RANCANG BANGUN MESIN SORTIR KELAPA SAWIT BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328 LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
SPESIALISASI PRODUKSI PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
oleh : PEGGY HARINDA 1105052090
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
INTISARI
Proses penyortiran yang ada saat ini di pabrik kelapa sawit masih dilakukan secara manual sehingga kapasitas kerja serta keakuratan sortasi yang dilakukan masih rendah, sehingga waktu tunggu TBS untuk diolah masih cukup lama. Hal ini pada akhirnya menurunkan rendemen hasil pengolahan CPO serta meningkatkan kadar asam pada CPO yang pada akhirnya menurunkan kuantitas dan kualitas CPO. Dalam perancangan ini menggunakan mikrokontroler ATMega328 sebagai pengendali sistem pada mesin sortasi kelapa sawit. Dengan berjalannya sistem ini, maka dapat di seleksi buah sawit yang matang atau mentah. Jika buah matang maka secara otomatis konveyor akan bergerak maju, jika buah tidak matang maka lengan pendorong akan mendorong buah sawit keluar.
Kata Kunci : mikrokontroler, konveyor, sawit
ii
ABSTRACT
Sorting process that is currently in the palm oil mill is still done manually so that the working capacity and the accuracy of the sorting is done is still low, so that the waiting time for the processing of fresh fruit bunches still long enough. This in turn lowers the yield of the results of processing the oil and increase the acid levels in the CPO, which in turn lowers the quantity and quality of the CPO In this design uses ATmega328 microcontroller as a control system on palm sorting machines. With the passage of this system, it can be in the selection of palm fruit ripe or raw. When ripe the fruit conveyor will automatically move forward, if the fruit is not ripe the arm will push out the oil palm fruit.
keyword : microcontroler, conveyor, palm fruit
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberi rahmat, hidayah dan karunia-Nya kepada kita semua khususnya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini berjudul : “Rancang Bangun Mesin Sortir Kelapa Sawit Berbasis Mikrikontroller Atmega328 diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam
menyelesaikan program Pendidikan Diploma 3
jurusan Teknik Mekanik program studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Pada laporan tugas akhir ini dibahas mengenai cara kerja mesin penyortir kelapa sawit, perhitungan daya, proses kerja , serta cara perawatan dan perbaikan. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis banyak menemukan kesulitan, namun berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi maupun segi administrasi hingga semua masalah – masalah tersebut dapat diatasi. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan penghargaan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Ir. Abdul Razak, S.T., M.T.,Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan 4. Ir, Burhauddin Tarigan, M.T., Dosen pPembimbing Penulis yang telah mendukung dan membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Seluruh staff pengajar dan pegawai Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Teristimewa buat Ayahanda Edy Suhardi Ibunda Sugiani, Abangku Dimas Aditya Pranowo, Muhammad Yudho Prasetyo, dan Adikku Triazi Surya Gumilang Tercinta yang telah mendukung penulis dalam do’a, materi dan tidak lupa juga memberikan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 7. Rekan-rekan penulis tergabung dalam tugas akhir rancang bangun ini, Nurul Azmi Ritonga, Aditya Syahputra Ginting;
iv
8. Teman-teman di Jurusan Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan, Modissya, Sutini, Ester, Lusi, Khesty, Virgina dan Vika. 9. Pak Hendra dan Mas Heri atas segala pengorbanannya untuk rancang bangun ini; 10. Dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis berusaha untuk menulis yang terbaik, namun penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan tugas akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis untuk masa mendatang. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dengan harapan semoga laporan ini bermanfaat bagi penulis khusunya dan para pembaca umumnya.
Medan, September 2014 Hormat penulis,
Peggy Harinda NIM : 1105052090
v
DAFTAR ISI HALAMAN SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..…………………………………………… LEMBAR PERSETUJUAN ...………………………………………………. LEMBAR PENGESAHAN .………………………………………………… INTISARI ..………………………………………………………………….. ABSTRACT..………………………………………………………………….. KATA PENGANTAR ..……………………………………………………… DAFTAR ISI ..……………………………………………………………….. DAFTAR GAMBAR ..……………………………………………………….. DAFTAR LAMPIRAN ..……………………………………………………..
ii iii iv v vi vii ix xi xii
BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………… A. Latar Belakang ..………………………………………………. B. Perumusan Masalah .…………………………………………. C. Tujuan Tugas Akhir .……………………………………………... D. Manfaat Tugas Akhir ………………………………………….
1 1 3 3 4
BAB II LANDASAN TEORI .………………………………………………. A. Teori Singkat ...........................................…………………………… B. Arduino Uno ………….......………………………………………. C. Mikrokontroler Atmega328……………………………………………7 D. Visual Basic 2008 .........................………………………………... E. Pengolahan Citra Digital ….....………………………………………. F. Jenis – Jenis Motor DC .........................................................…………. G. Belt Konveyor ..................................................................................... H. Sensor Infra Red (infra merah) ............................................................. I. Webcam .......................................................................................... J. Relay .................................................................................................... K. Poros .....................................................................................................
5 5 6 8 10 12 15 17 18 20 24
BAB III PERANCANGAN ALAT DAN SISTEM......……………………… A. Blok Diagram Sistem Control Mesin Sortase TBS …………………… B. Perancangan Rangkaian Sensor Pendeteksi Objek ................................ C. Perancanga Rangkaian Driver Lampu ................................................. D. Perancangan Rangkaian Driver Motor Lengan .................................... E. Perancangan Perangkat Lunak Sistem ................................................. F. Proses Kerja Mesin .............................................................................. G. Peroses Pembuatan Mesin ................................................................. H. Perawatan Mesin ................................................................................
26 26 29 29 30 32 33 33 35
vi
BAB IV PROSEDUR PENGAMBILAN DATA, PERHITUNGAN DATA DAN ANALISA BIAYA ....................……………………………………. 37 A. Sistem Transmisi .................................................................................. 37 B. Poros .................................................................................................... 40 C. Bantalan ............................................................................................ 44 D. Kapasitas Mesin ................................................................................... 45 E. Analisa Biaya ......................................................................................... 47 BAB V PENUTUP ........................................................................................... 48 A. Kesimpulan .......................................................................................... 48 B. Saran ................................................................................................... 49 DARTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR Halaman
Gambar 1 Board Arduino Uno R3 ................................………………………
7
Gambar 2 Konfigurasi Pin ATMega328
8
Gambar 3 Motor stepper Gambar 4 Motor Servo
………………………………….
..........…………………………………………… 14 .................................………………………………. 15
Gambar 5 Belt Conveyor
………………………………………………… 16
Gambar 6 Sensor Infra Red
………………………………………………. 18
Gambar 7 Camera Webcam
……...............…………………………………. 20
Gambar 8 Relay yang tersedia di pasaran ........................................................ 21 Gambar 9 Relay ................................................................................................ 22 Gambar 10 Bentuk kontak dari sebuah relay
viii
................................................. 23
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Analisis Program Sortase Kelapa Sawit Pada Arduino
Lampiran 2.
Program Visual Basic 2008
Lampiran 3.
Gambar Mesin Palm Oil Sortir dan Komponen
Lampiran 4.
Hasil Uji Tes Alat dengan 20 Sample Buah Sawit
ix
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Harga CPO (Crude Palm Oil) atau minyak sawit mentah dipasaran dunia yang terus meningkat dalam kurun waktu sepuluh tahun terakhir serta kecenderungan
peningkatan
permintaan
CPO
yang
melebihi
laju
pertumbuhan produksi CPO dunia. 70% pabrik yang baru didirikan tidak memiliki kebun sendiri sehingga membuka peluang untuk kembali meningkatkan harga beli TBS (Tandan Buah Segar) oleh pihak pabrik, yang pada akhirnya kembali meningkatkan harga jual CPO di pasar dunia. Hal ini merupakan peluang baik yang harus dimanfaatkan oleh kedua belah pihak, yaitu pihak petani dan pihak pabrik. Pihak pabrik terpacu untuk meningkatkan produksi CPO yang pada akhirnya berlomba untuk mendapatkan suplai TBS dari petani. Pihak petani yang membaca kondisi ini juga berlomba untuk meningkatkan produksi TBSnya untuk disuplai ke pabrik. Namun belakangan, terjadi fenomena penurunan kualitas CPO asal Indonesia yang disebabkan oleh tindakan kecurangan dari beberapa oknum petani dan pabrik kelapa sawit. Pihak petani sebagai pemasok hanya mementingkan jumlah produksi TBS yang disuplai ke pabrik untuk mengejar keuntungan tanpa memperhatikan kualitas dari produknya. Produk TBS yang disuplai oleh petani bukan hanya TBS matang sesuai standar pabrik, namun bercampur dengan TBS yang kondisinya masih mentah atau lebih buruk lagi, yaitu dalam kondisi busuk. Pihak pabrik sendiri juga melakukan kecurangan dengan melakukan penyortiran tidak sesuai dengan ketentuan yang berlaku, yaitu dimana mutu TBS yang disuplai petani pada saat dilakukan sortasi oleh pabrik diturunkan mutunya agar harga beli dari pihak petani dapat ditekan.
Proses penyortiran yang ada saat ini di pabrik kelapa sawit masih dilakukan secara manual sehingga kapasitas kerja serta keakuratan sortasi yang dilakukan masih rendah, sehingga waktu tunggu TBS untuk diolah masih cukup lama.
Hal ini pada akhirnya menurunkan rendemen hasil
pengolahan CPO serta meningkatkan kadar asam pada CPO yang pada akhirnya menurunkan kuantitas dan kualitas CPO. Dengan demikian harus ada standar mutu dan standar proses sortasi agar kedua belah pihak tidak dirugikan. Proses sortasi pada pabrik sendiri masih dilakukan secara manual dimana kapasitas proses sortasi masih rendah.
Hal ini menyebabkan waktu tunggu TBS matang untuk diolah
menjadi lebih lama. Penundaan pengolahan TBS mengakibatkan rendemen CPO yang diperoleh menurun serta kadar keasaman CPO meningkat. Hal ini menyebabkan jumlah produksi CPO menurun demikian juga dengan kualitas CPO yang dihasilkan akan terjadi penurunan. Selain kapasitas kerja, tingkat akurasi sortasi yang dilakukan secara manual oleh pabrik menyebabkan masih bercampurnya TBS mentah dan TBS busuk
pada proses pengolahan,
sehingga jumlah dan kualitas CPO yang dihasilkan oleh pabrik pengolahan semakin menurun. Untuk itu perlu dikembangkan alat dan mesin sortasi TBS sawit yang memiliki keakuratan dan kapasitas kerja yang cukup tinggi.Bila proses sortasi kelapa sawit dapat dilakukan menggunakan suatu alat sortasi yang berjalan secara otomatis, memiliki akurasi dan kapasitas kerja tinggi, memiliki standar baku mutu serta dapat beroperasi dengan biaya rendah, maka akan diperoleh peningkatan kualitas CPO berupa kadar asam lemak rendah serta peningkatan Produksi CPO rendemen meningkat. Melalui ulasan di atas penulis mendapat ide membuat rancang bangun prototype mesin sortasi tandan kelapa sawit berbasis pencitraan warna menggunakan mikrokontroler dimana mesin tersebut berfungsi untuk mempermudah pekerjaan penyortiran kelapa sawit menjadi lebih efisien, dan akurat.
B. Perumusan Masalah Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana gambar mesin dan komponen–komponen utama mesin sortasi TBS (Tandan Buah Segar) kelapa sawit? 2. Bagaimana prinsip kerja mesin sortasi TBS kelapa sawit? 3. Bagaimana perhitungan komponen–komponen utama mesin yang digunakan? 4. Bagaimana menentukan kapasitas produksi mesin? 5. Bagaimana proses pembuatan mesin sortasi TBS kelapa sawit? 6. Bagaimana menganalisa biaya pembuatan mesin sortasi TBS kelapa sawit? 7. Bagaimana perawatan mesin sortasi TBS kelapa sawit?
C. Tujuan Tugas Akhir Tujuan dari rancang bangun mesin sortasi TBS (Tandan Buah Segar) kelapa sawit ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Jurusan Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. 2. Menambah wawasan dan keterampilan mahasiswa dalam membuat suatu proyek Tugas Akhir. 3.
Dapat merancang bangun suatu mesin sortasi TBS kelapa sawit.
4. Mengetahui cara kerja mesin sortasi TBS kelapa sawit. 5. Memahami hubungan antara ilmu pengetahuan yang telah diperoleh dan menerapkannya pada dunia lingkungan dan pabrik.
D. Manfaat Tugas Akhir Tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat bagi : 1. Penulis serta pembaca, untuk menambah pengetahuan dan pengalaman penulis serta pembaca tentang alat sortasi TBS kelapa sawit. 2. Politeknik Negeri Medan Jurusan Teknik Mekanik khususnya Program Studi Teknik Mekanik adalah untuk membuka pola pikir dan kreativitas mahasiswa dalam merancang suatu peralatan mesin sortasi TBS kelapa sawit. 3. Masyarakat dan karyawan pabrik untuk mempermudah proses sortasi TBS kelapa sawit di Pabrik Kelapa Sawit.
