

Hitam 2 1 5

Merah 251 12 9

Hijau 13 252 10

Biru 8 15 249

Dari tabel 2 dapat dilihat bahwa warna dasar akan menyebabkan nilai bagiannya lebih menonjol. Sebagi contoh nilai R menunjukkan mendekati maksimal pada warna merah dibandingkan dengan G dan B. berdasarkan hasil yang diperoleh dari tabel tersebut, dapat diambil kesimpulan jika sensor warna telah bekerja sesuai fungsinya.

Gambar 14 Sensor warna TCS 3200

b) Pengujian sensor untuk identifikasi warna buah

Pada tahapan ini, pengujian dilakukan dengan menggunakan kelapa sawit mentah, matang, dan lewat matang yang dilakukan secara satu per satu. Cara yang diterapkan adalah dengan mendekatkan sensor warna TCS 3200 dengan kelapa

(43)

sawit (mentang/matang/lewat matang), dan nilai RGB yaitu Red, Green, dan Blue akan terbaca pada tampilan layar LCD. Perlu dilakukan programan pada sensor warna sebelum pengujian secara keseluruhan dilanjutkan. Pemrograman ini dilaukan dengan menjalankan pengujian pada buah kelapa sawit mentah/matang/lewat matang. Setelah nilai RGB didapatkan, maka dalam menentukan tingkat matang buah perlu dicari nilai standar yang menjadi titik acuan untuk kinerja sensor. Kemudian data yang dihasilkan dari nilai RGB tersebut di input ke dalam perangkat lunak Arduino seingga dapat dilanjutkan ke pengujian beberapa buah untuk melihat kinerja sudah baik atau tidak.

a) Buah Sawit Mentah

Proses ini dilakukan untuk meneliti buah mentah dengan cara mendekatkan sensor warna ke buah kelapa sawit mentah, kemudian nilai RGB akan ditangkap oleh sensor warna dari buah kelapa sawit dan dibaca oleh LCD. Proses ini dilakukan secara berulang hingga diperoleh data nilai RGB yang diiinginkan.

Tabel 3 Hasil pengujian terhadap buah mentah kelapa sawit (F00 dan F0)

Percobaan R G B

1 26 21 11

2 23 18 13

3 25 20 12

4 23 18 12

5 20 15 11

6 22 17 13

7 24 19 15

8 26 20 10

9 21 16 8

10 19 14 10

(44)

Pengujian ini untuk mengetahui rentang data keluaran sensor dengan beberapa kali percobaan sehingga dapat dikategorikan ke dalam buah mentah.

Karena data yang diambil sesuai dengan nilai RGB yang sudah di program maka buah tersebut dibaca buah mentah dengan warna hitam keunguan. Dari hasil di atas dapat dilihat bahwa nilai RGB masing masing memiliki angka dibawah 30, dan dapat dilihat nilai RGB diatas tidak ada nilai RGB yang lebih dominan karena warna hitam adalah campuran dari warna merah, hijau dan biru.

Gambar 15 Pengujian alat dengan buah mentah dan hasil pembacaan LCD

b) Buah Sawit Matang

Proses ini dilakukan untuk meneliti buah matang dengan cara mendekatkan sensor warna ke buah matang, kemudian nilai RGB akan ditangkap oleh sensor warna dari buah kelapa sawit dan dibaca oleh LCD. Proses ini dilakukan secara berulang hingga diperoleh data nilai RGB yang diiinginkan.

(45)

Tabel 4 Hasil pengujian terhadap buah matang kelapa sawit (F1)

Percobaan R G B

1 90 62 14

2 77 34 15

3 64 35 16

4 80 41 18

5 83 37 19

6 79 40 21

7 85 45 24

8 68 38 26

9 89 54 15

10 75 60 19

Pengujian ini untuk mengetahui rentang data keluaran sensor dengan beberapa kali percobaan sehingga dapat dikategorikan ke dalam buah matang.

Karena data yang diambil sesuai dengan nilai RGB yang sudah di program sehingga buah terbaca buah matang berwarna orange kemerah-merahan.

Berdasarkan tabel tersebut dapat ditinjau jika nilai R lebih besar daripada nilai G dan B dikarenakan warna merah lebih dominan daripada warna yang lain.

Gambar 16 Pengujian alat dengan buah matang dan hasil pembacaan LCD

(46)

c) Buah Sawit Lewat Matang

Proses ini dilakukan untuk meneliti buah matang dengan cara mendekatkan sensor warna ke buah matang, kemudian nilai RGB akan ditangkap oleh sensor warna dari buah kelapa sawit dan dibaca oleh LCD. Proses ini dilakukan secara berulang hingga diperoleh data nilai RGB yang diiinginkan.

Tabel 5 Hasil pengujian terhadap buah lewat matang kelapa sawit (F2)

Percobaan R G B

1 2

139 114

85 89

54 57

3 136 90 60

4 119 81 58

5 138 79 63

6 135 77 65

7 137 80 66

8 136 85 59

9 120 83 61

10 117 86 61

Pengujian ini untuk mengetahui rentang data keluaran sensor dengan beberapa kali percobaan sehingga dapat dikategorikan ke dalam buah lewat matang. Karena data yang diambil sesuai dengan nilai RGB yang sudah di program sehingga warna merah tua menunjukkan bahwa buah tersebut sudah matang. Berdasarkan data tersebut dapat ditinjau jika nilai R lebih besar daripada G dan B dikarenakan warna merah lebih dominan daripada warna yang lain.

(47)

Gambar 17 Pengujian alat dengan buah lewat matang dan hasil pembacaan LCD

Berdasarkan gambar di atas diketahui bahwa senor warna TCS3200 dapat melakukan pendeteksian warna buah kelapa sawit. Perubahan nilai hasil RGB terus terjadi sesuai kondisi pencahayaan di lapangan dan jarak pada objek dengan sensor, menurut Priyadi (2012) menyatakan bahwa jarak dan cahaya berpengaruh terhadap pembacaan sensor sehingga di lapangan sensor harus dalam keadaan minim cahaya untuk menjaga kestabilan pembacaan nilai RGB.

Berdasarkan tabel di atas bahwa sensor warna dapat mengenali warna tersebut dan mendapatkan nilai RGB yang beragam dikarenakan posisi buah dan antara jarak buah dengan sensor berbeda-beda, menurut Pambudi,dkk (2014) bahwa proses pembacaan sensor sangat dipengaruhi oleh jarak dan posisi buah karena akan mendapatkan nilai RGB yang berbeda-beda.

c) Perhitungan Persen Error

Dalam penelitian ini diketahui persentase error masing masing dari pengukuran nilai RGB yang ditampilkan pada LCD dengan membandingkan data pengukuran pada nilai rata-rata.

(48)

Tabel 6 Persentase errror R G dan B untuk pengujian buah mentah (F00 dan F0) R rata-

rata

R %

error R

G rata – rata

G %

error G

B rata- rata

B %

error B

23 26 13,04 18 21 16,67 12 11 8,33

23 23 0 18 18 0 12 13 8,33

23 25 8,69 18 20 11,11 12 12 0

23 23 0 18 18 0 12 12 0

23 20 13,04 18 15 16,67 12 11 8,33

23 23

22 24

4,35 4,34

18 18

17 19

5,55 5,55

12 12

13 15

8,33 25

23 26 13,04 18 20 11,11 12 10 16,67

23 21 8,70 18 16 11,11 12 8 33,33

23 19 17,40 18 14 22,22 12 10 16,67

Jumlah persen error

82,6 99,99 124,99

Rata rata persen error

8,26 9,99 12,45

Tabel 7 Persentase errror R G dan B untuk pengujian buah matang (F1) R rata-

rata

R % error R

G rata – rata

G % error G

B rata- rata

B % error B

79 90 13,92 45 62 37,78 19 14 26,31

79 77 2,53 45 34 24,44 19 15 21,05

79 64 18,98 45 35 22,22 19 16 15,79

79 80 1,26 45 41 8,89 19 18 5,26

79 83 13 45 37 17,78 19 19 0

79 79 0 45 40 11,11 19 21 10,52

79 85 15 45 45 0 19 24 21,05

79 68 32 45 38 15,55 19 26 36,84

79 89 11 45 54 20 19 15 21,05

79 75 25 45 60 33,33 19 19 0

Jumlah persen error

132,69 191,1 157,87

13,27 19,11 15,79

(49)

Tabel 8 Persentase errror R G dan B untuk pengujian buah lewat matang (F2) R rata-

rata

R % error R

G rata – rata

G %

error G

B rata- rata

B % error B

123 139 13,01 83 85 2,41 66 54 18,18

123 114 7,31 83 89 7,23 66 57 13,63

123 136 10,56 83 90 8,43 66 60 9,09

123 119 3,25 83 81 2,41 66 58 12,12

123 138 12,19 83 79 4,82 66 63 4,54

123 135 9,75 83 77 7,23 66 65 1,51

123 137 11,38 83 80 3,75 66 66 0

123 136 10,56 83 85 2,41 66 59 10,60

123 120 2,43 83 83 0 66 61 7,57

123 117 4,87 83 86 3,61 66 61 13,63

Jumlah persen error

85,31 42,3 90,87

8,53 4,23 9,09

Berdasarkan tabel di atas dapat ditinjau persentase error dari masing- masing nilai RGB pada kategori mentah yaitu : 8,26 – 9,99 – 12,45, matang yaitu : 13,27 – 19,11 – 15,79 dan lewat matang yaitu ; 8,53 – 4,23 – 9,09 . Untuk mengetahui R rata-rata, G rata-rata dan B rata-rata dalam buah mentah, matang , lewat matang, maka dijumlahkan nilai masing – masing R, G, dan B. Dari data percobaan dibagi dengan jumlah sampel percobaan, dari situ di cari errornya dengan mengurangkan R rata-rata dengan R percobaan. Untuk mencari persentase error dengan rumus: Error R dibagi R rata-rata dikali 100. Begitu juga untuk mendapatkan persentase error G dan B.

Pengujian kontroler Arduino Uno

Pengujian bertujuan untuk mengetahui rangkaian kontroler pada Ardino sudah dijalankan sesuai fungsinya sudah baik atau tidak. Maka dari itu diperlukan

(50)

perbandingan antara hasil pengukuran dengan program yang sudah berjalan.

Terdapat kedua perbedaan yang menunjukkan bahwa adanya kesalahan pada rangkaian antara pengukuran dan logika keluaran pada program.

Gambar 18 Penulisan program pada software arduino

Pengujian display LCD M1632

Dengan menggunakan program khusus, pengujian LCD akan menampilkan pesan pada layar LCD dengan mikrokontroler. Program khusus tersebut yaitu bahasa C dan berjalan pada pengontrol jika terhubung ke layar LCD. Ini adalah program yang dibuat untuk pengujian.

void setup() {

lcd.begin(0,0);

Lcd.print(" Alat Deteksi Warna");

Lcd.setCursor(0,1);

Lcd.print(“Buah KS");

(51)

}

Apabila fungsi program diatas dapat dilakukan dengan baik, maka tampilan layar akan mengeluarkan output yang bertuliskan “Alat Deteksi Warna Buah KS” sehingga sistem dan pemprograman tampilan LCD berfungsi dengan baik.

Gambar 19 Fungsi LCD berjalan dengan baik

Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Secara keseluruhan, proses pengujian alat dijalankan setelah semua bagian/komponen dirakit dan dirancang pada pengontrol utama yaitu mikrokontroler Arduino Uno. Dengan menjalankan sistem pengujian serta melakukan pengamatan perilaku sistem selama pengujian. Sistem akan mulai bekerja setelah diaktifkan.Pengujian dilakukan langsung pada buah kelapa sawit.

Sensor didekatkan pada buah yang akan dideteksi,sesaat setelah sensor mendeteksi warna buah tersebut hasil langsung keluar sesuai warna buah yang terbaca dimana warna buah yang kekuning-kuningan maka output pada display LCD akan keluar text buah mentah, jika warna merah kejinggaan hingga merah cabe ,output nya buah matang dan merah tua adalah terlalu matang demikian

(52)

juga jika merah kehitaman output nya adalah buah telah busuk. Pengujian pada saat deteksi harus dilakukan beberapa kali untuk mendapat posisi sensor yang baik. Jika posisi sensor kurang tepat maka output pada display LCD akan keluar text tidak teridentifikasi. Posisi sensor harus nempel langsung dengan buah dan tidak boleh kena cahaya matahari secara langsung ke sensor karena akan mengganggu kinerja sensor. Untuk itulah pengujian dilakukan pada pagi hari atau sore menjelang malam. Untuk pengujian sistem pengiriman pesan hasil pengukuran melalui IoT yaitu Telegram, maka sebuah ponsel smartphone dibutuhkan untuk menerima pesan tersebut. Smart phone harus sudah terinstal aplikasi chat Telegram dan telah aktif. Agar dapat menerima pesan dari alat, langkah pertama adalah mengirim pesan start pada kontak sistem monitoring.

Setelah itu, jika pada saat pengujian terdeteksi salah satu keadaan buah misalnya matang atau mentah maka pesan tersebut juga akan dikirim ke Telegram chat sehingga user dapat memantau kondisi buah dari jarak jauh saat dideteksi oleh pekerja lapangan.

Tabel 9 Hasil data pengujian

Ulangan Jumlah (buah)

Rata Rata persen error Nilai Akurasi Data (%)

R G B R G B

1 30 10,02 11,11 12,46 89,98 88,89 87,54 2 30 10,05 14,21 13,33 89,95 85,79 86,67

3 30 9,80 11,90 12,70 90,2 88,1 87,3

Rata rata 30 9,96 12,41 12,83 90,04 87,59 87,17

Berdasarkan tabel di atas terlihat pembacaan warna buah kelapa sawit untuk R pada ulangan III, untuk G pada ulangan I dan untuk B pada ulangan I sehingga persentase pembacaan sensor warna TCS3200 dan rata-rata akurasi untuk nilai

(53)

R,G, B pada alat tesebut di atas 80% sehingga dianggap sudah akurat, menurut Fadliansyah Putra (2019). Perubahan kondisi cahaya mempengaruhi warna dari kelapa sawit (berondolan) yang diuji, kondisi pencahayaan mempengaruhi hasil nilai RGB dan berdampak pada hasil pembacaan, sesuai dengan Wiryadinata dan Alimuddin (2014) yang menyatakan bahwa apabila sensor tidak terganggu oleh cahaya maka sensor tersebut akan membaca sesuai dengan warna aslinya.

Sebagian besar kesalahan hasil bacaan warna ditemukan pada buah matang dibandingkan dengan buah mentang dan terlalu matang. Hal ini disebabkan oleh banyak faktor seperti warna dan pencahayaan di laboratorium. Sampel buah matang berwarna oranye, merah, dan agak ungu. Hal ini dipengaruhi oleh tingkat keakuratan sensor saat membaca warna RGB. Berdasarkan pernyataan Putra (2009) bahwa semakin akurat dan tepat hasil bacaan warna yang dihasilkan oleh sensor, diakibatkan oleh cahaya dari luar semakin sedikit yang masuk di sekitaran sensor.

Tabel 10 Hasil pengujian sistem secara keseluruhan

Warna buah Output Lcd Output Telegram RGB

Kuning Tidak

teridentifikasi

- 167,179,74

Ungu kehitaman / hitam Mentah Masih mentah 23,18,12

Orange Kemerahan Matang Telah matang 79,45,19

Merah Tua Lewat matang Terlalu matang 123,83,66

Coklat muda Tidak

teridentifikasi

- 69,77,56

Coklat tua Tidak

teridentifikasi

- 72,46,59

(54)

Kapasitas Pengujian Alat

Perhitungan kapasitas keefektifan alat diukur watu total operasi alat pada lintasan tertentu. Kapasitas pengujian alat dirumuskan dengan total buah yang diuji per waktu (menit). Kapasitas pengujian alat ditunjukkan pada tabel 11.

Tabel 11 Kapasitas pengujian alat

Ulangan Jumlah (Buah) Waktu Pengujian(detik) Kapasitas Pengujian (buah/menit)

1 30 455 3,95

2 30 505 3,56

3 30 485 3,71

Rata rata 30 481,67 3,74

Berdasarkan tabel di atas, waktu untuk mendeteksi kematangan buah sawit dengan sampel 30 buah ulangan I adalah 455 detik dan di peroleh kapasitas pengujian alat sebesar 3,95 buah per menit, ulangan II adalah 505 detik dan kapasitas pengujian sebesar 3,56 buah per menit dan ulangan III adalah 485 detik dan kapasitas pengujian sebesar 3,71 buah per menit.

Pada umumnya kelemahan yang sering dijumpai saat proses pengujian alat berlangsung adalah pengaruh dari jarak dan cahaya pada saat pengujian sehingga memiliki error dan data hasil deteksi tidak konsisten dan berubah-ubah. Menurut pernyataan Wiryadinata dan Alimuddin (2014) bahwa sensor akan terbaca sesuai warna asli apabila tidak terjadi gangguan pada sensor tersebut, dimana hasil nilai RGB dipengaruhi oleh kondisi pencahayaan dan berpengaruh pula pada hasil bacaan.

(55)

Perbandingan Hasil Penelitian dengan Penelitian Sebelumnya

1. Berdasarkan sensor yang digunakan

Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan pengujian yang sama untuk mencari nilai RGB kematangan buah kelapa sawit. Pada penelitian sebelumnya menggunakan dua sensor TCS34725 sedangkan pada penelitian ini menggunakan satu sensor TCS3200. Pada penelitian sebelumnya mencari nilai Colour Temperatur dari nilai rata rata CT sensor 1 dan CT sensor 2. Pada penelitian ini mencari nilai akurasi sensor warna TCS3200 dari hasil nilai RGB buah kelapa sawit yang ditampilkan pada LCD.

2. Aplikasi yang digunakan pada penelitian

Pada penelitian sebelumnya hasil dari penelitian dikirim tampilannya melalui aplikasi Blynk yang tersedia di play store sedangkan pada penelitian ini hasil dari penelitian dikirim melalui aplikasi Telegram yang tersedia di smartphone.

(56)

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari hasil penelitian diperoleh kesimpulan antara lain:

1. Sebuah pendeteksi kematangan buah kelapa sawit dapat dibuat dengan cara mendeteksi warna buah tersebut. Dengan memanfaatkan komponen elektronik seperti sensor warna jenis TCS3200 warna dapat di ekstraksi menjadi data RGB kemudian diidentifikasi oleh mikrokontroler.

2. Rangkaian pendeteksi kematangaan dapat dirakit pada sebuah kemasan kotak plastik dengan hubungan kabel antar komponen yang terpusat pada mikrokontroler Arduino Uno. Input berasal dari sensor warna TCS 3200 terhubung kabel panjang pada masukan mikrokontroler, sedangkan display LCD dihubungkan pada pin keluaran mikrokontroler.

3. Komunikasi jarak jauh untuk mengirim data ke user melalui jaringan internet dapat dilakukan dengan menggunakan adapter WiFi node MCU.

Node MCU diprogram untuk mengirim data ke server internet, dalam hal ini adalah Telegram.

Saran

Dari hasil penelitian yang diperoleh maka peneliti memberikan saran antara lain:

1. Untuk dapat menggunakan alat deteksi tingkat kematangan buah yang praktis dan handal dibutuhkan pengembangan berupa penelitian dengan metode akurat dan luas sehingga sistem menjadi lebih baik.

(57)

2. Untuk mendapatkan data yang lebih akurat, waktu yang tepat dalam pengujian dilaksanakan yaitu pagi dan sore menjelang malam guna menghindari gangguan sinar matahari pada sensor atau dibuat penutup sensor sehingga cahaya dari luar tidak mengganggu sensor.

(58)

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, U. 2005. Pengolahan Citra Digital dan Teknik Pemograman Graha Ilmu, Yogyakarta.

Artha, Richa Sari. 2012. Pendeteksi Warna Menggunakan Sensor TCS3200 Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Universitas STT Harapan. Medan

Deswari, D., Hendrik, M. T., dan Derisma, M. T., 2013. Identifikasi Kematangan Buah Tomat menggunakan Metode Backprogation. Jurnal Teknologi Industri Pertanian. 22(2): 82-91.

Hadi, M.M. 2004. Teknik Berkebun Kelapa Sawit.Adiata Press:Yogyakarta Hardyanto, R. H. 2017. Konsep Internet Of Things Pada Pembelajaran Berbasis

Web. Jurnal Dinamika Informatika. 6:1.

Harris, C.O. 1982. Statics and Strength of Materials. John Wiley &Sons, Inc., United States of America.

Hipenpal, 2018. CSS RGB Web Color Chart. http://id.hipenpal.com/tool/html- color- charts-rgb-color-table-in-indonesian.php [Diakses pada 02 Mei 2021].

Kadir, A. 2012. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroller dan pemograman menggunakan Arduino. Andi, Yogyakarta

Kristiani, E. 2008. Pengaruh Proses Pengolahan Terhadap Mutu Crude Palm Oil (CPO) yang dihasilkan di PTPN IV PKS Adolina Perbaungan. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Lubis, A.U. 2008. Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) di Indonesia Edisi ke-2 Pusat Penelitian Kelapa Sawit. Medan.

Marashoky, M. 2019. Rancang Bangun Alat Pengangkut Tandan Buah Segar Kelapa Sawit. Universitas Sumatera Utara. Medan

Maruli, Pardamean. 2017. Best Management Practice Kelapa Sawit. Lily Publisher. Yogyakarta.

Pahan, I. 2008. Panduan Lengkap Kelapa Sawit (Manajemen Agribisnis dari Hulu hingga Hilir). 236 hal. Penebar Sawdaya, Jakarta

Pambudi, EP, Susanta, E dan Mujiman, 2014. Identifikasi Daging Segar

Menggunakan Sensor Warna RGB TCS3200-DB. Jurnal Teknologi Technoscientia. 6:2.

(59)

Pitas. 1993. Digital Image Processing Algorithms. Prentice Hall. Singapore.

Pramudji M. D. Ginanjar, M. Ahmad, C. Basuki, H. Setyobudi, M.Fadzil dan T.

Haryadi. 2004. Minamas Plantation (Plantation Operation) Standard Operating Procedure Manual Agronomic Practices–Oil Palm. Kumpulan Guthrie Berhad. Minamas. 467 hal. Jakarta.

Priyadi, B. 2012. Aplikasi Sensor Warna Jenis TCS3200 Sebagai Alat Sebagai Komposisi Warna Pada Cat Mobil. Jurnal ELTEK. Vol 10.

Putra, D. 2009. Sistem Biometrika. Andi, Yogyakarta.

Putra, Fadliansyah. 2019. Pengaplikasian Sensor Warna Pada Penentuan Kematangan Buah Tomat ( Solanum Lycopersicum, L) Pada Alat Sortasi Tipe Gravitasi. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Septria, A. 2020. Deteksi Tingkat Kematangan Buah Sawit Berdasarkan Warna Kulit Berbasis Arduino. Universitas Bengkulu:Bengkulu

Setiawan, A. 2011. Mikrokontroller ATMega 8525 & ATMega 16 Menggunakan BASKOM-AVR. Andi, Yogyakarta

Sunarko. 2008. Petunjuk Praktis Budi Daya dan Pengolahan Kelapa Sawit.

Jakarta : Agro Media Pustaka

Sunarko. 2016. Petunjuk Praktis Budi Daya dan Pengolahan Kelapa Sawit.

Jakarta : Agro Media Pustaka

Wiryadinata, R, Lelono, J dan Alimuddin. 2014. Aplikasi Sensor Light Dependent Resistor (LDR) sebagai Pendeteksi Warna Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Sistem Komputer. 4:1-3.

(60)