## ISSN 2355-3286
Kajian literatur : Perbandingan Sensor Dalam Mensortir Material Berbahan Metal
Sandy Prawira, Hira Meidia *
Teknik Elektro Universitas Multimedia Nusantara, Jl. Scientia Boulevard, Gading Serpong, Tangerang, Banten 15811
* hira.meidia@umn.ac.id
Diterima 23 April 2019
Disetujui 24 Juni 2019
Abstrak –  Dalam  industri  manufaktur  telah  banyak digunakan  komponen  sensor  yang  berfungsi  untuk mensortir  material  berbahan  metal.  Pada  artikel  ini, metode  yang  digunakan  dalam  mensortir  material berbahan  metal  dan  non-metal  dibandingkan  untuk mempelajari  kelebihan  metode-metode  tersebut. Metode  yang  akan  dibandingkan  yaitu  metode dengan menggunakan sensor proximity induktif, arus eddy, dan dual energy x-ray transmission . Pada sensor proximity  induktif  hanya  dapat  dipicu  oleh  material berbahan  metal  yang  lewat  didepannya.  Sedangkan untuk  metode  arus  eddy,  pada  ujung  rotor  konveyor belt ditanami magnet permamen sehingga menghasilkan  arus  yang  dapat  memisahkan  bahan metal  dan  non-metal  ketika  rotor  tersebut  berputar. Pada  metode dual  energy  x-ray  transmission ,  jenis material  benda  yang  lewat  berdasarkan  kepadatan dan warna akan terdeteksi oleh x-ray.
Indeks  – Sensor  proximity  induktif,  arus  eddy, dual energy x-ray transmission

## I. P ENDAHULUAN
Pada  era  industri  4.0  ini,  penggunaan  sensor pada  bidang  industri  dalam  proses  mensortir material  sudah  mulai  banyak  digunakan.  Hal  ini terjadi  karena  sensor  dianggap  lebih  cepat  dalam merespon suatu masukan yang terdeteksi dan dapat terotomasi.  Sistem  terotomasi  merupakan  sistem yang  dapat  beroperasi  dengan  sedikit  bantuan  dari manusia  atau  bahkan  tanpa  bantuan  manusia  sama sekali  [1],  karena  tujuan  dari  otomasi  itu  sendiri adalah  mengurangi  campur  tangan  manusia  dalam bidang  industri  [2].  Sistem  terotomasi  mengurangi tingkat  kecelakaan  apabila  terjadi  malfungsi  pada suatu  sistem  industri  dan  meningkatkan  tingkat produktivitas  suatu  industri,  dimana  manusia  tidak dapat  mengimbanginya.  Sistem  yang  terotomasi cenderung  memiliki  dampak  yang  sangat  besar dalam  bidang  industri,  seperti  meningkatkan efisiensi waktu  kerja  yang  diperlukan,  proses  lebih presisi  dan  akurat,  memproduksi  sesuatu  secara massal  dan  cepat,  meningkatkan  keuntungan  yang diperoleh  suatu  bidang  industri.  Pada  bidang industri,  proses  mensortir  barang  merupakan  salah satu hal yang penting pada pabrik manufaktur, daur
ulang,  dan  lainnya[3].  Salah  satu  material  yang terpenting  untuk  disortir  adalah  material  berbahan metal.  Material  metal  merupakan  material  yang dapat  didaur  ulang  terus  menerus  untuk  dijadikan komponen  baru  atau  tergantung  kebutuhan. Pentingnya  sistem  sortir  yang  terotomasi  karena mensortir barang dengan klasifikasi tertentu seperti jenis  material,  ukuran,  warna,  dan  lainnya diperlukan  dengan  sangat  cepat,  tepat,  efisien waktu dan tenaga, sehingga mendapat untung yang lebih besar karena proses yang cepat [4][5]. Sensor yang  digunakan  pada  proses  mensortir  material antara  lain,  sensor  proximity  induktif,  arus  eddy, dan  sinar dual  energy  x-ray  transmission .  Sensor proximity induktif bekerja dengan cara memancarkan  gelombang  elektromagnetik  pada bagian  depan  sensor  dan  ketika  ada  barang berbahan metal yang lewat didepan sensor, osilator yang ada pada sensor proximity akan hilang dan ini menandakan  bahwa  ada  barang  berbahan  metal didepan  sensor,  sehingga  akan  memicu  trigger untuk  menjalankan  proses  yang  telah  diprogram sebelumnya  [6].  Pada  prinsip  arus  eddy,  magnet yang  kuat  ditanam  pada  ujung  rotor  konveyor  belt yang berputar, magnet yang berputar menghasilkan medan magnet dan menimbulkan arus listrik sesuai dengan volume magnet, gaya tersebut disebut gaya Lorentz,  dan  gaya  Lorentz  ini  yang  memisahkan material  metal  dan  material  non-metal  [7].  Pada prinsip  kerja  sortir  material  berdasarkan dual energy x-ray transmission , sinar x-ray memaparkan energy  rendah  dan  energy  tinggi,  material  organic yang  tingkat  kepadatannya  rendah  akan  banyak meloloskan  energy  rendah,  sementara  benda dengan tingkat kepadatan tinggi seperti benda yang terbuat  dari  metal  akan  banyak  meloloskan  energy tinggi.  Spesifikasi  material  yang  ingin  disortir diprogram  terlebih  dahulu,  agar  data  yang  didapat dari  x-ray  dapat  dicocokan  dengan  spesifikasi material yang ingin disortir
[8].  Alasan  penulis  mengkaji  ketiga  sensor  diatas adalah  karena  penggunaan  ketiga  sensor  tersebut mendominasi industri penyortiran material.

## II. K AJIAN L ITERATUR
Bagaimana  material  berbahan  metal  dapat dibedakan  dari  material  berbahan  non-metal  dapat dikaji  dalam  beberapa  aspek,  seperti  jenis  metal yang  dapat  dideteksi,  ukuran  benda  yang  dapat dideteksi,  jarak  dari  sensor  terhadap  benda  agar dapat  terdeteksi  dan  mekanisme  yang  digunakan untuk memisahkan material.
A. Sortir Material Metal Dan non-Metal
Menggunakan Sensor proximity induktif
Sensor  proximity  induktif  cukup  sering  digunakan pada  bidang  industri,  karena  dapat  mendeteksi benda  dari  jauh  dengan  ukuran  benda  yang  relatif beragam  (besar,  kecil,  pipih,  tebal),  maka  cukup banyak industri yang menggunakan sensor proximity  induktif  sebagai  metode untuk  mensortir material metal dan non-metal [6]. Sensor proximity induktif ini dapat mendeteksi benda hingga sedekat 60mm.  Selain  itu  sensor  induktif  proximity  telah digunakan  sebagai  alat  bantu  untuk  mendeteksi metal pada saat pembedahan [9].
Sensor proximity induktif terdiri dari 4 bagian yaitu coil ,  osilator, trigger ,  dan output  switch .  Bagian coil memancarkan  gelombang  elektromagnetik, bagian  ossilator  sebagai  monitor  sensor  yang menentukan apakah ada benda berbahan metal atau tidak  pada  bagian  depan  sensor  yang  dipancarkan gelobang  elektromagnetik.  Ketika  ada  benda berbahan  metal  melewati  bagian  depan  sensor, maka  amplitudo  dari  gelombang  elektromagnetik yang dihasilkan sensor akan berkurang atau bahkan hilang,  bagian  trigger  akan  aktif  ketika  amplitude yang  dipancarkan  sensor  turun  ke  tingkat  tertentu. Bagian trigger akan  meneruskan  ke output  switch agar  proses  yang  telah  ditentukan  akan  berjalan [10] . Maka dari itu, tergantung posisi peletakan dari sensor  proximity  induktif,  bahan  berbahan  metal dapat  terdeteksi  dengan  ukuran  yang  berukuran sedang  sampai  yang  berukuran  besar  [6]. Pengaplikasian  dari  sensor  proximity  induktif sangat  tepat  jika  ingin  mendeteksi  material  yang berukuran  cukup  besar  dan  jika  ingin  menyortir material metal yang dikategorikan non-ferrous atau tidak  memiliki  gelombang  elektromagnetik  seperti alumunium, tembaga, dan kuningan.

## B. Sortir  Material  Metal  Dan  non-Metal Dengan Prinsip Arus Eddy
Pensortiran  dengan  menggunakan  arus  eddy  sudah mulai  diterapkan  pada  beberapa  tahun  belakangan ini, sebagai bentuk pengembangan dalam mensortir beberapa tipe pecahan material metal [11, 12]. Ada banyak  desain  tentang  pensortiran  material  metal dan  non-metal  menggunakan  prinsip  arus  eddy, namun  desain  yang  paling  banyak  digunakan
adalah desain dengan konveyor belt dan rotor yang berputar diujungnya [7]. Pengaplikasian penyortiran  metal  dengan  menggunakan  prinsip arus  eddy  lebih  dikhususkan  untuk  benda  yang berbentuk  serpihan,  dan  material  metal  yang  tidak memiliki gelombang elektromagnetik
Gambar 1 Proses sortir material berbahan metal dengan menggunakan arus eddy [7]
Gambar  1  menunjukan  prinsip  kerja  dari  sortir material  dengan  menggunakan  arus  eddy,  magnet yang berputar pada ujung konveyor belt menghasilkan  arus  listrik  disekitar  ujung  konveyor belt  yang  ditanami  oleh  magnet.  Arus  yang dihasilkan  akan  bereaksi  pada  konduktivitas elektrik material yang melewati konveyor, dan pada akhirnya  terjadi  penolakan  pada  ujung  konveyor terhadap benda bermaterial metal, yang menyebabkan  pemisahan  antara  bahan  bermaterial metal dan bermaterial non-metal [13].
C. Sortir  Material  Dengan  Pemaparan  Dual
energy x-ray transmission
Pensortiran  menggunakan  X-ray  merupakan  cara mensortir  material  berdasarkan  tingkat  kepadatan dan  perbedaan  nomor  atom  yang  terkandung  pada suatu material yang terdeteksi [14]. Dual energy x- ray  transmission juga  akan  memaparkan  energy rendah  dan  energy  tinggi,  dimana  ketika  suatu material  melewati  sensor  x-ray  ini  akan  dapat diketahui  material  apa  yang  sedang  dideteksi dengan  cara  membandingkan  dari  energy  yang menembus material tersebut [8]. Jika energy rendah yang  lebih  banyak  diterima receiver ,  maka  dapat disimpulkan  bahwa  material  tersebut  memiliki kepadatan  yang  dapat  digolongkan  rendah  dan berbahan non-metal. Sebaliknya ketika energy yang diterima receiver adalah energy tinggi, maka dapat disimpulkan  bahwa  material  tersebut  memiliki kepadatan yang tinggi dan berbahan metal.
Gambar 2 Perbandingan hasil deteksi benda yang dideteksi dengan kamera dan yang dideteksi dengan x-ray transmission [8]
Pada  gambar  2  dapat  dilihat  perbandingan pendeteksian  bahan  metal  ringan  dan  bahan  metal berat,  pada XRT  image  light  metal gambar  yang terdeteksi  terlihat  tipis.  Pada XRT  image  heavy metal gambar  yang  terdeteksi  terlihat  tebal. Kepadatan light  metal yang  rendah  menyebabkan gambar  terlihat  tipis,  sementara heavy  metal yang kepadatannya tinggi akan terdeteksi lebih tebal.
Gambar 3 Bagaimana dual energy x-ry transmission mendeteksi suatu material [15]
Gambar 4 Metode mekanisme pemisahan material [15]
Gambar  3  dapat  dilihat  bahwa  material  yang dideteksi  terbagi  menjadi  beberapa  warna,  warna dari material dapat berbeda karena material tersebut memiliki  tingkat  kepadatan  tertentu  dan  jumlah atom  tertentu,  sehingga  sistem  dapat  mengetahui material jenis apa yang sedang dideteksi
Gambar  4  merupakan  sistem  kompresor  udara untuk  memisahkan  material  yang  mau  disortir dengan  cara  menembakan  udara  dengan  tekanan tertentu.
Pengaplikasian  dari  penggunaan  metode dual energy  x-ray  transmission ,  dapat  digunakan  dalam penyortiran  dengan  jenis  material  metal  dengan nomor  atom  tertentu,  seperti  alumunium  dengan nomor atom 13, atau nikel dengan nomor atom 28, dan seterusnya.
Tabel 1. Perbandingan 3 metode pensortiran material metal dan non-metal

## III. K ESIMPULAN
Pensortiran  material  metal  dan  non-metal  dengan metode  proximity  sensor  inductive,  arus  eddy,  dan dual  energy  x-ray  transmission ,  dapat  dilihat  pada tabel  1.  Pada  dasarnya,  ketiga  sensor  diatas  dapat digunakan pada industri yang memang membutuhkan pensortiran material metal, tapi perlu dilihat juga dari kebutuhan industri tersebut, apakah yang  ingin  disortir  material  metal  yang  berukuran besar  atau  yang  berukuran  kecil  atau  industri tersebut  ingin  menyortir  material  secara  spesifik. Setiap  metode  pensortiran  memiliki  mekanisme pensortiran  dan  spesifikasi  material  yang  berbeda. Pengaplikasian  dari  ketiga  sensor  tersebut  dapat diterapkan  dalam  kondisi  yang  berbeda-beda tergantung kebutuhan industri, jika suatu industri  ingin  menyortir  material  metal  dan  tidak memiliki gelombang elektromagnetik dan berukuran  cukup  besar,  maka  industri  tersebut dapat  menggunakan  sensor  proximity  induksi.  Jika suatu  industri  ingin  menyortir  material  metal  dari benda  yang  berbentuk  serpihan,  maka  industri tersebut  dapat  menggunakan  prinsip  arus  eddy sebagai  metode  penyortirannya.  Jika  suatu  industri ingin  menyortir  material  metal  dengan  spesifikasi tertentu, seperti hanya material berbahan alumunium,  nikel,  atau  tembaga  dan  sejenisnya, dapat menggunakan dual energy x-ray transmission. Namun dual energy x-ray transmission sudah  mulai  banyak  digunakan  pada industri  penyortiran  metal  karena  dapat  menyortir secara  luwes  dan  sesuai  dengan  kebutuhan  dari masyarakat.

## IV. D AFTAR P USTAKA
[1] Kapil R. Pardeshi, Suyog R. Deshmukh, “Automation of Product Sorting Machine by Microcontroller”,
International  Journal  of  Engineering  and  Technical Research (IJETR),volume-3, Issue-1, January 2015.
[2] Thanh  Vo,  “Protoype  of  Complex  Sorting  Station  For Categorizing  Products  by  Colour,  Material,  Orientation, and in Sequence Using Siemens PLC”. Journal of Science and technology, UD No. 6 (67) ,2013.
[3] R.Aravind,  M.Arun  Kumar,  S.Dharshan  Manjunath, R.Kalaiselvan,  “Automatic  Metal  Separation  And
Packaging  Using  PLC”.  International  Journal  of Engineering  and  Technical  Research  (IJETR),volume  5, Issue 2, February 2015.
[4] Bankole I. Oladapo, V.A. Balogun, A.O.M. Adeoye, C.O. Ijagbemi, Afolabi S. Oluwole ,
[5] I.A.  Daniyan  ,  A.  Esoso  Aghor,  Asanta  P.  Simeon, “Model  Design  and  Simulation  of  Automatic  Sorting Machine  Using  Proximity  Sensor”.  Engineering  Science and Technology International Journal, volume 19, issue 3, 1452-1456, September 2016.
[6] Moe  Win  Khaing,  Dr.  Aye  Mya  Win,  Daw  Thida  Aye, “Automatic  Sorting  Machine”.  International  Journal  of Science  and  Engineering  Applications  Volume  7–Issue 08,138-142, 2018.
[7] Pavel  Kej´ık,  Christoph  Kluser,  Roger  Bischofberger, Rade  S.  Popovic,  “A  Low  Cost  Inductive  Proximity Sensor for Industrial Application”. Sensor and Actuator A 110,    93-97, 2004.
[8] York  R.  Smith,  James  R.  Nagel,  Raj  K.  Rajamanim, “Eddy  Current  Separation  for  Recovery  of  non-Ferrous Metallic  Particles:  A  Comprehensive  Review”.  Minerals Engineering 133,149-159, 2019.
[9] M.B. Mesina, T.P.R. de Jong, W.L. Dalmijn, “Automatic Sorting of Scrap Metals With a Combined Electromagnetic  and Dual  energy  x-ray  transmission Sensor”. Int. J. Miner. Process. 82, 222–232, 2007.
[10] Mithun  Sakthivel,  Boby  George  and  Mohanasankar Sivaprakasam,  “A  New  Inductive  Proximity  Sensor Based  Guiding  Tool  to  Locate  Metal  Shrapnel  During Surgery”.  IEEE  Transactions  On  Instrumentation  and Measurement, 63(12), 2940–2949, 2014
[11] Benniu Zhang, Junqian Zhang, Kaihong Zhang, Zhixiang Zhou,  “A  non-contact  Proximity  Sensor  With  Low Frequency Electromagnetic Field”. Sensors and Actuators A 135, 162-168, 2007.
[12] Gordan  Bedeković,  Ivan  Sobota,  “Efficiency  of  Metal Scrap  Separation  in  Eddy  Current  Separator”.  Mining Geological Petroleum Journals 20, 65-70, 2008
[13] Ahmet  Fenercioglu,  Hamit  Barutcu,  Performance Determination  of  Novel  Design  Eddy  Current  Separator for Recycling of Non-Ferrous Metal Particles, Journal of Magnetics, 21, 4, 635 – 643, 2016
[14] S.A.  Kercher,  M.  Webb,  “Scrap  Processing  by  Eddy
Current Separator Technique”. Resource and
Conservation 8, 61-74, 1982.
[15] Florian  Montagner,  Valérie  Kaftandjian,  Philippe Duvauchelle,  Nathalie  Pedoussaut,  Antoine  Bourely. Dual  Energy  Radioscopy  Applied  to  Waste  Sorting. European,  Conference  on  Non  Destructive  Testing,  Oct 2014, Prague, Czech Republic.
[16] Carl  Bergmann,  L  Von  Ketelholdt,“Dual  energy  X-ray transmission  sorting  of  coal”,  journal  of  the  southern African Institute of Mining and Metallurgy 110, 371-378, July 2010.
Pendeteksi Material metal yang dapat dideteksi Jarak sensor ke benda Ukuran benda Mekanisme sortir Sensor proximity induktif Material metal bermedan magnet 60mm Bongkahan material sedang / besar Double acting cylinder Arus eddy Material metal non- ferrous Harus menempel pada rotor yang berputar Pecahan material Gaya bertolak belakang dari arus eddy yang dihasilkan Dual energy x- ray transmission Material metal dengan kepadatan tertentu 10cm Material kecil / pecahan material Udara kompresor