http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06    Number 02    2020 ISSN: 2302-3309
Received May 06, 2020; Revised May 09, 2020; Accepted May 10, 2020

## Pecancangan  Sistem  Kontrol Sterilizer  Vertical Kelapa  Sawit Berbasis Arduino UNO
Alfon Muhammad Baldani, Ta’ali
1 Jurusan Teknik Elektro, 2 Fakultas Teknik, 3 Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: alfonmuhammadb18@gmail.com

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuanuntuk  merancang  dan  membuat software (perangkat  lunak)  dan hardware (perangkat  keras)  untuk sterilizer  vertikal serta  melakukan  pengujian  proses  pemindahan  kelapa sawit menggunakan konveyor ke perebusan dengan membuat suatu sistem pengontrolan    s terilizer vertikal kelapa sawit menggunakan Arduino UNO.  Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk  menunjang  mikrokontroler,  mudah  menghubungkannya  ke  sebuah  komputer  dengan  sebuah kabel USB atau  mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau  menggunakan baterai untuk memulainya.  Berdasarkan  hasil  pengujian  diperoleh  perancangan kontrol Sterilizer Vertical Kepala sawit dapat bekerja jumlah sawit yang dibutuhkan untuk membuka pintu loading ramp (penampungan awal) adalah 15 g dengan menggunakan sensor load cell.
Kata Kunci: Sistem Kontrol, Sterilizer Vertical , Kelapa Sawit, Arduino UNO

## Abstract
This study aims to design and create a software and hardware for vertical sterilizers and to test the process  of  moving  oil  palm  using  conveyors  to  boiling  by  creating  a  control  system  for  palm  oil vertical  sterilizers  using  Arduino  UNO.  Arduino  UNO  contains  everything  needed  to  support  a microcontroller,  easily  connect  it  to  a  computer  with  a  USB  cable or  supply  it  with  an AC  to  DC adapter or use a battery to start it. Based on the test results obtained by the design of the Vertical Sterilizer control Palm Oil Head can work the amount of palm needed to open the initial loading door is15 g by using a loadcell sensor.
Keywords : Control System, Sterilizer Vertical, Palm Oil, Arduino UNO

## PENDAHULUAN
Pengolahan kelapa sawit merupakan salah satu faktor yang menentukan keberhasilan usaha perkebunan kelapa sawit. Hasil utama yang dapat diperoleh adalah minyak sawit, inti sawit,  sabut,  cangkang,  dan  tandan  kosong.  Pabrik  kelapa  sawit  (PKS)  dalam  konteks industri kelapa sawit di Indonesia dipahami sebagai unit ekstraksi C rude Palm Oil (CPO) dan inti sawit dari Tandan Buah Segar (TBS) kelapa sawit [1].
Arduino  adalah  sebuah  kit  elektronik open  source yang  dirancang  khusus  untuk memudahkan b bagi paraseniman, desainer, dan siapapun yang t tertarik dalam menciptakan objek  atau  mengembangkan  perangkat  elektronik  yang  dapat  berinteraksi  dengan bermacam-macam  sensor  dan  pengendali.  Arduino  UNO  merupakan  sebuah board mikrokontroler yang dikontrol p penuh oleh ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah  osilator  Kristal  16  MHz,  sebuah  koneksi  USB,  sebuah power  jack ,  sebuah  ICSP header,  dan s sebuah  tombol  reset.  Arduino  UNO  memuat  semua f yang  dibutuhkan menunjang  mikrokontroler,  mudah  menyambungkannya  ke  sebuah  komputer  dengan
sebuah  kabel  USB  atau  mensuplainya  dengan  sebuah  adaptor  AC  ke  DC  atau menggunakan baterai untuk l memulainya [2].
Stasiun  perebusan  pada  pabrik  kelapa  sawit  akan  memproses  daging  buah  kelapa sawit  menjadi  lunak,  sehingga  partikel  cair  bisa  terpisah  dari  partikel  padat  saat  proses pengepresan. Enzim pectin yang ada di buah pun dimatikan, ini juga menjadi faktor yang mempermudah buah lepas dari tangkainya [2]. Secara umum, proses kerja yang terjadi di stasiun perebusan dimulai dari mengeluarkan udara di dalam bejana, melunakkan daging buah,  dan  memberikan  jarak  kernel  dengan  kulit  dan  terakhir,  membuang  steam.  Mesin perebusan  dibagi  menjadi  beberapa  jenis  didasarkan  dua  kriteria,  yaitu  berdasarkan posisinya  dibagi  menjadi  horizontal  dan  vertikal  [1].  Jika  perebusan  dilakukan  secara vertikal  maka  akam  mampu  mengurangi  biaya  perawatan  pabrik,  alasannya  tidak membutuhkan  lori,  rel,  kapstan, hoisting  crane serta  beragam  aksesorisnya.  Ini  akan menghemat energi utama di stasiun perebusan.
Penelitian mengenai perancangan sistem kontrol kelapa sawit sudah pernah dilakukan oleh  beberapa  peneliti  namun  berbeda  karena  prinsip  kerjanya  secara  horizontal  yang dimana  perebusannya  memakai lorry dan  tugas  akhir  ini  menggunakan  PLC  sebagai sistem pengendaliannya [1]. Kemudian penelitian lainnya merancang bagian loading ramp atau bagian perebusan awalnya saja dan memakai PLC sebagai sistem pengendalianya [2].
Pada  Penelitian  ini,  penulis  membuat  suatu  sistem  pengontrolan    s terilizer  vertikal kelapa sawit menggunakan Arduino UNO. Adapun keuntungan pemanfaat sistem Arduino UNOadalah  mengatasi  terjadinya  kecelakaan  di  dalam  proses  pemindahan  kelapa  sawit. Perancangan ini akan diintegrasikan dengan sistem pengoperasian Arduino jenis Arduino UNO. Semuanya akan direalisasikan dalam sebuah miniatur.

## STUDIPUSTAKA

## Sistem Kendali
Sistem  kendali dapat  dikatakan  sebagai  hubungan  antara  komponen  yang membentuk  sebuah  konfigurasi  sistem,  yang  akan  menghasilkan  tanggapan  sistem yang  diharapkan.  Jadi  harus  ada  yang  dikendalikan,  yang  merupakan  suatu  sistem fisis,  yang  biasa  disebut  dengan  kendalian  ( plant ). .  Fungsi  dasar  dari  suatu  kendali adalah mencakup operasi pengukuran, perbandingan, perhitungan dan koneksi[2].

## Sterilizer
Sterilizer merupakan suatu bejana   uap yang   bertekanan, fungsinya merebus Tandan Buah  Segar  (TBS)   dengan   memakai  media  pemanas.  Media  tersebut  adalah  uap  basah yang  berasal  dari  sisa  pembuangan  turbin  uap  yang  bertekanan  ±  3  kg/cm 2 dan temperature ±145 0 C. Alat ini di sebut juga a bejana rebusan/ketel rebusan dan biasanya alat ini sebagai media perebusan buah kelapa sawit. Ada dua macam type sterilizer yang biasa digunakan  yaitu sterilizer yaitu  vertikal  dan  horizontal. Sterilizer  vertical berbentuk silinder r dengan  muatan  2-6  ton  TBS.  Buah  diisi  melalui  pintu  atas  dan  di  keluarkan melalui  pintu  pengeluaran  sebelahsisi  depan bawah[1].  Pada  bagian sterilizer dialasi dengan plat berlubang yang dipasang menurun kearah pintu sehingga memudahkan untuk mengeluarkan  isinya.Sistem  kerja sterilizer yaitu  sebuah  proses  yang  digunakan  di pabrik– pabrik kelapa yang berguna untuk membersihkan buah kelapa sawit tanpa banyak menggunakan tenaga manusia.

## Arduino Uno
Arduino  merupakan board mikrokontroler  berbasis  mikrokontroler  lengkap  dengan software IDE  Arduino  yang open  source yang  relatif  mudah  dan  cepat  dipelajari[3]. Dalam Arduino terdapat sebuah komponen utama yaitu sebuah chip icrocontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel dan di dalam board arduino sudah terdapat bootloader USB  sehingga  tidak  perlu  lagi  membuat chip  programmer dengan  LPT-port,  USB-ASP atau RS232 untuk mendownload program, cukup dengan bawan USB dari board arduino tersebut. Berikut adalah beberapa kelebihan dari Arduino :
a. Fasilitas chip yang cukup lengkap.
b. Proses upload data tidak memerlukan chip programmer.
c. Ukuran board kecil.
d. Koneksi menggunakan Port USB.
e. Bahasa pemrograman yang mudah.
f. Pengembangan aplikasi lebih mudah.
g. Tersedianya modul tambahan (shield).

## Motor DC
Motor  Listrik  DC  atau DC  motor adalah  suatu  perangkat  yang  mengubah  energi listrik  menjadi  energi  kinetik  atau  gerakan  ( motion ).  Motor  DC  ini  juga  dapat  disebut sebagai  motor  arus  searah.  Seperti  namanya,  DC  Motor  memiliki  dua  terminal  dan memerlukan  tegangan  arus  searah  atau  DC  ( Direct  Current )  untuk  dapat menggerakannya[3].

## METODE
Dalam perancangan alat, langkah pertama  yaitu membuat  suatu  diagram  blok  sesuai dengan acuan dimana setiap blok input akan menentukan output sesuai  yang diharapkan. Diagram  blok  dari  alat  teermasuk  suatu  gambar  yang  ringkas,  dari  gambar  akan  terlihat sebab  dan  akibat  masukan  dan  keluaran  dari  sistem  Arduino  UNO . Dalam  hal  ini  blok diagram  berfungsi  sebagai  media  yang  terdiri  dari  suatu  proses.  Adapun  blok  diagram yang dimaksud dilihat d dalam gambar berikut :

## Gambar 1. Blok Diagram Alat
Penjelasan dari masing-masing blok diagram diatas adalah:
1. Power supply , berfungsi sebagai  pengubah tegangan  AC 220 V menjadi  tegangan DC 12 Vdan 5 V yang akan digunakan sebagai sumber komponen alat.
2. Tombol On/Off digunakan sebagai tombol untuk menjalankan dan mematikan sistem.
3. Loadcell merupakan  sensor  yang  digunakan  sebagai  penimbangan  buah  sawit  pada penampungan awal.
4. Sensor Ultrasonic digunakan  sebagai  pendeteksi sterilizer dalam  keadaan  penuh  atau kosong.
5. Motor  DC,  berfungsi  sebagai  pengerak  konveyor  untuk  membawa  buah  sawit  menuju perebusan.
6. Servo  digunakan  sebagai  pembuka  dan  penutup  pintu  bak  penampungan  awal,  pintu masuk tabung sterilizer , dan pintu keluar sterilizer .
7. Lampu Indikator digunakan sebagai penanda status dari sistem.
8. Buzzer sebagai pertanda perebusan sudah penuh dan pertanda selesai merebus.
9. LCD digunakan untuk menampilkan informasi berat sawit yang ditimbang ditempat
10. Penampungan awal dan proses yang sedang berjalan.

## Prinsip Kerja Alat
Alat  ini  di- supply dengan  tegangan  220  volt  AC,  12  volt  DC  dan  5  volt  DC. Sumber  220  volt  berfungsi  sebagai  sumber Power  Supply ,  keluaran Power  Supply 12 VDC  digunakan  sebagai  sumber  Motor  DC  penggerak Conveyor dan  tegangan  5  volt digunakan untuk sumber Arduino Uno, sensor load cell , Sensor Ultrasonic, Motor Servo, LCD dan Buzzer.
Proses  pertama  saat  tombol  start  ditekan  Conveyor  akan  langsung  berjalan  dan  bak penampungan awal akan stanby sampai material dimasukkan ke dalam bak penampungan awal,  apabila  berat  telah  mencapai  batas maximal yaitu  15g  maka Load  Cell akan memberi  signal  pada  modul  penguat Load  Cell, penguat  memberi  sinyal input pada Arduino,  kemudian  servo  untuk  pembuka  pintu  bak  penampungan  awal  akan  aktif  dan membuka, bersamaan dengan terbukanya pintu bak penampungan  awal  dan pintu masuk sterilizer akan  terbuka,  buah  akan  jatuh  ke  konveyor  dan  membawanya  masuk  kedalam sterelizer untuk  direbus.  Saat  sensor ultrasonic mendeteksi  yang  menandakan sterilizer sudah  terisi  penuh  dengan  kapasitas  yang  ditentukan,  maka  kapasitas sterilizer ditampilkan  pada  LCD  yang  ada  pada  panel.  Kemudian  konveyor  akan  mati  bersama dengan menutupnya pintu masuk sterilizer dan pintu bak penampungan awal, selanjutnya akan  dimulai  proses  perebusan  dengan  setting  waktu  yang  telah  ditentukan.  Saat  proses perebusan  selesai,  pintu  keluar sterilizer akan  terbuka  dan  buah  yang  telah  direbus  akan keluar menuju bak penampungan akhir, saat sensor ultrasonic tidak lagi mendeteksi yang menandakan sterilizer dalam keadaan kosong maka pintu keluar sterilizer akan menutup. Kemudian  proses  akan  mengulang  ke  awal  sampai  tombol On/  Off ditekan  untuk mematikan alat.

## Perancangan Hardware
1. Perancangan Mekanik
Perancangan  mekanik  adalah  suatu  langkah  atau  proses  dalam  pembuatan  suatu perangkat  keras.  Perancangan  mekanik  bertujuan  untuk  memudahkan  dalam  pembuatan alat  serta  mengurangi  tingkat k kesalahan  dalam  perangkat  keras  sehingga  mendapatkan hasil yang optimal. Berikut adalah gambar atas alat yaitu :
Gambar 2. Tampilan Atas Alat
Pada  panel  alat,  terdapat  3  lampu  indikator  yaitu  lampu on ,  lampu off ,  dan lampu standby .  Kemudian  ada  2  tombol  yaitu  tombol start dan  tombol stop . Kemudian  juga  ada  sebuah  LCD  pada  panel.  Berikut  adalah  gambar  panel  alat yaitu:

## Gambar 3. Tampilan Panel Alat
Berkut gambar alat tampak depan yaitu :

## Gambar 4. Tampilan Depan Alat

## 2. Perancangan Rangkaian Power Supply
Power Supply merupakan sebuah peralatan yang digunakan untuk memberikan muatan arus  yang  dibutuhkan  oleh  tiap-tiap  modul  rangkaian.Untuk  mendukung  kerjaalat  pada perancangan  tugas  akhir  ini.  maka,  dibuatlah  sebuah  catudaya  dengan  keluaran  tegangan 5VDC menggunakan IC L7805 dan 12 VDC menggunakan IC L7812 [5].

## 3. Perancangan Rangkaian Relay
Rangkaian  relay  berfungsi  sebagai  saklar  untuk  menghubungkan  dan  memutuskan arus menuju Motor DC[5]. Motor DC  berguna untuk  menjalankan konveyor pengangkut sawit  menuju strelizer atau  perebusan.  Relay  membutuhkan  sumber  tegangan  5V  untuk dapat beroperasi sebagai saklar.
4.    Rangkaian Sensor Load Cell 5 Kg dan Modul HX711 Sensor load  cell 5kg  berfungsi  sebagai  pengukur  berat  objek/material  yang  berada didalam  tempat  penampungan  awal  yang  terhubung  dengan  modul  HX711  sebagai penguat  sinyal  dan  bertindak s sebagai Analog  to  Digital  Converter (ADC) d dan  penguat sinyal keluaran sensor load cell.

## 5. Rangkaian Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor  HC-SR04  pada  tugas  akhir  ini  berfungsi  untuk  mendeteksi  halangan  pada jarak  0–30  cm.  Berdasarkan  karakteristik  kerja  sensor  pada datasheet ,  sensor  ini  dapat bekerja dengan baik apabila diberi tegangan masukan  sebesar ± 5V DC dan arus sebesar 30–35 mA. Pin n Trigger dan Echo sensor tersambung dengan n Pin Digital Arduino[3].

## 6. Rangkaian Motor Servo
Motorservo  pada  tugas  akhir  ini  berfungsi  sebagai  penggerak  pintu  keluar  kotak penampungan  awal,  pintu  masuk  dan  pembuangan  tempat  perebusan.  Motor  servo  yang akan digunakan merupakan motor servo dengan gerak 180̊ tower pro SG-90.

## 7. Rangkaian Liquid Crystal Digital (LCD)
LCD merupakansalah satu perangkat penampil yang menggunakan silicon atau gallium dalam  bentuk  cair  sebagai  pemancar  cahaya  [3].  Rangkaian  LCD  berfungsi  untuk menampilkan  informasi  yang  diperlukan.  Pada  LCD  4  x  16  yang  digunakan  pada pembuatan Tugas Akhir ini memiliki 16 pin, tetapi dengan menambahkan IC I2C kita bisa meminimal penggunaan pin dengan adanya menggunakan 4 bua pin yang terdiri dari VCC, GND, SDA dan SCL.

## 8. Mikkrokontroler Arduino
Mikrokontroler  arduino  merupakan  platform  dari physical  computing yang  bersifat open  source,  berbasis  pada  hardware  dan  software  yang  fleksibel  dan  dapat  digunakan dengan mudah . Untuk menamai board rangkaian digunakan nama arduino. Bukan hanya itu  saja  arduino o digunakan  dalam  menamai  bahasa a dan software pemogramannya. penulisan pemograman dan koneksi komputer digunakan IDE [4].

## Flowchart
Diagram Alur ( Flowchart )  pada  Tugas  Akhir  ini  yaitu  logika  atau l langkah  instruksi program  pada s suatu  diagram.  Diagram  alir  dapat  dihasilkan  secara  jelas  arus  pengendali algoritma, yaitu bagaimana rangkaian kegiatannya.
Gambar 5. Flowchart Kerja Alat

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  secara  keseluruhan  memiliki  tujuan  untuk  mengetahui  apakah perangkat  keras  serta  program  berjalan  dengan  sesuai  dengan  yang  diharapkan.Hal  ini dimaksudkan  untuk  melihat  apakah  sistem  berjalan  sesuai  dengan  perencangaan  dan sebagai  indikator  apakah  penelitian  ini  berhasil.Pengujian  ini  dilakukan  pada  sistem keseluruhan  alat  yakni  mulai  dari power  supply ,  Arduino  UNO,  Sensor  Ultrasonik HC-SR04, Sensor Load Cell , relay, motor servo, dan LCD.
Pengujian  pertama  tama  dilakukan  dengan  cara  menekan  tombol  On/  Off selanjutnya conveyor akan langsung aktif dan pintu atas strelizer akan terbuka selanjutnya letakan sawit pada bak penampungan awal untuk ditimbang, saat berat sudah mencapai 15 gram  informasinya  akan  ditampilkan  di  LCD  dan  pintu  bak  pembuangan  penampungan awal  akan  terbuka  lalu  sawit  akan  jatuh  langsung  ke  conveyor  untuk  dibawa  menuju strelizer ,  saat sterilizer penuh  dideteksi  oleh  sensor  ultrasonik  conveyor  akan  mati  dan tutup  atas sterilizer akan  tertutup  selanjutnya  akan  dimulai  proses  perebusan  selama  30 detik  yang  informasinya  akan  ditampilkan  di  LCD.  stelah  30  detik  perebusan  akan berakhir dan pintu pembuangan sterlizer akan terbuka dan membuang sawit ke dalam bak penampungan akhir, saat sensor ultrasonik tidak mendeteksi lagi itu menandakan sterilizer telah  kosong  selanjutnya  pintu  pembuangan sterilizer akan  menutup  kembali  dan  proses akan kembali ke awal dengan hidupnya konveyor dan terbukanya tutup atas sterilizer .
Tabel 1. Hasil pengujian alat secara keseluruhan
Push  button on/off saat dalam keaadaan hidup.
LCD  menampilkan  nama mahasiswa dan NIM.
Pengisian penampungan awal  dengan  sawit  yang simulasikan  dengan  kacang tanah.
Proses  pintu  penampungan awal (loading ramp) terbuka setelah berat sawit  mencapai lebih  dari  15  g  ,  kemudian jatuh ke konveyor
Proses  konveyor  membawa sawit ke tabung perebusan.
Saat  tabung  perebusan  terisi penuh  dan  pintu  masuk tabung perebusan tertutup.
LCD  menampilkan  proses perebusan sawit dalam tabung  perebusan  selama  30 detik.
Keadaan  tabung  perebusan saat  selesai  merebus  sawit dan  proses  terbukanya  pintu keluar tabung perebusan disertai  pembuangan  sawit menuju penampungan akhir.
LCD  menampilkan  proses pembuangan  sawit  selama 10 detik.
Keadaan saat proses
pembuangan  sawit  selesai dan pintu penampungan akhir tertutup.
LCD  menampilkan  proses alat telah selesai.
Berdasarkan hasil pengujian sistem keseluruhan diatas, kita dapat melihat kondisi tiap -  tiap  komponen  dan  prosesnya  bahwa  setiap  komponen  maupun  prosesnya  pada  tugas akhir ini telah berjalan sesuai dengan yang diharapkan.

## PENUTUP
Berdasarkan hasil dari analisa a dan pengujianyang dilakukan dapat disimpulkan bahwa pada  sistem  perancangan  kontrol Sterilizer  Vertical Kepala  Sawit  dapat  bekerja  jumlah sawit  yang  dibutuhkan  untuk  membuka  pintu  penampungan  awal  ( loading  ramp )  adalah 15g dengan menggunakan sensor loadcell. Durasi waktu pintu penampungan awal terbuka adalah  10  detik.  Sawit  dibawa  ke  tabung  perebusan  dengan  menggunakan konveyor. Volume isi tabung diatur dengan tinggi 15 cm sebelum terbuka pada pintu keluar tabung  menuju  penampungan  akhir.  Untuk  durasi  perebusannya  selama  30  detik.Proses jatuh  sawit  dari  tabung  perebusan  menuju  penampungan  akhir  membutuhkan  waktu  10 detik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    Pranata, Ade. “ Perancangan Sistem Kontrol Sterilizer Lorry Perebusan Kelapa Sawit Secara  Otomatis  Berbasis  PLC(Programmable  Logic  Controller)”. Tugas  Akhir jurusan Teknik Elektro Industri pada Universitas Negeri Padang, Padang, 2018.
[2]    Fiora  Vangky,  Alendra  . “Rancang  Bangun  Prototype  Loading  Ramp  Kelapa  Sawit Berbasis  PLC”. Tugas  Akhir  jurusan  Teknik  Elektro  Industri  pada  Universitas Negeri Padang, Padang, 2019.
[3]    Habibie,  Nurliman. “Rancang  Bangun  Robot  Penampung  Dan  Pembuang  Sampah Otomatis  Berbasis  Arduino  Mega  2560”. Tugas  Akhir  jurusan  Teknik  Elektro Industri pada Universitas Negeri Padang, Padang, 2019.
[4]    Aswardi,  O  Candra,  Z  Saputra, “ Sistem  Pemanas  Logam  dengan  Induction  Heater Berbasis  Atmega32,” JTEV  Jurnal  Elektro  dan  Vokasional  vol.  05,  no.  1.1,  pp. 151-157, 2019.
[5]    R.Anggriawan  and  O.  Candra, “Rancang  Bangun  Pengaman  Pintu  Ruang  Kuliah Menggunakan  Sensor  Fingerfrint  Berbasis  Arduino  Mega2560,” JTEV  Jurnal Elektro dan Vokasional vol. 6, no. 1, pp. 25–34, 2020.

## Biodata Penulis
Alfon Muhammad Baldani , lahir di Padang, 22 Desember 1995. Menyelesaikan studi DIV Teknik Elektro Industri pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang. [1]
Dr. Ta’ali, M.T , lahir di Pekalongan, 16 Oktober 1963. Menyelesaikan s studi S1 di IKIP Padang tahun 1989. Pendidikan S2 di Institut Teknologi Bandung tahun 1999. Pendidikan S3 di Universitas Negeri Yogyakarta tahun 2017. Staf pengajar padahjurusan teknik elektro FT UNP sejak tahun 2006 sampai sekarang. [2]