MODEL SISTEM OTOMATISASI SORTASI BERDASARKAN UKURAN DAN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK DAN TCS3200 BERBASIS ARDUINO UNO Diah Puji Astuti, Tjut Awaliah Zuraiyah, Andi Chairunnas. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Jl.Pakuan PO BOX 452, Bogor Telp/Fax (0251) 8375 547
Email :
[email protected] ABSTRAK Perkembangan teknologi yang semakin maju dan berkembang dalam dunia elektronika dimanfaatkan dalam pembuatan model sistem otomatisasi sortasi. Model sistem otomatisasi sortasi memiliki kemampuan untuk mendeteksi dan mengelompokan berdasarkan perbedaaan ukuran dan warna secara otomatis dan lebih cepat. Diharapkan model sistem otomatisasi sortasi ini dapat menjadi solusi yang akan membantu meningkatkan produktivitas perusahaan. Model sistem otomatisasi sortasi dirancang dan dibangun dengan metode hardware programming. Alat ini menggunakan komponen sensor Ultrasonik dan TCS3200 sebagai inputan. Ultrasonik berfungsi sembagai sensor yang membedakan ukuran besar dan ukuran kecil, sedangkan TCS3200 berfungsi sebagai sensor warna untuk membedakan warna merah, hijau dan biru. Kontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATMega328. Komponen motor mikro servo dan LCD digunakan sebagai output. Motor mikro servo berfungsi sebagai penggerak lengan dan LCD berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan ukuran dan warna. Pada pengujian uji coba validasi dapat di hasilkan dengan nilai rata-rata keberhasilan yaitu 70% untuk balok merah besar, 90% untuk balok merah kecil, 80% untuk balok hijau besar, 70% untuk balok hijau kecil, 70% untuk balok biru besar dan 80% untuk balok biru kecil. Kata Kunci : Sortasi, sensor ultrasonik, sensor TCS3200, mikrokontroler ATMega328. 1.
Pendahuluan Berbagai macam industri telah berkembang pesat seiring dengan tuntutan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Perkembangan dunia industri ini sudah banyak memberikan kemudahan dan keuntungan tersendiri kepada perusahaan. Untuk mempercepat produksi, pihak industri memerlukan suatu sistem yang dapat berjalan secara otomatis dan komputerisasi. Di dalam dunia industri, khususnya dalam proses pemisahan barang produksi masih dilakukan secara manual dikerjakan oleh tenaga manusia dan sering terjadi
human error pada industri, sehingga membutuhkan waktu yang lama dan kurang akurat dalam pemilihan barang tersebut. Seharusnya pada proses sortasi produksi di industri diperlukan optimasi baik dari kinerja dan hasil produksinya, sehingga diperoleh efisiensi kerja yang maksimal. Dengan semakin berkembangnya teknologi pada bidang elektronika dan berdasarkan latar belakang tersebut maka dirancang dan dibangunlah suatu penelitian model sistem otomatisasi sortasi berdasarkan ukuran dan warna
menggunakan sensor Ultrasonik dan TCS3200 berbasis Arduino UNO. Sehingga diharapkan model sistem otomatisasi sortasi ini dapat menjadi solusi yang akan membantu meningkatkan produktivitas perusahaan. 2. Dasar Teori 2.1 Sortasi Proses memisahkan produk yang sudah bersih menjadi bermacam macam kualitas atas dasar sifat-sifat fisik berdasarkan bentuk, berat jenis, tekstur, dan warna. Sortasi bertujuan untuk memperoleh kualitas yang lebih baik dan seragam. 2.2 Ultrasonik Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). 2.3 TCS3200 Sensor pendeteksi warna yang memiliki chip sensor Taos TCS3200 untuk mengontrol 4 LED RGB dan LED putih. TCS3200 dapat mendeteksi dan mengukur hampir tak terbatas warna. Aplikasinya membaca tes strip, menyortir warna, cahaya ambient sensing, kalibrasi, dan pencocokan warna. 2.4 Ardiuno Uno ATMega328 & CH340 Arduino merupakan platform yang terdiri dari software dan hardware. hardware arduino sama dengan mikrocontroller pada umumnya hanya pada arduino ditambahkan penamaan pin agar mudah diingat. Software arduino merupakan software open source
sehingga dapat di download secara gratis. Software ini digunakan untuk membuat dan memasukkan program ke dalam arduino. Pemrograman arduino tidak sebanyak tahapan mikrocontroller konvensional karena arduino sudah didesain mudah untuk dipelajari, sehingga para pemula dapat mulai belajar mikrokontroler dengan arduino. 2.5 Motor Servo Sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo). Sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, kontrol dan potensiometer. 2.6 LCD (Liquid Crystal Display) Suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. 3.
Perancangan Sistem Dalam bagian ini akan dibahas perancangan dan pembuatan model sistem otomatisasi sortasi berdasarkan ukuran dan warna. 3.1 Gambaran Umum Rancangan Model Sistem Sortasi Gambaran umum pada sistem ini yang terdiri dari input berupa sensor ultrasonik dan TCS3200. Proses pada mikrokontroler Arduino Uno serta output bergeraknya lengan yang dikendalikan oleh motor servo dan LCD untuk menapilkan ukuran dan warna objek yang terdeteksi.
mungkin untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal.
Gambar 1. Diagram Blok Diagram Blok Sistem diatas dapat dijelaskan sumber catu daya sebesar 12 VDC (adapter) digunakan pada model sortasi, dimana modul mikrokontroler sistem bekerja pada arus 5 VDC, selanjutnya sumber catu daya akan menyuplai arus ke masing-masing komponen. Tegangan yang masuk ke sensor ultrasonik, sensor TCS3200 sebagai input, dan LCD dan servo. 3.2 Desain Mekanis Perancangan sistem perangkat keras, desain sistem merupakan hal penting yang harus dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap desain antara lain : 1. Bentuk dan ukuran rangka dibuat seminimal mungkin untuk menghasilkan sistem yang efisien dalam pengerjaan dan penggunaan. 2. Rangkaian sistem dibuat seminimal mungkin untuk menghasilkan sistem yang lebih efektif dalam penggunaan jumper untuk menghindari kesalahan. 3. Keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin untuk mempermudah pengoperasian, serta untuk menghasilkan sistem yang handal disegala medan. 4. Penenmpatan modul dan komponen elektronik dibuat semaksimal
Gambar 2. Desain Mekanik 3.3 Desain Elektrik Dalam desain sistem elektrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : a. Sumber Catu Daya (Adaptor) Catu daya yang akan digunakan pada rangkaian ini sebesar 12V, dimana pemakaian modul Arduino Uno dapat bekerja pada 5V. b. Mikrokontroler Mikrokontroler yang akan digunakan dalam penelitian ini, menggunakan salah satu produk Arduino UNO ATMega328. c. Desain pengontrolan untuk mendukung aplikasi ini menggunakan beberapa software. d. Deasain Sistem Mikrokontroler Sistem kontrol menggunakan pemrograman bahasa C dalam Arduino IDE untuk mengakusisi data analog dari rangkaian mikrokontroler yang berfungsi sebagai akusisi data yang masuk dari output berupa tegangan.
Gambar 3. Skematik Rangkaian
3.4 Desain Perangkat Lunak Desain perangkat lunak sistem harus mengutamakan cara kerja yang efisien berikut flowchart dari desain software yang digunakan. Flowchart program utama terdapat pada gambar
Gambar 5. Bagian Utama Model Sistem Otomatisasi Sortasi 4.2 Uji Coba Struktural Untuk mengetahui apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalur-jalur pada konsep yang direncanakan. Tahap ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui apakah modul eletronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berfungsi dengan baik dan memiliki performa dan fungsi yang sesuai pada rancangan. Gambar 4. Flowchart Sistem 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian Bagian utama pada model sistem otomatisasi sortasi terdapat 2 buah sensor ultrasonik yang mampu menndeteksi ukuran barang yang ada di depannya dan 1 buah sensor TCS3200 yang terletak dibawah barang yang mampu mendeteksi warna barang yang ada diatasnya. Barang tersebut berupa balok berukuran besar dan balok kecil. Balok besar mempunyai ukuran 5cm x 3cm dan balok kecil mempunyai ukuran 4cm x 2cm dan dibedakan dengan tiga warna yaitu warna hijau, merah dan biru.
Tabel 1. Uji Coba Struktural
4.3 Uji Coba Fungsional Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah tegangan yang mengalir di dalam rangkaian sudah sesuai dengan yang dibutuhkan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengetes tegangan output tiap komponen dengan menggunakan multimeter maupun program.
4.4 Uji Coba Validasi Tahap ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sistem yang dibuat sudah bekerja dengan benar atau tidak. Pengujian yang dilakukan dengan melihat output sistem yang ada pada LCD. Output yang dihasilkan dari inputan signal jarak dan warna yang masuk kedalam mikrokontroler di olah seberapa bobot nilai yang telah ditentukan oleh sourch code hingga dapat mengintruksi benar atau tidaknya objek sesuai dengan yang ditentukan. Pada pengujian validasi dapat di hasilkan dengan nilai rata-rata keberhasilan yaitu 70%-90%.
Tabel 5. Uji Coba Validasi pada Balok Hijau Kecil
Tabel 6. Uji Coba Validasi pada Balok Biru Besar
Tabel 2. Uji Coba Validasi pada Balok Merah Besar
Tabel 7. Uji Coba Validasi pada Balok Biru Kecil
Tabel 3. Uji Coba Validasi pada Balok Merah Kecil
Tabel 4. Uji Coba Validasi pada Balok Hijau Besar
4.5 Optimasi Optimasi yang dilakukan dengan menguji sensor jarak, warna dan servo. Percobaan tersebut dilakukan dengan mengamati jarak yang dihitung oleh sensor ultrasonik dan mengamati waktu pendeteksian pada setiap masing-masing balok. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Pada pengujian uji coba validasi dapat di hasilkan dengan nilai rata-rata keberhasilan yaitu 70% untuk balok merah besar, 90% untuk balok merah kecil, 80%
untuk balok hijau besar, 70% untuk balok hijau kecil, 70% untuk balok biru besar dan 80% untuk balok biru kecil. Penelitian ini dapat mendeteksi dan membedakan barang sesuai ukuran dan warnanya. Sistem ini mendeteksi barang yang berupa kardus balok besar yang berukuran 5cm x 3cm dan balok kecil yang berukuran 4cm x 2cm. Dan sistem ini dapat membedakan balok berdasarkan warna yaitu warna hijau, merah dan biru. .
Berdasarkan Warna dengan Loading Sistem. Dewi
Safitri. 2014. Prototipe Sistem Pemisah dan Penghitung Barang Berdasarkan Ukuran Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler ATMega328. Skripsi. Jurusan Ilmu Komputer FMIPA Unpak, Bogor.
Muhammad Arif Prayudi, 2014. Perancangan Robot Line Follower Pemisah Benda Berdasarkan Warna Berbasis Mikrokontroler ATMega16.
5.2 Saran Model Sistem Otomatisasi Sortasi berdasarkan Ukuran dan Warna dengan Sensor Ultrasonik dan TCS3200 berbasis Arduino Uno ini masih perlu pengembangan lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang optimal. Dapat menambahkan sensor inframerah dan kamera untuk hasil yang jauh lebih baik. Dan karena masih merupakan model, diharapkan bisa diaplikasikan pada sistem yang sebenarnya agar dapat menjadi rekomendasi pihak industri dalam otomatisasi sortasi.
Rahadian et al. 2013. Aplikasi Sensor Warna RGB TCS3200. J. Sarjana Politeknik Mekatronika Sanata Dharma.
DAFTAR PUSTAKA
Sainsmart. 2015. Datasheet LCD, Lenexa, Kansas. Amerika serikat
Aji W. S. 2014. Simulasi Manufaktur Pemisah Barang Berdasarkan Warna (Hitam dan Putih) Menggunakan Sensor Warna Berbasis Mikrokontroler ATMega328. Skripsi. Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM, Yogyakarta. Arsyal Rahman, 2012. Rancang Bangun Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna Berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Skripsi. Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. Bernanda Noprana, 2013. Perancangan Mesin Pemindah Barang
Sainsmart. 2015. Datasheet Arduino Uno, Lenexa, Kansas. Amerika serikat.
Yohannes, C. 2011. Sistem Penghitung
Jumlah Barang Otomatis dengan Sensor Ultrasonik. J. Sarjana Teknik Informatika Volume 09/ No.02/Mei Agustus/ 2011. Yudhi Andrian, 2014. Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna Menggunakan Sensor Warna TCS3200.
