DETEKSI TEGANGAN KELUARAN SENSOR ULTRASONIK TERHADAP BUAH-BUAHAN DENGAN
KEMATANGAN YANG BERBEDA
REPOSITORY
OLEH
MUHAMMAD ANRA BAYU PRATAMA NIM. 1803113704
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA JURUSAN FISIKA
FALKUTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU
2023
1 DETEKSI TEGANGAN KELUARAN SENSOR ULTRASONIK
TERHADAP BUAH-BUAHAN DENGAN KEMATANGAN YANG BERBEDA
Muhammad Anra Bayu Pratama1, Minarni2
1Mahasiswa Program S1 Fisika FMIPA-Universitas Riau
2Bidang Fotonik Jurusan Fisika FMIPA-Universitas Riau Falkutas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Riau,
Pekanbaru, Riau, 28293, Indonesia.
ABSTRACT
Atpresent a lot of agricultural work uses human power in carrying out agricultural production activities including sorting fruit. This process has drawbacks because humans have limitations in carrying out sorting activities and requires a long time, this method is often inaccurate and the results vary, due to different perceptions from each person. Therefore, with the existence of a sensor system for detecting fruit ripeness, it is hoped that it can be put to good use by farmers so that farmers' performance will be more efficient. The results obtained in this study were the detection of the stress of the tested fruits in the form of the output stress value and the maturity of the ripe and unripe fruits. The highest sound absorption occurred in ripe tomatoes with a voltage of 10-11 mV, while the lowest sound absorption occurred in unripe mangosteen with a voltage of 34-35 mV.
Keywords: Ultrasonic Sensors, Fruits, Ripensability, Arduino
ABSTRAK
Saat ini banyak pekerjaan pertanian yang menggunakan tenaga manusia dalam melaksanakan kegiatan produksi pertanian diantaranya pada penyortiran buah.
Proses ini memiliki kekurangan karena manusia memiliki keterbatasan dalam melakukan kegiatan penyortiran serta membutuhkan waktu yang lama, metode ini sering tidak akurat dan hasilnya bervariasi, karena persepsi yang berbeda dari masing-masing orang. Oleh sebab itu dengan adanya sistem sensor deteksi kematangan buah diharapkan dapat dimanfaatkan dengan baik oleh para petani agar kinerja petani semakin efisien. Hasil yang didapat pada penelitian ini adalah pendeteksian tegangan buah-buahan yang diuji berupa nilai tegangan keluaran dan kematangan buah yang matang dan mentah. Absorbsi bunyi paling tinggi terjadi pada buah tomat matang dengan tegangan sebesar 10-11 mV, sedangkan absorbsi bunyi paling kecil terjadi pada buah manggis mentah dengan tegangan sebesar 34- 35 mV.
Kata Kunci: Sensor Ultrasonik, Buah-Buahan, Kematangan, Arduino
3 PENDAHULUAN
Buah - buahan merupakan suatu hasil dari pertanian yang menguntungkan karena memiliki keanekaragaman jenis dan didukung oleh iklim yang sesuai, sehingga menghasilkan macam-macam buah yang sangat bervariasi dan menarik.
Ketika setelah dipanen tidak ditangani dengan baik, maka kualitas hasil panen buah - buahan akan menurun secara bertahap, sejalan dengan berlangsungnya respirasi, transpirasi, dan pengaruh parasitic atau mikrobiologis yang dapat mengakibatkan kerusakan pada buah yang disebabkan oleh hama dan penyakit.
Kerusakan pada buah - buahan dapat mengakibatkan buah akan kehilangan bobot, mutu, harga, dan keamanannya. Kondisi kematangan dari buah tropis akan sangat terlihat dari warnanya, apakah buah tersebut masih mentah, setengah matang, matang atau sudah busuk. Oleh karena itu ekstraksi ciri warna dari buah tropis akan dapat dimanfaatkan untuk mengetahui tingkat kematangan dari buah tersebut untuk kepentingan industri (Permadi, 2019).
Permasalahan yang dihadapi dalam menjadikan buah mangga sebagai komoditas ekspor adalah ketersediaan buah yang berkualitas tinggi, teknik penanganan pascapanen, sistem distribusi dan pengendalian mutu buah. Upaya penanganan pascapanen dilakukan antara lain melalui pengembangan teknologi pensortiran atau penentuan terhadap mutu buah. Pensortiran atau penentuan terhadap mutu buah pada umumnya masih dilakukan secara manual dan didasarkan pada ukuran
atau ciri fisik yang tampak Penentuan kematangan buah, masih dilakukan secara visual berdasarkan warna kulitnya. Metode visualisasi manual memiliki kelemahan seperti membutuhkan proses yang lama, tingkat akurasi yang rendah, dan tidak konsisten. Penentuan kematangan buah tidak jarang dilakukan dengan cara memberikan sedikit tekanan pada buah tersebut, namun hal ini tentu saja dapat merusak buah (Indrianti &
Wildian, 2019).
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, dimana sensor yang di gunakan untuk menentukan kematangan buah (Fitrianto Rahmad & Indra Gunawan, 2020).
Pada bidang pertanian, pemanfaatan teknologi ultrasonik mulai banyak digunakan baik dalam tahapan budidaya, prosesing, pengolahan, pengamatan mutu, dan juga pada mesin. Sensor ultrasonik digunakan untuk pengamatan sifat fisik dan kualitas buah alpokat dari periode buah muda sampai matang (Mizrach et al., 1996).
Pengukuran menggunakan gelombang ultrasonik didasarkan pada perubahan intensitas bunyi dan kecepatan gelombang ultrasonik.
4 Ketika gelombang bunyi mengenai
suatu benda maka akan terjadi beberapa proses, seperti pemantulan, penyerapan dan hamburan.
Permukaan yang keras, padat dan rata merupakan material yang memantulkan hampir semua energi bunyi yang jatuh padanya. Gejala pemantulan ini hampir serupa dengan sifat cahaya yang dipantulkan yaitu apabila sinar datang dan pantul terletak dalam bidang datar yang sama maka sudut sinar pantul pada bidang datar adalah sama.
Penyerapan sangat bergantung pada kerapatan material untuk menyerap energi bunyi yang datang pada suatu permukaan. Selain kerapatan, frekuensi bunyi yang tiba juga dapat mempengaruhi terkait nilai absorpsi suatu permukaan atau material. Hamburan merupakan hasil interaksi gelombang datang dengan permukaan yang keras atau tidak rata, sebaliknya pemantulan spekular terjadi apabila bunyi mengenai permukaan yang halus atau rata (Kurniawan et al., 2013).
Penelitian ini menggunakan sebuah sensor ultrasonik untuk mendeteksi tegangan buah. Sensor ultrasonik digunakan karena mempunyai frekuensi 40 kHz sehingga dapat menembus suatu medium. Objek dalam penelitian ini dideteksi tanpa menyentuh (non- contact) atau merusaknya (non- destructive testing, NDT). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat sebuah alat sortir kematangan buahan berbasis Arduino yang menggunakan sensor ultrasonik sebagai detektor untuk mengecek kematangan buah berdasarkan nilai tegangannya, dimana nanti apabila rancangan ini
sudah diaplikasikan dan berfungsi dengan baik dapat berguna untuk para petani buah.
METODE PENELITIAN
Peneltian ini mengunakan metode ekperimen yang bertujuan untuk merancang dan membuat sebuah alat sortir kematangan buahan berbasis Arduino yang menggunakan sensor ultrasonik sebagai detektor untuk mengecek kematangan buah berdasarkan nilai tegangannya, Pengukuran dengan metode sensor ultrasonic ini dilakukan sebagai metode non destruktif, lebih cepat dan tidak merusak objek yang dideteksinya.
Sistem sensor ultrasonik dibangun menggunakan sensor ultrasonik, arduino dan juga laptop. Pengaturan jarak antara objek dan sensor perlu dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan yang bagus.
Deteksi nilai tegangan dilakukan dengan objek diletakkan sejauh 5 cm dari sensor dan sensor serta arduino dinyalakan menggunakan software Arduino pada laptop. Objek yang digunakan adalah buah-buahan, dimana buah-buahan yang digunakan adalah jeruk, sawo, manggis, alpukat, tomat dan jambu. Setiap sampel diambil tingkat kematangan yang berbeda, yaitu untuk kematangan matang dan mentah dengan masing- masing diambil 1 buah.
Perhitungan nilai tegangan keluaran sensor ultrasonik menggunakan algoritma program Python yang dijalankan pada software Arduino. Hasil pengukuran nilai tegangan akan tampil pada layar laptop kemudian data akan diolah menggunakan Microsoft Office Excel.
5 HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi tegangan keluaran berbagai macam buah-buahan yaitu jeruk, tomat ,sawo, alpukat, jambu, dan manggis.
Buah-buahan tersebut dipilih karena memiliki ketebalan daging dan kekerasan yang berbeda-beda. Nilai tegangan keluaran sensor ultrasonik yang telah didapatkan dari buah- buahan yang digunakan sebagai objek dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
1. Nilai Tegangan Buah Jeruk Berikut adalah grafik yang didapatkan dari buah jeruk setelah di ambil nilai tegangan keluarannya menggunakan sensor ultrasonik.
Gambar 1. Buah Jeruk
Gambar 1 menunjukkan bahwa nilai tegangan buah jeruk yang mentah lebih tinggi dibandingkan buah jeruk yang matang. Nilai tegangan buah jeruk yang mentah ditunjukkan dengan warna abu-abu dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 13-16 mV, sedangkan nilai tegangan buah jeruk yang matang ditunjukkan dengan warna hitam dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 10-12 mV.
2. Nilai Tegangan Buah Tomat Berikut adalah grafik yang didapatkan dari buah tomat setelah di ambil nilai tegangan keluarannya menggunakan sensor ultrasonik.
Gambar 2. Buah Tomat
Gambar 2 menunjukkan bahwa nilai tegangan buah tomat yang mentah lebih tinggi dibandingkan buah tomat yang matang. Nilai tegangan buah tomat yang mentah ditunjukkan dengan warna abu-abu dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 14-16 mV, sedangkan nilai tegangan buah tomat yang matang ditunjukkan dengan warna hitam dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 10-11 mV.
3. Nilai Tegangan Buah Sawo Berikut adalah grafik yang didapatkan dari buah sawo setelah di ambil nilai tegangan keluarannya menggunakan sensor ultrasonik.
Gambar 3. Buah Sawo
Gambar 3 menunjukkan bahwa nilai tegangan buah sawo yang mentah lebih tinggi dibandingkan buah sawo yang matang. Nilai tegangan buah sawo yang mentah ditunjukkan dengan warna abu-abu dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 18-20 mV, sedangkan nilai tegangan buah sawo yang matang ditunjukkan dengan warna hitam dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 14-16 mV.
5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
0 100 200 300
10,005,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
0 100 200 300
10,005,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
0 100 200 300
6 4. Nilai Tegangan Buah Alpukat
Berikut adalah grafik yang didapatkan dari buah alpukat setelah di ambil nilai tegangan keluarannya menggunakan sensor ultrasonik.
Gambar 4. Buah Alpukat
Gambar 4 menunjukkan bahwa nilai tegangan buah alpukat yang mentah lebih tinggi dibandingkan buah alpukat yang matang. Nilai tegangan buah alpukat yang mentah ditunjukkan dengan warna abu-abu dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 28-30 mV, sedangkan nilai tegangan buah alpukat yang matang ditunjukkan dengan warna hitam dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 22-25 mV.
5. Nilai Tegangan Buah Jambu Berikut adalah grafik yang didapatkan dari buah jambu setelah di ambil nilai tegangan keluarannya menggunakan sensor ultrasonik.
Gambar 5. Buah Jambu
Gambar 5 menunjukkan bahwa nilai tegangan buah jambu yang mentah lebih tinggi dibandingkan buah jambu yang matang. Nilai tegangan buah jambu yang mentah ditunjukkan dengan warna abu-abu dengan nilai tegangan yang
didapatkan sebesar 29-32 mV, sedangkan nilai tegangan buah jambu yang matang ditunjukkan dengan warna hitam dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 23-26 mV.
6. Nilai Tegangan Buah Manggis Berikut adalah grafik yang didapatkan dari buah manggis setelah di ambil nilai tegangan keluarannya menggunakan sensor ultrasonik.
Gambar 6. Buah Manggis
Gambar 6 menunjukkan bahwa nilai tegangan buah Manggis yang mentah lebih tinggi dibandingkan buah Manggis yang matang. Nilai tegangan buah Manggis yang mentah ditunjukkan dengan warna abu-abu dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 34-35 mV, sedangkan nilai tegangan buah Manggis yang matang ditunjukkan dengan warna hitam dengan nilai tegangan yang didapatkan sebesar 30-32 mV.
KESIMPULAN
Pada penelitian ini dapat diambil kesimpulan bahwa hasil pada buah yang mentah didapatkan tegangan yang lebih besar dibandingkan pada buah yang matang, Hal ini disebabkan karena terjadinya proses absorbsi bunyi oleh sensor tersebut dan juga disebabkan oleh tekstur buah yang berbeda-beda. Pada grafik yang telah didapatkan, absorbsi bunyi paling tinggi terjadi pada buah tomat matang dengan tegangan
10,005,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
0 100 200 300
10,005,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
0 100 200 300
10,005,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
0 100 200 300
7 sebesar 10-11 mV, sedangkan
absorbsi bunyi paling kecil terjadi pada buah manggis mentah dengan tegangan sebesar 34-35 mV.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan Terimakasih Kepada Ikhsan Rahman Husein dan Dewi Laila Sari yang telah membantu dalam pembuatan Algoritma program Python untuk Arduino dan pengolahan data.
DAFTAR PUSTAKA
Fitrianto Rahmad, I., & Indra Gunawan, D. (2020).
Perancangan Dan Implementasi Alat Pendeteksi Kesegaran Buah Berbasis Arduino Design and Implementation of Arduino based fruit freshness detection device. Jurnal FTIK, 1(1), 4.
Indrianti, M. S., & Wildian. (2019).
Rancang Bangun Alat Pendeteksi Ulat Dalam Buah Mangga Menggunakan Sensor Ultrasonik. Jurnal Fisika Unand, 8(4), 336–341.
Kurniawan, F., Yuwana, L., Prajitno, G., Fisika, J., Matematika, F., Alam, P., Teknologi, I., Nopember, S., Arief, J., &
Hakim, R. (2013). Pengaruh Variasi Jenis Bahan Terhadap Pola Hamburan pada Difuser MLS ( Maximum Length Sequences ). 2(1), 1–7.
Mizrach, A., & Flitsanov, U. (1999).
Nondestructive ultrasonic determination of avocado softening process. Journal of Food Engineering, 40(3), 139–
144.
https://doi.org/10.1016/S0260- 8774(99)00038-2
Permadi, B. E. (2019). Rancang bangun alat sortir kematangan buah belimbing berdasarkan ukuran dan warna dengan mikrokontroler arduino. Teknik Informatika, 1(1), 1–6.
