Mobile Bagging System sebagai Solusi Pengemasan Hasil Pertanian

Mobile Bagging System sebagai Solusi

Pengemasan Hasil Pertanian

Bachtera Indarto,∗ Didiek Basuki Rahmat, Hasto Sunarno, dan Andika Yulianto

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

Intisari

Telah dilakukan penelitian tentang penerapan sensor massa sebagai sarana untuk pengemasan hasil pertanian. Penelitian dilakukan dengan membuat rangka mekanik dari alat pengemasan dengan weighing indikator seba- gai kontroller dari sensor massa. Sensor massa yang digunakan adalah load cell tipe batang dengan kapasitas maksimum 20 kg. Dari data diperoleh jumlah pengemasan tiap bahan uji berbeda-beda. Beras dengan kemasan

2 kg mampu mengemas sebanyak 17 kemasan/menit, kedelai dan jagung masing-masing menghasilkan 10 ke- masan /menit dan 8 kemasan/menit. Untuk kemasan 3 kg, beras mampu mengemas 13 kemasan/menit, kedelai

8 kemasan/menit dan jagung 6 kemasan/menit.

ABSTRACT

A research on application of mass sensors as a means for packaging agricultural produces has been done. The study was conducted by making the mechanical framework of the packaging tools by weighing indicator as controller of the mass sensor. Mass sensor which used is a rod-type load cell with a maximum capacity of 20 kg. From the data was obtained the amount of packing materials for each different test. 2 kg pack of rice is able to package a total of 17 packs / min, soybean and corn can produce 10 packing / min and 8 packs / min. For 3 kg package, rice capable to package 13 packs / minutes, soybeans 8 packs / min and corn 6 packs / min.

KATA  K U N C I :  sensor massa, weighing indikator, pengemasan

I.   PENDAHULUAN

Teknologi pengemasan berkembang dari waktu ke waktu dan menjadi bagian dari kehidupan masyarakat terutama dalam  hubungannya  dengan  produk  pertanian.      Seiring de-ngan itu teknologi pengemasan berkembang dengan pesat menjadi bidang ilmu dan teknologi yang semakin canggih. Pembahasan mengenai bidang pengemasan saat ini juga semakin menarik, mulai dari bahan yang bervariasi hingga model atau bentuk dari teknologi pengemasan yang beragam [1].

Teknologi pengemasan di berbagai bidang industri atau yang lebih dikenal dengan industrial handling menggunakan peralatan pengemasan hasil produksi yang berbasis teknologi tinggi dan disebut Packaging Technology. Peralatan ini mene- rapkan aplikasi dari sensor elektromekanik yang berfungsi untuk mengukur besar gaya statik maupun mekanik yang bekerja padanya [2].

Sensor adalah alat yang dapat menerima rangsangan dan merespon dengan suatu sinyal elektrik.  Fungsi dari sensor untuk merespon masukan sifat fisis dan mengkonversikan ke

∗ E-M A I L : bachtera@physics.its.ac.id

dalam sinyal elektrik melalui kontak elektronik. Sensor dapat dikatakan sebagai suatu translator dari besaran non elektrik menjadi besaran elektrik.  Elektrik artinya sinyal yang dapat disalurkan, dikuatkan dan dimodifikasi oleh peralatan elek- tronika. Sinyal keluaran sensor dapat berupa tegangan, arus, frekuensi, fase, atau kode digital [3].

Pada dasarnya sensor dan tranduser mempunyai kesamaan yaitu menerima rangsangan dari luar dan mengubahnya men- jadi sinyal listrik. Proses fisis yang merupakan stimulus sen- sor dapat berupa gaya, arus listrik, temperatur, fluks cahaya, tekanan. Perbedaan antara sensor dan tranduser terletak pada koefisien konversi energi. Sensor terdiri dari tranduser tanpa penguat atau pengolahan sinyal yang terbentuk dalam satu in- dera [4].

Load Cell terdiri dari satu buah strain gauge atau lebih yang ditempelkan pada batang atau cincin logam.   Piranti ini dirancang untuk mengukur gaya tekanan mekanik dan di- pasang pada obyek yang akan diberi tekanan mekanik. Ketika obyek terkena tekanan, benang-benang kertas foil akan ter- tarik memanjang, sehingga menjadi lebih panjang dan tipis yang menyebabkan tahanan listriknya bertambah. Perubahan nilai tahanan ini sangat kecil sehingga diperlukan rangkaian khusus untuk mengukurnya yaitu rangkaian jembatan Wheat- stones [5].

 c  Jurusan Fisika FMIPA ITS                                                                                                                                                                         -113

Gambar 1: Kontruksi Peralatan.

II.   METODE PENELITIAN

Peralatan pengemasan produk hasil pertanian yang dibuat pada penelitian ini terdiri dari:

Konstruksi Alat

Gambar 1 menunjukkan skema peralatan dengan ketera- ngan sebagai berikut:

1. Penyangga mekanik, terbuat dari pipa besi siku 1,5 yang dibentuk seperti kerangka balok dengan ukuran 830 cm

× 470 cm × 615 cm kemudian dilapisi dengan plat besi setebal 0,8 mm.

2. Bagian hoper, yang merupakan wadah untuk menam- pung material pertama kali.  Artinya sebelum menuju bag clame material yang akan ditimbang harus dima- sukkan ke hoper dengan tujuan untuk mengetahui berat material yang akan dikemas.

3. Bagian bag clame, berfungsi untuk menampung hasil timbangan sesuai besar kemasan dan menjepit karung atau plastik yang digunakan sebagai piranti kemasan.

Perangkat Elektronik

1. Rangkaian Load Cell dan Weighing Indicator

Pada umumnya load cell mempunyai jumlah kabel em- pat atau enam kabel. Untuk load cell enam kabel selain mempunyai - dan + signal, maupun - dan + excitation juga memiliki jalur - dan + sense. Jalur sense ini tersam- bung dengan jalur sense indikator yang berfungsi me- monitor tegangan aktual pada load cell dan mengirim balik ke indikator untuk dianalisa apakah perlu menam- bah sinyal yang dikirim balik sebagai konpensasi daya pada load cell. Pada peralatan ini digunakan dua buah

Gambar 2: Rangkaian load cell dan weighing indicator.

Gambar 3: Rangkaian kontroller.

load cell yang disusun paralel kemudian dirangkaikan pada weighing indicator dengan menggunakan metode jembatan wheatstone. Rangkaian load cell dan weigh- ing indicator ditunjukkan Gambar 2.

2. Rangkaian kontroller

Rangkaian kontroller dengan relay-relaynya (Gambar

3)  berfungsi untuk menggerakkan katup-katup yang berada pada box feeder dan bag clame agar bahan uji dapat menuju ke kantong pengemasan.   Saat saklar pada switch bag clame dijalankan, arus akan mengalir keseluruh rangkaian dan relay I akan bekerja sehingga kontak yang berada di relay I yang awalnya normally close menjadi normally open.  Karena kontak relay I juga menuju ke timer maka kontak timer yang semula normally open berubah menjadi normally close dan se- lanjutnya solenoid bag clame bekerja untuk melakukan pengemasan.

3. Rangkaian Solenoid dan Pneumatic

Proses penjepitan kantung pengemasan dilakukan dengan menggunakan pneumatic yang dihubungkan dengan solenoid (Gambar 4).  Pada pengoperasiannya silinder  pneumatik dikontrol oleh  katup  pengontrol. Katup pengontrol ini berfungsi mengontrol arah udara yang akan masuk ke tabung silinder.    Dengan kata lain, katup kontrol arah inilah yang mengontrol gerak maju-mundur piston.  Katup kontrol arah ini dikenda- likan secara elektrik oleh solenoid, fungsinya sebagai penjepit pengemas setelah terisi sesuai ukuran berat yang diinginkan.

Gambar 4: Rangkaian solenoid dan pneumatic.

Gambar 6: Weighing indicator setelah dikalibrasi tanpa beban.

• Kalibrasi setelah diberi beban

Kalibrasi

Gambar 5: Grafik kalibrasi load cell.

III.   HASIL DAN PEMBAHASAN

– Pada  monitor,  tekan  kalibrasi  maka  akan muncul tulisan ”cal” pada layar monitor

– Tekan ENTER akan muncul ”cal set”

– Tekan ENTER akan muncul ”cal 0”

– Tekan  ENTER  tunggu  kurang  lebih  dua sekon dan muncul ”cal SPn”

– Ganti nilai ”cal SPn” sesuai beban yang akan digantung

– Gantung beban

– Tekan  ENTER  tunggu  kurang  lebih  dua sekon dan muncul ”cal end”

– Tekan ESC akan muncul ”cal set”

Sebelum peralatan digunakan untuk pengukuran, telah di- lakukan kalibrasi pada load cell dan weighing indicator.

1. Kalibrasi load cell dilakukan dengan non zero calibra- tion pada tegangan dengan tegangan keluaran tidak me- nunjukkan harga nol ketika beban (anak timbangan) belum diberikan.  Hasil kalibrasi seperti terlihat pada grafik dalam Gambar 5.

2. Pada weighing indicator dilakukan dua kali kalibrasi yaitu kalibrani sebelum diberi beban dan kalibrasi setelah diberi beban.

• Kalibrasi sebelum diberi beban

– Pada  monitor,  tekan  kalibrasi  maka  akan muncul tulisan ”cal” pada layar monitor

– Tekan ENTER akan muncul ”cal set”

– Tekan ENTER akan muncul ”cal 0”

– Tekan  ENTER  tunggu  kurang  lebih  dua sekon akan muncul ”cal SPn”

– Tekan ESC akan muncul ”cal set”

– Tekan ESC kembali ke keadaan semula dan kalibrasi selesai

Contoh tampilan weighing indicator setelah dikalibrasi tanpa beban, ditunjukkan dalam Gam- bar 6.

– Tekan ESC kembali ke keadaan semula dan kalibrasi akan sesuai dengan berat beban yang digantung

Hasil Pengukuran Bahan Uji

Dalam penelitian ini digunakan 3 macam bahan uji hasil pertanian yaitu beras, kedelai, jagung, masing-masing bahan dikemas dalam kemasan 2 kg dan 3 kg.  Hasil pengukuran untuk kemasan 2 kg diperoleh grafik hubungan waktu penge- masan terhadap jumlah kemasan untuk tiap bahan uji, seperti ditunjukkan Gambar 7.

Pengemasan beras dengan 20 kantong kemasan dibutuhkan waktu pengemasan 71 sekon, untuk 1 kantong kemasan diper- lukan waktu 3,56 sekon dan dalam 1 menit dihasilkan 17 kan- tong kemasan.  Pada kedelai dan jagung dibutuhkan waktu

120,37 sekon dan 146 sekon untuk 20 kantong kemasan. Un- tuk 1 kantong kemasan, diperlukan waktu 6,05 sekon dan

7,36 sekon sedangkan dalam 1 menit dapat dikemas masing- masing 10 kantong dan 8 kantong kemasan. Untuk kemasan

3 kg diperoleh grafik hubungan waktu pengemasan terhadap jumlah kantong seperti Gambar 8.

Seperti halnya pada kemasan 2 kg, untuk kemasan 3 kg juga diukur waktu pengemasan untuk 20 kantong (beras bu- tuh waktu 92 sekon, kedelai 153 sekon, jagung 187 sekon), waktu pengemasan untuk 1 kantong (beras 4,8 sekon, kede- lai 7,64 sekon, jagung 9,33 sekon) dan jumlah kantong yang

Gambar 7: Grafik waktu pengemasan untuk kemasan 2 kg.

Gambar 8: Grafik waktu pengemasan untuk kemasan 3 kg.

berhasil dikemas dalam kurun waktu 1 menit (beras 13 kan- tong kemasan, kedelai 8 kantong kemasan, jagung 6 kantong kemasan).

Dari data-data di atas, terlihat jagung memerlukan waktu yang lebih lama untuk dikemas dibandingkan beras dan kede-

lai.   Hal ini disebabkan butiran-butiran jagung yang besar mengakibatkan sulitnya jagung langsung menuju bag clame untuk dikemas. Butiran-butiran ini menumpuk di box feeder baru selanjutnya secara perlahan akan menuju bag clame. Se- baliknya karena butiran-butiran beras berukuran kecil, maka ketika berada di box feeder akan dengan mudah menuju ke bag clame untuk dikemas.

Pada grafik dalam Gambar 7, bila dilakukan proses ekstra- polasi akan diperoleh data waktu pengemasan untuk 30 kan- tong kemasan 2 kg (total massa 60 kg) beras memerlukan waktu 107,18 sekon, kedelai 180,74 sekon dan jagung 218 sekon.

Dari data untuk 20 kantong kemasan 3 kg (total massa

60 kg) seperti pada grafik dalam Gambar 8 diperoleh waktu pengemasan beras 92 sekon, kedelai 153 sekon dan jagung

187 sekon.   Terlihat bahwa untuk total massa yang sama, kemasan 2 kg memerlukan kurun waktu yang lebih lama untuk mengemas seluruh massa bahan dibandingkan dengan kemasan 3 kg.

IV.   SIMPULAN

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan be- berapa hal, antara lain :

1. Mobile Bagging System dengan komponen utamanya menggunakan sensor massa telah dapat dibuat dan be- kerja dengan baik

2. Jumlah kantong kemasan yang berhasil dikemas dalam kurun waktu 1 menit adalah: beras 17 kantong, kedelai

10 kantong dan jagung 8 kantong (untuk kemasan 2 kg); beras 13 kantong, kedelai 8 kantong, jagung 6 kantong (kemasan 3 kg).

3. Untuk total massa yang sama, kemasan 3 kg memer- lukan waktu yang lebih cepat untuk mengemas seluruh massa bahan.

[1] E. Julianti, dan M. Nurminah, Buku Ajar Teknologi Pengemasan

(Universitas Sumatra Utara, Medan, 2006).

[2] J. Freden, Handbook of Modern Sensor,Physics,Designs,and Ap- plication (Springer, San Diego, 2003).

[3] S.R. Ian, Sensor and Tranduser A Guide for Technicians (Great

Britain, New York, 1988).

[4] O. Bishop, Dasar-dasar Elektronika (Erlangga, Jakarta, 2008). [5] www.elektronikabersama.web.id./2011/09/sensor-gaya-strain-

gauge-load-cell.html