## JEPCA

## Rancang Bangun Alat Pengupas Pinang
Otomatis Berbasis Arduino Mega
Umirza Fadjar Arpan 1 , Yosi Riduas Hais 2 , Haerul Pathoni 3
1 Jurusan Teknik Elektro dan Informatika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi
2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi
* Corresponding author, e-mail: umirzarpan@gmail.com 1 , yosi.riduas@unja.ac.id 2 , haerul.pathoni@gmail.com 3
Abstrak. Melakukan  pengupasan  pada  kulit  pinang  menggunkan  mesin  tergolong  lebih  efektif  dibandingkan  secara  manual, berdasarkan  hal  tersebut  saya  melakukan  rancang  bangun  alat  kontrol  pengupas  pinang  otomatis  menggunakan  arduino  mega sebagai  pengendali  sistem  mekanikal  dan  elektrikal.  Pada  perancangan  alat  ini  menggunakan  bahan  rangka  besi hollow dengan 40X40  mm,  dengan  ukuran  panjang  130  cm  dan  lebar  30  cm.  Selanjutnya  alat  ini  direncanakan  akan  mampu  bekerja  dengan kapasitas  20  Kg/jam.  Setelah  keseluruhan  komponen  selesai  maka  akan  dilanjutkan  pada  proses  pembangunan  alat  untuk  dapat melakukan  test performance .  Setelah  dilakukan  pengujian,  pengupasan  menggunakan  cara  manual  membutuhkan  waktu  yang tergolong  lebih  lama  yaitu  11  menit.  Sedangkan  menggunakan  mesin  hanya  membutuhkan  waktu  6  menit.  Pada  pengujian  ini dilakukan menggunakan 1 Kg atau 74 buah pinang muda, pinang kuning, pinang kering, dan pinang tua basah.

## Kata Kunci: Arduino, Pengupas Pinang dan Sistem Kontrol Otomatis
Abstract.  Stripping the  betel nut  using  a  machine  is  considered to  be more effective than manually, based  on this I designed an automatic betel nut peeler control device using Arduino Mega as a mechanical and electrical system controller. In the design of this tool using a hollow iron frame material with 40X40 mm, with a length of 130 cm and a width of 30 cm. Furthermore, this tool is  planned  to  be  able  to  work  with  a  capacity  of  20  Kg/hour.  After  all  components  are  completed,  it  will  proceed  to  the  tool development process to be able to perform performance tests. After testing, stripping using the manual method takes a relatively longer time,  which is 11  minutes.  While  using  the  machine  only takes 6  minutes.  In this  test,  1  kg or  74 young  betel nut,  yellow areca nut, dry areca nut, and wet old areca nut were used.

## Keywords: Arduino, Areca Peeler and Automatic Control System

## PENDAHULUAN
Tanaman  pinang  ( Area  Catechu  L )  tergabung dalam  keluarga  tanaman  kelapa,  tanaman  pinang  ini termasuk  jenis  tumbuhan  monokotil  yang  tergolong palem-paleman. Di Indonesia tanaman pinang menyebar secara  merata  disetiap  wilayah,  namun  daerah  potensial penghasil  tenaman  pinang  ini  berada  di  Provinsi  Jambi, Bengkulu,  Sumatra  Utara,  Sumatra  Barat,  Riau, Nanggroe  Aceh  Darusalam,  Jawa,  Kalimantan  Barat, Kalimantan Selatan, NTB, dan NTT. [1]
Pada  umumnya  tanaman  pinang  dikonsumsi  oleh masyarakat  Indonesia  sebagai  stimulansia,  dengan menggunakan  campuran  sirih,  kapur,  dan  tembakau. Penggunaan  buah  pinang  selain  digunakan  sebagai ramuan  sirih  piring,  juga  digunakan  sebagai  bahan pewarna  kain.  Sedangkan  dalam  bidang  farmasi  buah pinang  digunakan  sebagai  campuran  obat-obatan  yang memiliki  manfaat  untuk  obat  disentri,  cacing,  dan  obat kumur-kumur. [2]
Para petani perkebunan buah pinang secara umum mengupas  buah  pinang  dengan  cara  tradisional menggunakan  parang  atau  pisau  untuk  memisahkan  biji pinang  dari  kulitnya.  Mengupas  biji  pinang  dengan  cara tradisional  tentu  memiliki  kelemahan,  yaitu  dari  segi aspek  keamanan  pada  saat  pengupasan  yang  akan  dapat membahayakan  tangan  pekerja.  Maka  penelitian  ini berencana  merancang  bangun  alat  pengupas  biji  pinang
otomatis agar dapat mempermudah sekaligus meringankan beban pekerja.

## TINJAUAN PUSTAKA Pinang
Pinang  dapat  tumbuh  di  dataran  rendah  dan sedang  dengan  ketinggian  1-400  meter  dari  permukaan laut, sedangkan ketinggian yang dibutuhkan untuk dapat mencapai  kapasitas  produksi  adalah  1-100  meter  dari permukaan  laut.  Pohon-pohon  ini  benar  benar  identik dengan  pohon  kelapa  sehingga  tanaman  ini  akan  dapat ditemukan  disepanjang  pesisir  pantai  Indonesia  bahkan di Negara-negara lain yang memiliki iklim tropis juga.

## Arduino Mega2560
Arduino Mega2560 merupakan papan mikrokontroler  yang  berbasis  Atmega2560.  Arduino Mega ini memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 diantaranya  dapat  digunakan  sebagai  output  PWM,  16 input  analog,  4  UART  (port  serial  hardware),  1  osilator kristal dengan 16 MHz, 1 port USB tipe B, 1 port power, 1  ICSP  header  ,  dan  1  tombol  reset.  Arduino  Mega  ini akan  menjadi  pusat  kontrol  dari  setiap  nilai  input  yang diberikan  oleh  sensor,  kemudian  akan  diolah  menjadi perintah yang akan diteruskan melalui nilai output.

## Proximity
Sensor  E18-D80NK  ini  adalah  sebuah  sensor infrared  yang  berfungsi  mendeteksi  jarak,  sensor  ini akan  dapat  langsung  bekerja  ketika  terdeteksinya  suatu gerakan  atau  apapun  yang  berada  dalam  jangkauannya. Dimana  modul  sensor  ini  memiliki  akurasi  jarak  mulai dari  3  cm  s/d  80  cm,  sensor  ini  juga  sangat  murah, mudah  dirakit,  dan  sangat  mudah  digunakan.  Sensor  ini juga  tidak  mudah  terganggu  oleh  cahaya  dari  luar,  itu dikarenakan  penerapan  sinyal  IR  termodulasi  membuat sensor  kebal  terhadap  gangguan  yang  disebabkan  oleh cahaya normal seperti cahaya lampu dan sinar matahari.

## BTS7960
BTS  adalah  modul  h-bridge  yang  terintegrasi untuk  keperluan  pengendalian  motor.  Driver  IC  ini memudahkan  penghubung  ke  mikrokontroler  dengan fitur  input  logic  level,  diagnosis  arus,  penyesuaian  slew rate,  dead  time  generation  dan  proteksi  terhadap temperatur  berlebih,  kelebihan  tegangan,  kekurangan tegangan,  kelebihan  arus  dan  arus  pendek.  BTS  ini menyediakan  solusi  teroptimasi  untuk  melakukan perlindungan  pengendali  motor  PWM  arus  tinggi  tanpa memakan banyak ruang pada papan.

## Servo Motor
Servo  motor  adalah  actuator  atau  perangkat  putar motor  yang  dapat  bekerja  dua  arah  (clockwise  dan counter  clockwise)  dilengkapi  dengan  rangkaian pengendali dengan menggunakan sistem closed feedback yang  terintegrasi  langsung  pada  motor,  dimana  setiap posisi  motor  akan  diinformasikan  kembali  menuju rangakaian  kontrol.  Servo  ini  terdiri  dari  motor, rangkaian  gear,  potensiometer,  dan  rangkaian  kontrol, potensiometer berfungsi sebagai batasan dari sudut putar servo  sedangkan  sudut  dari  sumbu  motor  servo  akan diatur  melalui  lebar  pulsa  yang  dikirim  melalui  kaki sinyal dari kabel.

## Keypad
Keypad  merupakan  suatu  perangkat  yang  biasa digunakan sebagai salah satu jenis input, dimana keypad ini  terdiri  dari  saklar-saklar  push  button  yang  tersusun membentuk matriks. Saklar-saklar ini umumnya memiliki  2  kaki  untuk  proses  pengaturan  2  kondisi. Kondisi pertama aktif/terhubung pada saat ditekan maka kaki  1  dan  2  akan  terhubung  (berlogika  1),  sedangkan kondisi  ke-dua  adalah  pada  saat  tidak  aktif/tidak terhubung  maka  kaki  1  dan  2  tidak  akan  terhubung (berlogika 0).

## LCD
LCD  (Liquid  Crystal  Display)  berfungsi  sebagai media penampil nilai output yang dihasilkan oleh adanya nilai  kuat  induksi  medan  elektromagnetik  yang  telah diketahui alat.

## METODE
Pada  perancangan  alat  ini  menggunakan  metode
penelitian berurutan (squential mode). Metode ini dipilih dikarenakan  pada  proses  pembangunan  alat  ini  harus dilakukan  secara  bertahap  dan  berurutan  agar  dapat meminimalisir  kesalahan  sekaligus  mempermudah penulis dalam proses penelitian.

## Desain Sistem
Pada  tahapan  desain  sistem  ini  digambarkan dalam  bentuk  diagram  blok  agar  dapat  mempermudah dalam  proses  perancangan,  berikut  ini  merupakan diagram blok dari keseluruhan sistem yang akan dibuat.
Driver Motor Motor 2 Proximity 1 Motor 1 Keypad LCD Arduino Mega 2560 Servo Proximity 2 Driver Motor
Gambar 1 . Desain Sistem
Pada  gambar  desain  sistem  di  atas  memiliki  3 unsur pembentukan sistem, terdiri dari input, proses, dan output.  Sistem  ini  sering  disebut  dengan  siklus  hidup sistem  (system  life  cycle).  Keypad  berfungsi  sebagai sistem  input  on/off  belt  conveyor,  LCD  akan menampilkan  status  dari  alat,  nilai  input  kinerja  alat diperoleh  dari  sensor  proximity  1  yang  nantinya  akan berfungsi  sebagai  aktifasi  mesin  motor  1  beltconveyor dan  juga  sebagai  pendeteksi  jarak  yang  diperoleh  dari pantulan  objek,  kemudian  data  ini  akan  diterima  dan diperoses  oleh  Arduino  Mega  untuk  memerintahkan motor  2  untuk  menekan  buah  pinang,  selanjutnya  akan ada  sensor  proximity  2  sebagai  validasi  apakah  biji pinang  telah  terpisah  dari  kulitnya,  jika  gagal  maka sinyal  akan  kembali  memrintahkan  motor  2  untuk menekan buah pinang kembali, jika berhasil maka sinyal akan masuk menuju servo untuk membuang kulit pinang. Hal  ini  dimaksudkan  agar  dapat  mengurangi  kesalahan pada sistem kerja alat.

## Perancangan Hardware
Dalam  perancangan  hardware  ini  memiliki  dua tahapan perancangan yaitu mekanik dan elektrik.
a) Mekanik Pada perancangan  bagian  mekanik  ini  dilakukan proses  pembuatan  rangka,  sistem  belt  conveyor,  dan sistem  kupas  buah  pinang  sesuai  spesifikasi  yang diinginkan  yaitu  20  Kg/jam.  Maka  untuk  dapat memenuhi spesifikasi yang diinginkan maka  dibutuhkan alat  dengan  ukuran  panjang  130  cm  dan  lebar  30  cm. Untuk  ukuran  belt  conveyor  memiliki  panjang  100  cm dan  lebar  20  cm.  Dengan  ukuran  tersebut  maka  1  baris
belt  conveyor  mampu  menampung  2,5  Kg  biji  pinang, dan  untuk  dapat  mencapai  hasil  spesifikasi  20  Kg/Jam harus mengisi belt conveyor sebanyak 8 kali.
Rangka Sproket dan Chain Motor 1 belt Motor 2 pengupas E18-D80NK Rumah Mikrokontroler TAMPAK SAMPING 130 cm 100 cm 80 cm Servo Motor Tabung Jalur Pinang Penampungan Kulit Pinang Penampungan Biji Pinang Gambar 2. Sketsa Bagian Samping Alat TAMPAK ATAS 100 cm 30 cm 30 cm

## Gambar 3. Sketsa Bagian Atas Alat
Desain  hardware  atau  perangkas  keras  ini  baru dapat  bekerja  setelah  dilakukan  pemrograman  pada perancangan  software  ArduinoIDE,  agar  seluruh  sistem kerja  berjalan  sesuai  keinginan.  Pada  hasil  akhir perakitan  nanti,  alat  akan  dibuat  dengan  menggunakan rangka  dari  besi  hollow  dan  terdapat  sedikit  aluminium dibagian  pengupas  serta  amplas  sebagai  rel  dari  belt conveyor.
b) Elektrik
Pada perancangan perangkat elektrik ini menggunakan  beberapa  komponen  hardware  yang terhubung  ke  Arduino  Mega2560.  Sensor  proximity, keypad,  dan  driver  motor  akan  dihubungkan  langsung dengan  Arduino  Mega2560,  LCD  dihubungkan  terlebih dulu  dengan  I2C  kemudian  dihubungkan  ke  Arduino Mega2560, driver motor dan sensor proximity terhubung ke  power  supply  yang  sama.  Berikut  ini  adalah rancangan sistem elektrik keseluruhannya.

## Gambar 4. Skematik Keseluruhan Sistem

## Perancangan Software
Pada tahapan ini akan dilakukan proses perancangan program di ArduinoIDE yang akan bekerja pada  keseluruhan  sistem  nantinya.  Dimana  semua hardware atau perangkat  keras ini dihubungkan menjadi satu  untuk  dapat  mengirimkan  perintah  yang  telah diprogram pada ArduinoIDE kepada Arduino Mega2560, setelah kode dibuat maka selanjutnya kode tersebut akan di-upload  ke  board  Arduino  Mega2560  menggunakan kabel  USB.  Berikut  ini  merupakan  alur  pembuatan program.
Mulai Perancangan Program Pengujian program Berhasil Analisa Perbaikan Penerapan Program Perbaikan Hasil dan Kesimpulan Selesai Ya Tidak Ya Tidak
Gambar 5. Diagram Alir Pembutan Program
Alir  diatas  meliputi  ArduinoIDE  sebagai media pembuatan
“sketch” alir seluruh pemrograman, kemudian  kabel  USB sebagi
penghubung sekaligus jalur akses proses perpindahan data ”sketch” dari ArduinoIDE menuju Arduino  Mega2560.  Dan  Arduino  Mega2560 sebagai  mikrokontroler  yang  akan  menjalankan “sketch”  yang  telah  diprogram  kepada  seluruh sistem  hardware.  Berikut  ini  merupakan  seluruh diagram alir sistem kerja alat.
Mulai
Inisiasi Input/Output Baca Posisi Pinang Apakah Ada Objek? Motor 1 Conveyor Berjalan Baca Posisi Pinang Motor 2 Pengupas Bekerja Apakah Ada Objek? Biji Pinang Masuk Penampungan Selesai Ya Tidak Ya Tidak Motor 1 Conveyor Berhenti Apakah Biji Pinang Masuk? Servo Motor Bekerja Kulit Pinang Terbuang Tidak Ya Matikan Mesin? Ya Tidak
Gambar 6. Seluruh Diagram Alir Sistem Kerja Alat
Gambar  6  merupakan  prinsip  kerja  dari  sistem pengupas  pinang  otomatis  dengan  menggunakan  sensor sebagai inisiasi awal pergerakan sistem. Sistem ini akan bekerja  setelah  pinang  terdeteksi  oleh  sensor,  kemudian pengupasan  akan  berjalan  secara  otomatis  sampai dengan  perulangan  yang  akan  berjalan  secara  terus- menerus.  Apabila  pinang  terus  terdeteksi  oleh  sensor maka  pergerakan  sistem  pengupas  akan  terus  berlanjut, namun jika sensor tidak mendeteksi adanya buah pinang maka sistem pengupasan akan berhenti.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Pengupasan
Pengujian  keseluruhan  dilakukan  untuk  dapat mengetahui  apakah  alat  yang  telah  dirancang  telah terpasang,  terhubung,  dan  dapat  bekerja  dengan  baik sesuai  dengan  yang  diinginkan.  Pengujian  keseluruhan ini  dilakukan  dengan  memberikan  beban  buah  pinang kepada alat sebesar 5 Kg untuk mengetahui proses kerja alat.

## Pengujian Pengupasan
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  dapat  melihat  hasil dari press yang dilakukan untuk dapat mengupas biji dari kulit pinang. Dan dalam pengujian ini terdapat beberapa jenis  pinang  yang  akan  digunakan,  yaitu  pinang  muda, pinang kuning, pinang tua kering, dan pinang tua basah. Berikut hasil pengujian press yang telah dilakukan. a) Pinang Muda
Gambar 7. Pengujian Pengupasan Pinang Muda
Tabel 1. Hasil Pengupasan Pinang Muda No. Berat (Kg) Hasil (Kg) Akurasi (%) Berhasil Gagal 1. 0,5 0,4 0,1 80,00 2. 1 0,88 0,12 87,03 3. 1,5 1,28 0,22 85,13 4. 2 1,80 0,20 90,42 Rata-rata 85,64
Dari  hasil  pengujian  alat  dengan  menggunakan jenis pinang muda didapatkanlah persentase keberhasilan 85,64%.  Pengujian  alat  yang  dilakukan  dengan menggunakan jenis pinang muda ini dinyatakan berhasil. b) Pinang Kuning
Gambar 8. Pengujian Pengupasan Pinang Kuning
Tabel 2. Hasil Pengupasan Pinang Kuning No. Berat (Kg) Hasil (Kg) Akurasi (%) Berhasil Gagal 1. 0,2 0,24 0,26 47,82 Rata-rata 47,82
Dari  hasil  pengujian  ke-dua  ini  didapatkan  hasil persentase keberhasilan sebesar 47,82%. Pengujian yang dilakukan  dengan  jenis  pinang  kuning  ini  mendapatkan nilai persentase kegagalan yang lebih besar yaitu sebesar 52,18%, ini disebabkan oleh kerekatan kulit pinang jenis ini lebih lengket pada biji dan menyebabkan pengupasan yang tidak sempurna bahkan sering pecah-pecah.
c) Pinang Tua Kering

## Gambar 9. Pengujian Pengupasan Pinang Tua Kering
Tabel 3. Hasil Pengupasan Pinang Tua Kering No. Berat (Kg) Hasil (Kg) Akurasi (%) Berhasil Gagal 1. 0,5 0,5 0 100 2. 1 0,98 0,02 97,29 3. 1,5 1,46 0,04 97,29 4. 2 1,93 0,07 96,59 Rata-rata 97,79
Dari  hasil  pengujian  ke-tiga  dilakukan  dengan menggunakan jenis pinang tua kering, pada pengujian ini mendapatkan hasil akurasi keberhasilan sebesar 97,79%. Dari  hasil  pengujian  ini  didapatkan  bahwa  pengupasan dengan jenis pinang tua kering dinyatakan berhasil.
d) Pinang Tua Basah
Gambar 10. Pengujian Pengupasan Pinang Tua Basah
Tabel 4. Hasil Pengupasan Pinang Tua Basah No. Berat (Kg) Hasil (Kg) Akurasi (%) Berhasil Gagal 1. 0,5 0 0,5 0 Rata-rata 0
Dari hasil pengujian ke-empat menggunakan jenis pinang  tua  basah,  pengujian  dengan  jenis  pinang  ini mendapatkan hasil persentase yang sangat mengecewakan  dikarenakan  pada  pengujian  ini  secara keseluruhan  alat  pengupas  pinang  gagal  total  dalam melakukan  pengupasan.  Hal  ini  terjadi  dikarenakan tekstur  dari  kulit  pinang  yang  sangat  lembut  sehingga
mengurangi daya press pada buah pinang.
Berdasarkan  berbagai  pengujian  yang  telah dilakukan,  keseluruhan  sistem  yang  telah  dibuat  dapat bekerja  dengan  baik  dan  benar  sehingga  alat  ini  dapat melakukan  pengupasan  dengan  akurasi  keberhasilan keseluruhan  58%.  Selama  pengujian,  waktu  rata-rata yang  dibutuhkan  untuk  melakukan  proses  pengupasan adalah 2 detik sampai dengan 5 detik.

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  dilakukan,  alat ini  mampu  melakukan  pengupasan  buah  pinang  dengan nilai  persentase  keberhasilan  keseluruhan  rata-rata  91%. Hasil  ini  dipengaruhi  oleh  2  faktor  yaitu  kondisi  kulit buah  pinang  yang  terlalu  elastis  dikarenakan  memiliki kadar  air  yang  tinggi  dan  sulitnya  mengatur  posisi pinang agar dapat masuk menuju sistem press. Rata-rata waktu  yang  dibutuhkan  alat  untuk  dapat  melakukan sistem  pengupasan  1  Kg  buah  pinang  adalah  6  menit. Waktu  pengupasan  juga  sangat  bergantung  dengan kondisi kadar air pada kulit pinang.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kemenkes. (2018). Budidaya Tanaman Pinang. Jakarta.
[2]   Badan Penelitian Dan Pengembangan Pertanian Pusat Penelitian Dan Pengembangan
Perkebunan.  (2012).  Potensi  Genetik  Plasma Nutfah  Pinang  (Areca  catechu)  Di  Provinsi Jambi.  Warta  Penelitian  Dan  Pengembangan Tanaman Industri, 1-4. [3]   Pranata,  A.,  Yohanes,  &  Satriardi.  (2016). Perangkat Mesin Pengupas Buah Pinang Berbasiskan Metode Quality Fungction Deployment (QFD). JOM FTEKNIK , 1-5. [4]   Syahroni,  M.,  &  Budijono,  A.  P.  (2018). RANCANG BANGUN SISTEM MEKANIK
MESIN PRESS SEPATU. JRM, 1-8. [5]   Rodika,  T.  B.  (2018).  Rancangan  Mesin  Pembelah Buah Pinang Dengan Dua Mata Potong. MANUTECH, 59-63. [6]   Fadil  R,  Myson,  &  Fadli  E.  Y.  (2019).  Rancang Bangun Tutup Pintu Otomatis dengan Menggunakan  Arduino  UNO  /  MEGA  2560. JEPCA, 6-10.
[7]   Ely  P.  Sitohang,  D.  J.  (2018).  Rancang  Bangun Catu  Daya  DC  Menggunakan  Mikrokontroler ATmega 8535. Teknik Elektro dan Komputer, 135- 141.
[8]   Tinkbox.  (2005,  February  Sunday).  Proximity Sensor/Switch. London, Inggris.