Rancang Bangun Sistem Kontrol Mesin Sortasi

HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem kontrol yang dipakai pada mesin sortasi manggis otomatis ini adalah
sistem kontrol lup tertutup (closed-loop control system). Sistem kontrol lup
tertutup adalah sistem kontrol berumpan-balik. Komputer dengan program
Microsoft Visual Basic 6.0 berperan sebagai kontroler, relay dan solenoid
berperan sebagai aktuator, dan sensor image processing, sensor ultrasonik, strain
gauge, sensor cahaya berperan sebagai instrumen ukur (Gambar 31).
Model atau algoritma yang dipakai adalah kontrol ON/OFF yang
dikendalikan oleh program komputer Microsoft Visual Basic 6.0. Input sensor dan
sinyal output pada aktuator dinyatakan hanya dalam dua keadaan yaitu ON/OFF
atau logika 1 dan 0. Pada penelitian ini bagian mesin sortasi manggis otomatis
yang beroperasi dengan kemudi ON/OFF melalui relay adalah motor AC, motor
stepper, solenoid mutu super dan solenoid mutu satu. Relay disini berfungsi
sebagai saklar untuk ON/OFF motor AC yang dikendalikan oleh sensor LED
infrared, untuk ON/OFF motor stepper pada unit ultrasonik yang dikendalikan
oleh sensor strain gauge, dan untuk ON/OFF solenoid mutu super dan solenoid
mutu satu. Solenoid berfungsi untuk menumpahkan manggis pada bak
penampungan mutu sesuai dengan hasil pemutuan.
Masukan
Kontrolel
Keluaran
Aktuator
Instrumen
Unit image processing,
unit ultrasonik, strain
gauge, dan sensor cahaya
relay
Solenoid
Komputer
Mesin sortasi manggis
Gambar 31 Sistem kontrol lup tertutup untuk mesin sortasi otomatis.
Gambar 32 adalah gambar rangkaian elektronik yang telah dibuat, yang
berfungsi sebagai peragaan kondisi ON/OFF melalui relay, yaitu ON/OFF untuk
motor AC, ON/OFF untuk motor stepper, ON/OFF untuk solenoid mutu super,
dan ON/OFF untuk solenoid mutu satu.
Gambar 32 Rangkaian elektronik untuk ON/OFF motor AC, motor stepper,
solenoid mutu super dan solenoid mutu satu.
Sistem Kontrol Perputaran Konveyor Rantai
Sistem kontrol perputaran konveyor rantai yang dibuat adalah sensor
pengindera posisi objek dengan sistem sensor infrared. Sistem Pengontrolan
otomatisnya menggunakan perantara ON/OFF relay motor AC yang dikendalikan
oleh komputer dengan bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic 6.0. Gambar
33 adalah photo sistem kontrol perputaran konveyor rantai yang telah dibuat
dengan pengendalian sensor LED infrared dan infrared fotodioda yang terletak
pada unit ultrasonik dari mesin sortasi manggis otomatis.
LED dan fotodioda
Sensor posisi objek
Tuas Mangkuk
CPU komputer
Gambar 33 Sistem kontrol perputaran konveyor rantai.
Posisi ON dan OFF motor AC ditentukan oleh sensor infrared pada saat tuas
mangkuk menghalangi sinar yang dipancarkan oleh bagian sensor ini (sinar LED
infrared ke infrared fotodioda). Jika sinar LED infrared dihalangi oleh tuas
mangkuk maka voltase yang dihasilkan oleh infrared fotodioda adalah 0V, PCL812PG akan menterjemahkan menjadi angka biner yaitu logika 0 dan mengirim ke
komputer melalui jalur digital input.
Komputer akan memproses dan mengirimkan kembali perintah ke kaki
digital output PCL-812PG untuk menghentikan motor AC melalui relay.
Sebaliknya jika tuas mangkuk tidak pada posisi menghalangi sinar LED infrared
maka voltase yang dihasilkan oleh infrared fotodioda adalah 5V yang berarti
logika 1, kondisi motor AC pada posisi ON. Pada Gambar 34 terlihat unit kontrol
posisi objek yang telah selesai dibuat, dimana pancaran sinar LED infrared ke
dioda infrared dihalangi oleh tuas mangkuk. Jarak antara LED infrared dengan
infrared fotodioda dibuat 5 cm agar tuas mangkuk tidak menyentuh sensor.
Sistem Kontrol Aktuator Pengendalian Motor Stepper
Pada saat komputer memerintahkan motor AC OFF, di unit ultrasonik
berlangsung proses pengambilan data gelombang ultrasonik pada buah manggis.
Komputer memerintahkan motor stepper ON, sepasang poros berulir menggerakan
sepasang dudukan tranduser secara berlawanan arah sampai menyentuh kulit buah
manggis. Pada saat tranduser menyentuh kulit buah manggis dalam dua arah
berlawanan, maka plat berbentuk cincin yang telah dipasang strain gauge
(Gambar 34) ikut tertekan dan menghasilkan gaya tekan untuk OFF motor
stepper. Proses pengambilan data gelombang ultrasonik berlangsung. Setelah
proses pengambilan data selesai komputer memerintahkan motor stepper ON
kembali sampai tranduser berada pada posisi semula, motor stepper OFF. Motor
stepper menggerakkan tranduser ke posisi semula berdasarkann pulsa digital
gerakan ON sampai OFF pada saat menyentuh buah manggis.
Tranduser ultrasonik
Strain gauge
Unit ultrasonik
Gambar 34 Sistem kontrol ON/OFF motor stepper.
Data besarnya tegangan yang dihasilkan sensor strain gauge berupa data
analog, melalui PCL-812 PG (unit ADC) diterjemahkan kedalam bilangan digital
(logika 1) yang dapat dibaca oleh komputer dalam bentuk kombinasi 12 bit biner,
komputer kemudian memproses dan mengirimkan kembali perintah melalui PCL812PG agar motor stepper OFF.
Pada waktu yang bersamaan di unit image processing, komputer
memerintahkan kamera CCD untuk mengambil data citra buah manggis,
kemudian dikirim ke komputer melalui kartu konversi A/D untuk diproses dan
dideskripsikan dengan target keluaran berupa bilangan biner untuk dilakukan
proses pemutuan (Gambar 35).
Dudukan
kamera CCD
Kartu
konversi A/D
Memori citra
Lampu
Kamera CCD
PC
Buah manggis
Algoritma pengolahan citra
Unit image processing
Gambar 35 Skema sistem kontrol unit image processing.
Program pemutuan yang dipakai adalah program Jaringan Saraf Tiruan
(JST) yang merupakan sub program dari program pengendalian mesin sortasi
manggis dengan bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic 6.0. Proses
pemutuan berlangsung setelah data image processing dan data gelombang
ultrasonik diterima oleh program pemutuan. Parameter input yang berpengaruh
terhadap pemutuan adalah area, r, g, energi, kontras (parameter dari pengolahan
citra) dan kecepatan (parameter dari gelombang ultrasonik).
Sedangkan target keluaran untuk penentuan mutu berupa bilangan biner
yang berbentuk vektor untuk mutu super (1,0,0); mutu satu (0,1,0); untuk selain
mutu super dan mutu satu (0,0,1), arsitekturnya seperti Gambar 9.
Tingkat
keberhasilan uji training (pelatihan) JST yang dibuat adalah 98.89 % dan hasil uji
validasi yang dilakukan sebagai proses pengujian kinerja JST terhadap contoh
yang diberikan selama proses training adalah 93. 94 % .
Gaya Tekan Tranduser Ultrasonik
Kekerasan Buah Manggis
Data pengujian kekerasan kulit buah rata-rata buah buah manggis pada
tahapan penelitian image procesing dan gelombang ultrasonik berkisar antara 0.92
– 6.71 kgf (Tabel 2). Tabel 3 adalah tabel data hasil pengujian kekerasan kulit
buah manggis yang digunakan sebagai sampel untuk menentukan nilai gaya tekan
dengan jumlah sampel 10 buah. Data kekerasan rata-rata sampel kulit buah
manggis ini harus sesuai dengan data kekerasan kulit buah manggis pada tahapan
pengambilan data image procesing dan gelombang ultrasonik. Data kekerasan
sampel kulit buah manggis harus berada pada kisaran 0.92 – 6.71 kgf atau lebih
kecil dari 0.92 kgf.
Table 3 Data kekerasan kulit buah manggis
Manggis ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
I
1.18
0.91
4.91
3.34
0.44
1.98
0.84
1.89
2.69
1.72
Kekerasan kulit buah (kgf) untuk pengujian keII
III
IV
3.53
4.39
4.16
0.97
2.90
3.03
1.29
1.37
2.32
2.90
2.58
2.56
1.42
2.89
2.87
1.45
0.75
0.61
0.91
0.73
0.96
2.77
2.70
2.99
1.78
2.80
4.21
2.20
2.18
1.93
Tujuan penyesuaian angka kekerasan antara buah manggis
Rata-rata
3.32
1.95
2.47
2.85
1.91
1.20
0.86
2.59
2.87
2.01
pada tahap
penelitian image procesing dan gelombang ultrasonik dengan buah manggis pada
tahap penentuan gaya tekan tranduser terhadap kulit buah manggis adalah supaya
tidak terjadinya kesalahan dalam penentuan nilai gaya tekan yang diijinkan. Data
selang rata-rata kekerasan kulit buah pada Tabel 3 adalah 0.86 - 3.32 kgf. Data ini
menunjukkan bahwa sampel buah manggis yang digunakan untuk penentuan
besarnya gaya tekan yang diterima oleh strain gauge untuk penghentian motor
stepper pada unit ultrasonik agar permukaan kulit buah manggis tidak rusak akibat
tekanan dari ujung tranduser sudah memenuhi syarat.
Penekanan Kulit Buah Manggis dalam Voltase
Tabel 4 memperlihatkan data hasil pengujian gaya tekan terhadap sampel
kulit buah manggis oleh tranduser pemancar dan penerima. Pengujian dilakukan
pada setiap sampel kulit buah manggis, masing-masing sampel dilakukan
pengujian sebanyak 10 kali dengan selang Voltase 0.1 volt . Simbol R pada tabel
menyatakan bahwa pada sampel kulit buah manggis terjadi kerusakan, sedangkan
TR menyatakan bahwa pada sampel kulit buah manggis tidak rusak. Kulit buah
manggis dikatakan rusak apabila pada bagian kulit luarnya terdapat bekas goresan
akibat tekanan tranduser ultrasonik.
Table 4 Data kerusakan pada kulit buah manggis dalam Voltase
Gaya tekan
(Volt)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1
TR
TR
TR
TR
TR
TR
R
R
R
R
2
TR
TR
TR
TR
TR
TR
R
R
R
R
3
TR
TR
TR
TR
R
R
R
R
R
R
Sampel buah manggis ke(R= Rusak ; TR = Tidak Rusak)
4
5
6
7
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
TR
R
TR
TR
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
8
TR
TR
TR
TR
R
R
R
R
R
R
9
TR
TR
TR
TR
TR
R
R
R
R
R
10
TR
TR
TR
TR
TR
R
R
R
R
R
Dari Tabel 4 terlihat sampel manggis pertama sampai kesepuluh untuk gaya
tekan dalam pengukuran Voltase 0.1 – 0.4 volt tidak mengalami kerusakan pada
kulit buah. Untuk gaya tekan 0.5 volt terjadi kerusakan kulit buah pada sampel
buah manggis ke-3 dan ke-8. Untuk gaya tekan 0.6 volt terjadi kerusakan kulit
buah pada sampel buah manggis ke 3, 4, 7, 8, 9 dan ke 10. Sedangkan untuk gaya
tekan 0.7 – 1.0 volt terjadi kerusakan kulit buah pada semua sampel buah
manggis.
Dari data tersebut dapat terlihat bahwa kulit buah manggis sanggup
menahan gaya tekan tranduser pemancar dan penerima dalam pengukuran Voltase
dengan kisaran 0.1 – 0.4 volt. Sehingga dapat disimpulkan bahwa gaya tekan
tranduser ultrasonik yang tidak melukai kulit buah manggis dalam pengukuran
Voltase adalah 0.1 – 0.4 volt.
Penekanan Ring yang dipasang Strain Gauge
Untuk mendapatkan nilai gaya tekan dalam satuan kgf harus ada konversi
nilai dari Voltase menjadi kgf. Data dari pengujian penekanan ring yang dipasang
strain gauge dengan menggunakan alat penetrometer diperlihatkan pada Lampiran
3 Tabel 8. Berdasarkan data tersebut diplot grafik hubungan gaya tekan (kgf)
dengan tegangan (Voltase) sehingga diperoleh persamaan regresi (Gambar 36).
0,35
0,30
y = 0,2783x + 0,0128
R2 = 0,9946
Gaya tekan (kgf)
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0,0
0,2
0,4
0,6
Tegangan (volt)
0,8
1,0
1,2
Gambar 36 Grafik hubungan gaya tekan (kgf) dengan tegangan (volt).
Persamaan regresi yang didapat pada Gambar 36 adalah y = 0.2783x +
0.0128 dengan nilai korelasi R2 = 0.9946. Berdasarkan persamaan regresi tersebut
diperoleh konversi atau penyetaraan nilai tegangan dalam Voltase menjadi gaya
tekan dalam satuan kgf. Nilai voltase pegujian terhadap kulit buah manggis
disubstitusikan kedalam persamaan regresi. Pada penelitian ini digunakan nilai
gaya tekan tranduser ultrasonik yang tidak melukai kulit buah manggis untuk
menghentikan motor stepper adalah 0.096 kgf (jika dalam pengukuran Voltase
0.3 volt dan diterjemahkan oleh PCL-812-PG menjadi logika 1).
Bahan Dudukan Tranduser Ultrasonik
Untuk menghindari terjadinya penyimpangan data dan bentuk gelombang
ultrasonik, telah dilakukan pengujian bentuk gelombang ultrasonik pada buah
manggis dengan menggunakan dudukan tranduser yang terbuat dari material
berbeda yaitu; stainless steel, kayu dan karet. Tabel 5 memperlihatkan data hasil
pengujian bentuk gelombang ultrasonik pada buah manggis untuk setiap material
dudukan tranduser.
Table 5 Data pengujian bentuk gelombang ultrasonik.
Jenis bahan dudukan
tranduser
Bentuk gelombang ultrasonik
Uji ke2
3
4
1
5
Kayu
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Stainless steel
Rusak
Rusak
Rusak
Rusak
Rusak
Karet
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Tidak
Rusak
Pada penelitian ini gelombang dikatakan tidak rusak dengan melihat
bentuknya. Gelombang dikatakan tidak rusak jika gelombang yang ditampilkan
pada awal gelombang amplitudo tidak tinggi seperti pada Gambar 37a. Sedangkan
gelombang dikatakan rusak jika gelombang yang ditampilkan amplitudonya tinggi
300
300
250
250
A m p litu d o (m V)
A m p lit u d o ( m V )
dan acak seperti pada Gambar 37b.
200
150
100
50
200
150
100
50
0
0
1
257 513 769 1025 1281 1537 1793 2049
1
228 455 682 909 1136 1363 1590 1817 2044
Waktu Waktu
(µ sec)
Waktu
Waktu
(µ sec)
(a)
(b)
Gambar 37 (a) Gelombang ultrasonik dengan dudukan material kayu dan karet.
(b) Gelombang ultrasonik dengan dudukan material stainless steel.
Pada penelitian ini digunakan transduser ultrasonik yang terbuat dari bahan
piezo-elektrik. Bahan piezo-elektrik merupakan bahan yang bila diberi tekanan
pada permukaannya akan timbul medan listrik. Bahan tersebut merupakan
kapasitor
dengan
konstanta
dielektrik
tertentu,
sehingga
pada
kedua
permukaannya akan timbul beda tegangan listrik. Begitu juga sebaliknya, dari
tegangan listrik yang diberikan bisa diubah menjadi tekanan akustik.
Untuk mengkonversi tegangan listrik menjadi tekanan akustik digunakan
rangkaian elektronik ultrasonik tester. Pada proses pengambilan data ultrasonik
tester menghasilkan getaran (vibrasi). Vibrasi ini jika ditangkap oleh tranduser
penerima gelombang ultrasonik akan mempengaruhi bentuk dari gelombang
ultrasonik. Dari hasil pengujian gelombang ultrasonik pada buah manggis Gambar
37b dapat disimpulkan bahwa amplitudo yang tinggi pada tampilan gelombang
disebabkan adanya gelombang lain yang bergabung dengan gelombang ultrasonik
hasil perambatan pada buah manggis. Gelombang ini berasal dari vibrasi
ultrasonik tester.
Kesimpulan ini diperkuat oleh Krane (1992) yang menyatakan bahwa; sifat
yang membuat semua gelombang sebagai gejala fisika yang unik adalah prinsip
superposisi. Sebagai contoh, sifat ini memungkinkan dua gelombang yang
bertemu disebuah titik menghasilkan gangguan gabungan dititik itu. Gangguan ini
dapat lebih besar atau lebih kecil daripada gangguan yang dihasilkan masingmasing gelombang secara terpisah, namun sifat masing-masing gelombang dari
paduan gelombang yang terpancar dari titik “tumbukan” itu sama sekali tidak
mengalami perubahan karena tumbukan itu.
Kesimpulan lain yang menyebabkan tinggi dan acaknya amplitudo
gelombang pada Gambar 37b adalah karena perbedaan specific acoustic
impedance (karakteristik benda yang berinteraksi dengan gelombang) antara
dudukan tranduser yang terbuat dari steel dengan buah manggis. Semakin tinggi
nilai specific acoustic impedannce semakin mudah dilalui gelombang, sehingga
gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh tranduser pemancar merambat
melalui dudukan tranduser penerima, tidak melalui buah manggis. Dari Tabel 9
Lampiran 3 nilai specific acoustic impedannce untuk steel adalah 4.76 x 106 cm
g/cu cm sec, sedangkan untuk buah manggis didekatkan pada air karena
kandungan air yang tinggi pada buah. nilai specific acoustic impedannce air
adalah 0.143 x 106 cm g/cu cm sec (Carlin 1949).
Data pada Tabel 6 menerangkan bahwa pengujian gelombang ultrasonik
pada buah manggis dengan memakai dudukan tranduser yang terbuat dari material
kayu dan karet menghasilkan gelombang yang tidak rusak. Sedangkan pengujian
pada dudukan tranduser dari material stainless steel menghasilkan gelombang
yang rusak. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa bentuk gelombang
ultrasonik buah manggis tidak rusak pada dudukan tranduser yang terbuat dari
bahan yang tidak menghantarkan listrik dan getaran (vibrasi) seperti kayu dan
karet. Pada dudukan tranduser yang terbuat dari bahan yang menghantarkan listrik
dan getaran (vibrasi) seperti stainless steel bentuk gelombang rusak.
Sistem Aktuator Penumpahan Buah Manggis
Pengendalian aktuator penumpahan buah manggis didasarkan pada hasil
pemutuan buah manggis oleh program jaringan saraf tiruan yang telah
dideskripsikan dalam bentuk bilangan biner. Program komputer mengirimkan
hasil keputusan pemutuan ke jalur digital output PCL-812PG dan memerintahkan
relay solenoid pengendali mutu tersebut ON. Hal tersebut menyebabkan
rangkaian solenoid terhubung dengan catu daya sehingga tuas solenoid terdorong
keatas. Tuas tersebut menekan plat penahan keatas sehingga tuas pengungkit
aktuator berada pada posisi yang lebih tinggi. Pada saat tuas mangkuk melewati
tuas aktuator akan membentuk sudut tumpah sehingga mangkuk menumpahkan
buah ke bak penampungan mutu. Selanjutnya program komputer memerintahkan
solenoid OFF melalui relay. Gambar 38 adalah gambar sistem aktuator
penumpahan buah manggis yang telah selesai dibuat.
M1
M2
M3
Tuas aktuator Tuas mangkuk
α
Pengujian sudut tumpah menggunakan rancangan
mangkuk 1, mangkuk 2 dan mangkuk 3
Solenoid DC12V Sudut tumpah
Gambar 38 Sistem aktuator penumpahan buah manggis
Sudut Tumpah Buah Manggis
Sudut tumpah buah manggis sangat tergantung dari bentuk mangkuk yang
dirancang. Tabel 6 adalah tabel hasil pengujian penentuan sudut tumpah buah
manggis. Mangkuk pertama dibeli dari pasaran yang terbuat dari bahan polimer
dan disesuaikan dengan bentuk buah manggis rata-rata. Mangkuk kedua adalah
mangkuk rancangan yang dibuat dari plat baja yang dilas. Mangkuk ketiga adalah
mangkuk rancangan terbuat dari bahan polimer berwarna putih (Gambar 28).
Data pada Tabel 6 memperlihatkan rancangan mangkuk 1 manggis tidak
tumpah pada sudut 15o, 25o, 35o, 45o, 55o, 65o. Buah manggis baru tumpah pada
sudut 75o, ini disebabkan karena lebih kurang sepertiga dari ketinggian buah
manggis berada dalam mangkuk, sehingga buah manggis terhalang oleh dinding
mangkuk untuk tumpah keb bak mutu pada sudut 25o, 35o, 45o, 55o, 65o.
Rancangan mangkuk 2 manggis tidak tumpah pada sudut 15o , 25o , 35o,
manggis baru tumpah pada sudut 45o. Pada rancangan mangkuk 2 sudut tumpah
manggis lebih kecil dibanding sudut tumpah pada rancangan mangkuk 1, karena
pada rancangan mangkuk 2 bentuk mulut mangkuk (bagian atas mangkuk)
berbentuk kubus, semakin kebawah bentuknya semakin kecil. Bentuk mulut
mangkuk seperti ini lebih memudahkan manggis tumpah pada sudut yang lebih
kecil walaupun sepertiga dari ketinggian buah manggis berada dalam mangkuk.
Table 6 Data pengujian penentuan sudut tumpah buah manggis
Besar
sudut tumpah
Jenis mangkuk
(TP = Tumpah ; TT = Tidak Tumpah)
Mangkuk 1 (Uji ke-)
Mangkuk 2 (Uji ke-)
Mangkuk 3 (Uji ke-)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
15o
TT
TT
TT
TT
TT
TT
TT
TT
TT
o
TT
TT
TT
TT
TT
TP
TT
TT
TT
TT
TT
TP
TT
TT
TT
TT
TT
TP
TT
TT
TP
TP
TP
TP
TT
TT
TP
TP
TP
TP
TT
TT
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
TP
25
35o
45o
55o
65o
75o
Rancangan mangkuk 3 manggis sudah tumpah pada sudut 25o. Buah
manggis hanya berada dalam mangkuk lebih kurang seperlima dari ketinggian
buah manggis. Bentuk bagian atas mangkuk yang berupa lingkaran dengan
diameter lebih kecil dari mangkuk rancangan 1 dan memiliki bidang datar pada
bagian atas mangkuk memudahkan buah manggis untuk tumpah pada sudut yang
lebih kecil dengan menggunakan prinsip bidang miring.
Sudut tumpah harus sekecil mungkin untuk menghindari terjadinya getaran
yang dapat menjatuhkan buah manggis pada saat tuas mangkuk melewati tuas
pengungkit aktuator dan untuk mempercepat waktu sortasi. Sudut tumpah yang
terlalu besar juga dapat mengakibatkan panjangnya tuas pengungkit pada
rancangan aktuator karena tinggi baja pejal pada solenoid DC12V hanya 40 mm.
Tuas aktuator yang panjang menyebabkan terjadinya penyimpangan pada saat
penumpahan manggis ke bak penampungan mutu. Penentuan sudut tumpah sangat
dipengaruhi oleh bentuk mangkuk tempat dudukan buah manggis.
Sehingga
dapat disimpulkan rancangan mangkuk yang tepat untuk mesin sortasi manggis ini
adalah mangkuk rancangan 3 dengan sudut tumpah ≥ 25o.
Program Pengendalian Sistem Sortasi
Program Komputer
Pada penelitian ini bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic 6.0
digunakan sebagai pengendali utama mesin sortasi manggis otomatis. Bahasa
pemrograman Microsoft Visual Basic 6.0 merupakan bahasa pemrograman
komputer yang berjalan pada sistem operasi Windows, yang terdiri dari
sekumpulan perintah/intruksi yang dimengerti oleh komputer untuk mengerjakan
tugas-tugas tertentu.
Algoritma pengendalian sistem sortasi buah manggis adalah sebagai berikut;
-
Komputer dengan program Microsoft Visual Basic 6.0 memerintahkan motor
listrik ON untuk menggerakkan konveyor rantai mangkuk pembawa manggis
dan manggis (i) diletakkan diatas mangkuk secara manual.
-
Jika tuas mangkuk menghalangi sinar yang dipancarkan oleh LED infrared ke
infrared fotodioda (x=0 V), maka komputer memerintahkan motor listrik
OFF, komputer membaca data image processing manggis ( ke i-2).
-
Pada saat yang bersamaan komputer memerintahkan motor stepper ON dan
menggerakkan sepasang tranduser sampai sensor strain gauge menghasilkan
gaya tekan sebesar 0.096 kgf (dalam pengukuran Voltase 0.3 volt), motor
stepper OFF dan komputer membaca data ultrasonik manggis ke-i.
-
Komputer melakukan pemutuan dengan program jaringan saraf tiruan
-
Komputer memerintahkan motor listrik ON untuk mengerakkan konveyor
rantai mangkuk pembawa manggis dan juga memerintahkan solenoid ON
berdasarkan mutu manggis hasil pemutuan
-
Pada saat mangkuk manggis melewati solenoid, maka tuas pengungkit akan
menyebabkan mangkuk miring sampai sudut tumpah ≥ 25o sehingga mangkuk
menumpahkan manggis ke dalam bak penampungan sesuai dengan mutunya.
-
Konveyor rantai terus berputar menuju unit sensor posisi objek secara
berkesinambungan sampai buah manggis yang akan disortasi habis.
Gambar 39 adalah diagram alir untuk program pengendalian mesin sortasi
manggis otomatis dengan menggunakan bahasa pemrograman Microsoft Visual
Basic 6.0, listing programnya pada lampiran 5.
Gambar 40 adalah gambar tampilan dari program Microsoft Visual Basic 6.0
yang dibuat. Tampilan program Microsoft Visual Basic 6.0 yang dibuat link
dengan script program, sehingga jika ada perubahan data yang ingin dilakukan
dapat langsung di input-kan pada tampilan program. Program yang dibuat bisa
dijalankan secara automatic dan secara manual. Tujuan dibuat secara manual
adalah untuk pengecekan keberhasilan setiap bagian sistem kontrol yang dibuat.
Port output yang dipakai sebanyak tujuh buah port (pada bagian
input/output status), empat port tingkat rendah (Leas Significant Bit) digunakan
untuk motor stepper, port kelima untuk motor AC, port keenam untuk solenoid
mutu super, dan port ketujuh untuk solenoid mutu satu. Port address (out) dan
port address (input) digunakan untuk pengesetan alamat dasar pada interface
PCL-812-PG. Scanning interval digunakan untuk pengesetan lama waktu
pengambilan data citra dan pengambilan data gelombang ultrasonik, sedangkan
after scanning interval digunakan untuk pengesetan lama waktu pemutuan.
Jumlah mangkuk yang ada di atas konveyor rantai berjumlah 10 buah sesuai
dengan mesin sortasi manggis yang telah dibuat, mangkuk kedua berada pada unit
image processing, mangkuk keempat berada pada unit ultrasonik, mangkuk
kedelapan berada pada mulut bak penampung mutu super, dan mangkuk
kesembilan berada pada mulut bak penampung mutu satu. Pada unit ultrasonik
terdapat sensor LED infrared dan infrared fotodioda (input sensor cahaya) dan
sensor strain gauge (input tranduser) Hasil pemutuan setiap mangkuk juga dapat
dilihat pada tampilan program Microsoft Visual Basic 6.0.
Mulai
Letakkan manggis di mangkuk
Solenoid mutu super dan mutu satu OF
Motor ON ( konveyor berjalan)
Baca sensor posisi objek (x) lokasi di unit ultasonik
T
x = 0 V (logika 0)
Y
Motor OFF (konveyor berhenti)
Pengambilan data image processing ( i – 2 )
Motor stepper ON ( i )
Gerakan maju tranduser ( i )
Baca strain gauge y ( i )
T
y = 0.3 V (logika 1)
Y
Motor stepper OFF ( i )
Pengambilan data gelombang ultrasonik ( i )
Motor stepper ON ( i )
Gerakan tranduser mundur ( i )
Motor stepper OFF ( i )
Baca program pemutuan JST ( i )
mutu super dan mutu satu
T
IF
Mutu super
(i+2)
Y
Nyalakan solenoid
mutu super
T
IF
Mutu satu
( i+3)
Sudah semua
dipisah
berdasarkan mutu
Y
Nyalakan Selenoid
mutu satu
Y
Selesai
Gambar 39 Diagram alir sistem kontrol mesin sortasi otomatis
T
0
Gambar 40 Tampilan program Microsoft Visual Basic 6.0
Pada penelitian ini interface PCL-812PG berfungsi sebagai penterjemah
antara mesin sortasi manggis dengan komputer sebagai pengontrol. Data analog
dari mesin sortasi manggis diterjemahkan kedalam data digital oleh interface
PCL-812PG dan dikirim ke komputer. Bahasa pemrograman yang digunakan oleh
interface PCL-812PG sebagai menterjemahkan bahasa mesin dengan bahasa
komputer adalah bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic 6.0. Listing
program inisialisai, baca dan tulis interface PCL-812PG dalam Microsoft Visual
Basic 6.0 adalah sebagai berikut ;
Declare Sub vbOut Lib "WIN95IO.DLL" (ByVal nPort As Integer, ByVal nData
As Integer)
Declare Sub vbOutw Lib "WIN95IO.DLL" (ByVal nPort As Integer, ByVal
nData As Integer)
Declare Function vbInp Lib "WIN95IO.DLL" (ByVal nPort As Integer) As
Integer
Declare Function vbInpw Lib "WIN95IO.DLL" (ByVal nPort As Integer) As
Integer
Private Sub Command1_Click()
Dim g
Dim adlow
Dim adhigh
'ADR& = &H300
'Text1.Text = ""
Text2.Text = "Mulai"
vbOut &H300 + 11, &H1
vbOut &H300 + 10, &H1
vbOut &H300 + 12, &H0
Do
adhigh = vbInp(&H300 + 5)
Loop While (adhigh And &H10) < > &H0
adlow = vbInp(&H300 + 4)
adhigh = vbInp(&H300 + 5)
g = ((adhigh * 256) + adlow) And &HFFF
Text1.Text = g
End Sub
PCL-812PG mempunyai beberapa alamat dasar yang bisa digunakan dan
merupakan alamat dasar setingan dari pabrik (200-20F hex, 210-21F hex, 220-22F
hex, 230-23F hex, 300-30F hex, 3F0-3FF hex). PCL-812PG juga memiliki
fasilitas waktu tunggu (delay). Time delay mempunyai konfigurasi 0, 2, 4, dan 6.
Perubahan time delay dapat dilakukan pada posisi 7 dan 8 switch 1.
Pada penelitian ini alamat dasar yang digunakan adalah 300-30F hex.
Perubahan alamat dasar dapat dilakukan pada posisi 1, 2 3, 4, 5 dan 6 switch 1.
Register mode control dilakukan dengan memberi perintah tulis (write) register
dengan menggunakan alamat dasar +11. Nilai yang diberikan adalah 1 hex yaitu
untuk enable software trigger dan program transfer only serta power ON status.
Dengan JP1 diset pada INT. Register multiplexer control dilakukan dengan
memberi perintah tulis (write) register dengan menggunakan alamat dasar +10.
Nilai yang diberikan antara 0 hex sampai 15 hex., nilai ini menunjukan channel
A/D yang dipilih akan diambil/diakuisi datanya. Software A/D trigger dilakukan
dengan menuliskan register pada alamat dasar +12, dengan sembarang nilai yang
diberikan agar terjadi software trigger. Pada program nilainya adalah 1 hex.
PCL-812 PG mempunyai kemampuan konversi 12 bit A/D. Register 8 bit
tidak cukup untuk menampung data 12 bit, sehingga data A/D disimpan dalam 2
register pada alamat dasar +4 (byte rendah) dan alamat dasar +5 (byte tinggi).
Data A/D byte rendah disimpan pada posisi D0 (AD0) sampai D7 (AD7) pada
alamat dasar +4 dan data A/D byte tinggi disimpan pada posisi D0 (AD8) sampai
D3 (AD11). Sebelum dilakukan pengambilan/pembacaan data perlu dilakukan
pemeriksaan pada DRDY (D4) pada alamat dasar +5. Jika nilai DRDY sama
dengan 0 maka siap dilakukan pembacaan data. Jika nilainya 1 maka dilakukan
monitoring sampai nilainya 0.
Pembacaan data dilakukan dengan memberi perintah baca pada alamat dasar
+5 lebih dahulu, kemudian alamat dasar +4. Selanjutnya nilai dari alamat dasar +4
dijumlahkan/digabungkan dengan alamat dasar +5 yang telah digeser ke kiri
sebanyak 8 bit. Dengan demikian didapatkan 12 bit data dengan nilai minimum 0
desimal dan maksimum 4096 desimal.
Pengujian Program Komputer
Pengujian program Microsoft Visual Basic 6.0 dengan simulasi. Pengujian
dilakukan dengan cara menjalankan Auto Program pada Gambar 40. Setiap buah
manggis yang memasuki unit ultrasonik dilakukan proses pemutuan dengan cara
meng-klik tombol input sensor cahaya pada Gambar 40, hasil pemutuan manggis
tersebut akan tampil pada layar image processing ultrasonic pada Gambar 40.
Perhitungan waktu pemutuan dilakukan dengan menggunakan stopwatch.
Selanjutnya dilakukan perhitungan waktu bergerak dari unit ultrasonik ke bak
mutu sesuai dengan hasil katagori pemutuan.
Tabel 7 adalah data hasil pengujian program Microsoft Visual Basic 6.0
dengan simulasi. Untuk manggis pertama pada mangkuk pertama dan manggis
kedua pada mangkuk kedua tidak ada data karena sesuai dengan diagram alir
Gambar 39 pengambilan data pemutuan (data image processing dan data
gelombang ultrasonik) baru dimulai pada manggis ketiga pada mangkuk ketiga.
Tabel 7 memperlihatkan katagori hasil pemutuan untuk manggis pertama
sampai kesepuluh, dan pemisahan mutu pada bak mutu sesuai dengan katagori
mutu tersebut. Waktu pemutuan untuk scanning dan after scanning pada Gambar
40 adalah 10 detik. Pada saat pengujian dengan simulasi penghitungan waktu ini
menggunakan stopwatch. Hasilnya sedikit bervariasi, hal ini disebabkan karena
ketidaktelitian dalam menggunakan stopwatch.
Table 7 Data pengujian program dengan simulasi
Mangkuk
manggis ke-1
Pendeteksian
mutu
Pemisahan
mutu pada
bak mutu
Waktu
pemutuan
(detik)
Waktu bergerak dari
unit ultrasonk sampai
ke bak mutu (detik)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
mutu satu
mutu satu
non mutu
mutu super
mutu super
mutu satu
mutu satu
non mutu
mutu satu
mutu satu
non mutu
mutu super
mutu super
mutu satu
mutu satu
non mutu
9.65
9.53
10
9.55
10
10.11
9.42
10
68.30
68.30
92.07
54.23
54.23
68.30
68.30
92.07
Lama pergerakan setiap manggis saat pemutuan dimulai dari unit
ultrasonik sampai ke bak mutu sesuai katagori mutu adalah sebagai berikut;
Lama pergerakan setiap
manggis saat pemutuan
dimulai dari unit ultrasonik
sampai ke bak mutu
Untuk Mutu Super (detik)
Lama pergerakan setiap
manggis saat pemutuan
dimulai dari unit ultrasonik
sampai ke bak mutu
Untuk Mutu Satu (detik)
Lama pergerakan setiap
manggis saat pemutuan
dimulai dari unit ultrasonk
sampai ke bak mutu
Untuk Non Mutu (detik)
=
Waktu total penyensoran
mangkuk keempat sampai
mangkuk ketujuh (detik)
=
Waktu total penyensoran
mangkuk keempat sampai
mangkuk kedelapan (detik)
=
Waktu total penyensoran
mangkuk keempat sampai
mangkuk kesepuluh (detik)
+
+
+
Waktu setiap manggis bergerak
setelah penyensoran di unit
ultrasonik sampai
bak mutu super
Waktu setiap manggis bergerak
setelah penyensoran di unit
ultrasonik sampai
bak mutu satu
Waktu setiap manggis bergerak
setelah penyensoran di unit
ultrasonik sampai
bak non mutu
Waktu setiap manggis bergerak setelah penyensoran di unit ultrasonik
sampai pada bak mutu adalah; mutu super 15.15 detik, mutu satu 19.11 detik, dan
non mutu 23.46 detik.. Hasil simulasi program pengendalian sistem sortasi dapat
disimpulkan bahwa lama pergerakan setiap manggis saat pemutuan dimulai dari
unit ultrasonik sampai ke bak mutu adalah; mutu super 54.23 detik, mutu satu
68.30 detik, dan non mutu 92.07 detik.