## Rancang Bangun Pembuat Kopi Otomatis Berbasis Arduino Mega

## Deni Tri Laksono
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Trunojoyo Madura, Bangkalan,  Indonesia
deni.laksono@trunojoyo.ac.id

## Miftachul Ulum
Program Studi Teknik Elektro,
Fakultas Teknik Universitas Trunojoyo Madura,
Bangkalan,  Indonesia
miftachul.ulum@trunojoyo.ac.id Lukman Hakim Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Trunojoyo Madura,
Bangkalan,  Indonesia ak3299718@gmail.com
Abstract — Mayoritas  penduduk  Indonesia  menyukai minuman  kopi  sebagai  hidangan  penyemangat  dan  hidangan pada  saat  waktu  bersantai.  Aktivitas  mengonsumsi  kopi  dapat menghilangkan  fikiran  jenuh  akibat  kesibukan  sehari-hari. Oleh  karena  itu,  kopi  sangat  bermanfaat  bagi  masyarakat khususnya  para  penikmat  kopi.  Namun  dalam  penyajian  kopi takaran  untuk  membuat  minuman  kopi  di  warung  atau  cafe masih  menggunakan  cara  yang  manual  sehingga takaran  kopi sering tidak sesuai atau tidak pas. Apabila membuat minuman kopi  dengan  jumlah  yang  banyak  mungkin  ada  beberapa minuman  kopi  memiliki  rasa  yang  berbeda.  Oleh  karena  itu dibuat  alat  pembuat  minuman  kopi  otomatis  agar  takaran minuman  kopi  yang  dihasilkan  memiliki  rasa  yang  sama. Perancangan  sistem  pada  alat  pembuat  minuman  kopi otomatis dibantu menggunakan motor servo, dengan menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi kedalaman pada  wadah  kopi,  gula,  susu  dan  sensor  suhu  agar  dapat mengetahui suhu pada air sebelum dituangkan ke dalam gelas. Motor  servo  sebagai  pembuka  bahan  penuangan  kopi,  sistem ini  dikontrol  oleh  mikrokontroler  arduino  mega  2560. Kemudian dilakukan pengujian yang meliputi penuangan kopi otomatis,  penuangan  gula  otomatis  dan  penuangan  susu otomatis,  dengan  takaran  yang  sama,  masing  –  masing pengujian  dilakukan  sepuluh  kali  percobaan.  Berdasarkan hasil  pengujian  alat  diperoleh  persentase  keberhasilan  yaitu 90%.  Dimana  alat  dapat  meracik  kopi  dengan  takaran  yang mendekati pas antara kopi, gula dan susu.
Kata  kunci  : Motor  servo,  Sensor  Ultra  sonic,  Sensor  Suhu, Arduino Mega.

## I. P ENDAHULUAN
Kopi  merupakan  tanaman  perkebunan  strategis  yang biasa  dikonsumsi  dalam  bentuk  minuman  yang  bersifat menyegarkan.  Pada  awal  perkembangannya  kopi  hanya terbatas diproduksi dan dikonsumsi di negara-negara Timur Tengah  seperti  Arab  Saudi,  tetapi  sekarang  meluas  ke seluruh  dunia  dan  banyak  dikonsumsi  di  Eropa  dan Amerika.  Perkembangan  kopi  yang  pesat  membuat minuman  ini  sudah  menjadi  bagian  dari  kebiasaan  dan budaya masyarakat pedesaan maupun perkotaan.
Cara pembuatan kopi secara manual dengan mencampurkan  semua  bahan-bahan  seperti  kopi,  susu,  gula dan  diseduh  dengan  air  hangat.  Cara  penakaran  tersebut terkadang  tidak  sesuai  karena  rasa  kopi  yang  dihasilkan berbeda-beda.  Oleh  sebab  itu,  akan dirancang  alat  pembuat minuman kopi otomatis. Agar takaran rasa pada pembuatan minuman kopi bisa sesuai sama rata.
Pada alat  sebelumnya  menggunakan  sensor  cahaya  LDR (Light Dependent Resistance) untuk mendeteksi keberadaan cangkir,  dan  menggunakan  motor  stepper,  kran  elektrik sebagai  komponen  pendukung  untuk  melengkapi  alat. Ketika  ada  cangkir  diletakkan  di  bawah  kran,  akan  terjadi aksi  alat  yaitu  wadah  gula  bergerak  miring  untuk menuangkan  gula,  kemudian  wadah  kopi  miring  untuk menuangkan kopi, air mengalir, dan cangkir bergerak ke kiri dan ke kanan untuk mengaduk gula dan kopi dalam cangkir. Alat  ini  dapat  beroperasi  secara  manual  atau  dikontrol  oleh komputer,  dan  juga  dapat  beroperasi  secara  otomatis.Pada penelitian  tersebut  terdapat  kelemahan  yaitu  pada  pilihan menu  kopi  hanya  kopi hitam dan  tidak  menggunakan konveyor [1].
Dari  paparan  diatas  peneliti  bermaksud  mempermudah dalam  pembuatan  kopi  dengan  menggunakan  sensor ultrasonik  pembuat  kopi  otomatis.  Sistem  ini  sangat dibutuhkan  seperti  kafe,  restoran,  rumah,  kantor,  mini market  dan  super  market.  Pada  alat  ini  digunakan  sensor ultrasonik  sebagai  pendeteksi  gelas  untuk  membuka  motor servo  pada  bahan  minuman  kopi.  Pada  proses  alat  ini, penuangan  bahan  kopi,  susu,  gula  dengan  dibantu  sensor ultrasonik  dan  servo.  Ketika  bahan  kopi,  susu,  gula    pada takaran  yang  sudah  ditentukan  sesuai  wadah,  sensor ultrasonik  mendeteksi  keberadaan  gelas  dan  motor  servo akan  membuka  tutup  pada  wadah.  Mikrokontroler  arduino sebagai kontroler alat pembuatan minuman kopi otomatis.Ukuran  dari  alat  ini  berdimensi  sekitar  1  meter, terbuat dari besi siku dan besi hollow .

## II. M ETODE

## A. Implemetasi
Dalam  metode  eksprimen  pengujian  sistem  terbagi menjadi  beberapa  bagian percobaan   di antaranya  pengujian terhadap sensor ultrasonik, sensor suhu, dan pengujian servo.

## B. Arduino Mega 2560
Arduino adalah platform pembuatan prototype elektronik  yang  bersifat open-source  hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan [2]. Arduino ditujukkan bagi para  seniman,  desainer,  dan  siapa  pun  yang  tertarik  dalam menciptakan  objek  atau  lingkungan  yang  interaktif. Software arduino merupakan Software open source sehingga
dapat  di  unduh  secara  gratis. Software ini  digunakan  untuk membuat  dan  memasukkan  program  ke  dalam  arduino. Pemrograman arduino tidak sebanyak tahapan mikrokontroler konvensional karena arduino sudah didesain mudah  untuk  dipelajari,  sehingga  para  pemula  dapat  mulai belajar  mikrokontroler  dengan  arduino.  Berdasarkan  uraian diatas,  dapat  disimpulkan  bahwa  arduino  merupakan platform pembuatan  prototype  elektronik  yang  terdiri  dari perangkat keras dan perangkat lunak. Bentuk arduino dapat dilihat pada Gambar 1.[2-15]
Gambar 1. Arduino Mega 2560

## C. Sensor Ultrasonic HC-SR 54
Sensor  ultrasonik  adalah  komponen  yang  kerjanya didasarkan  prinsip  dari  pantulan  suatu  gelombang  suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi sebuah benda  spesifik  yang  ada  dalam  frekuensinya.  Ukuran frekuensi sensor sekitar 40 KHz sampai 400 KHz.
Sensor  ultrasonik  dibentuk  dari  dua  buah  unit,  yaitu yang  pertama  adalah  unit  penerima  dan  yang  kedua  adalah unit  pemancar.  Kedua  unit  dalam  sensor  ultrasonik  ini memiliki  struktur  yang  sangat  sederhana,  yaitu  suatu kristalpiezoelectric yang terhubung degan mekanik jangkar; disambungkan  hanya  degan  sebuah  diafragma  penggetar. Kemudian  kepada  plat  logam  diberikan  tegangan  bolak balik yang mempunyai frekuensi kerja 40 KHz s/d 400 KHz. Dengan  demikian  akan  terjadi  kontrasi/  pengikatan  dengan mengembang  ataupun  menyusut  karena  polaritas  tegangan yang  dikasih  kepada  kristal piezoelectric sehingga  hal tersebut terjadi pada struktur atomnya. Peristiwa inilah yang dinamakan dengan efek piezoelectric [13].
Gambar 2 . Sensor Ultrasonik
D. Pemanas
Electrical  Heating  Element (elemen  pemanas  listrik) banyak  dipakai  dalam  kehidupan  sehari-hari,baik  didalam rumah  tangga  ataupun  peralatan  dan  mesin  industri  [5]. Elemen  pemanas  merupakan  alat  yang  berfungsi  sebagai salah satu kegiatan kerja untuk mendapatkan suhu dari suhu rendah  suatu  zat  sampai  ke  suhu  tinggi.  Sebagai  sumber panas  yang  dihasilkan  oleh  elemen  pemanas  listrik  ini bersumber  dari  kawat ataupun  pita  bertahanan listrik  tinggi ( resistance  wire )  biasanya  bahan  yang  digunakan  adalah kawat  niklin  yang  digulung  menyerupai  bentuk  spiral  dan dimasukkan  dalam  selongsong/pipa  sebagai  pelindung, kemudian  dialiri  arus  listrik  pada  kedua  ujungnya  dan dilapisi oleh isolator listrik yang mampu meneruskan panas dengan  baik  hingga  aman  jika  digunakan.  Bentuk  dan  tipe dari Electrical  Heating  Element ini  bermacam-macam
disesuaikan  dengan  fungsi,  tempat  pemasangan.dan  media yang akan dipanaskan[15]
Gambar 3. Tubular Heater

## 1. Alur Diagram Alat
Gambar 4. Flowchart Sistem
Pada  gambar  di  atas  merupakan  flowchart  sistem  alat pembuat  minuman  kopi  otomatis  ini  dimulai  dari  saklar aktif.  Saklar  ini  berfungsi  untuk  mengaktifkan  sistem pembuat  kopi  otomatis.  Pemanas  akan  On  untuk menghangatkan  air  dengan  suhu  >  25  derajat  celcius.  Pada tombol pilihan ada 2 pilihan tombol yaitu tombol kopi hitam
dan tombol kopi susu. Jika pengguna menekan tombol kopi hitam maka sistem akan mengarahkan gelas untuk membuat kopi hitam. Sehingga sistem akan mengaktifkan wadah kopi hitam,  wadah  gula  dan  wadah  air  hangat.  Jika  pengguna menekan tombol kopi susu makan sistem akan mengaktifkan  wadah  kopi,  wadah  susu,  wadah  gula  dan servo akan membuka kran pada wadah-wadah tersebut.

## 2. Konsep  Sistem

## Gambar 5. Konsep Sistem
Bahan yang digunakan untuk pembuatan kerangka sistem alat pembuat minuman kopi otomatis   menggunakan sensor ultrasonikberupa  besi hollow dan  besi  siku.  Ukuran kerangka tersebut tingginya 60cm dan lebarnya 60cm. Pada Gambar  5 Terdapat  beberapa  bagian  yang  digunakan  untuk proses alat pembuat minuman kopi otomatis   menggunakan sensor  ultrasonik.  Cara  kerja  pada  alat  ini    menggunakan sensor  ultrasonik  sebagai  pendeteksi  air  dan  motor  servo untuk membuka kran pada setiap wadah. Pertama pemilihan menu  yang  terdapat  pada  saklar  1  yaitu  kopi hitam ditunjukkan  pada  nomer  1,  saklar  2  yaitu  krim  kopi ditunjukkan    pada  nomer  2,  dan  saklar  3  yaitu  susu ditunjukkan  pada  nomer  3.  Kemudian  servo  akan  berjalan dan  pemanas  kopi akan  terbuka.  Jika  pemilihan  menu  kopi hitam  servo  krimer  tidak  akan  terbuka  terus  berjalan melewati  wadah  krimer dan  susu,  apabila  memilih  menu krimer kopi

## 3. Perancangan Sistem
Gambar 6. Perancangan Sistem
Rangkaian  elektronika  terdiri  dari  2  sensor  ultrasonik terhubung  ke  pin arduino  A1,  sensor  utrasonik  2 terhubung ke pin arduino A2, sedangkan satu sensordan menggunakan 1sensor suhu terdiri dari vcc , ground yang disambungkan ke rangkaian  regulator . Motor  servo  tipe  SG90  sebanyak  3 yang  disambungkan  ke  pin  arduino  2,3,4.  kran  sebagai keluaran air.  Mikrokontroler  yang digunakan arduino  mega 2560.  Hasil  produk  dari  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada gambar 7.
Gambar 7. Kerangka alat pembuat minuman kopi otomatis

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Berdasarkan  kajian  di  atas,  maka  perlu  dilakukan penelitian  lanjutan  terkait  alat  pembuat  minuman  kopi otomatis, dimana alat ini membuat minuman kopi dengan 2 pilihan  menu  yaitu  kopi Hitam  dan  krim  kopi.  Komposisi takaran  diatur  sesuai  para  penikmat  kopi  dengan menggunakan timer .  Sensor  yang  digunakan  adalah  sensor ultrasonik  dan  laser  sebagai  pendeteksi  air  diterima  oleh sensor ultrasoniksangat  berpengaruh  pada hasil  pembacaan. Pada  alat  pembuatan  minuman  kopi  menggunakan heater yang diletakkan di bagian bahan bubuk kopi.Tujuannya agar pada  saat  penuangan  bahan  kopi  tidak  berupa  bubuk melainkan  berupa  kopi  hitam.  Alat  ini  menggunakan arduino  sebagai  mikrokontroler,  komponen  lainnya  yaitu motor  servo  sebagai  pembuka  bahan-bahan  pembuatan minuman  kopi,  sensor  ultrasonik  sebagai  pendeteksi ketinggian  air  pada  wadah,  untuk  kerangka  pada  alat  ini peneliti menggunakan besi.

## A. Pengujian Aplikasi Ke Arduino Dan Telemetri
Pengujian program pada Arduino mega dengan Software Arduino  IDE  dapat  dilihat  pada  Gambar  7  bertuliskan “Done  Uploading”,  yang  menekan  bahwa  program  yang ditulis  telah  benar  dan  berhasil  di  unggah  pada  Arduino mega.
Gambar 7. Upload berhasil pada Arduino IDE
Gambar 8. Hasil dari serial monitor

## B. Pengujian Hasil Android
Pada  pengujian  ini  bekerja  sesuai  ketentuan  yang  di berikan atau sukses.
T ABEL 1. H ASIL PENGUJIAN PENUANGAN KOPI HITAM
NO. Pengujian Jumlah kali ujicoba Berhasil Tidak
1.
Penuangan kopi 1 √ - 2
- √ 3 √ - 4 √ - 5 √ - 6 - √ 7 √ - 8 √ - 9 √ -
10 √ -
2.
Penuangan Gula 1 - √ 2 √ - 3 √ - 4 √ - 5 √ - 6 √ - 7 √ - 8 √ - 9 √ -
10 √ -
3.
Penuangan susu 1 - √ 2 √ - 3 √ - 4 √ - 5 √ - 6 √ - 7 √ - 8 √ - 9 √ - 10 √ - 4. Penuangan Kopi, Gula, Susu dan Pengaduk 1 - √ 2 √ - 3 √ - 4 √ - 5 √ - 6 √ - 7 √ - 8 √ - 9 √ - 10 √ -
100 = 90 %
Dari  hasil  pengujian  selama  40x  pengujian  didapatkan persentase  keberhasilan  adalah  90%  atau  mengalami kesalahan hanya 4x kesalahan.

## IV. K ESIMPULAN
Kesimpulan dari hasil penelitian dijelaskan pada bagian ini :
1. Perancangan Alat Kopi Otomatis dapat bekerja dan semua komponen merespon dengan baik saat uji coba.
2. Alat akan bekerja dengan baik apabila sensor ultrasonik dan Motor Servo masih terkoneksi pada alat.
3. Secara keseluruhan alat ini dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diinginkan.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Andri Susanto, dkk ’’rancang Bangun Aplikasi Android Untuk  Kontrol    Lampu  Gedung  Menggunakan  Media Bluetooth  Berbasis  Arduino  Uno’’Program  Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang
[2] Dani  Wahyu  Akhmad,  Adriansyah  Andi,  Hermawan Dodi.  2016,  “ Perancangan  Aplikasi  Voice  Command Recognition Berbasis Android dan Arduino Uno ”.Jurnal Teknologi Elektro Universitas Mercu Buana Volume 7, No.1.
[3] Abdullah Dedy, Ramadhan Rizki. 2016, “ Implementasi Algoritma  Hidden  Markov  Model  Sebagai  Pengenalan Perintah  Suara  Pada  Aplikasi  Winamp” .  Jurnal Pseudocode Volume III, Nomor.1.
[4] Sanjaya Mada W.s, Salleh Zabidin. 2014 “ Implementasi Pengenalan  Pola  Suara  Menggunakan  Mel-Frequency Cepstrum  Coefifisents  (MFCC)  dan  Adaptive  Neuro- Fuzzy  Inferense  System  (ANFIS)  Sebagai  Kontrol Lampu Otomatis ”. Al-Hazen Jurnal of Physics Volume 1, No.1.
[5] Jaya  Satria  M.tri,  Puspitaningrum  Diyah,  Susilo  Boko. 2016 “ Penerapan Speech Recognition Pada Permainan Teka-teki Silang Menggunakan Metode Hidden Markov Model  (HMM)  Berbasis  Desktop ”.  Jurnal  rekursif Volume 4, No.1.
[6] Andriana  Dara  Anna.  2013,  “Perangkat  Lunak  Untuk Membuka  Aplikasi  Pada  Komputer  Dengan  Perintah Suara  Menggunakan  Metode  Mel  Frequency  Cepstrum Coefficients”. Jurnal Ilmiah Komputer Dan Informatika Volume 2, No.1.
[7] Kumar  Mukesh,  S.L  Shimi.  2015,  “ Voice  Recognition Based Home Automation System for Paralyzed People ”. IJARECE Volume 4, No. 10.
[8] Arduino. (s.d.).
Arduino official website. https://www.arduino.cc/ diakses pada 19 Februari 2020
[9] Bakhtiyar  Arasada,  Bambang  Suprianto.  “Aplikasi Sensor  Ultrasonik  Untuk  Deteksi  Posisi  Jarak  Pada Ruang  Menggunakan  Arduino  Uno”.  Jurnal  Teknik Elektro. Volume 06 Nomor 02 Tahun 2017,137 – 145.
[10] Herman  Siswanto,  Mochammad  Faishal  Riza,Arviena dan Aqwam Rosadi Kardian.“Rancang Desain Aplikasi Jemuran  Otomatis  Berbasis  Arduino”.  Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi (SeNTIK), Volume 2, 2018.
[11] Imran,  Martinus  dan  Sugiyanto, “Pembuatan  Sistem Otomasi    Dispenser  Menggunakan    Mikrokontroler Arduino  Mega    2650”,Jurnal    FEMA,    Volume    1, Nomer  2,  April  2013,  Universitas Lampung.
[12] Nurmaini S, Zarkasih A. “Sistem Navigasi NonHolonic
Mobile Robot Menggunkan Aplikasi Sensor
Ultrasonik”.  Jurnal  Ilmiah  Generic.  Vol  4  (1)  1-11. (2009).
[13] “Ultrasonic Ranging Module HC - SR04” https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/ HCSR04.pdf. Diakses 19 februari 2020.
[14] Wahyu  Sapto  Aji,  Fajar  Hermawanto,  Muchlas. “Purwarupa  Robot  Pemadam  Api  Dengan  Sensor Ultrasonic Dan Ultraviolet Berbasis
At89s52” TELKOMNIKA Vol. 7, No. 3, 2009 : 207 – 212 [15] Muh. Arhamsyah, Husain Syam, Jamaluddin.
“Modifikasi  Mesin  Pengering  Dengan  Memanfaatkan Udara  Panas  Dari  Elemen  Pemanas  Listrik”,  Jurnal Pendidikan  Teknologi  Pertanian  Volume  4  Oktober Suplemen (2018) : S196- S208