http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 6 Number 1 (2019) ISSN: 2302-3309
Received December 28, 2019; Revised January 7, 2020; Accepted January 8, 2020

## Rancang Bangun Alat Vakum Kemasan Berbasis Mikrokontroler ATmega328P
Selvy Afrinda 1* , Dwiprima Elvanny Myori 1
1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: selvy.afrinda08041997@gmail.com

## Abstrak
Penyimpanan  biji  kacang  tanah  tanpa  kulit  ari  di  toko  grosiran  sudah  memanfaatkan  teknologi pengemasan  vakum.  Akan  tetapi  pada  pengencer  pasar  atau  toko  kecil  masih  menggunakan metode konvensional. Penyimpanan secara konvensional menyebabkan tidak terjaganya mutu biji kacang  tanah  yang  disimpan  oleh  pengencer  pasar.  Salah  satu  cara  untuk  mengatasinya  adalah dengan menerapkan pengemasan vakum. Penelitian  ini bertujuan untuk merancang dan membuat sebuah  alat  vakum  kemasan  menggunakan  mikrokontroler  ATMega328P  sebagai  kendali  alat tersebut.  Alat  ini  dirancang  untuk  melakukan  pemvakuman  yang  disertai  dengan  penyegelan kemasan menggunakan sealer. Apabila mikrokontroler menerima sinyal dari sensor infrared yang mendeteksi  keberadaan  kemasan  di  atas  tatakan,  maka button berfungsi  sebagai  tombol start . Dengan  menekan button maka  alat  akan  mengeluaran  udara  di  dalam  kemasan  menggunakan motor  DC  yang  setelahnya  diiringi  dengan  penyegelan  kemasan  kacang  sehingga  dihasilkanlah pengemasan  kacang  secara  vakum.  Berdasarkan  uji  coba  yang  telah  dilakukan,  alat  ini membutuhkan daya sebesar 7 Watt dengan durasi pengoperasian selama 22,21 sekon. Alat ini juga mampu  mengeluarkan  udara  di  dalam  kemasan.  Jadi  disimpulkan  bahwa  alat  ini  bekerja  dengan baik.

## Abstract
Storage  of  peanuts  without  skin  nuts  in  wholesale  stores  already  utilize  vacuum  packaging technology.  However,  on  the  market  thinners  or  small  stores  still  use  conventional  methods. Storage  is  conventional  to  cause  not  the  quality  of  peanut  seeds  stored  by  the  market  thinners. One  way  to  overcome  this  is  by  applying  vacuum  packaging.  This  research  aims  to  design  and create a vacuum packaging  device using the  ATMega328P microcontroller as the control of the device.  This  device  is  designed  to  perform  a  vaccine  that  is  accompanied  by  sealing  the packaging  using a sealer. When the  microcontroller receives the signal  from the infrared sensor that detects the existence of the packaging on the tray, the button can be used as a Start button. By pressing the button then the  device  will air the packaging in the package  using a DC  motor after which is accompanied by sealing the packaging of the nut so that it produces a vacuum nut packing.  Based  on  the  trials  that  have  been  done,  this  device  requires  7  watts  of  power  with  a duration  of  22.21  seconds.  The  device  is  also  able  to  remove  air  inside  the  packaging.  So  it concludes that this device works fine.
Keywords : Vacuum Device, Microcontroller ATMega328P, Infrared Sensor, DC Motor

## PENDAHULUAN
Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  (IPTEK)  mendorong  manusia  untuk menciptakan  inovasi-inovasi  baru  dalam  menyelesaikan  masalah  sehari-hari.  Teknologi sendiri  adalah  suatu  cara,  proses,  alat,  mesin,  kegiatan  ataupun  gagasan  yang  dibuat  untuk membantu menyelesaikan berbagai permasalahan dan pekerjaan manusia  sehari-hari. Hal ini juga didukung oleh sarana yang sederhana serta praktis yang sudah diciptakan di era modern ini. Dapat dilihat dari pembuatan peralatan-peralatan serba otomatis yang mengesampingkan peran  manusia  sebagai  subjek  pekerjaan.  Dengan  teknologi  pekerjaan  manusia  dapat terselesaikan dengan mudah, cepat, aman dan efisien.
Di era modern ini, penyimpanan biji kacang tanah tanpa kulit ari di toko grosiran sudah menggunakan  alat  pengemasan  secara  vakum.  Akan  tetapi  pada  pengencer  pasar  atau  toko kecil  penyimpanan  biji  kacang  tanah  ini  masih  menggunakan  metode  konvensional. Penyimpanan  secara  konvensional  menyebabkan  tidak  terjaganya  kualitas  biji  kacang  tanah yang  disimpan  oleh  pengencer  pasar.  Oleh  sebab  itu  dibutuhkan  alat  pengemas  yang menerapkan sistem vakum kemasan.
Pengemasan  vakum  merupakan  suatu  cara  mengkemas  suatu  produk  dengan mengeluarkan  oksigen  atmosfer  dari  dalam  kemasan.  Pengemasan  secara  vakum  menekan pertumbuhan  bakteri  dan  jamur,  dan  mencegah  terjadinya  reaksi  kimia  yang  dapat  merusak produk. Pengemasan ini menggunakan plastik khusus berbahan nylon. Plastik nylon memiliki keunggulan yaitu bahan cukup tebal, tahan panas, transfaran, tidak mudah robek jika disimpan dalam jangka waktu yang lama, mampu mencegah oksigen masuk ke dalam kantong, menjaga kelembapan  produk  sehingga  bisa  memperpanjang  umur  produk,  serta  mampu  memberikan desain dan kode tangga penting seperti waktu produksi dan waktu kadaluarsa. Oleh sebab itu plastik  ini  aman  dan  cocok  digunakan  untuk  kemasan  makanan  dalam  jangka  waktu  yang panjang seperti pada kacang-kacangan.
Berdasarkan penelitian sebelumnya tahun 2014 oleh Helmi Harris dan Muhammad Fadli menyebutkan  bahwa  massa  oksigen,  uap  air,  cahaya,  mikroorganisme,  kompresi  atau bantingan  dan  bahan  kimia  toksik  merupakan  faktor  penyebab  terjadinya  penurunan  mutu atau  kerusakan  pada  produk  pangan.  Faktor-faktor  tersebut  dapat  mengakibatkan  terjadinya penurunan  mutu  lebih  lanjut,  seperti  oksidasi  lipida,  kerusakan  vitamin,  kerusakan  protein, perubahan  bau,  reaksi  pencoklatan,  perubahan  unsur  organoleptik  dan  kemungkinan terbentuknya  racun.  Hasil  penelitiannya  menyimpulkan  bahwa  penyimpanan  produk menggunakan kemasan vakum lebih tahan lama dibandingkan tanpa vakum[1].
Pada  penelitian  oleh  Prayitno  dkk.  pada  tahun  2018,  kacang  tanah  kupas  kulit  yang ditempatkan dalam wadah terbuka selama proses penjualan dapat mempengaruhi peningkatan kadar  air  akibat  terpapar  suhu  dan  RH  lingkungan,  yang  kemudian  berdampak  pada pertumbuhan kapang penghasil aflatoksin sehingga dibutuhkan pengemasan terhadap kacang tersebut[2]. Dan penelitian oleh Lukmanul pada tahun 2009 menyatakan bahwa pengemasan biji  kacang  tanah  secara  vakum  mampu  menjaga  kualitas  biji  kacang  tanah  yang  disimpan terhadap kontaminasi jamur[3]. Diikuti oleh penelitian pada tahun 2019 oleh Zulfika dan pada tahun  2012  oleh  Hary  menyimpulkan  bahwa  pengemasan  secara  vakum  mampu  menambah daya tahan bahan pangan  seperti kacang kacangan dan menambah daya tarik pembeli. Salah satu teknologi yang dapat digunakan adalah mesin vacuum packaging [4][5].
Dari  permasalahan  di  atas,  penulis  berinovasi  untuk  membuat  sebuah  alat  vakum kemasan yang nantinya dapat membantu pengencer pasar dalam menjaga kualitas biji kacang lebih  lama  dari  masa  simpan  biasanya.  Pada  penelitian  ini  terbagi  dari  dua  bagian  yaitu perancangan hardware dan perancangan software program alat. Bagian ini akan menjelaskan perancangan hardware alat yaitu perancangan mekanik dan sistem kerja alat vakum kemasan berbasis mikrokontroler ATMega328P.

## PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Pembuatan  alat  diawali  dengan  melakukan  perancangan  alat  yang  akan  dibuat. Perancangan  alat  dimulai  dengan  merancang  blok  diagram  alat  yang  menggambarkan mekanisme kerja alat secara keseluruhan. Blok diagram alat ini digambarkan pada gambar 1.

## Blok Diagram

## Gambar 1. Blok Diagram Alat Vakum
Berikut ini penjelasan dari blok diagram di atas:
a. Power  supply digunakan  sebagai  sumber  tegangan  searah  untuk  menyuplai  daya  untuk arduino,  sensor infrared ,  motor  DC, driver motor  DC,  motor  servo,  dan buzzer dengan tegangan masing-masing 5V, 8V dan 12V.
b. Button digunakan untuk  tombol start  yang akan bekerja apabila sensor telah mendeteksi barang yang akan divakum.
c. Sensor infrared1 digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi barang yang akan divakum sekaligus  memberikan  sinyal  kepada  mikrokontroler  agar  dapat  memproses  input  dari push button
d. Sensor infrared2 digunakan  untuk  mendeteksi  pengapit  press  ketika  telah  berada  di bawah.
e. Mikrokontroler ATMega 328P digunakan sebagai pusat kendali dari sistem kerja alat
f. Motor DC1 digunakan sebagai motor yang mengeluarkan udara dalam kemasan.
g. Motor  DC2  digunakan  sebagai  penggerak  pengapit  press  yang  dikendalikan  melalui driver L298.
h. Motor servo digunakan sebagai penggerak pengapit selang pada motor DC1.
i. Buzzer digunakan sebagai indikator proses pemvakuman selesai.

## Prinsip Kerja Alat
Alat  ini  bekerja  dengan  pengendalian  oleh  mikrokontroler  Arduino  Uno  yang menggunakan  bahasa  C  dalam  pemrogramannya.  Prinsip  kerja  alat  vakum  ini  adalah mengeluarkan  udara  yang  ada  di  dalam  kemasan  menggunakan  motor  DC  yang  dilengkapi dengan  penyegelan/ sealing plastik  kemasan.  Apabila  mikrokontroler  menerima  sinyal  dari sensor infrared 1  yang  mendeteksi  keberadaan  kemasan  di  atas  tatakan.  Jika  button  ditekan setelah sensor mendeteksi kemasan tersebut, secara bersamaan  mikrokontroler mengaktifkan motor servo pengapit selang vakum dan motor DC pump untuk mengeluarkan udara di dalam kemasan.  Setelah  selang  waktu  8  detik,  motor  DC  power  window  aktif  searah  jarum  jam untuk  menurunkan  pengapit  press.  Sensor infrared2 pada heater akan  memberikan  sinyal pada mikrokontroler apabila sensor mendeteksi pengapit press. Jika mikrokontroler menerima sinyal tersebut, motor DC power window mati, motor DC pump mati, dan heater aktif selama 3  detik.  Setelah  itu  mikrokontroler  mengaktifkan  kembali  motor  DC  power  window
Mi k ro k o n tr o ler ATm eg a 3 2 8
Power Supply 9 VDC Power Supply 12 VDC Power Supply 5 VDC
Tegangan  jala-jala
PLN 220 VAC Motor Servo Heater Relay Motor DC2 Driver L298 Motor DC1 Relay Buzzer Relay Button Relay Sensor Infrared 1
Sensor Infrared 2
berlawanan  arah  jarum  jam  sehingga  pengapit  kembali  ke  posisi  semula,  kemudian  buzzer aktif sesaat dan pengemasan vakum selesai.

## Flowchart Sistem
Flowchart  Sistem  merupakan  peletakan  instruksi  suatu  program  yang  menunjukkan mekanisme  kerja  suatu  sistem  yang  telah  diwakilkan  dengan  simbol-simbol  yang  masing- masing telah disepakati makna dan kegunaannya. Flowchart sistem alat ini digambarkan pada gambar 2.
Gambar 2. Flowchart Sistem Alat Vakum

## Perancangan Hardware
Perancangan  hardware  pada  penelitian  ini  meliputi  perancangan  mekanik  alat  serta perancangan rangkaian elektroniknya. Perancangan mekanik alat digambarkan pada gambar 3 dengan masing masing bagiannya.
a. Tatakan lapisan triplek. Memiliki ukuran 42 cm  x 30 cm x 7,5 cm  berbentuk balok kosong dengan tebal  1,5 cm    yang  di  dalamnya  diletakkan rangkaian  elektronik dan
Infra red2 ON Motor DC2 OFF Penggerak press mati Motor DC1 OFF Vakum mati Heater ON (3 dtk) Motor DC2 ON Pengapit press naik Servo OFF (90̊ ) selang terbuka A Heater OFF Motor DC2 ON Pengapit press naik Buzzer End Start Inisialisasi I/O Deteksi oleh Infra red 1 Barang terdeteksi? Infrared1 ON Servo ON (0̊ ) selang terapit Button Ditekan? Motor DC1 ON Vakum hidup Motor DC2 ON 8 dtk Pengapit press turun
Deteksi oleh Infrared2 Pengapit press terdeteksi? A Y T T Y T Y
heater  dan  diatasnya  ditutupi  dengan  akrilik  bening.  Di  atas  akrilik  tersebut  adalah tempat meletakkan kemasan yang akan divakum.
b. Tiang  penyangga  vertikal.  Tiang  ini  terbuat  dari  lapisan  triplek  berfungsi  sebagai penyangga vertikal letak motor. Tiang ini terdiri dari 2 pasang tiang berbentuk balok. Tiap balok berukuran 1,5 cm x 2 cm x 27,5 cm dengan penyangga kecil di tengahnya.
c. Tiang  penyangga  horizontal.  Tiang  yang  berfungsi  untuk  menyangga  motor  Power Window  yang terletak di atasnya. Terdiri dari 2 pasang tiang berbentuk balok. Tiap balok berukuran 46 cm x 2 cm x 1,5 cm dengan penyangga kecil di tengahnya.

## Gambar 3. Rancangan Konstruksi Alat

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian alat bertujuan untuk mengetahui apakah masing-masing unit dan sistem secara keseluruhan  sudah  bekerja  sesuai  perencanaan  dan  disertai  data-data  dan  bukti-bukti  yang dapat dianalisa terhadap sistem kinerja alat. Berdasarkan pengujian yang dilakukan diperoleh hasil pengujian sebagai berikut.

## Pengujian Power Supply
Pengujian  dilakukan  dengan  memberikan  sumber  tegangan  12  VAC  dari  penurun tegangan  (trafo  step  down)  ke  rangkaian  power  supply.  Dari  pengujian  rangkaian  power supply diperoleh hasil pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan Power Supply
No  Parameter Pengukuran Tegangan Hasil Pengukuran (Volt) 1  Tegangan Primer Trafo 200 2  Tegangan Sekunder Trafo 10.8 3  Output Bridge 12.53 3  Output IC Regulator 7812 11.72 4  Output IC Regulator 7809 9.05 5  Output IC Regulator 7805 4.98

## Pengujian Arduino Uno
Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan 9 VDC dari power supply ke pin Vin Arduino Uno.  Dari pengujian pin pada Arduino Uno diperoleh hasil pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengukuran Tegangan Logika Arduino UNO
Logika Port Hasil Pengukuran (Volt) DC Pin Vin 9.05 1 (HIGH) 4.84 0 (LOW) 0.05

## Pengujian Sensor Infrared
Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan 5 VDC dari power supply ke pin Vcc sensor infrared.  Dari pengujian pin pada sensor infrared diperoleh hasil pada tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengukuran Tegangan Sensor Infrared
Sensor Infrared Logika Sensor Hasil Pengukuran (Volt) DC IR Barang Vcc 4.98 1 (HIGH) 4.93 0 (LOW) 0.16 IR Motor (Penggerak pengapit press) Vcc 4.98 1 (HIGH) 4.91 0 (LOW) 0.17

## Pengujian Motor DC
Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan 12 VDC dari power supply ke Vcc driver motor. Dari pengujian rangkaian motor DC diperoleh hasil pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil Pengukuran Tegangan Motor DC
Motor DC Parameter Ukur Hasil Pengukuran (Volt) DC Motor Vakum Terminal Kontak relay 11,58 Logika 1 (HIGH) 11.22 Motor Press Power Driver 11.08 Out 1 (+) Out 2 (-) (searah jarum jam) 5.39 Out 2 (+) Out 1 (-) (berlawanan arah jarum jam) 6.33

## Pengujian Motor DC Servo
Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan 5 VDC dari power supply ke pin Vcc motor DC servo. Dari pengujian motor DC servo diperoleh hasil pada tabel 5.
Tabel 5. Hasil Pengukuran Tegangan Motor Servo
Sudut Servo Hasil Pengukuran (Volt) DC
Power Servo 4,98 90 ̊ 0.39 0 ̊ 0.17

## Pengujian Heater
Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan dari jala jala PLN ke heater. Dari pengujian rangkaian heater diperoleh hasil pada tabel 6.
Tabel 6. Hasil Pengukuran Tegangan Heater
Logika Heater Hasil Pengukuran (Volt) AC 0 (Low) 0 1 (High) 200

## Pengujian Buzzer
Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan 12 VDC dari power supply ke pin buzzer. Dari pengujian buzzer diperoleh hasil pada tabel 7.
Tabel 7. Hasil Pengukuran Tegangan Buzzer
Logika Buzzer Hasil Pengukuran (Volt) DC 0 (Low) 0 1 (High) 11,66

## Pengujian Alat Vakum
Pengujian alat ini dilakukan dengan menentukan lamanya waktu yang dibutuhkan motor DC  untuk  mengeluarkan  udara  di  dalam  kemasan  melalui  pemrograman  pada  Arduino  IDE. Setelah itu, menghitung daya yang dibutuhkan alat (dari hasil pengukuran tegangan dan arus), serta menghitung waktu yang dibutuhkan hingga proses selesai.
Gambar 4. Tampilan Stand By Alat
Pengujian daya alat vakum bertujuan untuk mengetahui besar daya yang dibutuhkan alat agar dapat beroperasi. Dari tegangan (V) 200VAC dan arus total (I) 35 mA (yang berasal dari hasil pengukuran) diperoleh daya yang dibutuhkan sebesar:
𝑃 = 𝑉 𝑥 𝐼 𝑃 = 200 𝑉 𝑥 0 , 035 𝐴 = 7 𝑊𝑎𝑡𝑡
Dimana V adalah tegangan input dari sumber (Volt), I adalah arus total yang masuk (ampere) dan P adalah daya alat (Watt)
Sedangkan  waktu  pengoperasian  alat  ditentukan  dengan  menghitung  rata-rata  waktu pengoperasian alat selama 10 kali percobaan sehingga diperoleh hasil pada tabel 8.
Tabel 8. Hasil Percobaan Pengoperasian Alat Percobaan Ke- Waktu Terhitung (sekon) Berhasil Gagal Keterangan 1 23,3 √ - - 2 22,3 √ - - 3 23,9 - √ Penyegelan kurang rapi 4 22,5 √ - - 5 22 √ - - 6 19,7 - √ Penyegelan kurang rapi 7 23,1 √ - - 8 22,2 √ - - 9 22,6 √ - - 10 20,5 - √ Penyegelan kurang rapi Rata-rata Pengoperasian 22,21

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  pembuatan  dan  pengujian  alat  vakum  kemasan  biji  kacang  tanah berbasis  mikrokontroler  ATMega328P  diperoleh  daya  pengoperasian  alat  sebesar  7  Watt dengan waktu pengoperasian selama 22,21 sekon. Alat vakum ini juga mampu mengeluarkan udara di dalam kemasan dengan menggunakan motor DC pump . Jadi, disimpulkan bahwa alat ini dapat bekerja dengan baik sesuai dengan hasil perancangan.

## DAFTAR  REFERENSI
[1] Harris, H., & Fadli, M. (2014). PENENTUAN UMUR SIMPAN (SHELF LIFE) PUNDANG SELUANG (Rasbora  sp)  YANG  DIKEMAS  MENGGUNAKAN  KEMASAN  VAKUM  DAN  TANPA  VAKUM (Determination  of  Pundang  Seluang  (Rasbora  sp)  Shelf  Life  which  Packed  using  Vacuum  and  Non Vacuum Packaging). SAINTEK PERIKANAN: Indonesian Journal of Fisheries Science and Technology, 9(2), 53-62.
[2] Prayitno,  W.E.,  Harsi  D.K  &  Hanifah  N.L.  (2018). Kondisi  Penyimpanan  Kacang  Tanah  dan  Potensi Cemaran Aspergillus flavus pada Pedagang Pengecer Pasar Tradisional di Wilayah Jakarta . Agritech , 38 (1).
[3] Hakim,  Lukmanul.  (2009). Pengendalian  Kontaminasi  Aflatoksin  B1  pada  Kacang  Tanah  (Arachis Hypogaea,  L.)  melalui  Pengaturan  Pengemasan  dan  Penyimpanan. Tesis  Program  Studi  Ilmu  dan Teknologi Pangan UGM.
[4] Zulfika,  D.  N.  (2019,  February).  PENINGKATAN  DAYA  TAHAN  JAMUR  TIRAM  DENGAN MENGGUNAKAN  METODE  PENGEMASAN  VAKUM.  In  Prosiding  SNP2M  (Seminar  Nasional Penelitian dan Pengabdian Masyarakat) UNIM (No. 1, pp. 63-66).
[5] Purwoko, Hary. (2012). Perancangan Alat Pengemas Vakum untuk Produk Olahan Jamur Tiram dalam Rangka  Meningkatkan  Nilai  Jual  Dan  Masa  Pakai. Skripsi  Jurusan  Teknik  Industri  Fakultas  Teknik Universitas Sebelas Maret.

## Biodata Penulis
Selvy  Afrinda ,  lahir  di  Padang  Pariaman  8  April  1997.  Menyelesaikan  Program  Studi  DIV  Teknik Elektro Industri pada Jurusan Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Dwiprima  Elvanny  Myori ,  lahir  di  Palembang  1  November  1988.  Mengikuti  pendidikan  S1 Matematika  Universitas  Andalas  pada  tahun  2006  hingga  2010,  dan  melanjutkan  pendidikan  S2 Matematika Universitas Andalas pada tahun 2010 hingga 2012. Sejak tahun 2012 menjadi dosen  tetap di jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang hingga sekarang.