## PERANCANGAN SISTEM KONTROL PADA ALAT FERMENTASI DAN PENGERING BIJI KAKAO
Muhamad Irfandi, Arnisa Stefanie Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Singaperbangsa Karawang Jl. HS. Ronggo Waluyo, Puseurjaya, Telukjambe Timur, Karawang, Indonesia 1910631160020@gmail.com

## ABSTRAK
Tanaman  kakao  memiliki  potensi  besar  sebagai  sumber  devisa  negara  di  Indonesia,  dengan  kontribusi signifikan  terhadap  kesejahteraan  petani  dan  peningkatan  pendapatan  melalui  pengolahan  biji  kakao  menjadi produk  bernilai.  Namun,  proses  pengolahan  masih  menghadapi  tantangan  seperti  kurangnya  pengetahuan, keterampilan,  dan  efisiensi  waktu  petani.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengatasi  masalah  tersebut  melalui penggunaan  teknologi  sensor  DHT22,  sensor  TCS3200,  dan  sensor  HX711  dalam  proses  fermentasi  dan pengeringan  biji kakao. Penggunaan teknologi pengering dengan sensor DHT22 membantu mengurangi waktu dan meningkatkan kualitas proses pengeringan. Selain itu, sensor TCS3200 membantu dalam pemantauan warna biji  kakao  selama  proses  fermentasi  yang  krusial  dalam  menghasilkan  aroma  cokelat  yang  unik.  Hasil  ujian menunjukkan  bahwa  pengering  ini  memiliki  kemampuan  untuk  mengeringkan  biji  kakao  sebanyak  700  gram selama 150 menit, dengan berat biji turun dari 700 gram menjadi 500 gram. Suhu pengering mencapai 60°C dan kelembaban sekitar 27%. Meskipun terjadi fluktuasi kelembaban dan suhu karena sensitivitas sensor, alat ini tetap efektif  dalam  menghasilkan  biji  kakao  berkualitas  dengan  proses  fermentasi  yang  tepat.    Penelitian  ini menyimpulkan  bahwa  penggunaan  sensor  DHT22  dan  TCS3200  dalam  alat  pengering  biji  kakao  yang dikendalikan  oleh  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560  berhasil  meningkatkan  efisiensi  proses  fermentasi  dan pengeringan. Hal ini berpotensi memberikan dampak positif terhadap mutu biji kakao dan kesejahteraan petani serta berkontribusi pada industri kakao Indonesia.
Kata kunci: Biji kakao, Sistem kontrol, Arduino Mega 2560

## 1. PENDAHULUAN
Kakao  merupakan salah satu tanaman penghasil devisa negara yang cukup potensial. Salah satu daerah penghasil utama kakao di Indonesia. dan menjadi salah satu  tanaman  primadona  karena  memberi  kontribusi nyata  dalam  meningkatkan  pendapatan  petani, sehingga banyak petani yang meningkat kesejahteraannya karena tanaman kakao ini, terbukti di Kolaka banyak yang naik haji karena bercocok tanam tanaman kakao [1].   Mulai dari biji sampai lemaknya dapat  dimanfaatkan  menjadi  produk.  Sebagai  salah satu  penghasil  kakao,  Indonesia  harus  dapat meningkatkan mutu biji kakao menjadi sebuah produk agar  dapat  bersaing  dengan  negara-negara  penghasil kakao  lainnya  sehingga  mendapatkan  keuntungan yang optimal [2].
Saat ini, masalah yang dihadapi para petani saat Pengetahuan, keahlian, dan inovasi yang kurang, serta penggunaan waktu yang tidak efisien, adalah masalah dalam proses pengolahan biji kakao. Mutu biji kakao dapat  menurun  karena  pengolahan  yang  masih menggunakan metode tradisional. Proses pengeringan kakao  secara  tradisional  memerlukan  waktu  sekitar empat belas hari atau dua minggu, dan waktunya dapat disesuaikan  dengan  cuaca  dan  kondisi  lingkungan setempat. Lahan yang dibutuhkan untuk penjemuran di bawah  sinar  matahari  juga  harus  luas  sesuai  dengan banyaknya hasil panen, dan persentase kelembabannya tidak dapat diprediksi, tetapi biasanya mencapai  kualitas  kakao  yang  baik  dengan  kadar
kelembabannya  6-8  %.  [3].  Prinsip  utama  proses pengeringan adalah penguapan air dari bahan ke udara dengan kandungan air lebih sedikit. [4].
Metode pengeringan buatan melibatkan penggunaan mesin pengering, yang dapat mengontrol suhu,  kelembapan,  dan  sirkulasi  udara  dengan  lebih baik. Biji kopi ditempatkan dalam mesin pengering, di mana udara panas diarahkan melalui biji kakao untuk menghilangkan kelembaban. Proses ini biasanya lebih cepat daripada pengeringan alami, tetapi membutuhkan peralatan khusus.
Seiring dengan perkembangan teknologi, saat ini pengering biji  kakaolebih efisien  dan  dapat mengurangi  waktu  pengeringan,  seperti  pengering dengan sistem udara panas. Dengan pengeringan yang lebih  cepat  dan  efisien,  biji  kakao  dapat  diolah  lebih cepat dan memiliki kualitas yang lebih baik. [5]
Oleh  karena  itu  dibutuhkan  sebuah  teknologi untuk  mengatasi  permasalahan  diatas,  salah  satunya dengan memanfaatkan  sensor  DHT22,  sensor TCS3200, dan sensor HX711 karena beberapa sensor tersebut  dapat  membantu  proses  fermentasi  dan pengeringan biji kakao menjadi lebih optimal [6].
Menggunakan  mikrokontroler  arduino  mega 2560 yang dirancang dan dibuat, alat pengering yang dirancang dan dibuat dapat  mengeringkan biji kakao. menggunakan sensor DHT 22 untuk mengukur kadar kelembaban dan suhu biji kakao. [7].

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian Sebelumnya
Pada  penelitian  sebelumnya  sudah  dilakukan guna mengatasi  permasalahan fermentasi dan pengeringan biji kakao secara otomatis, Di antaranya, penelitian  dengan  judul  “Mengembangkan  Alat Pengering  Biji  Kakao  Berbasis  Arduino  Mega  2560 yang dapat mengontrol suhu dan kelembaban.”, Pada penelitian yang dilakukan adalah Perancangan alat alat pengering biji kopi untuk melakukan pengukuran nilai suhu  dan  kelembaban  padam  pengering  biji  kakao menggunakan  Arduino mega, elemen pemanas, sensor Load Cell, dan DHT 22 [7].

## 2.2. Sistem Otomatisasi
Sistem  otomatisasi  adalah  suatu  cara  yang berhubungan  dengan  penerapan  mekanik,  elektronik dan  juga  sistem  informasi  yang  bertujuan  untuk membuat  sebuah  perangkat  dapat  berjalan  secara mandiri  dan  memberikan  informasi  terkait  suatu proses  yang  ditentukan  oleh  manusia,  saat  ini  sistem otomatisasi  sudah  banyak  diterapkan  pada  dunia perkebunan,  salah  satu  contoh  penggunaan  sistem otomatisasi  pada  biji  kakao  yaitu  pada  proses fermentasi  dan  pengeringan  otomatis  yang  bisa  di monitoring dan di kontrol setiap waktu [8].

## 2.3. Arduino IDE
Aplikasi  Arduino  IDE  (Integrated  Development Environment)  adalah  editor,  compiler,  dan  uploader yang  dapat  digunakan  dengan  semua  seri  modul keluarga Arduino, seperti Bluetooth, Mega, Duemilanove, dan Uno. Editor program adalah jendela yang  memungkinkan  pengguna  menulis  program menggunakan bahasa pemrograman. Bahasa pemrograman  Arduino  IDE  menggunakan  bahasa  C; modul  compiler  mengubah  kode  program  menjadi kode biner, dan modul uploader memuat kode biner ke dalam  memori  papan  Arduino.  Skema  disimpan sebagai  file  hex  dan  di-upload  ke  papan  Arduino. Program  ini  dapat  digunakan  pada  sistem  operasi Windows,  Mac  OS  X,  dan  Linux.  Saat  ini,  Arduino IDE telah [9].

## 2.4. Arduino Mega 2560
Arduino  Mega  awalnya  menggunakan  chip Atmega 2560, oleh karena itu diganti menjadi Arduino Mega  2560.  Ini  merupakan  kali  ke  3  revisi  pada Arduino  Mega  2560.  Selain  perbedaan  chip  yang digunakan, antara lain tidak menggunakan chip FTDI untuk  fungsi  USB  to  serial  konverter,  melainkan menggunakan  chip  Atmega  16u2  pada  revisi  ke  3 untuk  fungsi  USB  to  serial  Konverter,  adapun mikrokontroler ini memilki speseifikasi  yaitu sebagai berikut: [10].

## 2.5. Module NodeMCU ESP8266
NodeMCU  adalah  papan  elektronik  yang berbasis  chip  ESP8266  yang  memiliki  kemampuan untuk  menjalankan  fungsi  mikrokontroler  serta
memiliki  kemampuan  untuk  terhubung  ke  internet melalui  WiFi.  NodeMCU  ESP8266  dapat  diprogram dengan IDE Arduino karena memiliki banyak pin I/O, sehingga  dapat  digunakan  dalam  proyek  IoT  untuk memantau dan mengontrol aplikasi [11].

## 2.6. Sensor DHT 22
DHT22  adalah  sensor  suhu  dan  kelembaban digital.  Sensor  DHT22  menggunakan  kapasitor  dan mengukur udara sekitar dan mengeluarkan sinyal pada pin data. DHT22 diklaim memiliki kualitas baca yang baik,  dilihat  dari  respon  cepat  proses  pengumpulan data  dan  ukurannya  yang  minimal,  serta  harga  yang murah dibandingkan. Beberapa penelitian implementasi sensor suhu dan kelembaban antara lain pengukuran  suhu  dan  kelembaban  menggunakan sensor  DHT22.  Dilihat  dari  daya  tanggapnya,  Salah satu  sensor  terbaik,  sensor  ini  membaca  data  dengan cepat  dan  anti  interferensi.  Banyak  digunakan  dalam aplikasi  pengukuran  suhu  dan  kelembaban  karena ukurannya  yang  kecil  dan  kemampuan  untuk mengirimkan sinyal hingga 20 meter [12].

## 2.7. Sensor Load Cell HX711
Load cell mekanis menggunakan prinsip tekanan dengan  strain  gauge  sebagai  sensor.  Pengukur regangan  adalah  transduser  pasif  yang  menghasilkan perubahan  resistansi  dari  perpindahan  mekanis. Jembatan  Wheatsone  digunakan  untuk  mengukur perubahan  ini.  Jembatan  ini  menggunakan  tegangan output untuk mengukur muatan yang diterima oleh sel penggerak [13].

## 2.8. Sensor Warna TCS3200
Sensor  warna  TCS3200  dapat  membaca  empat mode warna (merah, hijau, biru, dan bening)  melalui 64 bagian pengambilan gambar. Sensor ini terprogram dan  memiliki  64  satuan  untuk  mendeteksi  intensitas cahaya pada warna objek dan memiliki filter frekuensi yang  berfungsi  sebagai  konverter  aktif  untuk mengubah arus menjadi bilangan frekuensi. Selain itu, sensor  memiliki  lensa  ujung  yang  membantu meningkatkan  deteksi  intensitas  cahaya  karena  jarak bacanya hanya 2 mm dari lensa IC [14].

## 3. METODE
Diagram garis besar blok  menunjukkan struktur yang  akan  direncanakan  secara  menyeluruh.  Sebagai media,  garis  blok  terdiri  dari  siklus  dan  beberapa  di luar. Penelitian ini biasanya menggunakan komponen Arduino  Mega  2560  dan  sensor  DHT  22.  Alat pengering kakao terdiri dari catu daya, mikrokontroler Arduino  Mega  2560,  sensor  DHT  22,  Load  Cell penggerak, dan TCS3200. Ini adalah blok diagram alat yang  akan  dirancang  untuk  alat  fermentasi  dan
pengering biji kakao yang dibuat dalam penelitian ini.
Gambar 1 Blok diagram Alat Fermentasi Dan
Pengering Biji Kakao
Gambar 2 Wiring diagram Alat fermentasi dan pengering biji kakao
Prinsip kerja alat fermentasi dan pengering biji kakao ada beberapa tahap yaitu;
1. Menghubungkan catu daya utama ke  listrik 220V setelah dihidupkan  masukan  biji kakao ke tempat fermentasi biji kakao kurang lebih 4-5 hari sampai biji  kakao  berubah  warna  yang  awalnya  putih menjadi  coklat  untuk  fermentasi  pembacaan sensornya adalah sensor TCS 3200.
2. Jika  warna  biji  kakao  terdeteksi  oleh  sensor TCS3200 sudah berwarna coklat maka sensor akan mengirimkan  perintah  untuk  mengidupkan  motor servo  dan  dilanjut  ke  proses  pengeringan.  Untuk selanjutnya proses pengeringan yaitu ketika sensor berat mendeteksi berat dari 500 gram maka Heater akan menyala dan untuk indicator heater menyala adalah pilot lamp warna merah.
3. Setelah itu jika suhu sudah melebihi ketentuan jika sensor DHT22 membaca suhu lebih dari 60º maka sensor  DHT22  akan  memberikan  perintah  untuk menghidupkan  fan  agar  suhu  kembali  stabil  di bawah 60º, untuk indicator fan menyala ialah pilot lamp berwarna hijau.
4. Yang  terakhir  untuk  menghentikan  proses pengeringan adalah ketika berat kakao kurang dari 500  gram,  pemanas  dan  lampu  pilot  merah  akan mati.  Perancangan  sistem  kelistrikan  untuk pengering biji kakao dan alat fermentasi lainnya.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  umum  bertujuan  untuk memastikan  bahwa  peralatan  atau  program  berjalan dengan  baik  atau  tidak  sesuai  dengan  fungsinya. Tujuan  utama  dari  pengujian  adalah  evaluasi,  yang dimaksudkan  untuk  meningkatkan  kinerja  dengan memperbaiki  rangkaian  yang  mengalami  masalah selama  pengujian.  Tujuan  dari  pengujian  mekanik adalah untuk membandingkan hasil dari bab 3 tentang perancangan dengan hasil dari pembuatan. Perancangan  mekanik  termasuk  kotak  seng  bertupuk panjang, lebar, dan tinggi 25 cm.
Arduino  mega  2560  digunakan  sebagai  pusat pengendalian  sistem  fermentasi dan pengering dalam perancangan penelitian ini. Semua yang akan dikontrol adalah TCS3200, sensor load cell, sensor kelembaban DHT  22,  dan  sensor  suhu.  Sensor  load  cell  akan ditempatkan  di  kotak  fermentasi,  dan  sensor kelembaban dan suhu DHT 22 akan diletakkan di atas bagian kotak pengering untuk mengetahui kelembaban biji kakao saat dikeringkan. Bentuk alat pengering biji kakao.

## Gambar 3 Bentuk Fisik Mario
Proses  paling  penting  dalam  pengolahan  biji kakao  adalah  fermentasi,  di  mana  aroma  khas  coklat akan  terbentuk  pada  biji  kakao  dan  menunjukkan apakah  warnanya  baik.  Pengujian  proses  fermentasi dilakukan selama 5 hari yaitu biji kakao yang awalnya berwarna  putih  pada  hari  pertama,  hari  kedua  sudah berwarna putih keabu abuan, hari ketiga warna coklat sudah  mulai  muncul,  hari  keempat  sudah  berwarna coklat  muda  dan  hari  kelima  sudah  berwarna  coklat sesuai  dengan  yang  dibaca  oleh  sensor  TCS3200, untuk selanjutnya proses pengeringan
Pengering  menghilangkan  air  dari  biji  kakao sebanyak  mungkin.  Ini  menghentikan  pertumbuhan bakteri  dan  membunuh  bakteri  apabila  bakteri  sudah tidak  aktif.  Dengan  demikian,  biji  kakao  tidak  akan mudah membusuk dan berjamur.
Untuk  mencapai  kondisi  biji  kakao  yang diinginkan,  pengujian  alat  dilakukan  selama  sekitar 150 menit, atau dua jam dan setengah. Alat pengering
biji kakao ini mencapai suhu sekitar 60 derajat Celcius dan  menghasilkan  kelembaban  sekitar  27  persen kelembaban  dimulai  dari  59  persen  dan  kemudian turun  menjadi  30  persen.  Sensitfitas  sensor  DHt  22 menyebabkan penurunan kelembaban ini. Alat ini juga dapat  meningkatkan  suhu  secara  bertahap  hingga mencapai  520  derajat  Celcius,  yang  sama  dengan sensitifitasnya. Menurut pengujian dan analisis data di atas,  mesin  pengering  biji  kakao  ini  dapat mengeringkan  700  gram  biji  kakao  dalam  waktu sekitar 150 menit dan mengubah  berat dari 700 gram menjadi 500 gram.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pembahasan  diatasdapat disimpulkan:  Alat  ini  dapat  digunakan  untuk menfermentasi  biji  kakao  dengan  menggunakan mikrokontroler Arduino mega 2560. dalam waktu lima hari  untuk  warna  awal  putih  dan  warna  akhir  coklat. Untuk  sistem  otomatis,  jika  sensor  TCS3200 mendeteksi  warna  coklat,  motor  servo  akan  bergerak untuk beralih dari proses fermentasi ke pengering biji kakao.  Proses  pengering  terjadi  apabila  sensor  load cell mendeteksi adanya berat lebih dari 500 gram yang membuat heater atau pemanas  menyala , ketika  suhu sudah mencapai batas dari ketentuan yaitu 60º sensor DHT22 akan memberikan perintah untuk menyalakan fan agar suhu stabil sesuai dengan ketentuan yaitu 60º dan sensor load cell jika sudah membaca berat kurang dari 500 gram maka pemanas akan mati.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] F.  M.  Ramadhan,  Hardin  and  I.  K.  Dewi, "TEKNIK  BUDIDAYA  KAKAO  PADA KELOMPOK TANI KAKAO DI," vol. Vol 2 no1, 2019.
[2]   S.  Hartuti,  J.  and  .  R.  Khathir,  "UPAYA PENINGKATAN KUALITAS BIJI KAKAO (Theobroma  Cacao  L.)  MELALUI  TAHAP PENANGANAN PASCAPANEN (ULASAN)," vol. Vol 15 No2, 2020.
[3]   B. P. T. P. Lampung, "Kualitas Kakao," 2008.
[4]   R. T. Wahyuni, D. Saputra, E. Susianti and A. Huda,  "Alat  Pemeras  Lendir  (Depulper)  dan Pengering Biji Kakao Berbasis Programmable Logic Controller (PLC)," Jurnal
ELEMENTER, vol. VI, no. 2, pp. 19-31, 2020.
[5]   H.  A.  F.  H.  N.  M.  S.  G.  Gery  P.  Hutapea, "STUDY EXPERIMENTAL UNTUK ALAT PENGERING BIJI KOPI TENAGA SURYA SISTEM KONTINU," Jurnal Dinamis, vol. 7, pp. 47-58, 2019. .
[6]   Z.  Y,  Z.  Q,  K.  Q  and  C.  W,  "Wireless temperature & humidity  monitor and control system," Vols. 2246-2250, pp. 1-5, 2012.
[7]   M.  S.  Putri  and  T.  ,  "Rancang  Bangun  Alat Pengering  Biji  Kakao  dengan  Pengendalian
Kelembaban  dan  Suhu  Berbasis,"  Vols.  Vol. 3, No.1,, 2022.
[8]   M.  d.  S.  Imran  Oktariawan,  "Pembuatan Sistem  Otomasi  Dispenser  Menggunakan Mikrokontroler Arduino Mega 2560," Jurnal FEMA, vol. 1, p. 2, 2013.
[9]   U. D. N. D. N. M Irsyad Hakiki, "Konfigurasi Arduino  IDE  Untuk  Monitoring  Pendeteksi Suhu  dan  Kelembapan  Pada  Ruang  Data Center Menggunakan Sensor DHT11," JURNAL MEDIA INFORMATIKA
BUDIDARMA, vol.  4,  no.  2548-8368  ,  pp. 150-156, 2020.
[10]  P.  Windhu  and  D.  Wiharta,  "Analisa Konsumsi  Daya  Sistem  Pelacakan  Posisi Muatan Roket  Berbasis  Arduino," E-Journal SPEKTRUM, vol. V, no. 2, pp. 88-93, 2018.
[11]  M.  F.  R.  a.  S.  Z.  N.  H.  L.  Dewi,  "Prototype Smart  Home  Dengan  Modul  Nodemcu Esp8266 Berbasis Internet of Things (Iot)," J. Tek. Inform, p. 3, 2019.
[12]  R.  Ordila,  Yulanda  ,  Putra  and  Y.  i.  rawan, "PENERAPAN  ALAT  KENDALI  KIPAS ANGIN
MENGGUNAKAN MICROCONTROLLERARDUINO  MEGA 2560  DAN  SENSOR  DHT22BERBASIS
ANDROID," Riau Journal of Computer , vol. 06, pp. 110-106, 2020.
[13]  Siswanto,  .  I.  Rojikin  and  W.  Gata, "Pemanfaatan Sensor Suhu DHT 22
Ultrasonik  HC  SR04  Untuk  Mengendalikan Kolam  Dengan  Notifikasi  Email," JURNAL RESTI, vol.  1  ,  no.  2580-0760,  pp.  544-551, 2021.
[14]  M. F. Ajizi, D. Syauqy and H. H. M. Ichsan, "Klasifikasi Kematangan Buah Pisang
Berbasis  Sensor  Warna  Dan  Sensor  Load CellMenggunakan  Metode  Naive  Bayes," Jurnal  Pengembangan  Teknologi  Informasi dan Ilmu Komputer, vol. 3, no. 2548-964, pp.
2472-2479, 2019.
[15]  A.  Sunata  and  Rino,  "Rancang  Bangun  Alat Penghitung Jumlah Produksi Dengan Menggunakan  Microcontroller  Load  Cell Berbasis  Web  Service," JURNAL  ALGOR, vol. 1, no. |2715-0577, 2020.
[16]  A.  Haris,  D.  T.  Kusuma  and  R.  N.  Pratama, "SISTEM  PENYORTIRAN  BUAH  APEL MANALAGI  MENGGUNAKAN  SENSOR
LOADCELL DAN TCS 3200
BERDASARKAN  BERAT  DAN  WARNA BERBASIS ARDUINO UNO," urnal PETIR,
2018.