Design Prototype Alat Pemisah kualitas Telur Ayam Berbasis Arduino

Design Prototype Alat Pemisah Kualitas Telur Ayam Berbasis Arduino  

By. Iyon Manakarra || Mekatronika Manakarra

1. PENDAHULUAN

        Kualitas telur ayam merupakan salah satu faktor utama yang menentukan nilai ekonomis produk peternakan unggas. Telur dengan kualitas baik memiliki permintaan tinggi di pasar dan dapat meningkatkan keuntungan peternak. Dalam usaha meningkatkan efisiensi proses penyortiran telur, teknologi berbasis mikrokontroler seperti Arduino telah dikembangkan untuk membuat alat pemisah kualitas telur. Alat ini dirancang untuk memilah telur berdasarkan parameter tertentu, seperti berat, sehingga membantu peternak menyortir telur dengan cepat, akurat, dan sesuai standar pasar.

        Penggunaan teknologi dalam bidang peternakan telah menunjukkan banyak keunggulan, terutama dalam meminimalkan kesalahan manusia dan meningkatkan produktivitas. Alat pemisah kualitas telur berbasis Arduino merupakan solusi inovatif untuk menjawab tantangan tersebut. Dengan memanfaatkan sensor dan sistem otomatisasi, alat ini mampu memilah telur dengan bobot tertentu (40-45 gram) yang sebelumnya telah dibersihkan, sehingga memberikan hasil penyortiran yang efisien dan dapat diandalkan.

Blok Diagram System Alat

2. KOMPONEN KONTROL ELEKTRONIK

        Adapun komponen elektronik yang digunakan sebagai berikut:

a). Arduino Uno.

    Arduino Uno sebagai mikrokontroler utama dalam alat pemisah kualitas telur berfungsi untuk mengontrol berbagai komponen perangkat keras yang mendukung proses penyortiran. Arduino Uno dipilih karena fleksibilitas, kemudahan pemrograman, serta kompatibilitasnya dengan berbagai sensor dan aktuator.

b). Sensor Berat (Load Cell + HX711)

        Sensor berat digunakan untuk mendeteksi bobot telur. Data dari sensor ini akan dikirim ke Arduino Uno melalui modul HX711 sebagai penguat sinyal. Arduino memproses data tersebut untuk menentukan apakah bobot telur sesuai dengan kriteria yang diinginkan (40-45 gram).

c). Motor Servo.

        Motor servo digunakan untuk menggerakkan mekanisme penyortiran, seperti lengan atau katup yang memindahkan telur ke kategori tertentu. Arduino Uno mengontrol motor ini berdasarkan hasil pembacaan sensor berat.

d). LCD 2x16 + I2C

        Arduino Uno dapat mengontrol layar LCD untuk menampilkan informasi terkait, seperti bobot telur yang terdeteksi atau status alat. Alternatifnya, LED indikator dapat digunakan untuk memberi sinyal apakah telur masuk kategori yang diinginkan. modul I2C merupakan komponen tambahan untuk modul layar LCD yang memanfaatkan protokol komunikasi I2C (Inter-Integrated Circuit). Dibandingkan dengan modul LCD biasa, LCD I2C lebih efisien dalam penggunaan pin Arduino, sehingga cocok untuk aplikasi seperti alat pemisah kualitas telur berbasis Arduino Uno.

e). Sensor LDR

Sensor LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan pada alat pemisah kualitas telur untuk mendeteksi intensitas cahaya yang melewati atau terpantul dari telur. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan resistansi yang dipengaruhi oleh jumlah cahaya yang diterimanya. Dalam aplikasi pemisahan telur, LDR dapat membantu memeriksa transparansi cangkang telur, misalnya untuk mendeteksi telur dengan retakan atau kualitas yang kurang baik. Ketika cahaya dari lampu menembus telur, LDR akan mengukur intensitas cahaya yang diterima, dan data ini dikirim ke Arduino untuk dianalisis. Kombinasi lampu dan LDR memungkinkan sistem untuk mengevaluasi parameter tambahan selain berat, sehingga meningkatkan akurasi penyortiran.

f). Lampu LED Super Bright

lampu sebagai komponen tambahan pada alat pemisah kualitas telur berfungsi untuk menyinari telur saat proses penyortiran berlangsung. Lampu ini mempermudah inspeksi visual, seperti mendeteksi kebersihan atau kondisi cangkang telur, dan juga mendukung sensor lain yang mungkin memerlukan pencahayaan optimal untuk membaca parameter tertentu. Lampu LED dengan intensitas cahaya yang sesuai biasanya digunakan karena hemat energi, tahan lama, dan mampu memberikan penerangan yang cukup tanpa merusak telur. Penempatan lampu di area penyortiran dirancang sedemikian rupa agar cahaya terfokus langsung pada telur tanpa mengganggu komponen lainnya.

g). PSU 5VDC

        Komponen power supply 5VDC berfungsi sebagai sumber daya utama untuk mengoperasikan seluruh rangkaian elektronik pada alat pemisah kualitas telur berbasis Arduino. Power supply ini menyediakan tegangan stabil sebesar 5 volt DC yang dibutuhkan oleh Arduino Uno, modul sensor (seperti load cell dan LDR), serta aktuator (seperti motor servo) dan komponen tambahan lainnya. Biasanya, adaptor 5VDC atau modul step-down converter (buck converter) digunakan untuk mengonversi tegangan dari sumber utama, seperti baterai atau adaptor AC/DC, ke tegangan yang sesuai. Stabilitas tegangan dari power supply ini sangat penting untuk memastikan kinerja alat tetap optimal dan mencegah kerusakan komponen akibat fluktuasi daya.

3. MEKANIK ALAT PEMISAH TELUR

a) Pembuatan Kotak Alat Pemisah Telur.

        kotak alat pemisah telur yang terbuat dari triplek dan berbentuk kotak ini merupakan kerangka dasar untuk menempatkan komponen-komponen seperti sensor, lampu, dan motor. Penggunaan triplek sebagai bahan utama memberikan keuntungan seperti ringan, mudah dibentuk, dan cukup kokoh untuk menopang alat penyortir. Lubang pada salah satu sisi kotak dirancang sebagai jalur masuk atau keluarnya telur yang akan diproses.

- Tahap Perakitan dan Pengecatan Kotak

- Tahap Pemasangan komponen elektronik 

b). System Mekanik Pemisah Telur
        system mekanik pemisah telur menggunakan 2 buah motor servo yaitu Modul Servo Atas Scanning dan Motor Servo Bawah Sorting.

-. Servo Atas - Scanning.

        Servo atas bertugas untuk melakukan proses pemindahan atau scanning telur ke posisi sensor, seperti sensor berat (load cell) atau sensor cahaya (LDR). Telur ditempatkan pada wadah awal yang dapat memuat satu butir telur. Servo atas berfungsi menggerakkan wadah ini ke posisi sensor untuk dilakukan pengukuran. Setelah sensor membaca data (berat atau transparansi), Arduino Uno akan menentukan apakah telur tersebut memenuhi kriteria yang diinginkan.

-. Servo Bawah - Sorting.

       Servo bawah bertugas untuk memindahkan telur ke jalur atau wadah sesuai kategori kualitas berdasarkan data yang diperoleh dari Arduino Uno. Jika telur memenuhi kriteria, servo bawah mengarahkan mekanisme penahan atau katup untuk memindahkan telur ke wadah "Layak". Jika tidak memenuhi kriteria, servo bawah menggerakkan mekanisme untuk menjatuhkan telur ke wadah "Tidak Layak". Posisi servo ini dapat diatur untuk memilah telur ke lebih dari dua kategori jika diperlukan.

4. PENGUJIAN PERANGKAT PEMISAH TELUR

a). Pengujian Sensor Load Cell dan LCD 2x16.

           Pengujian sensor load cell dan LCD 2x16 dilakukan untuk memastikan alat dapat mendeteksi bobot telur secara akurat dan menampilkan hasilnya. Sensor load cell, yang terhubung ke modul HX711 sebagai penguat sinyal, membaca berat telur dan mengirimkan data ke Arduino Uno untuk diproses. Hasil pembacaan berat ditampilkan secara real-time pada LCD 2x16, dengan kriteria berat telur yang diinginkan berada dalam rentang 40-45 gram. Pengujian ini melibatkan beberapa telur dengan berat berbeda untuk memastikan akurasi sistem.

- Penempatan sensor load cell

- data pembanding berat telur dari timbangan digital

- Meletakkan telur pada dudukan scanning

- Hasil Pembacaan sensor ditampilkan di LCD

- Tabel hasil uji pembacaan telur

        Dari hasil ujicoba beberapa butir telur didapatkan error rata-rata 0,30 gram, dan masih dalam toleransi karna tidak lebih dari 1 gram.

- Kode Sketch Program Arduino Pembacaan laod cell

    (Update Sketch Silahkan Tungu Revisi ke-2)

b). Pengujian Sensor LDR  (Light Dependent Resistor)

        Fungsi pengujian sensor LDR (Light Dependent Resistor) untuk mendeteksi telur adalah untuk memanfaatkan perubahan intensitas cahaya yang diterima sensor sebagai indikator keberadaan objek. Ketika telur diletakkan di tempat scanning, objek tersebut akan menghalangi sebagian atau seluruh cahaya yang masuk ke sensor LDR, menyebabkan perubahan pada resistansi sensor yang dapat diukur. Dengan cara ini, LDR dapat memberikan informasi apakah telur ada atau tidak di area tersebut,

- Menyalakan lampu scanning kecerahan.

- Hasil pembacaan sensor LDR tanpa telur.

- Meletakkan telur pada dudukan scanning

- Hasil pembacaan sensor LDR posisi ada telur pada dudukan scaning.

- Kode Sketch Program Arduino

  (Update Sketch Silahkan Tungu Revisi ke-2)

5. PENGUJIAN SYSTEM KESELURUHAN

a). Algoritma System (Flowchart ) 

b). Hasil Uji Coba System Keseluruhan

- Mendeteksi Telur pada Scanning

- Menampilkan tahap Scaning, saat mendeteksi telur

- Menampilkan hasil scenning telur pertama

- Menampilkan Keputusan, Telur layak komsumsi.

- Menampilkan hasil scenning telur kedua

- Menampilkan Keputusan, Telur tidak layak komsumsi.

- Posisi Telur seteleh dilakukan pemisahan 

c) Sketch Program system keseluruhan 

        (Update Sketch Silahkan Tungu Revisi ke-2)

 6. KESIMPULAN

        Alat pemisah kualitas telur berbasis Arduino dirancang untuk meningkatkan efisiensi dan akurasi dalam proses penyortiran telur berdasarkan kriteria berat dan kualitas cangkang. Dengan menggunakan komponen utama seperti Arduino Uno, sensor berat (Load Cell + HX711), sensor LDR, motor servo, LCD 2x16, lampu LED super bright, dan catu daya 5VDC, alat ini mampu memilah telur secara otomatis dan akurat sesuai dengan standar yang diinginkan. Proses ini meminimalisir kesalahan manusia, meningkatkan produktivitas, dan membantu peternak dalam memenuhi permintaan pasar akan telur berkualitas.

        Sistem mekanik alat ini menggunakan dua motor servo, yakni servo atas untuk proses scanning dan servo bawah untuk proses sorting. Telur yang diletakkan pada alat akan dipindahkan ke posisi sensor oleh servo atas untuk diukur berat dan transparansinya. Setelah data dianalisis oleh Arduino, servo bawah akan mengarahkan telur ke wadah yang sesuai berdasarkan hasil analisis tersebut. Komponen tambahan seperti lampu LED super bright dan sensor LDR memastikan hasil inspeksi lebih akurat dengan mendeteksi transparansi dan kondisi cangkang telur.

       Pengujian sistem alat pemisah kualitas telur menunjukkan hasil yang memuaskan, dengan kemampuan membaca bobot telur secara akurat dan menampilkan informasi pada LCD secara real-time. Pengujian sensor LDR juga berhasil mendeteksi transparansi cangkang telur. Hasil uji coba sistem secara keseluruhan membuktikan bahwa alat ini dapat diandalkan untuk memilah telur ke dalam kategori layak dan tidak layak konsumsi dengan efisien. Alat ini memberikan solusi inovatif dan aplikatif untuk membantu peternak dalam meningkatkan kualitas produk telur di pasaran

TERIMAKASIH SEMOGA BERMANFAAT:

admin  : IYON MANAKARRA

Chanel : Mekatroika Manakarra

Info Update : Rev. 1

 

Lembar Informasi Pengenalan Arduino

 LEMBAR INFORMASI

PENGENALAN ARDUINO UNO

Oleh : Iyon Manakarra // Mekatronika Manakarra

 

A.          Arduino UNO

Arduino itu sebuah board mikrokontroler yang merupakan “sebuah sistem komputer yang fungsional dalam sebuah chip”. Dalam bangunan Arduino telah tersedia prosesor, memory, input output, dan bisa dibilang bahwa mikrokontroler ini adalah komputer dalam versi mini yang disertai perngkat lunak pendukung untuk melakukan pemograman yang disebut dengan Arduino IDE (Integrated Development Environment). Arduino menganut sistem open hardware, menggunakan Atmel AVR processor dan memiliki I/O onboard. Contoh sederhana apa yang dapat kita lakukan terhadap Arduino, kita dapat mengatur kedipan LED setiap 1 detik sekali atau melakukan pengendalian terhadap putaran rotasi motor servo dan lainnya.

Arduino muncul dengan banyak sekali variannya, mulai dari Arduino Uno, Arduino MEGA 2560, Arduino Nano, dan sebagainya. Semua varian Arduino tersebut dibangun dengan dasar yang sama yaitu menggunakan mikrokontroler Atmel AVR yang memiliki perbedaan di banyaknya pin yang bisa digunakan.

Gambar 2. Bagian-bagian Arduino UNO

Sebelum menggunakna modul Arduino UNO lebih lanjut, tabel di bawah ini menunjukan bagian-bagian dari Arduino.

Tabel 1. Fungsi dan keginaan bagin-bagian Arduino UNO

No.	Fungsi	Kegunaan
1	Power USB	Memberikan catu daya ke Papan Arduino dan untuk upload sketch/kode program menggunakan kabel USB dari komputer.
2	Power (Barrel Jack)	Memberikan catu daya ke Papan Arduino langsung dari sumber daya AC
3	Voltage Regulator	Mengendalikan tegangan yang diberikan ke papan Arduino  dan  menstabilkan  tegangan  DC  yang digunakan oleh prosesor dan elemen-elemen lain.
4	Crystal Oscillator	Membantu Arduino dalam hal yang berhubungan dengan waktu.
5 dan 17	Arduino Reset	Melakukan   reset   proses   Arduino   dari   awal. Terdapat dua cara untuk mereset Arduino Uno. Pertama, dengan menggunakan reset button (17) pada papan arduino. Kedua, dengan menambahkan  reset  eksternal  ke  pin  Arduino yang berlabel RESET (5).
6, 7, 8, dan 9	Pin 3.3V, 5V, GND, Vin	© 3.3V (6) − Supply 3.3 output volt     © 5V (7) − Supply 5 output volt     © Arduino bekerja dengan baik pada tegangan     © 3.3 volt dan 5 volt.     © GND (8) – Ground     © Vin (9) – Digunakan untuk memberi daya ke papan Arduino dari sumber daya eksternal, seperti sumber daya AC.
10	Input/output Analog	Pin Analog
11	Main microcontroller/IC	Sebagai pusat pengolahan Arduino.
12	Pin ICSP	ICSP  (12)  adalah  AVR,  suatu  programming header kecil untuk Arduino yang berisi MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC, dan GND. Hal ini sering dirujuk sebagai SPI (Serial Peripheral Interface), yang dapat dipertimbangkan sebagai “expansion” dari output. Sebenarnya, kita memasang perangkat output ke master bus SPI.
13	Power LED Indicator	LED  ini  harus  menyala  jika  menghubungkan Arduino ke sumber daya. Jika LED tidak menyala, maka terdapat sesuatu yang salah dengan sambungannya.
14	TX dan RX	Pin yang digunakan untul melakuakn komunikasi serial, dimana TX (transmit) dan RX (receive). TX dan RX muncul di dua tempat pada papan Arduino UNO.
15	Input/Ouput Digital	Pin Digital
16	AREF	AREF     merupakan     singkatan     dari Analog Reference. AREF terkadang kadang digunakan untuk   mengatur   tegangan   referensi   eksternal (antar 0 dan 5 Volts) sebagai batas atas untuk pin input analog input.

A.          Arduino IDE (Integrated Development Environment)

Gambar 3. Arduino IDE

Arduino Integrated Development Environment - atau Arduino Software (IDE) - berisi editor teks untuk menulis kode, area pesan, konsol teks, toolbar dengan tombol untuk fungsi- fungsi umum dan serangkaian menu. Menghubungkan ke perangkat keras Arduino dan Genuino untuk mengunggah program dan berkomunikas
i dengan papan sirkuit Arduino. Program yang ditulis menggunakan Arduino Software (IDE) disebut sketches. Sketches ini ditulis dalam editor teks dan disimpan dengan ekstensi file .ino. Editor ini memiliki fitur untuk memotong (cut), menempelkan (paste), dan pencarian atau mengganti teks. Pada bagian pesan berisikan umpan balik saat menyimpan dan mengekspor dan juga menampilkan kesalahan. Konsol menampilkan output teks dengan Arduino Software (IDE), termasuk pesan kesalahan yang lengkap dan informasi lainnya. Sudut kanan bawah jendela menampilkan papan dikonfigurasi dan port serial. Tombol toolbar memungkinkan untuk memverifikasi dan mengunggah program, membuat, membuka, dan menyimpan sketches, serta membuka monitor serial.

Gambar 4. Contoh sketches program yang ditulis dengan Arduino IDE 

Gambar 4 di atas merupakan contoh program sketches yang ditulis menggunakan Arduino IDE yang pada dasarnya menggunakan bahasa C.

Pembuatan program yang dilakukan pada Arduino IDE atau sketch pada umumnya akan dituliskan pada dua bagian utama Arduino IDE, yaitu pada bagian:

1.      void setup()

Bagian utama pertama adalah bagian yang biasanya digunakan oleh pemrogram untuk melakuan penulisan perintah proses inisialisasi program, seperti pinMode(), Serial.begin(), LCD.begin(), LCD.clear dan perintah lainnya.

2.      void loop()

Bagian utama kedua adalah bagian yang berisikan program utama yang nantinya akan dieksekusi secara berulang oleh pemroses yang terdapat dalam papan sirkuti Arduino UNO, yaitu mikrokontroler Atmega328P. Bagian yang tak kalah penting dari proses pemrograman sketches adalah bagaimana menampilkan hasil operasi/proses pengolahan yang dilakukan oleh mikrokontroler Atmega328P yang terdapat dalam modul Arduino UNO. Terkait hal ini , maka Arduino IDE menyertakan sebuah fitur yang dinamakan dengan serial monitor yang berfungi untuk menunjukkan hasil pengolahan mikrokontroler Atmega328P yang pada umumnya digunakan sebagai alat bantu pengujian validitas hasil pengolahan. Gambar di bawah ini menunjukkan hasil pengolahan mikrokomtroler Atmega328P pada serial monitor.

Gambar 5. Tampilan hasil pengolahan pada serial monitor

Arduino adalah sebuah mikrokontroller yang didesain khusus sebagai pembelajarn mikrokontroller dengan mengggunakan processor ATMEL dan bahasa pemprograman sendiri. Arduino bersifat open-source sehingga tidak ada biaya dalam perngkat lunaknya yang mana membuat para pengguna bisa leluasa melakukan eksperimen terhadap perangkat Arduino ini tanpa terkendala perangkat lunak percobaan (trial) atau berbayar. Selain itu tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR. Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapapun bisa membuatnya dan kemudian bisa menjual perangkat keras Arduino ini,  Bootloader Arduino tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat    perangkat    Arduino    beserta    periferal-periferal    lain    yang    dibutuhkan.

Pembuatan Arduino dimulai pada tahun 2005, dimana sebuah situs perusahaan komputer Olivetti di Ivrea, Italia membuat perangkat untuk mengendalikan proyek desain interaksi siswa supaya lebih murah dibandingkan sistem yang ada pada saat itu. Dilanjutkan pada   bulan   Mei   2011,   dimana   sudah   lebih   dari   300.000   unit   Arduino    terjual. Pendiri dari Arduino itu sendiri adalah Massimo Banzi dan David Cuartielles. Awalnya mereka memberi nama proyek itu dengan sebutan Arduin dari Ivrea tetapi seturut dengan perkembangan zaman, maka nama proyek itu diubah menjadi Arduino yang berarti “teman yang  kuat”  atau  dalam  versi  bahasa  Inggrisnya  dikenal  dengan  sebutan  “Hardwin”. Awalnya Massimo Banzi membangun disekitar proyek Pengkabelan dari Hernando Barragan. Pengkabelan ini adalah proyek tesis Hernando di Desain Interaksi Institute Ivrea. Hal tersebut dimaksudkan untuk menjadi versi elektronik pengolahan yang digunakan di lingkungan pemrograman dan mengambil pola sintaks processing tetapi dengan berkembangnya teknologi maka Arduino menjadi sangat popular dikalangan mahasiswa dan pelajar saat ini. Mereka mengembangkan Arduino dengan bootloader dan software yang user friendly sehingga menghasilkan sebuah board mikrokontroller yang bersifat open source yang bisa dipelajari dan dikembangkan oleh mahasiswa, pelajar, professional, pemula, dan penggemar elektronika maupun robotik di seluruh dunia.