## Pembuatan Alat Uji Kompresi Cangkir Plastik Menggunakan Load cell dengan Penguat HX711 dan Akuisisi Data dengan Arduino Data Logger
Martinus 1 , AYT Panuju 1 , A Riszal 1 , Y Burhanuddin 1 , S Harun 1 , F Irawan 1 , MA Muhammad 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung,
2 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung Jl. Prof. Soemantri Brojonegoro, Bandar Lampung 35145 E-mail: martinus@eng.unila.ac.id

## Abstrak
Pemakaian  plastik  sebagai  wadah  minuman  tidak  dapat  dihindari  karena  harganya  yang  murah  dan  banyak kelebihannya, di antaranya ringan, praktis, tahan karat, dan mudah didapatkan. Salah satu aspek syarat mutu yang harus diperhatikan dalam pembuatan cangkir menurut Standar Nasional Indonesia (2004) yaitu uji kompresi. Kekuatan kompresi adalah penentu ketahanan cangkir terhadap suatu beban yang akan diterima hingga mencapai perubahan bentuk. Alat uji kompresi cangkir menjadi penting untuk dibangun dan dipergunakan untuk mengetahui kekuatan cangkir terhadap beban yang diterima. Hal ini akan menjadi dasar bagi uji kualitas berbagai cangkir plastik atau gelas plastik yang ada di pasaran. Alat uji dibuat dengan menggunakan penekan manual dengan mekanisme engkol dan sekrup dengan sensor gaya load cell serta akuisisi data menggunakan data logger berbasis Arduino. Alat uji dapat berfungsi dengan baik dari pengujian dan kalibrasi yang  dilakukan.  Hasil  uji  yang  dilakukan  pada  ketiga  merek  minuman  dalam  kemasan  didapatkan  bahwa  cangkir  plastik dengan merek Tripanca lebih baik dari merek Teh Gelas dan merek Great. Merek Tripanca memiliki tahanan kompresi sebesar 1,65  kgf, sementara  tahanan  kompresi  merek  Teh Gelas  hanya  1,36  kgf serta tahanan  kompresi minuman  kemasan  Merek Great hanya 1,27 kgf.
Kata kunci: Alat uji kompresi, cangkir plastik, load cell, data logger

## PENDAHULUAN
Pemakaian plastik sebagai wadah minuman tidak dapat dihindari  karena  harganya  yang  murah  dan  banyak kelebihannya  (Husaina  et  al.,  2015),  di  antaranya  ringan, praktis,  tahan  karat,  dan  mudah  didapatkan(Haque,  1999). Plastik  merupakan  salah  satu  jenis  makro  molekul  yang dibentuk  dengan  proses  polimerisasi.  Proses  pembentukan plastik sendiri sudah dikuasai dan diproduksi secara massive sejak tahun 1930an (Andrady & Neal, 2009).
Salah  satu  aspek  syarat  mutu  yang  harus  diperhatikan dalam  pembuatan  cangkir  menurut  Standar  Nasional Indonesia  (SNI  12-4259-2004,  Gelas  Plastik  untuk  Air Minum  dalam  Kemasan.)  yaitu  uji  kompresi.  Kekuatan kompresi  adalah  penentu  ketahanan  cangkir  terhadap  suatu beban  yang  akan  diterima  hingga  mencapai  perubahan bentuk.  Alat  uji  kompresi  cangkir  menjadi  penting  untuk dibangun. Alat uji kompresi dipergunakan untuk mengetahui kekuatan cangkir terhadap beban yang diterima. Hal ini akan menjadi dasar bagi uji kualitas berbagai cangkir yang ada di pasaran.  Penelitian  terkait  pengujian  uji  kompresi  atau  uji tekan sudah dilakukan oleh banyak peneliti. Setiawan et  al., (2021) melakukan karaterisasi untuk gelas bioplastik dimana salah  satu  uji  merupakan  uji  kompresi  pada  gelas  tersebut. Djamil  et  al.,  (2020)  melakukan  uji  tekan  pada  komposit bambu  sebagai  pengganti  kayu,  hal  ini  dilakukan  untuk membandingkan kualitas bambu dan kayu. Uji kompresi pada beton  sendiri  sudah  dibakukan  dalam  (ASTM  C39/C39M, 2003), uji ini menjadi salah satu uji kualitas pada beton. Dan, Masengere  &  Mushiri  (2018)  merancang  alat  press  cangkir
kertas  dilapis  dengan  HDPE  (High  Density  Poly  Ethylene). Namun, uji kompresi spesifik untuk cangkir plastik atau gelas plastik  belum  pernah  dilakukan  di  Indonesia  sebelumnya. Riset  ini  bertujuan  untuk  merancang  dan  membuat  alat  uji kompresi  cangkir  menggunakan  microcontroller  Arduino Uno dan menggunakan sensor load cell dengan kapasitas 5kg.
Uji  kompresi  pada  dasarnya  adalah  uji  tekan  sampai pada  batas  rusak  sebuah  benda  (Pascua  et  al.,  2020).  Uji kompresi  digunakan  untuk  mengetahui  kekuatan  cangkir plastik terhadap beban makanan atau minuman yang ditaruh di  dalam  cangkir  itu  sendiri.  Tahanan  kompresi  yang dihasilkan  dapat  menjadi  acuan  ketika  produk  minuman dalam kemasan cangkir plastik disusun tumpuk dan akan kuat ditumpuk  sampai  berapa  lapis.  Tahanan  kompresi  sangat bergantung  dari  material  plastik  yang  digunakan  (jenis plastik,  ketebalan),  struktur  cangkir  plastik,  ketebalan  dan lebar lid, dan ketebalan dan lebar base cangkir plastik.

## METODOLOGI
Adapun alur penelitian yang dilakukan akan dijabarkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Diagram Alur Penelitian
Desain  dilakukan  dengan  menggunakan  software  CAD  dan dimensi  alat  uji  disesuaikan  dengan  cangkir  plastik  yang beredar di masyarakat. Kalibrasi dilakukan pada sensor gaya berupa load  cell dengan  mengukur  gaya  berat  dengan menggunakan  beban standar  1kg  yang  telah  diukur menggunakan instrumen lain yang sudah distandarisasi.

## 2.1 Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  dalam  proses  pembuatan  alat  uji kompresi cangkir adalah sebagai berikut:
a. Mesin las
b. Mesin bor
c. Mesin gerinda
d. Alat ukur panjang
Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan alat uji kompresi adalah sebagai berikut: a. Besi siku
b. Baut as drat
c. Cangkir plastik
d. Load Cell
e. Microcontroller arduino uno
f. SD Card Shield

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Desain  rangka  dibuat  sesederhana  mungkin  agar  dapat direplikasi dengan mudah. Sistem uji menggunakan penekan manual  yang  dikendalikan  oleh  operator  dengan  pencatatan data  tekan  secara  otomatis  menggunakan  data  logger. Data logger dikendalikan  oleh  sebuah microcontroller di  mana data diperlihatkan pada layar LCD dan disimpan pada kartu memory dengan tipe micro SD yang terpasang

## 3.1 Pembuatan Alat Uji
Berikut pada gambar diperlihatkan desain rangka yang dipilih cukup tinggi untuk mengakomodir cangkir plastik yang tinggi contohnya  cangkir  plastik  untuk  kemasan Bubble  Tea atau Boba .  Total  tinggi  bidang  kerja  alat  uji  ini  adalah  48  cm
dengan  as  penekan  sepanjang  39,9  cm.  Untuk  menjaga kestabilan  alat  uji  maka  tapak  dari  alat  uji  ini  dibuat  cukup luas sebesar 29,2 cm x 36,6 cm.
Gambar 2. Desain Rangka Alat Uji
Sistem akuisisi  data dibuat agar data bisa diambil secara otomatis per 100ms. Data ini kemudian disimpan pada sebuah kartu memory dengan tipe micro SD. Data yang tersimpan di kartu memory ini kemudian dapat dengan mudah diambil dan dianalasis. Data tidak perlu dicatat secara manual. Pencatatan data secara manual akan membuat sampel data yang diambil tidak  bisa  banyak  dan  rentan  kesalahan  manusia  ( human error )  (Achcha,  2021).  Pada  gambar  di  bawah  ini diperlihatkan alur sinyal data dari load cell sampai disimpan pada kartu memory .
Gambar 3. Desain Akuisisi Data Alat Uji
Desain  perangkat  keras Data  Logger berbasis Arduino dapat dilihat pada gambar di bawah ini. LCD yang digunakan menggunakan IC I2C untuk menghemat jumlah koneksi dan membuat  jalur  data  ke  LCD  menjadi  sederhana.  I2C terhubung  dengan  pin  A0  dan  A1  pada Arduino .  Micro  SD card  shield  menggunakan  protokol  SPI  dan  terhubung  pada pin  10,11,12,  dan  13  pada Arduino .  Sementara  itu load  cell terhubung dengan amplifier dan ampflifier terhubung dengan pin  2  dan  pin  3  pada Arduino .  Masing-masing peripheral terhubung juga dengan power supply 5v dan ground .
Gambar  4. Desain  Koneksi Arduino dan Peripheral Lainnya Menggunakan Fritzing
Implementasi  dari  desain  yang  dilakukan  dapat  dilihat  pada gambar di bawah ini. Fabrikasi yang dilakukan cukup akurat. Penekanan  dilakukan  secara  manual  dengan  menggunakan mekanisme engkol dan sekrup. Mekanisme engkol dan sekrup menempel  pada  dua  buah slider dengan  empat  titik  koneksi ke mekanisme engkol dan sekrup. Hal ini dimaksudkan agar jalannya penekan bisa ajeg dan tegak lurus ke benda uji.
Gambar  5. Implementasi  Alat  uji  (Keterangan:  1.penekan, 2.meja  uji,  3. load  cell ,  dan  4.  Kotak  berisi  ( amplifier - kontroler- datalogger -lcd))
Proses  uji  dan  kalibrasi  dapat  dilihat  pada  gambar  di bawah  ini.  Pada  proses  uji  cangkir  plastik,  cangkir  akan ditekan dengan menggunakan mekanisme engkol dan sekrup, gaya tekanan akan diteruskan menuju load cell dan direkam. Pada uji kalibrasi gaya tekanan dari engkol digantikan beban standar dengan massa sebesar 1kg yang ditaruh pada meja uji untuk menekan load cell dengan gaya sebesar 1kgf.
Gambar 6. Kondisi Pengujian Cangkir Plastik
Kalibrasi dilakukan untuk membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur dengan nilai yang sudah diketahui besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Kalibrasi  yang  akan  dilakukan  dengan  meletakkan  beban seberat 1 kg di atas load cell selama 20 detik dan dilakukan sebanyak  10  kali.  Hasil  kalibrasi  yang  dilakukan menunjukkan  pengukuran load  cell memiliki  ketelitian sebesar + 1 gram, di mana error maksimum yang didapatkan adalah 1 gram dari beban kontrol sebesar 1kg. Sehingga, data yang diambil pada pengujian akan memiliki ketelitian sebesar + 1 gram.

## 3.2.  Pengujian  3  Merek  Minuman  dalam  Kemasan  Cangkir Plastik
Alat  uji  kemudian  digunakan  untuk  menguji  kuat  tahan kompresi  bagi  beberapa  minuman  dalam  kemasan  plastik yang  beredar  di  masyarakat  Lampung.  Ada  tiga  minuman dalam  kemasan  plastik  yang  dipilih  yaitu  minuman  air mineral  dalam  kemasan  cangkir  plastik  merek  Great  dan Tripanca  serta  minuman  teh  dalam  kemasan  cangkir  plastik dengan  merek  Teh  Gelas.  Pengujian  kemudian  dilakukan untuk  tiga  merek  minuman  dalam  kemasan  cangkir  plastik. Hasil  uji  dari  ketiga  merek  tersebut  dapat  dilihat  pada  tiga buah grafik di bawah ini.
Gambar 7. Uji Kompresi Kemasan Cangkir Plastik Merek Teh Gelas
Hasil  yang  didapatkan  untuk  cangkir  plastik  merek  Teh Gelas dengan tahanan kompresi maksimal 1,36 kgf. Dengan tahanan  kompresi  sebesar  ini  maka  apabila  berat  total minuman kemasan adalah 250 gram, maka kemasan bermerek Teh Gelas hanya boleh ditumpuk sebanyak lima tumpuk.
Gambar 8. Uji Kompresi  Kemasan  Cangkir  Plastik

## Merek Tripanca
Hasil  yang  didapatkan  untuk  cangkir  plastik  merek Tripanca  dengan  tahanan  kompresi  maksimal  1,65  kgf. Dengan tahanan kompresi sebesar ini maka apabila berat total minuman kemasan adalah 250 gram, maka kemasan bermerek Tripanca bisa ditumpuk sebanyak enam tumpuk.
Gambar  9. Uji  Kompresi  Kemasan  Cangkir  Plastik  Merek Great
Hasil yang didapatkan untuk cangkir plastik merek Great dengan tahanan kompresi maksimal 1,27 kgf. Dengan tahanan
kompresi  sebesar  ini  maka  apabila  berat  total  minuman kemasan  adalah  250  gram,  maka  kemasan  bermerek  Great hanya bisa ditumpuk sebanyak lima tumpuk.
Alat  uji  dapat  berfungsi  dengan  baik  dari  pengujian  dan kalibrasi yang dilakukan. Hasil uji yang dilakukan pada ketiga merek  minuman  dalam  kemasan  didapatkan  bahwa  cangkir plastik  dengan  merek  Tripanca  lebih  baik  dari  merek  Teh Gelas  dan  merek  Great.  Merek  Tripanca  memiliki  tahanan kompresi  sebesar  1,65  kgf,  sementara  tahanan  kompresi merek  Teh  Gelas  hanya  1,36  kgf  serta  tahanan  kompresi minuman kemasan Merek Great hanya 1,27 kgf.

## KESIMPULAN
Alat uji kompresi cangkir plastik sudah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik. Hasil uji dari tiga jenis kemasan cangkir plastik komersil didapatkan cangkir plastik dengan merek Tripanca lebih baik dari merek Teh Gelas dan merek Great. Merek Tripanca memiliki tahanan kompresi sebesar 1,65 kgf, sementara tahanan kompresi merek Teh Gelas hanya 1,36 kgf serta tahanan kompresi minuman kemasan merek Great hanya 1,27 kgf.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Achcha,  V.  (2021)  Arduino  Based  Data  Logger  For Environmental Monitoring. SSRN Electronic Journal .
[2] Andrady,  A.L.  &  Neal,  M.A.  (2009)  Applications  and societal benefits of plastics. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences , 364(1526): 1977– 1984.
[3] ASTM  C39/C39M  (2003)  Standard  Test  Method  for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens ASTM Standard Book , i(March): 1–5.
[4] Djamil,  S.,  Suardana,  N.P.G.,  Irawan,  A.P.,  Sugita, I.K.G.,  Lubis  S.Y.  &  Dicky,  T.  (2020)  Bamboo composite  compressive  strength  with  three  layer configuration. IOP  Conference Series:  Materials Science and Engineering , 1007(1). [5] Haque, D.R. (1999)  Plastics: Wonde Material in Trouble. Paradigm, 3: 160–163.
[6] Husaina,  I.,  Alalyanib,  M.  &  Hanga,  A.H.  (2015) Disposable plastic  food  container  and  its  impacts  on health.    The  Journal  of  Energy  and  Environmental Science, 130(12): 618–623.
[7] Masengere,  K.N.  &  Mushiri,  T.  (2018)  Design  for manufacture  and  assembly  of  a  paper  cup  making machine in a developing nation. Proceedings of  the International  Conference    on    Industrial    Engineering and  Operations Management, 2018-March: 1908–1922. [8] Pascua,  A.,  Pascua,  M.L.  &  Peralta,  E.    (2020) Compression  Damage  Threshold  Of  Young  Coconut (Cocos nucifera L.) at Two Maturity Stages.
International Journal  of  Engineering  Technologies  and Management Research, 5: 8–19.
[9] Setiawan,  A.,  Andi,  R.  &  Wiyono,  E.  (2021) Karakterisasi Gelas Bioplastik Berbasis Pati Singkong ( Manihot esculenta Crantz ) dengan Penambahan Serbuk Sabut Kelapa. 7(1): 91–107.
[10] SNI 12-4259-2004 (2004) Gelas Plastik untuk Air
Minum dalam kemasan.