## RANCANG BANGUN ALAT PEMILAH MAKANAN MENGANDUNG LOGAM BERBASIS ARDUINO
Oleh: Catur Budi Waluyo 1 , Abdullah Frans Maksum 2 , Paulus Setiawan 3
1 Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Semarang, Indonesia Jl. Prof. Sudarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275
2,3 Teknik Elektro, Institut Teknologi Dirgantara Adisutjipto, Indonesia Jl. Janti / Jl. Majapahit Blok-R Yogyakarta 55198.
E-mail: catur_budiwaluyo@yahoo.co.uk

## Abstrak
Perkembangan  teknologi  robotika  memberikan  kontribusi  yang  signifikan  terhadap  berbagai  aspek  kehidupan modern, salah satunya memberikan peluang dan inovasi baru dalam industri makanan. Sebuah sistem pemisah logam otomatis dikembangkan dalam penelitian ini. Sistem tersebut dikendalikan oleh Arduino. Penelitian ini menggunakan aktuator  dan  mekanisme  mekanik  untuk  mengeluarkan  produk  makanan  dari  jalur  produksi  jika  terdeteksi mengandung logam. Komponen yang digunakan dalam rancang bangun sistem ini terdiri dari Arduino, Motor Servo, LCD  16x2,  Sensor  logam  Proximity  LJ18A3-8-Z/BX,  dan  Buzzer.  Rancang  bangun  sistem  ini  dijalankan  dengan mikroprosesor  Arduino  untuk  mengolah  semua  sistem  agar  beroperasi  sesuai  dengan  program  yang  telah  dibuat. Setelah diperoleh hasil pendeteksian sensor, kemudian Motor Servo memilah makanan dan menampilkan data sensor pada  LCD  16x2.  Pengujian  dilakukan  terhadap  makanan  yang  mengandung  logam  dan  tidak  mengandung  logam sebanyak  20  kali  percobaan.  Hasil  pengukuran  menunjukkan  tegangan  keluaran  dari  sensor  proximity  saat  aktif sebesar 4.8 Volt DC dan arus yang keluar sebesar 123.66 mA.
Kata kunci : Arduino, Makanan, Proximity Sensor

## Abstract
The development of robotics technology has made a significant contribution to various aspects of modern life, one of which is providing new opportunities and innovations in the food industry. An automatic metal separation system was developed  in  this  research.  The  system  is  controlled  by  Arduino.  This  research  used  actuators  and  mechanical mechanisms to remove food products from the production line if they are detected to contain metal. The components used in the design of this system consist of Arduino, Servo Motor, 16x2 LCD, metal Proximity sensor LJ18A3-8-Z/BX, and Buzzer. The design of this system is carried out using an Arduino microprocessor to process all systems so that they operate according to the program that has been created. After obtaining the sensor detection results, the Servo Motor sorts the food and displays the sensor data on the 16x2 LCD. Tests were carried out on foods containing metals and  those  that  did  not  contain  metals  20  times.  The  measurement  results  show  that  the  output  voltage  from  the proximity sensor when active is 4.8 Volt DC and the output current is 123.66 mA.
Keywords : Arduino, Food , Proximity Sensor

## 1. Pendahuluan
Perkembangan  teknologi  robotika  pada dekade terakhir ini sangat pesat.
Perkembangan teknologi tersebut
memberikan  kontribusi  yang  signifikan terhadap  berbagai  aspek  kehidupan  yang modern baik dari industri makanan, pengolahan makanan maupun layanan restoran.  Perkembangan  dalam  teknologi makanan dan robotika berbasis Arduino terus memungkinkan  adanya  inovasi  baru  dalam berbagai  industri,  menyediakan  solusi  yang efisien,  ekonomis  dan  mudah  disesuaikan
untuk memenuhi berbagai kebutuhan (Adiwiranto,  2022).  Hal  ini  memberikan peluang bagi pengembang dan peneliti untuk terus  mengembangkan  aplikasi  yang  lebih canggih dan bermanfaat, salah satunya  yaitu alat  pemisah  logam  pada  makanan  dengan penerapan teknologi Arduino (Fitriani, 2019).

## 1.1. Tinjauan Pustaka
Pada  penelitian  (Fitriani,2020)  dan (Sokop,  2016)  menyebutkan  ada  beberapa alasan  adanya  pengembangan  alat  pemisah logam pada makanan yaitu kemudahan
Driver Motor Motor Servo Mikrokontroller Tegangan
pengembangan,  biaya  rendah,  fleksibilitas, kontrol otomatis, serta sampai penerapan dari skala  kecil  sampai  besar.  Penelitian  pada (Muhtarom, 2020) dimulai dari pengembangan  sistem  deteksi  yang  dapat mengidentifikasi  beberapa  jenis  secara simultan.  Identifikasi  tersebut  juga  dapat menggunakan  konveyor  belt  seperti  pada penelitian (Petru, 2015) dan (Saputra, 2020).
Kemudian
penelitian lain seperti (Pramudhito,  2021)  dikembangkan  untuk pengembangan  algoritma  cerdas  untuk menganalisis data sensor dan
mengidentifikasi  logam  dengan  akurasi tinggi.
Penelitian serupa (Pramudhito, 2021) juga dikembangkan untuk penggunaan sensor dan teknologi pemrosesan citra untuk mendeteksi logam  yang  tertanam  atau  tertutup  makanan sehingga  penting  untuk  mendeteksi  logam yang  mungkin  tidak  terlihat  oleh  sensor konvensional.  Sehingga  pada  penelitian  ini dikembangkan  sistem  pemisahan  logam otomatis yang berbasis robotika dan dikendalikan  oleh  Arduino.  Penelitian  ini melibatkan  penggunaan  dari actuator dan mekanisme  mekanik  untuk  mengeluarkan produk makanan yang terdeteksi mengandung logam dari jalur produksi.
2. Metode Penelitian
2.1. Alur rancang bangun
Pada  penelitian  perancangan  pemisah makanan  dilakukan  beberapa  tahap  yaitu dimulai dari perancangan sistem, perancangan perangkat lunak dan perancangan  mekanik.  Langkah  pertama dalam  perancangan  system  adalah  membuat blok  diagram  dari  rangkaian  alat.  Blok diagram  system  dapat  disajikan  dalam Gambar 1.
Prinsip  kerja  sistem  pada  penelitian  ini yaitu  mesin  konveyor  dinyalakan  kemudian sabuk  konveyor  berjalan  sesuai  kecepatan motor DC yang ada. Untuk mendeteksi logam pada  makanan,  dipasang  sensor  logam  yang terletak  di  atas  konveyor.  Sensor  tersebut
mengirimkan data ke mikrokontroller kemudian  dilakukan  pemrosesan  data  serta data keluaran dikirimkan ke LCD dan Buzzer serta  motor  servo.  Kemudian  motor  servo akan  memisahkan  makanan  yang  terindikasi logam dengan makanan yang tidak terindikasi logam.
Driver Motor Motor DC 2 I2C LCD 2 x 16
Masukan Pemrosesan
Keluaran

## Gambar 1. Blok Diagram Sistem Pemilah Makanan berbasis mikrokontroller
Berdasarkan blok diagram pada Gambar 1  terdapat  beberapa  komponen  utama  yaitu Sensor  Logam  menggunakan  sensor  logam type  LJ18A3-8-  Z/BX  yang  mempunyai maksimal  jarak  deteksi  8  cm  dari  sensor. Menggunakan pencatu tegangan 5Volt untuk motor  servo,  Mikrokontroller  dan  Sensor serta 12 Volt untuk Motor DC.
Pada penelitian ini mikrokrontroller yang digunakan  yaitu  Arduino  Uno  R3.  Pada penelitian  ini  juga  menggunakan  LCD karakter  16x2  tipe  Blue1602A  untuk menampilkan  status  kondisi  dari  hasil pemrosesan  mikrokontroller.  Pada  keluaran menggunakan  Buzzer  untuk  menghasilkan suara jika ada indikasi logam pada makanan tersebut.
Gambar 2. Rancangan Mekanik Sistem Pemilah Makanan berbasis mikrokontroller

## 2.2. Perancangan Mekanik
Pada  penelitian  ini  langkah  selanjutnya yaitu membuat perancangan mekanik seperti yang  disajikan  pada  Gambar  2.  Pada perancangan ini sabuk konveyor menggunakan kain tebal dengan lebar 10 cm dan  AS  pemutar  sabuk  menggunakan shock paralon.  Untuk  penyangga  menggunakan acrylic  dengan  ketebalan  2  mm  dan penggerak  pemisah  makanan  menggunakan acrylic  dan  motor  Servo  tipe  SG-90  dengan maksimal sudut putaran 180°.

## 2.3. Rangkaian Skematik
Rangkaian pemisah
logam
pada makanan  terdapat  komponen  sensor  logam type  LJ18A3-8-  Z/BX di  bagian  masukkan. Pada bagian pemrosesan mikrokontroller menggunakan  Arduino Uno R3 dan bagian keluaran  menggunakan  motor  servo  untuk memilah  makanan  yang  terindikasi  logam dan  tidak.  Skematik  rangkaian  keseluruhan pada  penelitian  sistem  pemisah  logam  pada makanan dapat dilihat pada Gambar 3.

## Gambar 3. Skematik Rangkaian pembacaan sensor dan pemilahnya
Sensor pada penelitian ini
menggunakan  Sensor inductive  proximity sebagai  sensor  utama  yang  berfungsi  untuk mendeteksi  makanan  yang  mengandung logam atau tidak. Data yang dikirimkan dari sensor dikirimkan ke mikrokontroller, kemudian  mengirimkan  perintah  ke  Motor Servo,  Buzzer,  dan  LCD  16x2  sebagai keluarannya.    Pada    penelitian    ini    juga
menggunakan  rangkaian  pengatur  kecepatan konveyor.  Rangkaian  pengatur  kecepatan konveyor digunakan untuk mengatur kecepatan belt  Conveyor untuk  ditempatkan makanan dengan menggunakan prinsip PWM analog untuk mengatur kecepatan DC. Untuk rangkaian  pengatur  kecepatan  konveyor dapat dilihat pada Gambar 4.

## Gambar 4. Skematik rangkaian pengatur
kecepatan Conveyor
3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian alat digunakan untuk mengetahui  kinerja  alat  pada  penelitian  ini. Pengujian  ini  mencakup  kinerja  masing- masing  komponen  dan  keseluruhan  alat. Hasil  perancangan  prototipe  alat  pendeteksi logam  pada  makanan  dapat  dilihat  pada Gambar 5.

## Gambar 5. Prototype alat pendeteksi logam pada Makanan

## 3.1 Pengujian Sensor proximity
Pada Pengujian sensor proximity dilakukan  pengujian  nilai  tegangan  Sensor dan pendeteksian jenis benda. Pengujian nilai tegangan sensor digunakan untuk mengetahui perubahan nilai tegangan pada sensor logam yang  memiliki  pembacaan  nilai  tegangan
yang  bervariasi  antara  0,2  sampai  4,8  volt. Perubahan nilai tegangan dipengaruhi dengan adanya  perubahan  bit  yang  diterima  oleh Arduino.
Pengujian  sensor  induktif  bertujuan untuk  mengetahui  jarak  benda  logam/metal yang  dapat  dideteksi  oleh  sensor,  ketika sensor  aktif  maka  tegangan  output  yang dihasilkan  oleh  sensor  adalah  5  Volt Direct Current (DC).  Ketika  sensor  tidak  aktif tegangan output  yang dihasilkan oleh sensor kurang dari 1 Volt DC.
Pengujian  kinerja  sensor  pada  penelitian ini  digunakan  untuk  mengetahui  kinerja dalam mendeteksi jenis benda yang berbeda- beda.  Untuk  pengujian  sensor  proximity induktif  dapat  disajikan  dalam  Tabel  1. Berdasarkan  Tabel  1  dapat  dilihat  bahwa kenaikan  tegangan  terjadi  ketika  sensor mendeteksi  jenis  benda  yang  terbuat  dari logam.  Masukan  sensor  tidak  berubah  jika jenis benda yang diukur berupa bahan plastic, bahan  kaca,  bahan  akrilik,  Bahan  dari makanan coklat, Roti, Karet maupun daging.

## Tabel 1. Hasil Pengujian Sensor Proximity Induktif
Jenis Benda Tega ngan (V) Status Kondisi Sensor [ Low/ High ]
Indikator lampu Ket. Sendok Plastik 0 Low OFF Tidak Terdeteksi Sendok Kaca 0 Low OFF Tidak Terdeteksi Akrilik 0 Low OFF Tidak Terdeteksi Koin 5 High ON Terdeteksi Coklat 0 0 Low OFF Roti 0 0 Low OFF Besi 5 High ON Terdeteksi Sendok Aluminium 5 High ON Terdeteksi Sendok karet 0 0 Low OFF Daging 0 0 Low OFF Tembaga 4.8 High ON Terdeteksi
3.2 Pengujian Motor Servo Pengujian motor servo dilakukan dengan 2 pengukuran yaitu pengukuran Arus dan  pengukuran  Tegangan  serta  pengujian gerakan motor servo. Untuk pengukuran arus pada  motor  servo  dilakukan  pada  saat  servo motor dalam kondisi aktif dan dalam kondisi sudut  yang  sudah  ditentukan.  Skema pengukuran  dengan  cara  menyambungkan kaki  VCC  servo  ke  kaki  VCC  Pin  Arduino, Kaki Ground Servo ke kaki Ground Arduino dan kaki data servo pada kaki 4 dari Arduino. Untuk  data  pengukuran  Arus  Motor  Servo dapat  dilihat  pada  Tabel  2.  Sedangkan  data pengukuran  Tegangan  pada  Motor  Servo dapat disajikan dalam Tabel 3.

## Tabel 2. Data Pengukuran Arus pada Motor
Servo Sudut Servo (°) Arus (mA) 0 3.67 45 123.66

## Tabel 3. Data Pengukuran tegangan pada Motor
Servo Pengujian ke- Kondisi Motor Tegangan (Volt) 1 Mati 0.2 Hidup 4.8 2 Mati 0.2 Hidup 5 3 Mati 0.1 Hidup 5 4 Mati 0.2 Hidup 5
Pada  Tabel  3  dapat  dilihat  bahwa Kondisi  Motor  Servo  dalam  keadaan  hidup, tegangan  yang  didapatkan  kurang  lebih  5 Volt  dengan  logika  digital  1.  Pada  Tabel  3 juga dapat dilihat bahwa jika Objek melewati sensor  Proximity  Induktif  dengan  kondisi logika Low maka  motor  servo  bergerak  ke kanan sedangkan jika ada logika High maka servo akan bergerak dengan sudut 45 derajat ke sebelah kiri.
Pengujian  gerakan  servo  dilakukan dengan  menggunakan  busur  180°  sebagai pembandingnya, objek  yang sudah melewati
sensor akan diarahkan ke tempat dengan dua kondisi  yaitu objek dengan logam dan tanpa ada  logam.  Jika  objek  melewati  sensor proximity induktif dengan kondisi Low maka objek  tersebut  akan  diarahkan  ke  sebelah kanan dengan sudut 45° secara otomatis pada tempat yang sudah ditentukan dan sebaliknya jika  objek  melewati  sensor  dengan  kondisi High maka objek akan diarahkan ke arah kiri dengan  sudut  45°  secara  otomatis  pada tempat yang sudah ditentukan.

## 3.3 Pengujian Pulse Wave Modulation (PWM)
Pada  penelitian  ini,  pengujian  PWM digunakan untuk mengetahui pengaruh sinyal PWM  terhadap  perubahan  kecepatan  motor DC  serta  mengetahui  kinerja  program pengatur  kecepatan  motor  DC  yang  telah dirancang.  Metode  pengujian  dilakukan dengan  cara  memberikan  nilai duty  cycle PWM secara bertahap mulai dari nilai terkecil sampai  terbesar  dan  mengamati  hasilnya langsung dan menentukan tegangan keluaran sesuai  dengan duty  cycle yang  diberikan. Pengujian dilakukan sebanyak 10 kali dengan duty  cycle  yang  bervariasi.  Hasil  pengujian PWM pada motor DC 5V dapat dilihat pada Tabel 4.
Dari  hasil  pengujian  dapat  disimpulkan bahwa semakin besar duty cycle pada sinyal PWM  yang  diberikan,  maka  tegangan  yang masuk  ke  motor  akan  semakin  besar. Berdasarkan pengujian, semakin besar tegangan  masukan  pada  motor  servo  maka kecepatan  putaran  motor  servo  semakin meningkat.
Tabel 4. Pengujian PWM pada motor DC 5 Volt
Pengujian ke- Tegangan masukan (Volt) Duty Cycle (%) Pengukuran Tegangan (Volt) 8 5 80 4.2 9 5 90 5 10 5 100 5

## 3.4 Pengujian perangkat secara keseluruhan
Pada  pengujian  ini  digunakan  untuk mengetahui kinerja dari prototipe yang sudah dirancang.  Berdasarkan  pengujian  rancang bangun alat pemilah makanan yang mengandung  logam  menggunakan  sensor LJ18A3-8-Z/BX  dapat dilihat pada Tabel 5. Pada  pengujian  perangkat  ini  ketika  objek yang  mengandung  logam  melewati  sensor induktif  maka  sensor  akan  aktif  dan  buzzer juga berbunyi serta motor servo bergerak ke kiri.  Untuk  pergerakan  servo  dapat  dilihat pada Gambar 6. Pada perangkat ini juga hasil pendeksian  akan  ditampilkan  pada  LCD 16x2.
Tabel 5. Hasil pengujian prototype perangkat
Pengujian ke- Tegangan masukan (Volt) Duty Cycle (%) Pengukuran Tegangan (Volt) 1 5 10 0 2 5 20 0.8 3 5 30 1.4 4 5 40 2 5 5 50 2.3 6 5 60 3 7 5 70 3.4
No. Jenis Objek Sensor Logam Buzzer Arah Gerak Motor Servo 1 Coklat Logam Aktif Bunyi Kiri 2 Coklat non logam Tidak aktif Mati Kanan 3 Roti Logam Aktif Bunyi Kiri 4 Roti Non Logam Tidak aktif Mati Kanan 5 Chiki Logam Aktif Bunyi Kiri 6 Chiki Non Logam Tidak aktif Mati Kanan 7 Coklat Logam Aktif Bunyi Kiri 8 Coklat non logam Tidak aktif Mati Kanan 9 Roti Logam Aktif Bunyi Kiri 10 Roti Non Logam Tidak aktif Mati Kanan
Neodymium  Dan  Non-Logam  Berbasis Mikrokontroler.  MAESTRO,  3(2),  394- 402.
Aryza,  S.,  Lubis,  Z.,  &  Hulu,  F.  N.  (2017).
Implementasi  Sensor  Metal  Detector Pada  Pengendali  Pintu  Garasi  Berbasis Kontrol      Arduino.      KOMIK (Konferensi Nasional Teknologi Informasi dan Komputer), 1(1). a. Objek Metal b. Objek Non Metal Gambar 6. Gerakan Motor Servo ketika
Objek dideteksi Metal dan Non Metal

## 4. Kesimpulan
Pada  penelitian  rancang  bangun  alat pemilah logam ini komponen yang digunakan terdiri dari Arduino, Motor Servo, LCD 16x2, Sensor  logam  Proximity  LJ18A3-8-Z/BX, dan  Buzzer.  Hasil  pengujian  dari  sensor Proximity didapat dari pengukuran tegangan keluar dari sensor saat aktif sebesar 4.8 Volt DC dan arus yang keluar sebesar 123.66 mA. Berdasarkan hasil pengujian prototype secara keseluruhan  bahwa  prototipe  yang  sudah dirancang  dapat  mendeteksi  dan  memilah makanan  yang  mengandung  logam  dan  non logam.

## DAFTAR PUSTAKA
Adiwiranto,  M.  N.,  Waluyo,  C.  B.,  & Sudibya,  B.  (2022).  Prototipe  Sistem Monitoring  Konsumsi  Energi  Listrik Serta  Estimasi  Biaya  Pada  Peralatan Rumah Tangga  Berbasis  Internet  Of Things.  Jurnal  Edukasi  Elektro,  6(1),
32-41.
Andrianto,  A.,  &  Sirait,  R.  S.  R.  (2020).
Rancangan  Conveyor  Pemilah  Benda
Logam    Yang    Mengandung    Magnet
Fitriani,  R.,  &  Paramytha,  N.  (2019).  Robot Pendeteksi Logam Dengan Mikrokontroler. In Bina Darma Conference on Computer Science (BDCCS) (Vol. 1, No. 6, pp. 2272-2280).
Fitriani,  R.,  &  Paramytha,  N.  (2020, October).  Robot  Pendeteksi  Logam Dengan  Mikrokontroler.  In  Bina  Darma Conference  on  Engineering  Science (BDCES) (Vol. 2, No. 1, pp. 165-173).
Hidayat,  M.  R.  (2021).  Rancang  Bangun Sistem  Penyortir  Logam  Pada  Bahan Baku Furniture Berbasis Mikrokontroler dengan  Metode  Beat  Frequency.  Kilat, 10(1), 60-68.
Muhtarom,  F.,  &  Effendi,  H.  (2020).  Alat
Pendeteksi Logam Pada Makanan Berbasis  Arduino  UNO.  JTEIN:  Jurnal Teknik Elektro Indonesia, 1(2), 43-48.
Petru, L., & Mazen, G. (2015). PWM control of a DC motor used to drive a conveyor belt.  Procedia  Engineering,  100,  299- 304.
Pramudhito,  G.  (2021).  Prototipe  Conveyor Belt Penyortir Objek Berdasarkan Warna  Menggunakan  Kamera  Pixy2 Dan Arduino Atmega328 Dengan Aplikasi Visual Basic No. Jenis Objek Sensor Logam Buzzer Arah Gerak Motor Servo 11 Chiki Logam Aktif Bunyi Kiri 12 Chiki Non Logam Tidak aktif Mati Kanan
(Doctoral dissertation, Universitas Diponegoro).
SAPUTRA,  M.  R.  A.  (2020).  Rancang Bangun  Conveyor  Penyortir  Warna
Berbasis  Arduino. (Doctoral dissertation, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya).
Sokop, S. J., Mamahit, D. J., & Sompie, S. R. (2016).  Trainer  periferal  antarmuka berbasis  mikrokontroler  arduino  uno. Jurnal  Teknik  Elektro  Dan  Komputer, 5(3),13-23.