Perancangan Dan Implementasi Alat Pendeteksi Kesegaran
Buah Berbasis Arduino
Design and Implementation of Arduino based fruit freshness detection device
Rodiah 1 , Iwan Fitrianto Rahmad 2, Dedek Indra Gunawan 3
1
Jurusan Teknik Informatika Universitas Potensi Utama
2,3
Dosen Jurusan Teknik Informatika Universitas Potensi Utama
1,2,3
Universitas Potensi Utama, K.L. Yos Sudarso KM 6,5 No. 3A Tj. Mulia - Medan Email : [email protected]
ABSTRACT
The fresh of fruit is one of the important factors to choose the good fruits to be consumed. One of the stages in the processing of plantation products is the sorting of products based on quality (for example the freshness of the fruit). The process of sorting the fruit is still using the manual method, while the method is often inaccurate and different. The difference is caused by the different perceptions of each person. Seeing these conditions, a design will be made that can quickly identify the freshness of the fruit by using an arduino microcontroller and coupled with several components such as TCS3200 Sensor, DHT11 Sensor, 16x2 LCD, Arduino IDE, Voltage Regulator and several other components designed to be able to determine the freshness of the fruit. The way the fruit freshness detection tool works is by putting the fruit into a container, the TCS3200 sensor, DHT11 Sensor will read the color value of the fruit. Arduino based fruit freshness detector with programming language c.
Keywords: Fruit freshness, TCS3200 sensor, DHT11 sensor, arduino, arduino IDE
ABSTRAK
Kesegaran Buah adalah salah satu factor yang terpenting untuk memilih buah-buahan yang layak dikonsumsi.Tahap dalam sebuah proses pengolahan hasil perkebunan adalah pemilihan produk berdasarkan kualitanya (misalnya tingkat kesegaran buah). Proses pemilahan buah tersebut masih menggunakan cara manual, sedangkan cara tersebut seringkali tidak akurat dan berbeda-beda pastinya. Perbedaan tersebut diakibatkan karena berbedanya persepsi setiap orang. Melihat kondisi seperti ini, akan dilakukan sebuah rancangan yang dapat mengidentifikasi tingkat kesegaran buah secara cepat dengan menggunakan mikrokontroler arduino uno dan ditambah dengan beberapa komponen seperti Sensor TCS3200, Sensor DHT11, LCD 16x2, Arduino IDE, Regulator tegangan dan beberapa komponen lainnya yang dirancang untuk dapat menentukan kesegaran buah. Cara kerja deteksi alat kesegaran buah ini adalah dengan cara meletakan buah ke wadah maka sensor TCS3200, Sensor DHT11 akan membaca nilai warna
dari buah tersebut. Pendeteksi Kesegaran buah ini berbasis Arduino dengan bahasa
pemrograman c.
Kata Kunci : Kesegaran Buah, sensor TCS3200, sensor DHT11, arduino, arduino IDE
1. PENDAHULUAN
Tahap dalam proses pengolahan hasil perkebunan adalah pemilahan produk berdasarkan kualitasnya (misalnya tingkat kesegaran buah). Proses pemilahan buah tersebut masih menggunakan cara manual, sedangkan cara tersebut seringkali tidak akurat dan berbeda-beda pastinya, perbedaan tersebut diakibatkan karena berbedanya persepsi settiap orang.
. Pendeteksi kesegaran buah ini bisa menentukan buah yang masih segar dan tidak, dengan menggunakan sensor warna, dimana sensor warna yang di gunakan untuk menentukan kesegaran buah, dan buah yang di aplikasikan adalah buah klimakterik dan buah nonklimakteri.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Edy Victor Haryanto, yang melakukan penelitian dengan judul “Rancangan Robot Line Follower Pemisah Benda Berdasarkan Warna Berbasis Mikrokontroler ATMega16” Penelitian tersebut dibuat dengan sebuah robot otomatis dengan mengikuti garis dan digunakan bahan yang berwarna hitam atau gelap. Robot otomatis tersebut didukung oleh komponen elektronik dan dilengkapi rodam dan bergerak menggunakan motor. Alatnya dirancang untuk bergerak secara otomatis mengikuti garis yang telah disediakan sebelumnya. Robot bisa membaca garis dengan sensor optik diletakan di ujung dan didepan robot tersebut, rancangan robot mengikuti garis kali ini akan dibahas tentang pemisah warna benda dan dianalisi lebih dalam terhadap faktor suatu kecepatan robot bergerak yang dikendalikan oleh pengendali Prorportional Integral Derivative (PID) [1].
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Iwan Fitrianto Rahmad, yang melakukan penelitian dengan judul “Perancangan Lampu Lalu Lintas Dengan Menggunakan Catu Daya Cadangan Berbasis Mikrokontroller At89s51”. Penelitian yang digunakan adalah sebuah relay. Battery yang digunakan untuk memberikan sumber tegangan ke lampu lalu lintas, lama kelamaan akan melemah, karena itu digunakan rangkaian untuk mencharge battery. Rangkaian ini akan mencharge battery ketika battery lemah dan rangkaian ini secara otomatis akan berhenti mengisi arus ke battery [2].
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Rika Rosnelly, yang melakukan penelitian dengan judul “Perancangan dan Implementasi Lampu Jalan Otomatis Dengan Menggunakan Solar Cell Berbasi ATMEGA8535”. Penelitian tersebut dibuat untuk mengubah cahaya matahari menjadi sumber energi listrik untuk menghidupkan lampu tanpa listrik bersubsidi lagi. Solar cell ini akan tempat kan pada lampu jalan dengan menggunakan mikrokontroler agar dapat menghidupkan lampu pada saat malam hari maupun cuaca mendung. Dan solar cell ini dapat mengisi energi pada siang hari dan menyimpannya pada baterai dan digunakan saat malam hari untuk menerangi jalan. [3].
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Vidi Agung Fragastia, yang melakukan penelitian dengan judul “Perancangan Navigasi Robot Berbasis Suara Menggunakan Android”. Penelitian tersebut dibuat untuk sistem mikrokontroler dapat dikontrol oleh smartphone Android, bisa dilakukan dengan mengirimkan kode karakter ASCII untuk diterima dan diterjemahkan oleh mikrokontroler. Untuk memberikan umpan balik, sistem mikrokontroler harus dapat menerima masukan dari output sendiri. Ada fitur pengenalan suara pada smartphone Android dapat digunakan untuk mengontrol robot menggunakan perintah suara [4]
2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini umumnya untuk memperoleh atau merancang sebuah aplikasi pendektsi alat kesegaran buah berbasis arduino, adapun langkah – langkah pada penelitian dapat dilihat pada
Gambar 1. Fishbone Prosedur Perancangan
Berikut adalah penjelasan dari gambar fishbone adalah sebagai berikut : a. Material
Masalah utama dalam desain alat adalah bagaimana merancang keseluruhan perangkat dalam ukuran kecil dan pemilihan komponen utama serta komponen pendukung. Bahan yang digunakan untuk perancang perangkat harus tahan air (waterprof), tahan api (fire resistant) dan tahan bantingan (impact).
b. Program
Program dirancang sesuai dengan logika program yang telah dikonsep dan kemudian dilakukan pengujian. Pengujian dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu elektronik, aplikasi dan keseluruhan. Pengujian juga harus dilakukan langsung, yaitu pengujian di dalam ruangan.
c. Elektronika
Dikarenakan desain alat dengan ukuran kecil, maka penggunaan komponen utama maupun pendukung harus disesuaikan. Perancangan terdiri dari 3 (tiga) tahap, yaitu perancangan elektronik, perancangan mekanik dan penulisan program. Masalah utama dalam desain alat adalah bagaimana merancang keseluruhan perangkat dalam ukuran kecil.
d. Pengguna
Perancangan juga memperhatikan aspek pengguna atau manusia. Program yang telah dirancang harus sesuai dengan parameter-parameter yang akan diuji.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1.1.Pembahasan
Pendeteksi kesegaran buah adalah suatu alat yang menentukan buah yang masih segar ataupun yang tidak, dengan menggunakan sensor warna TSC3200, dan buah- buahan yang digunakan dalam penelitian ini seperti buah klimakterik dan buah non klimakterik. Dalam rangkaian ini sensor kesegaran buah yang dipakai adalah sensor warna. Dimana sensor tersebut dapat dibuat berdasarkan metode kolori metri dimana kalau ada suatu cahaya yang warna tertentunya mengenai sensor akan ditentukan oleh filter/tapis, cahaya yang ditentukan tersebut akan diterima oleh sensor intensi cahaya, selain itu pendektsi kesegaran buah ini juga menggunakan komponen elektronik lain, seperti sensor kelembaban DHT1 dimana sensor ini digunakan sebagai masukan sensor kelembabab udara yang ada disekitar, dan untuk menampilakan hasil kerja dari alat ini menggunakan LCD.
3.1.2. Identifikasi Kebutuhan
Adapun identifikasi kebutuhan pada perangkat antara lain : 1. Kabel data USB
2. Arduino UNO 3. Acrilyc 4. LCD 16 x 2 5. Sensor Warna TCS3200 6. Sensor Kelembapan DHT11 7. Power Supply 8. Adaptor 9. LED Indikator 10. Regulator
11. Dan Komponen-komponen pendukung lainnya.
Adapun identifikasi kebutuhan dari perancangan deteksi kesegaran buah berbasis Arduino yang akan dirancang yaitu analisis kebutuhan software dan analisis kebutuhan hardware terdiri dari hardware untuk pemrograman serta hardware yang dibutuhkan untuk perancangan alat, berupa komponen-komponen elektronika dan sensor-sensor pendukung.
3.1.3. Diagram Blok Rangkaian
Diagram blok dari perancangan deteksi kesegaran buah berbasis Arduino ditunjukkan pada gambar : Catu Daya
Arduino Uno
LCD 16x2 Sensor TCS3200 Sensor DHT11 Komputer Arduino IDE USB Regulator Tegangan 5vGambar 2. Diagram Blok Rangkaian 3.1.4. Perancangan Flowchart
Flowchart digunakan sebagai dasar acuan dalam membuat program. Struktur program akan lebih mudah dibuat atau didesain. Agar dapat melihat struktur jalannya program maka dibuat
flowchart (diagram alur). Adapun flowchart dari alat pendeteksi kesegaran buah adalah sebagai berikut :
START
Inisialisasi Input dan Output Arduino, TCS3200, DHT11, LCD 16x2
Deklarasi Variable = X, Y
FINISH Membaca Nilai Sensor Warna
TCS3200, DHT11 Ada Buah?
LCD Menampilkan “Buah Tidak Segar” Warna > X? Kelembaban > Y? Ya Tidak LCD Menampilkan “Buah Segar” Ya Tidak
Gambar 3. Flowchart Pendeteksi Kesegaran Buah
3.2. Hasil
Berikut adalah hasil dari perancangan dan implementasi alat pendeteksi kesegaran buah berbasis Arduino
1. Software Arduino IDE
Untuk mengetahui rangkaian board arduino dalam keadaan baik pada alat, maka dilakukan pengujian dengan memberikan program perintah pada mikrokontroler dengan melakukan menginput data dari komputer ke dalam mikrokontroler menggunakan Universal Serial Bus (USB).
Untuk melakukan pengujian pada board arduino dapat dilakukan dengan beberapa langkah antara lain :
a. Langkah pertama adalah menjalankan aplikasi atau software arduino IDE dengan mengklik icon pada komputer.
b. Langkah selanjutnya yaitu mengetik atau memprogram board arduino sesuai kebutuhan alat yang di rancang.
c. Jika program telah selesai tahap selanjutnya adalah meng-compile program untuk mengetahui apakah ada error atau tidak pada koding tersebut.
d. Jika tidak ada error pada saat compile tahap selanjutnya ialah mentransfer program tersebut ke board arduino dengan cara upload pada arduino IDE.
e. Jika tidak terdapat kesalahan atau proses upload berhasil tanpa error, maka proses transfer program pada board arduino telah berhasil dan siap digunakan.
3.3. Hardware
Berikut ini merupakan gambar hasil perancangan pedeteksi kesegaran buah berbasis arduino :
Gambar 4. Keseluruhan Perangkat
Gambar 5. Bagian Dalam dari Keseluruhan Perangkat
Perangkat terdiri dari perancangan mekanik dan elektronik. Berikut adalah penjelasan gambar dengan keterangan :
Wadah Peletakan
Buah
Gambar 6. Keterangan Gambar Perancangan Mekanik
Arduino Uno
LCD16x2
Regulator 5V
Switch ON/OFF
Tombol
Soket Adaptor 12V
Tombol
Pilih Buah
Tombol
Reset
LCD16x2
Tombol
Scan
Gambar 8. Keterangan Gambar Perancangan Elektronik (Luar)
3.4. Pengujian Keseluruhan Perangkat
Proses ini untuk mengetahui benarkah perangkat sudah bekerja dengan logika program yang sesuai. Untuk melakukan pengujiann perangkat dalam harus menyala program tampilan awal keadaan normal dan memberikan informasi pada LCD 16x2. Proses dapat dilihat dibawah ini :
Gambar 9. LCD 16x2 Program menampilkan karakter ke LCD
void tampilan(){ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(kondisi); lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("J=" + String(pengunjung) + " org" + " S=" + String() + "org"); }
3.5. Pengujian Keseluruhan Sistem
Proses ini dilakukan untuk mengetahui benarkah perangkat sudah berkeja dengan logika program yang benar. Sebelum pengujian dilakukan, perangkat harus dalam telah menyala program tampilan awal keadaan normal dan memberikan informasi pada LCD 16x2. Proses dapat dilihat dibawah ini :
Perangkat akan menampilkan menu ke LCD 16x2, yaitu buah yang bisa dilakukan pengukuran terdiri dari buah Jeruk, Belimbing, Pisang, Pir dan Apel. Berikut adalah keadaan perangkat menampilkan menu, ditunjukan pada gambar IV.18. :
Gambar 11. Tampilan Keadaan Perangkat Menampilkan Menu
Setelah perangkat menampilkan menu, pengguna dapat menekan tombol pilihan buah. Jika pengguna menekan tombol pilihan buah 1 (jeruk), maka LCD 16x2 akan menampilkan data seperti ditunjukan pada gambar IV.19. :
Gambar 12. Tampilan Pemilihan Menu Buah Jeruk
Pengguna dapat melakukan pengukuran terhadap buah jeruk dengan meletakan buah pada wadah penampung buah. Proses pengecekan kesegaran buah dapat dilakukan dengan menekan tombol scan (berwarna putih) dan LCD 16x2 akan menampilkan data seperti ditunjukan pada gambar IV.20. dan IV.21 :
Gambar 14. Tampilan Hasil Pengecekan Buah Jeruk (2)
Untuk melakukan pengulangan program dari awal, dapat dilakukan dengan menekan tombol reset (berwarna hitam) pada perangkat. Dengan penekanan tombol ini, program akan mengulangi proses dari menu awal.
1. Kelebihan dan Kekurangan
Setelah dilakukan proses pengujian, pada perancangan dapat disimpulkan kelebihan dan juga masih terdapat kekurangan. Berikut beberapa kelebihan dan kekurangan, diantaranya:
a. Kelebihan
beberapa kelebihan yang dimiliki perangkat ini, antara lain :
1. Perangkat pendeteksi kesegaran buah berbasis arduino dapat dioprasikan secara baik dan sesuai dengan logikan program.
2. Penggunaan LCD 16x2 dapat menampilkan data lengkap dari kesegaran buah yang diuji.
3. Sensor kelembapan suhu DHT11 bekerja dengan baik sesuai dengan thermometer analog.
4. Hasil pengujian tegangan dengan normal tegangan 5VDC memiliki total selisih error ± 1 volt pada 10 kali pengujian (n) atau rata-rata error dari 10 kali pengujian sebesar 0,1 volt.
b. Kekurangan
Adapun kekurangan yaitu :
1. Perangkat diuji menggunakan 5 jenis buah, yaitu Jeruk, Belimbing, Pisang, Pir dan Apel.
2. Untuk melakukan proses ulang yaitu pergantian jenis buah, harus melakukan penekanan pada tombol reset.
3. Dikarenakan perangkat menggunakan sumber daya dari adaptor 12V, sehingga tidak dapat digunakan secara protable.
4. Dimensi wadah penampungan buah tidak besar, yaitu dengan panjang 15cm, lebar 15 dan tinggi 15cm sehingga tidak bisa mengukur buah dengan ukuran melebihi wadah penampung.
5. Penghitung pegunjung ini masih menggunakan sensor yang memiliki jarak ukur yang sangat pendek.
4.KESIMPULAN
1. Perangkat pendeteksi kesegaran buah berbasis arduino menggunakan sensor warna TCS3200 berdasarkan warna kulit buah untuk menentukan tingkat kesegaran dari buah tersebut.
2. Perangkat yang diuji menggunakan 5 jenis buah, yaitu Jeruk, Belimbing, Pisang, Pir dan Apel. Pengolahan data dilakukan dengan melakukan perhitungan dan perbandingan dari hasil pengukuran buah segar dengan sampel buah yang diukur. Perangkat dilengkapi wadah penampungan buah dengan dimensi, yaitu dengan panjang 15 cm, lebar 15 dan tinggi 15cm sehingga tidak bisa mengukur buah dengan ukuran melebihi wadah penampungan.
3. Untuk meningkatkan akurasi dari warna buah yang diukur, sensor warna TCS3200 dapat mengukur 3 (tiga) warna dasar yaitu Red (Merah), Green (Hijau) dan Blue (Biru) dari sampel buah sehingga identifikasi tingkat kesegaran buah lebih akurat.
5.SARAN
Untuk menyempurnakan aplikasi ini maka diberikan saran :
1. Pengembangan untuk dapat mendeteksi kesegaran buah dengan banyak varian dan jenis. 2. Dikarenakan perangkat menggunakan sumber daya dari adaptor 12V, sehingga tidak dapat
digunakan secara protable. Untuk pengembangan terhadap sumber daya perangkat, diharapkan dapat menggunakan sumber daya mandiri seperti baterai dan sebagainnya. 3. Pengembangan yang akan datang harus menyempurnakan dan menyediakan beberapa fitur
yang lebih cangih dan menarik lagi.
4. Pengembangan terhadap komunikasi antar perangkat dan komunikasi harus lebih baik lagi, serta dapat menggunakan sistem yang cangih, seperti menggunakan sistem database
menggunakan koneksi lokal ataupun berbasis Internet of Things (IoT). Sehingga bisa mengirimkan dan update informasi darimana saja dan kapan saja
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Universitas Potensi Utama yang telah memberikan kesempatan pada penulis agar menyelesaikan laporan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Chairunnas, Andi dan Heru Sugito. 2013. ”Robot Deteksi Warna Berbasis Mikrokontroler”, Program Studi Ilmu Komputer, Universitas Pakuan.
[2] Sutisna, Dede dan Eko Ihsanto, 2015. “Rancangan dan Pembuatan Alat Deteksi Warna Dengan Menggunakan sensor TCS3200 Pada Produksi Kaleng Berbasis Arduino”, Universitas Marcu Buana, Jakarta.
[3] Mandari, Yopi dan Triyanto Pangaribowo, 2016, “Rancang Bangun Sistem Robot Penyortiran Benda Padat Berdasarkan Warna Berbasis Arduino”, Program Studi Teknik Elektro, Universitas Marcubuana, Vol.7 No.2 Mei 2016.
[4] Indrabayu, Muh. Niswar, dan Andryanto Aman, 2016, “Sistem Pendeteksi Kesegaran Ikan Bandeng Menggunakan Citra” Teknik Elektro dan Teknik Informatika, Universitas Hasanuddin Makassar
[5] Heru Prabowo, 2017, Jurnal : ”Deteksi Kondisi Kematengan Buah Jeruk Berdasarkan Warna Pada Ruang Warna RGB Berbasis Android” STMIK Bina Mulia Palu, Vol.3 No.1 [6] Dewanto, Satrio dkk, 2012. “Alat Penyortir Dan Pengecekan KematanganBuah
[7] Rahmatullah, R. 2016. Rancang BangunSistem Sortir Produk KemasanBerdasarkan Berat Berbasis PLC.
[8] Risvita B, Mutiara dan Swedia, Ericks Rahmat,2017. “AplikasiPengolahan Citra UntukMenentukan TingkatKematangan Buah PisangDengan MenggunakanRuang Warna HUE”.
[9] TAOS. 2009, TCS3200, TCS3210Programmable Color Light-ToFrequency Converter. Texas: TheLumenology Company. www.taosinc.com
[10] XHEMALI, Daniela and J. HINDE, Christopherand G. STONE, Roger, 2009.Naïve Bayes vs. Decision Trees vs. NeuralNetworks in the Classification ofTraining Web Pages. [Journal(Paginated)]
[11] MA Prayudi, EVH Sianturi, IF Rahmad. (2014), Rancangan Robot Line Follower Pemisah Benda Berdasarkan Warna Berbasis Mikrokontroler ATMega16.
[12] IF Rahmad, MY Rustam, B Triandi “Perancangan Lampu Lalu Lintas Dengan Menggunakan Catu Daya Cadangan Berbasis Mikrokontroller At89s51” IF Rahmad, MY Rustam, B Triandi - CCIT Journal, 2009.
[13] YA Sugiarto, EVH Sianturi, R Rosnelly (2014), Perancangan dan Implementasi Lampu Jalan Otomatis dengan Menggunakan Solar Cell Berbasis ATMEGA8535.
[14] IF Rahmad, VA Fragastia “Perancangan Navigasi Robot Berbasis Suara Menggunakan Android” Seminar Nasional Informatika (SNIf), 2017.
[15] Rahmad, I. F., & Fragastia, V. A. (2017, October). Perancangan Navigasi Robot Berbasis Suara Menggunakan Android. In Seminar Nasional Informatika (SNIf) (Vol. 1, No. 1, pp. 320-324).
[16] Tahel, F., & Ginting, E. (2019). Perancangan Aplikasi Media Pembelajaran Pengenalan Pahlawan Nasional untuk Meningkatkan Rasa Nasionalis Berbasis Android. Teknomatika, 9(02), 113-120.
[17] Rambe, M. R., Haryanto, E. V., & Setiawan, A. (2018). Aplikasi Pengamanan Data dan Disisipkan Pada Gambar dengan Algoritma RSA Dan Modified LSB Berbasis Android. Konferensi Nasional Sistem Informasi (KNSI) 2018.
[18] Novelan, M. S., Rahmad, I. F., Andrian, Y., & Utama, J. T. I. S. P. PERANCANGAN PENGONTROLAN LAMPU RUMAH DENGAN KOMUNIKASI BLUETOOTH DAN MENGGUNAKAN APLIKASI ANDROID.
