i
FEEDER KELINCI TERNAK OTOMATIS MENGGUNAKAN PRINSIP AKTUATOR SOLENOID
BELA HANIEF ABDURRAHMAN
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017
ii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Feeder Kelinci Ternak Otomatis Menggunakan Prinsip Aktuator Solenoid adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Maret 2017 Bela Hanief Abdurrahman NIM G74120068
ABSTRAK BELA HANIEF ABDURRAHMAN. Feeder Kelinci Ternak Otomatis Menggunakan Prinsip Aktuator Solenoid. Dibimbing oleh IRMANSYAH dan AGUS SUTEJO.
Feeder kelinci ternak otomatis merupakan prototipe yang diciptakan dengan pengaturan distribusi pakan berbentuk pellet pada konveyor sekrup termodifikasi dengan tambahan pintu akses teraktivasi oleh aktuator solenoid. Mikrokontroler Arduino Uno R3 pada prototipe ini digunakan untuk proses perhitungan jarak pintu akses, waktu tempuh pakan, dan kecepatan distribusi pakan. Prototipe ini bermanfaat untuk para pembudidaya/peternak kelinci sebagai inovasi teknologi dalam kegiatan pemeliharaan kelinci secara moderen. Pakan kelinci diatur melalui rotasi motor stepper pada penakar pakan sehingga dapat mengukur porsi pakan secara akurat. Penggunaan motor DC dilengkapi gearbox konstan bertujuan mengendalikan konveyor sekrup agar berputar dengan sehingga menghasilkan gaya dorong pada pakan yang akan didistribusikan. Hasil perhitungan kecepatan distribusi pakan menentukan waktu aktivasi aktuator solenoid yang akan membuka pintu akses pakan untuk keluar dari konveyor sekrup. Kata kunci: Aktuator solenoid, feeder, penakar pakan, konveyor sekrup.
ABSTRACT BELA HANIEF ABDURRAHMAN. Automatic Feeder for Farmed Rabbit Using Solenoid Actuator. Supervised by IRMANSYAH and AGUS SUTEJO. Automatic farmed rabbit feeder is a prototype which created with configuration distribution of pellet-shape feed on modified screw conveyor with additional access door activated by solenoid actuator. Microcontroller Arduino Uno R3 in this prototype used for measurement process of access door distance, traveling time of feed, and velocity of feed distribution. This prototype useful for rabbit breeders as technological innovation in rabbit-breeding modernly. Rabbit feed regulated through stepper motor rotational on feed gauge so that can measure feed portion accurately. Use of DC motor equipped with gearbox in purpose control the screw conveyor so that rotate with constant until produce push force on the feed to be distributed. Activation time of solenoid actuator based on measurement distribution velocity , which will open the acces door for feed to escape from screw conveyor. Key words: Solenoid actuator, feeder, feed gauge, screw conveyor.
v
FEEDER KELINCI TERNAK OTOMATIS MENGGUNAKAN PRINSIP AKTUATOR SOLENOID
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017
i
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah sebagai kekasih atas WajahNya dan Suara-Nya yang diturunkan dan shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada Pemimpin ummat manusia Muhammad SAW sehingga dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Skripsi yang berjudul “Feeder Kelinci Ternak Otomatis Menggunakan Prinsip Aktuator Solenoid” sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Dalam penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua penulis yaitu Bapak Dr. Mukhlas Ansori, M.Si dan Ibu dra. Euis Sartika yang selalu memberi dukungan dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan penelitian. 2. Bapak Dr. Irmansyah, M.Si, dan Bapak Agus Sutejo,M.Si selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis. 3. Bapak Tony Sumaryada. Phd dan Bapak Ardian Arief, M.Si. Selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis. 4. Muhammad Yunus sebagai teman ahli elektronika yang selalu memberi ilmu dengan antusias, Murteza dan Ivan yang membantu dan juga wahyu teman di universitas Telkom bandung. 5. Rekan-rekan di Rohis fisika 49 ipb, Ahmad Khoirul Falah, Rojali Fadila Hambali, Rakhmat Febriana dkk, yang membantu dalam proses pengerjaan uji coba prototipe yang digunakan dalan penelitian. 6. Rekan-rekan Serum-G IPB Angkatan 47, 48, 49, 50, 51, 52 yang menjadi pemanis kehidupan di kampus IPB, juga para rekan-rekan pengajian. 7. Teman-teman Fisika 49 yang selalu memberikan semangat dan dukungan kepada penulis. 8. Seluruh civitas akademik Departemen Fisika IPB khususnya Bapak Firman yang selalu membantu kami sebagai mahasiswa. Penulis berharap tulisan ini dapat bermanfaat dan menjadi acuan untuk membuat alat kemurnian air yang lebih baik lagi. Keterbatasan manusia membuat penulis merasa perlu kritik dan saran yang membangun.
Bogor, Maret 2017
Bela Hanief Abdurraman
ii
iii
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Hipotesis Manfaat Penelitian TINJUAN PUSTAKA Induksi Magnetik Aktuator Solenoid Arduino Uno R3 Motor Stepper Motor DC dan Gearbox Konveyor Sekrup METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Prosedur Penelitian Rancang bangun prototipe Pembuatan Penakar dengan Motor Stepper Pemasangan Aktuator Solenoid pada Konveyor Sekrup Integrasi Perangkat Keras Pengukuran waktu distribusi pakan Pemrograman Mikrokontroler Pengambilan Data Analisis Data Rotasi Motor Stepper Waktu distribusi pakan HASIL DAN PEMBAHASAN Jumlah Pakan dari Penakar Kecepatan distribusi Pakan Prinsip Aktuator Solenoid sebagai sistem Feeder Pola waktu Aktivasi Aktuator Solenoid Faktor eror distribusi pakan Analisis Bahasa Pemrograman Mikrokontroler SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
x x x 1 1 1 2 2 2 2 2 4 4 5 7 7 7 8 8 8 9 11 11 12 14 14 15 15 15 17 17 17 20 21 22 23 25 25 25 26 27 31
iv
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6
Tabel 1a Data pengulangan waktu tempuh pakan (awal) pada P1-P4 Tabel 1b Data pengulangan waktu tempuh pakan (akhir) pada P4 Tabel 2 Data perbandingan massa pakan Tabel 3a Kecepatan pakan individu (awal) pada P1-P4 Tabel 3b Kecepatan pakan individu (akhir) pada P4 Tabel 4 Pola waktu aktivasi aktuator solenoid
16 16 17 18 18 22
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Gambar 1 Aktuator Solenoid Gambar 2 Arduino Uno R3 Gambar 3 Konstruksi motor stepper hybrid Gambar 4 Prinsip kerja motor DC Gambar 5 Konstruksi Gearbox Gambar 6 Bagian-bagian konveyor sekrup Gambar 7 Rancang bangun prototipe Gambar 8 Motor Stepper Minebea-23LM-P6V Gambar 9 Penakar Gambar 10 Jarak empat unit pintu akses dan mekanismenya Gambar 11 Skema rangkaian elektronik perangkat keras Gambar 12 Ilustrasi jarak pintu akses pakan pada kandang Gambar 13 Diagram blok alur pemrograman Gambar 14 Visualisasi variasi kecepatan distribusi pakan Gambar 15 Tahapan mekanisme sistem feeder Gambar 16 Perangkat yang dikendalikan mikrokontroler Gambar 17 Inisialisasi variabel Gambar 18 Perintah dalam bahasa pemrograman
3 4 5 6 6 7 8 9 9 10 11 12 14 19 20 21 23 24
DAFTAR LAMPIRAN 1 Lampiran 1 Bahasa pemrograman pada Arduino Uno R3 2 Lampiran 2 Foto dokumentasi penelitian 3 Lampiran 3 Diagram alir penelitian
27 28 30
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Kelinci selalu memiliki pesona tersendiri bagi masyarakat. Ia bukan sekadar hewan peliharaan yang menghasilkan daging atau uang hasil penjualan, melainkan sebagai kesenangan berselera tinggi dengan ciri khas yang eksklusif. Hanya saja karena pemeliharaan di masyarakat cenderung tradisional dan tidak mengikuti kaidah pemeliharaan kelinci secara tepat dan baik, akhirnya banyak yang menutup bisnisnya. Moderenisasi peternakan kelinci bukanlah cara boros atau bermewah-mewahan dalam mengurus kelinci melainkan cara tepat dan rasional dalam mengurus kelinci. Moderenisasi mengurus kelinci sebagai cara maju dalam mengelola dengan memanfaatkan kedua potensi tradisionalitas dan moderenitas untuk kemudian dikembangkan secara kreatif guna meraih kesuksesan. Dalam hal pemilihan pakan kelinci, pellet dalam kemasan modern bukan berarti yang terbaik sementara bekatul/ampas tahu dalam kemasan tradisional adalah buruk. Menilai baik buruknya pakan bukan dari sisi kemasan, melainkan substansi dari kandungan pakan yang dibutuhkan kelinci. Pakan dalam bentuk pellet dapat diformulasikan pembuatannya agar memenuhi kandungan pakan yang dibutuhkan kelinci sehingga dapat diberikan secara teratur.1 Penggunaan perangkat elektronik dalam “Feeder Kelinci Ternak Otomatis” akan membantu proses pemeliharaan kelinci secara moderen sehingga memudahkan pemeliharaan yang selama ini dilakukan secara manual dengan bantuan pekerja. Dengan perangkat ini pengukuran porsi pakan kelinci dapat diatur secara akurat, pendistribusian pakan berlangsung secara otomatis sehingga memudahkan pemeliharaan kelinci. Prototipe ini berguna untuk kandang kelinci model baterai yang tersusun dengan ukuran yang seragam. Pakan akan terdistribusi melewati setiap kandang dan akan dijatuhkan pada tempat pakan yang dituju. Perangkat ini terdiri dari penakar dengan motor stepper, konveyor sekrup dan aktuator solenoid sebagai pengontrol pakan yang keluar. Aktuator adalah alat yang digunakan sebagai penggerak dalam rangkaian elektronika.2Aktuator Solenoid tergolong sebagai aktuator elektrik diaktifkan dengan menggunakan prinsip solenoid. Solenoid merupakan peralatan yang dipakai untuk mengkonversi sinyal elektrik atau arus listrik menjadi gerak linier mekanik. Terbuat dari kumparan dan intibesi yang dapat digerakan. Kekuatan menarik dan mendorong ditentukan oleh jumlah lilitan pada kumparan dan arus yang mengalir pada kumparan. Komponenkomponen tersebut dikendalikan oleh sistem operasi pada mikrokontroler Arduino. Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Aktuator dapat menggerakkan atau mengontrol sebuah mekanisme atau sistem. Sehingga penggunaan aktuator solenoid berfungsi sebagai katup pengontrol distribusi pakan yang akan dibawa oleh konveyor sekrup melewati setiap kandang dan terhubung dengan sistem kendali mikrokontroller Arduino dalam perangkat ini.
2
Perumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Bagaimana mengukur porsi pakan dengan penakar. 2. Bagaimana mengukur waktu aktivasi aktuator solenoid agar pakan
terdistribusi pada tempat yang diinginkan. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah membuat dan menguji prototipe Pemberi Pakan/Feeder Kelinci Ternak Otomatis Menggunakan Prinsip Aktuator Solenoid.
Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk para pembudidaya/peternak kelinci agar dapat menghemat biaya dari sisi pengaturan pengeluaran pakan secara akurat maupun memudahkan kerja dari pemeliharaan kelinci ternak yang selama ini melibatkan pekerja dan dilakukan secara manual serta diharapkan mampu menjadi rujukan dalam pengembangan prototipe sejenis. Hipotesis 1. Rotasi motor Stepper Minebea-23LM-P6V yang digunakan dapat
menentukan porsi pakan secara akurat. 2. Motor DC dilengkapi gearbox menggerakan konveyor sekrup dengan
kecepatan
konstan.
TINJAUAN PUSTAKA Induksi Magnetik Pada Aktuator Solenoid Penemuan dalam bidang fisika klasik mengenai arus listrik yang dilakukan oleh Hans Christian Ørsted membutikan adanya relasi antara gejala elektrik dan gejala magnetik dari kawat berarus yang membelokan arah kompas didekatnya.3 Semua lilitan kawat pada solenoida mengangkut arus yang sama, dan medan induksi magnetik adalah jumlah vektor dari medan-medan yang disebabkan oleh lilitan-lilitan individu solenoida. Banyaknya lilitan dalam panjang L adalah nL. Masing-masing lilitan ini mengangkut sebuah arus, dimana I adalah arus dalam lilitan itu. Sementara = n.L.I adalah arus total yang dicakup. 4
3
Dari Hukum Ampere, karena integral ∮ ⃗ adalah positif, maka juga harus positif. Maka arus yang lewat melalui kumparan solenoida terbatas itu harus berada dalam arah yang mengikuti aturan tangan kanan. Hukum Ampere kemudian memberi besar induksi magnetik B sebagai berikut: BL = B=
.n.L.I
(1.a)
.n.I (solenoida)
(1.b)
Hubungan arus I dengan tegangan V adalah: V= I. R
(2)
Solenoida adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus listrik menjadi gerakan mekanis linear. Solenoid disusun dari kumparan dengan inti besi yang dapat bergerak, bentuknya seperti pada Gambar 1 Apabila kumparan diberi arus listrik, akan mengakibatkan induksi magnetik, lalu inti atau plunger akan tertarik ke dalam kumparan. Arus kumparan untuk solenoid DC hanya dibatasi oleh tahanan kumparan. Dengan ditempatkan plunger, dorongan akan menjadi lebih besar dari yang dibutuhkan sehingga sering digunakan suatu kumparan tegangan parsial solenoid yang lebih kecil. Untuk solenoid yang lebih besar dua bagian kumparan dapat digunakan.5
Gambar 1 Aktuator Solenoid6 Aktuator merupakan sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan atau mengontrol sebuah mekanisme atau sistem. Aktuator berfungsi mengkonversi energi dari energi listrik ke energi mekanik. Bentuk konkrit aktuator ini misalnya: motor listrik, tabung hidrolik, tabung penematik dan lain sebagainya.7 Aktuator Solenoid tergolong sebagai aktuator elektrik yang diaktifkan dengan menggunakan prinsip solenoida.
4
Arduino Uno R3 Arduino Uno R3 adalah board sistem minimum berbasis mikrokontroller ATmega328P jenis AVR. Arduino Uno R3 memiliki 14 digital input/output (6 diantaranya dapat digunakan untuk PWM output), 6 analog input, 16 MHz osilator kristal, USB connection, power jack, ICSP header dan tombol reset dengan tampilan seperti yang terlihat pada Gambar 2 Mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan pemrograman Input-Output.8
Gambar 2 Arduino Uno R39 ATmega328P memberikan beberapa fitur diantaranya 8 Kb system programmable flash dengan kemampuan read while write, 1 KB EEPROM, 2 KB SRAM, 23 general purpose I/O, 32 register serba guna, 3 buah timer/counter, Interrupt internal maupun eksternal, serial untuk pemograman dengan menggunakan USART, peripheral interface (SPI), two wire interface (I2C), 6 port PWM (Pulse Width Modulation), 6 port 10 bit ADC dan Watchdog Timer dengan osilator internal. 10 Motor Stepper Motor stepper adalah salah satu jenis motor DC yang dikendalikan dengan pulsa-pulsa digital. Prinsip kerja motor stepper adalah bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit dimana motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor stepper tersebut. Motor stepper merupakan motor DC yang tidak mempunyai komutator. Umumnya motor stepper hanya mempunyai kumparan pada bagian stator sedangkan pada bagian rotor merupakan magnet permanen (bahan ferromagnetik). Karena konstruksi inilah maka motor stepper dapat diatur posisinya pada posisi tertentu dan/atau berputar ke arah yang diinginkan, apakah searah jarum jam atau sebaliknya. Motor stepper dapat berputar atau berotasi dengan sudut step yang bisa bervariasi tergantung motor yang digunakan. Ukuran step (step size) dapat berada pada range 0,9˚ sampai 90˚. Misalnya sudut step 7,5˚; 15˚; 30˚ dan seterusnya tergantung aplikasi atau kebutuhan yang diinginkan.
5
Ada beberapa cara dalam mendesain motor untuk mendapatkan aksi stepping yang dikontrol secara digital. Salah satu cara adalah seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3 Konstruksi motor stepper ini menggunakan empat kumparan stator (bagian yang tetap/stasioner) yang merupakan empat pasang kutub (pole). Setiap kutub stator mempunyai offset sudut sebesar 45˚ satu sama lainnya yang saling berdekatan.
Gambar 3 Konstruksi motor stepper hybrid 11 Posisi putarannya pun relatif eksak dan stabil. Dengan adanya variasi sudut step tersebut akan lebih memudahkan untuk melakukan pengontrolan serta pengontrolannya dapat langsung menggunakan sinyal digital tanpa perlu menggunakan rangkaian closed-loop feedback untuk memonitor posisinya. Dengan alasan inilah maka motor stepper banyak digunakan sebagai aktuator yang menerapkan rangkaian digital sebagai pengontrol/driver, ataupun untuk interfacing ke piranti yang berbasis mikroprosesor/mikrokontroler.11 Motor DC dan Gearbox Motor DC merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggerakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, besarnya arus yang mengalir pada penghantar, dan panjang penghantar gaya tersebut sering disebut gaya Lorentz.12
6
Medan magnet mengembang diantara dua kutub dari magnet permanen atau induksi elektromagnet. Ketika penghantar berarus ditempatkan diantara dua kutub magnet, maka menghasilkan pembengkokan garis gaya. Sehingga,di satu sisi memusatkan kedua medan magnet menimbulkan medan magnet yang kuat dan disisi lain berlawanan menimbulkan medan magnet yang lemah. 12 Garis gaya magnet yang kuat cenderung lurus keluar dan menekan kearah garis gaya magnet yang lemah, dan menyebabkan penghantar tersebut berputar berlawanan arah jarum jam seperti pada Gambar 4.
Gambar 4 Prinsip kerja motor DC12 Gearbox berfungsi sebagai pemindah tenaga dari tenaga penggerak ke mesin yang ingin digerakan. Penggunaan gearbox memperlambat kecepatan putaran/sebagai speed reducer yang dihasilkan dari perputaran dinamo motor dan memperkuat tenaga putaran yang dihasilkan oleh dinamo. Gambar 5 memperlihatkan konstruksi gearbox yang dilengkapi susunan gear untuk mengatur poros/shaft masukan dan poros keluaran. Penggunaan motor DC tanpa didukung oleh gearbox yang sesuai menjadikan dinamo motor akan kesulitan untuk mengangkat benda-benda berat dan jika dipaksa dapat mempercepat usia dinamo motor atau bahkan merusak motor tersebut.
Gambar 5 Konstruksi gearbox13
7
Konveyor Sekrup Salah satu jenis alat pengangkut yang sering digunakan adalah konveyor. Konveyor berfungsi untuk mengangkut bahan -bahan industri yang berbentuk padat. Jenis konveyor yang paling tepat untuk mengangkut bahan padat berbentuk halus atau bubur adalah konveyor sekrup (screw conveyor). Bentuk konveyor sekrup seperti yang terlihat pada Gambar 6 Alat ini pada dasarnya terbuat dari pisau yang berpilin mengelilingi suatu sumbu sehingga bentuknya mirip sekrup.
Gambar 6 Bagian-bagian konveyor sekrup14 Pisau berpilin ini disebut flight. Ujung dari wadah konveyor disebut box ends . Umumnya box ends awal berbeda konstruksinya dengan box ends akhir. Box ends awal memiliki roda gigi (gears) bevel untuk memutar poros konveyor.15
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan dari bulan Juni 2016 sampai Januari 2017 yang bertempat di Laboratorium Mikrokontroler Departemen Fisika, Peternakan Kelinci Cici Rabbit Farm Ciparigi Bogor, Bengkel Daud Teknik Maju Cibereum Kab. Bogor.
8
Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kandang kelinci model baterai 4 pintu, konveyor sekrup terbuat dari poros stainless steel berpilin dengan flight berlapis spons dan tabung PVC, penampung pakan, komputer client dengan sistem operasi windows 8. Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Arduino Uno R3, empat unit aktuator solenoid identik, motor stepper Minebea23LM-P6V, modul relai 4 channel, motor DC Toshiba DGM-341-2A gearbox 70 kg/cm torque, screw, empat unit Adaptor 9V/0.6A, modul L98N Dual H-bridge , bread board, dan kit rangkaian elektronik.
Prosedur Penelitian Rancang bangun prototipe Rancang bangun prototipe Feeder Kelinci Ternak Otomatis Menggunakan Prinsip Aktuator Solenoid dibuat menyesuaikan kebutuhan pada model kandang kelinci yang digunakan. Hal ini terkait dengan ukuran kandang serta jarak antar kandang pada model kandang yang akan dipasang prototipe ini. Rancang bangun dapat berubah sesuai kebutuhan dalam penerapannya sehingga tercapai efisiensi penggunaan bahan dan penggunaan tempat pada kandang. Rancang bangun prototipe pada Gambar 7 merupakan ilustrasi penyusunan prototipe dalam penelitian ini. Penakar ditempatkan di atas lubang masukkan pakan pada konveyor sekrup dengan bantuan kayu penyangga. Konveyor sekrup dilengkapi dengan motor DC sebagai penggerak terhubung dengan ujung poros yang diberi bearing, case tabung konveyor termodifikasi, serta rangka holder terbuat dari baja ringan. Aktuator solenoid terjepit oleh rangka holder dan terpasang pada pintu akses yang tersedia pada case konveyor sekrup. Konveyor sekrup dibuat miring 20˚ dengan tujuan meminimalisir faktor eror pada poros konveyor yang bengkok pada penelitian ini.
Gambar 7 Rancang bangun prototipe
9
Pembuatan Penakar pakan dengan Motor Stepper Penakar terbuat dari beberapa alat dan bahan seperti terlihat pada Gambar 8 yaitu motor stepper Minebea-23LM-P6V dan pada Gambar 9 terdapat screw, dan wadah penampung pakan berbahan stainless steel.
Gambar 8 Motor Stepper Minebea-23LM-P6V16 Wadah penampungan pakan didesain agar dapat menyuplai pakan dengan bantuan gravitasi melalui celah yang dikendalikan oleh screw pada penakar. Pemanfaatan sekrup pada Gambar 9 yang dikendalikan Motor Stepper Minebea23LM-P6V berfungsi sebagai penakar pakan yang akan mengatur jumlah porsi pakan kelinci yang dikeluarkan penampung untuk didistribusikan ke dalam konveyor sekrup.
Gambar 9 Penakar Banyaknya porsi pakan hasil keluaran dari penakar akan ditentukan oleh standar pakan yang diberikan peternak kelinci lalu akan dikonversi berdasarkan putaran motor stepper dengan hasil keluaran porsi pakan yang sama dengan standar porsi yang ditentukan.
10
Pemasangan Aktuator Solenoid pada Konveyor Sekrup Empat unit aktuator solenoid identik dipasang berdasarkan empat unit pintu akses hasil modifikasi case konveyor sekrup yang berbahan PVC sepanjang 199 cm pada bagian yang ditentukan oleh penulis berupa jarak dalam centimeter sebagai pintu akses bagi pakan seperti pada Gambar 10. Aktuator solenoid akan terhubung dengan modul relai 4 channel yang mengalirkan arus dari sumber tegangan. Channel relai yang aktif akan mengakibatkan aliran arus DC 600mA dengan tegangan 9V pada aktuator solenoid yang terhubung sehingga akan menarik plunger dan membuka pintu akses agar pakan dapat meluncur melalui pintu akses. Saat channel relai non-aktif akan mengakibatkan pegas pada solenoid mengembalikan posisi plunger dan pintu akses pada keadaan semula. Pada Gambar 10 terdapat aktuator solenoid yang terpasang pada rangka baja ringan yang berfungsi sebagai holder bagi konveyor sekrup yang terletak di bawah tabung konveyor. Jarak 0 cm adalah jarak pakan mulai bergerak dari penakar, pintu akses pertama terdapat pada jarak 42 cm dengan pertambahan jarak 50 cm pada pintu berikutnya hingga pintu akeses terakhir.
Gambar 10 Jarak empat unit pintu akses dan mekanismenya .
11
Integrasi Perangkat Keras Integrasi perangkat keras digambarkan dengan skema rangkaian pada Gambar 11 meliputi penakar yang dikontrol oleh motor stepper Minebea-23LMP6V dengan bantuan modul L98N Dual H-bridge, konveyor sekrup dengan penggerak motor DC Toshiba DGM-341 dilengkapi gearbox, aktuator solenoid sejumlah 4 unit dikontrol oleh modul relai 4 channel dan Arduino Uno R3.
Gambar 11 Skema rangkaian elektronik perangkat keras
12
Pemasangan modul L98N Dual H-bridge pada Arduino Uno R3 di hubungkan pada pin +5V dan GND, pin digital 8-11 sebagai input dan sumber tegangan pada Adaptor 9V/0.6A . Modul relai 4 channel dihubungkan dengan Arduino Uno R3 pada pin +5V, GND, dan pin analog 0-3 sebagai input. Motor DC Toshiba DGM-341 dihubungkan dengan Adaptor 9V/0.6A terintegrasi secara fungsional dan terpisah dari sistem mikrokontroler Arduino Uno R3. Motor stepper Minebea-23LM-P6V memiliki 4 pin yang dihubungkan pada modul L98N Dual H-bridge memberikan variasi tegangan pada 4 pin tersebut sehingga dapat aktif. Modul relai 4 channel menghubungkan sumber tegangan Adaptor 9V/0.6A dengan 4 unit aktuator solenoid. Mikrokontroler Arduino Uno R3 dihubungkan dengan sumber tegangan dari Adaptor 9V/0.6A .
Pengukuran waktu distribusi pakan Pakan kelinci hasil keluaran dari penakar akan masuk kedalam konveyor sekrup untuk didistribusikan. Konveyor sekrup digerakan oleh poros yang tersambung dengan poros Gearbox dari Motor DC Toshiba DGM-341 . Putaran Motor DC diakibatkan arus 0.6A dengan tegangan operasi 9V memiliki kecepatan putar yang akan menghasilkan gaya dorong pada objek di dalam konveyor sekrup. Dorongan secara kontinu yang dihasilkan akibat konstan mengakibatkan kecepatan distribusi pada objek yang mengalami kontak dengan gaya dorong pisau berpilin pada konveyor sekrup. Proses pengukuran waktu distribusi pakan ini dapat digambarkan melalui ilustrasi jarak pintu akses pakan pada kandang seperti yang terlihat pada Gambar 12. s adalah jarak antara pintu akses P1 dengan pintu akses akhir P4, sementara d adalah jarak antar masing-masing pintu akses dan b adalah jarak jangkauan konveyor sekrup menuju pintu akses P1 .
Gambar 12 Ilustrasi jarak pintu akses pakan pada kandang Persamaan jarak setiap pintu akses dan jarak total dapat ditulis sebagai dan b + (n-1)d
(3)
13
b+s=
(4)
Untuk menghitung waktu distribusi pakan dapat digunakan persamaan mengenai hubungan kecepatan (v), waktu tempuh (t) dan jarak (s) dimana: v
(5.a)
t
(5.b)
Sebagai dasar dalam menentukan waktu distribusi pakan secara kolektif dalam penelitian ini direpresentasikan dengan perhitungan rata-rata kecepatan individu pakan sebagai dan jarak setiap pintu ke-n dengan waktu tempuh pakan individu dimana n = 1 untuk pintu ke-1 dan seterusnya hingga n = 4, dengan persamaan sebagai berikut: =
(6)
Maka perhitungan waktu tempuh pakan individu ke pintu akses dapat dinyatakan sebagai: 1.
=
(6.a)
2.
=
(6.b)
3.
=
(6.c)
4.
=
=
(6.d)
Kecepatan distribusi pakan secara kolektif didapatkan dengan data rata-rata kecepatan individu pakan yang menunjukkan karakteristik pola kecepatan yang seragam disebut dengan seleksi dan dinyatakan sebagai: sele si
=
Dengan
adalah banyaknya data
seleksi.
(7)
14
Pemrograman mikrokontroler Pemrograman mikrokontroler Arduino Uno R3 melalui komputer client dengan sistem operasi windows 8 bertujuan sebagai otomatisasi prototipe dalam menjalankan serangkaian perintah agar bekerja sesuai prosedur yang ditetapkan. secara manual menjadi dasar dalam pemrograman Pengolahan data input mikrokontroler melakukan serangkaian mekanisme komputasi. Variable t1, t2, t3, t4 dan t’1, t’2, t’3, t’4 pada Gambar 13 merupakan acuan waktu aktivasi dan nonaktivasi aktuator solenoid yang terhubung dengan relai. Pada diagram blok stepper (2,3,4) dan terusannya menunjukkan sebuah siklus berulang pada pola alur pemrograman untuk distribusi pakan ke pintu akses 2, 3 dan 4 yang berakhir pada saat relai 4 “OFF”.
Gambar 13 Diagram blok alur pemrograman
15
Pengambilan Data Data akan diperoleh dari pengaturan pemrograman mikrokontroler Arduino Uno R3 pada sistem penakar dan pengukuran waktu distribusi pakan secara manual menggunakan stopwatch. Penakar berfungsi sesuai pendefinisian steps per revolution pada motor stepper yang menunjukkan nilai step yang dibutuhkan bagi motor melakukan rotasi 360˚. Banyaknya porsi pakan hasil keluaran dari penakar akan diukur dalam satuan massa gram dan dibandingkan dengan standar pakan kontrol yang diberikan peternak kelinci yakni 1 genggam telapak tangan (dalam satuan volume) yang telah dikonversi dalam satuan massa gram. Pengukuran waktu distribusi pakan dan bertujuan mengetahui hasil keluaran kecepatan distribusi pakan awal dan distribusi pakan akhir penakar yang terdistribusi akibat gaya dorong konveyor sekrup yang berputar dengan konstan. Pengukuran waktu distribusi pakan awal yang dibutuhkan untuk mengukur kecepatan distribusi pakan awal dilakukan dengan mencatat waktu tempuh pakan awal pada pintu akses P1, P2, P3 dan P4 secara berulang kemudian mengambil 9 data ulangan. Pengukuran waktu distribusi pakan akhir hanya dilakukan pada pintu akses P4 yang dibutuhkan untuk mengukur sebagai acuan dalam mengukur waktu delay bukaan pintu akses oleh aktuator solenoid hingga tertutup kembali. Selisih jumlah massa pakan hasil keluaran penakar dan pakan yang keluar dari pintu akses menunjukkan eror pada proses distribusi pakan yang tidak sempurna. Analisis Data Rotasi Motor Stepper Berdasarkan datasheet motor stepper seri Minebea diidentifikasi bahwa motor stepper Minebea-23LM memiliki karakteristik ukuran diameter luar sebesar 2.3 inch, precision hybrid dan step angle 1.8˚. Untuk mencapai rotasi motor hingga 360˚ dibutuhkan 200 step. Arah rotasi motor stepper pada umumnya searah jarum jam dalam bahasa pemrograman mikrokontroler. Screw dalam penakar memiliki arah rotasi berlawanan arah jarum jam untuk dapat mendorong pakan keluar penakar sehingga perlu adanya perubahan arah rotasi motor stepper dengan menambahkan konstanta “–” (minus) pada bahasa pemrograman penentu arah rotasi motor stepper. Untuk melakukan rotasi penuh secara berulang dapat menggunakan metode iterasi/perulangan pada fungsi for dalam bahasa pemrograman Arduino Uno R3. Waktu distribusi pakan Pengukuran waktu distribusi pakan bertujuan mengetahui kecepatan distribusi pakan awal dan akhir oleh konveyor sekrup dilakukan dengan mencatat waktu tempuh pakan awal pada setiap pintu akses secara berulang kemudian mengambil 9 data ulangan pada setiap pintu akses tersebut dan 9 data distribusi pakan akhir pada pintu akses terjauh.
16
Pada Tabel 1a terdapat 36 data pengukuran manual menggunakan stopwatch yang menunjukkan waktu tempuh pakan awal pada setiap pintu dengan 9 data ulangan. Pengambilan data pintu akses yang diuji dilakukan dengan keadaan pintu akses telah terbuka. Data waktu tempuh pakan (awal) pada memiliki rentang data waktu dari yang tersingkat 4.6 detik hingga 6.6 detik, pada memiliki rentang data waktu dari yang tersingkat 10.4 detik hingga 12.5 detik, pada memiliki rentang data waktu dari yang tersingkat 18.0 detik hingga 27.0 detik, pada memiliki rentang data waktu dari yang tersingkat 34.0 detik hingga 38.0 detik. Tabel 1a Data pengulangan waktu tempuh pakan No.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
(detik)
(detik)
5.0 4.6 6.5 5.9 6.0 5.1 6.1 5.4 6.6
10.6 11.2 11.3 10.4 10.4 12.1 12.5 10.9 11.7
(awal) pada P1-P4 (detik)
(detik)
25.0 22.0 21.1 18.3 20.0 18.0 18.2 27.0 23.0
34.0 35.0 36.0 34.0 34.0 36.0 36.0 34.0 38.0
Pada Tabel 1b terdapat data waktu tempuh pakan akhir untuk mencapai pintu akses terjauh P4 pada jarak yang didapat adalah 65 detik hingga 76 detik. Pengukuran (akhir) yang hanya dilakukan pada pintu akses P4 ini dikarenakan sebagai acuan terpenting dalam mengukur waktu akhir pakan terdistribusi dengan lintasan pada konveyor sekrup terjauh yaitu pada pintu akses P4. Tabel 1b Data pengulangan waktu tempuh pakan No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
(detik) 70.0 76.0 74.0 67.0 71.0 65.0 75.0 74.0 67.0
(akhir) pada P4
17
HASIL DAN PEMBAHASAN Jumlah Pakan dari Penakar Penakar menyuplai pakan secara otomatis berdasarkan jumlah pakan yang diinginkan melalui pengaturan rotasi motor stepper pada mikrokontroler Arduino Uno R3 sebagai pengendali prototipe secara otomatis. Hasil yang didapatkan dari konversi jumlah pakan standar yang diberikan peternak kelinci yakni 1 genggam telapak tangan (dalam satuan volume) ke satuan massa adalah seberat 40 gram dengan toleransi hingga 45 gram. Rotasi yang dibutuhkan bagi motor stepper Minebea-23LM untuk menggerakan screw penakar adalah sebanyak 200 step dengan 10 iterasi/pengulangan pada kecepatan rotasi 60 rpm. Hasil pakan keluaran penakar didistribusikan ke seluruh pintu akses secara bergiliran. Tabel 2 menunjukan data perbandingan pakan kontrol dengan pakan keluaran penakar pada percobaan, membuktikan penggunaan motor stepper dapat menentukan jumlah pakan secara akurat dan tidak melewati batas toleransi standar yang ditentukan. Waktu operasi motor stepper pada kecepatan rotasi 60 rpm dengan 10 siklus iterasi/pengulangan adalah 10 detik. Tabel 2 Data perbandingan massa pakan Pakan kontrol
Penakar uji ke-1
Penakar uji ke-2
Penakar uji ke-3
40 gram
40 gram
40 gram
45 gram
Kecepatan distribusi Pakan Dengan mengetahui sebaran data waktu tempuh pakan individu pada Pengukuran waktu distribusi pakan berdasarkan Tabel 1 didapatkan hasil dimana kecepatan pakan individu mencapai jarak = b + (n-1)d
(3)
Persamaan (3) diketahui d = 50 cm menjabarkan = b yang berjarak 42 cm, yang berjarak 92 cm, yang berjarak 142 cm dan yang berjarak 192 cm dengan substitusi persamaan 5a : v
(5.a)
Menjadi =
(8)
18
Hasil perhitungan kecepatan pakan individu awal pada Tabel 3.a menunjukkan sebaran data kecepatan pakan awal yang terdistribusi hingga mencapai pintu akses P1 hingga P4 dan pada Tabel 3.b menunjukkan sebaran data kecepatan pakan akhir yang terdistribusi pada P4. Data Tabel 3.a merupakan data hasil perhitungan manual pada pintu ke-n dari data (awal) pada P1 hingga P4 dengan rentang variasi kecepatan 6.3 cm/detik hingga 9.1 cm/detik, 7.3 cm/detik hingga 8.8 cm/detik, 5.2 cm/detik hingga 7.8 cm/detik, dan 5.0 cm/detik hingga 5.6 cm/detik . Data Tabel 3.b merupakan data hasil perhitungan manual pada pintu P4 dengan rentang variasi kecepatan 2.5 cm/detik hingga 2.9 cm/detik. Data yang diperoleh terdapat pada Tabel 3.a dan Tabel 3.b sebagai berikut: Tabel 3.a Kecepatan pakan individu No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
(cm/detik) 8.4 9.1 6.4 7.1 7.0 8.2 6.8 7.7 6.3
(cm/detik) 8.6 8.2 8.1 8.8 8.8 7.6 7.3 8.4 7.8
Tabel 3.b Kecepatan pakan individu No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
(awal) pada P1-P4 (cm/detik) 5.6 6.4 6.7 7.7 7.1 7.8 7.8 5.2 6.1
(akhir) pada P4 (cm/detik) 2.7 2.5 2.5 2.8 2.7 2.9 2.5 2.5 2.8
(cm/detik) 5.6 5.4 5.3 5.6 5.6 5.3 5.3 5.6 5.0
19
Kecepatan distribusi pakan awal dan kecepatan distribusi pakan akhir bertujuan untuk menjadi data input pada sistem pemrograman Arduino Uno R3 dalam menghitung waktu aktivasi dan waktu non-aktivasi aktuator solenoid. Ilustrasi pada Gambar 14 menggambarkan proses distribusi pakan di dalam konveyor sekrup yang mengalami variasi kecepatan beragam. Hal ini dipengaruhi oleh faktor pakan hasil keluaran penakar secara kontinu selama waktu penakar bekerja dan juga faktor bentuk dan massa pakan.
Gambar 14 Visualisasi variasi kecepatan distribusi pakan Kecepatan distribusi pakan secara kolektif didapatkan dengan data rata-rata kecepatan individu pakan awal dan akhir . Untuk rata-rata kecepatan individu pakan awal diseleksi dari 27 data kecepatan pada , , karena 9 data lainnya dari tidak dapat merepresentasikan kecepatan distribusi pakan awal secara kolektif akibat faktor eror/faktor kesalahan teknis dari konstruksi konveyor sekrup pada daerah sekitar P4 yang mengalami pembengkokan poros sedangkan rata-rata kecepatan individu pakan akhir didapat dari 9 data kecepatan pada . Maka didapatkan perhitungan sebagai berikut: Kecepatan distribusi pakan
awal
awal = awal =
(9.a)
2
awal = 7.4 cm/detik Kecepatan distribusi pakan
(9.b) (9.c)
akhir
akhir =
(10.a)
akhir =
(10.b)
akhir = 2.7 cm/detik
(10.c)
20
Prinsip Aktuator Solenoid sebagai sistem Feeder Aktuator Solenoid tergolong sebagai aktuator elektrik yang diaktifkan dengan menggunakan prinsip solenoida dan prinsip pegas. Ketika kumparan solenoida diberi arus listrik inti atau plunger akan tertarik ke dalam kumparan dan ketika arus listrik dalam kumparan diputus mengakibatkan hilangya induksi magnetik lalu inti besi akan terdorong oleh gaya pemulih yang diberikan pegas pada aktuator solenoid sehingga terjadi mekanisme tarikan dan dorongan. Pada Gambar 15 menjelaskan tahapan dalam menjalankan sistem feeder otomatis yang digunakan dalam prototipe dengan menggunakan prinsip aktuator solenoid. Gambar 15 menjelaskan tahapan (a) aktuator solenoid belum aktif, tahapan (b) pakan awal telah mencapai waktu tempuh dan aktuator solenoid aktif, tahapan (c) aktuator solenoid aktif agar pakan dapat keluar pintu akses dan tahapan (d) aktuator solenoid non-aktif ketika waktu tempuh pakan akhir tercapai atau tidak ada pakan yang ditujukan ke pintu akses dalam keadaan tersebut. Aktuator solenoid dipasang pada rangka baja ringan yang sejajar dengan pintu akses konveyor sekrup. Pemasangan aktuator solenoid pada penelitian ini memperhatikan jarak berdasarkan stroke sebesar 1 cm yang menjadi acuan dalam rekayasa bukaan celah pintu akses. Bukaan celah maksimal pintu akses seperti pada Gambar 15 tahapan (b) terjadi akibat prinsip tarikan dari aktuator solenoid yang bekerja pada bagian pintu akses yang lebih mendekati ujung poros/engsel dari pintu akses sehingga bukaan celah pada ujung bebas dari pintu akses lebih besar dari stroke sebesar 1 cm. Pemasangan aktuator solenoid harus memperhatikan gaya pemulih pegas pada aktuator solenoid. Penutupan celah pintu akses yang sempurna seperti pada Gambar 15 (d) terjadi akibat prinsip dorongan dari aktuator solenoid yang bekerja pada bagian pintu akses yang lebih mendekati ujung bebas dari pintu akses sehingga akan semakin ringan beban pintu akses yang harus dilawan oleh gaya pemulih pegas pada aktuator solenoid. Keseimbangan posisi optimal penempatan aktuator solenoid dalam tarikan dan dorongan pada pintu akan membentuk sudut bukaan tertentu bagi pintu akses.
Gambar 15 Tahapan mekanisme sistem feeder
21
Pola waktu Aktivasi Aktuator Solenoid Hasil pola waktu aktivasi aktuator solenoid didapatkan dari awal dan akhir yang menjadi input variable bagi Arduino Uno R3 dalam melakukan perhitungan dan sebagai waktu tempuh pakan yang konstan. Mikrokontroler Arduino Uno R3 berperan sebagai pengatur jadwal bagi perangkat untuk bekerja sesuai dengan urutan perintah bahasa pemrograman yang dgunakan. Pada Gambar 16 memperlihatkan serangkaian perangkat yang dikendalikan mikrokontroler dalam kondisi dan waktu tertentu.
Gambar 16 Perangkat yang dikendalikan mikrokontroler Aktuator solenoid 1 akan aktif sebelum penakar mengeluarkan pakan 1 karena kecepatan distribusi pakan sebesar 7.4 cm/detik akan menyebabkan pakan 1 melewati pintu akses P1 yang berjarak 42 cm jika aktuator solenoid 1 aktif setelah 10 detik waktu operasi penakar dan aktuator solenoid 1 non-aktif ketika yang tersimpan dalam proses perhitungan mikrokontroler dan diterjemahkan sebagai waktu delay. Aktuator solenoid selanjutnya yaitu aktuator solenoid 2, aktuator solenoid 3 dan aktuator solenoid 4 akan aktif setelah penakar beroperasi selama 10 detik lalu , , dan yang dikurangi 10 detik dari waktu operasi penakar dan dikurangi 1 detik agar terbuka 1 detik sebelum , , dan sehingga diterjemahkan sebagai waktu delay sebelum aktuator solenoid tersebut aktif. Aktuator solenoid 2, aktuator solenoid 3 dan aktuator solenoid 4 akan nonaktif ketika , , dan yang dikurangi waktu delay aktif sehingga diterjemahkan sebagai waktu delay sebelum aktuator solenoid tersebut non-aktif. Pola waktu aktivasi aktuator solenoid dapat dijabarkan melalui Tabel 4 berikut:
22
Tabel 4 Pola waktu aktivasi aktuator solenoid
Penakar Pakan 1 Pakan 2 -
Relai output as-n R1: On as-1: aktif R1: On as-1: aktif Off Off R2: On as-2: aktif
-
Off
Pakan 3
Off R3: On as-3: aktif
-
Off
Pakan 4
Off R4: On as-4: aktif
-
Off
delay (detik)
waktu operasi (detik)
keterangan
Waktu total (menit.[detik.])
0
~
P1 buka
00.[00.00]
0
10.00
Rotasi stepper 10x
00.[10.00]
15.50 0
25.50 10.00
P1 tutup Rotasi stepper 10x
00.[25.50] 00.[35.50]
1.40
~
P2 buka
00.[36.90]
32.60
P2 tutup
01.[09.50]
10.00
Rotasi stepper 10x
01.[19.50]
~
P3 buka
01.[27.60]
44.40
P3 tutup
02.[12.00]
10.00
Rotasi stepper 10x
02.[22.00]
14.90
~
P4 buka
02.[36.90]
(-14.90) + 71.10
56.20
P4 tutup
03.[33.10]
(-1.40) + 34.00 0 8.10 (-8.10) + 52.50 0
Warna yang seragam dari sel tabel menunjukkan keseragaman proses yang sedang berjalan sedangkan waktu delay ditunjukkan dengan sel berwarna kuning. Konveyor sekrup tidak masuk dalam tabel karena selalu aktif berdasarkan kerja motor DC yang disuplai arus tetap oleh adaptor tidak dikendalikan oleh mikrokontroler. Faktor eror distribusi Pakan yang tidak terdistribusi hingga keluar pintu akses dipengaruhi oleh distribusi pakan pada koveyor sekrup yang tidak sempurna dan pada mekanisme buka-tutup pintu akses dapat dikategorikan sebagai faktor eror. Faktor eror berupa massa pakan bervariasi mulai 0.5 gram hingga 2 gram. Konveyor sekrup yang digunakan pada penelitian ini memiliki karakteristik flight yang tidak merata dan mengalami pembengkokkan pada poros sehingga rotasi poros mengalami pergeseran terhadap sumbu. Bentuk pakan berupa pellet silinder yang digunakan dalam penelitian mempunyai variasi panjang yang beragam sehingga sangat mempengaruhi distribusi pakan oleh konveyor sekrup. Pellet silinder terdistribusi dalam tabung konveyor berbentuk silinder dengan pola osilasi dengan besar amplitudo yang dipengaruhi panjang dan berat pellet. Mekanisme buka-tutup pintu akses dipengaruhi kemiringan bukaan pintu sehingga masih terdapat pellet yang tertahan.
23
Analisis Bahasa Pemrograman Mikrokontroler Otomatisasi pada prototipe feeder kelinci ternak melibatkan proses penerjemahan mekanisme kerja perangkat kedalam bahasa pemrograman mikrokontroler Arduino Uno R3. Mikrokontroler memiliki fungsi memori dan pemrograman input-output yang bekerja dengan pendefinisian variable sebelum mengeksekusi perintah yang diberikan. Pada Gambar 17 terdapat screenshot bahasa pemrograman yang digunakan pada mikrokontroler Arduino Uno R3 pada penelitian ini. Baris ke-1 merupakan inisialisasi step size dari motor stepper yang digunakan. Baris ke-2 merupakan inisialisasi relai nomor 2 pada pin analog 1. Baris ke-3 hingga baris ke-12 merupakan penerjemahan persamaan matematika dalam perhitungan rumus yang digunakan dalam penelitian ini. Baris ke-13 merupakan inisialisasi input step size dan pin digital terhadap motor stepper yang digunakan dalam penelitian.
Gambar 17 Inisialisasi variable
24
Screenshot pada Gambar 18 menunjukkan serangkaian perintah pada bahasa pemrograman mikrokontroler. Baris ke-1 merupakan pengaturan kecepatan rotasi dari motor stepper yang digunakan yakni 60 rpm. Baris ke-4 merupakan inisialisasi relai dalam keadaan normal menggunakan sinyal high. Baris ke-6 merupakan perintah melakukan rotasi motor stepper sebanyak step size dengan konstanta “–” (minus) yang menyebab an arah rotasi berlawanan arah jarum jam pada siklus logika for dengan 10 kali pengulangan. Baris ke-7 dan baris ke-8 menunjukkan waktu delay yang ditentukan dari variable d2 dan j2 sebelum melakukan perintah selanjutnya, dimana d2 dan j2 adalah persamaan perhitungan yang telah diinisialisasi sebelumnya. Baris ke-8 dan baris ke-11 merupakan perintah aktifasi relai berdasarkan sinyal low dan non-aktifasi relai berdasarkan sinyal high.
Gambar 18 Perintah dalam bahasa pemrograman
25
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Penakar pakan dapat mengatur keluaran porsi pakan berbentuk pellet sesuai kebutuhan dengan massa 40 gram hingga 45 gram dan termasuk dalam toleransi kontrol pakan yang diperbolehkan. Konveyor sekrup termodifikasi dengan tambahan pintu akses yang diaktivasi aktuator solenoid berdasarkan perhitungan waktu oleh mikrokontroler dapat berfungsi sebagai distributor pakan ke setiap kandang dengan jarak yang ditentukan. Pembuatan prototipe Feeder Kelinci Ternak Otomatis Menggunakan Prinsip Aktuator Solenoid dapat dijadikan rujukan penggunaannya sebagai inovasi pengembangan sistem perangkat otomatis dalam proses pemeliharaan kelinci ternak. Saran Pembuatan penakar pakan harus memerhatikan bentuk wadah pakan sehingga tidak mendesak screw dan membuat rotasi motor stepper macet akibat terbebani pakan. Penggunaan konveyor sekrup harus memerhatikan bentuk flight dan poros konveyor agar mencegah faktor eror dalam distribusi pakan. Aktuator solenoid dapat dibuat/dimodifikasi dengan menyesuaikan bukaan celah pintu akses sehingga kemiringan pintu akses membuat semua pakan terjatuh ke kandang yang dituju. Bentuk pakan yang disarankan adalah pellet berbentuk bundar sehingga mudah terdorong dalam lintasan tabung koveyor yang berbentuk silinder.
26
DAFTAR PUSTAKA 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10
11 12
13
14
15 16
Manzhur F. Kelinci: Pemeliharaan Secara Ilmiah, Tepat dan Terpadu. Penerbit NUANSA: Bandung. 2009. Santoso AB, Martinus dan Sugiyanto. Pembuatan Otomasi Pengaturan Kereta Api, Pengereman, dan Palang Pintu Pada Rel Kereta Api Mainan Berbasis Mikrokontroler . [Skripsi]. Lampung (ID): Unila. 2013. Keithley JF. The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 BC The 1940s. New York: IEEE Press. 1999. Young HD, Roger A Freedman. Fisika Universitas/Edisi kesepuluh/Jilid 2. Jakarta : Erlangga. 2004. Muhammad AA, Ratna Adil. Rancang Bangun Alat Pencampur Obat secara Otomatis Berbasis PC. [Skripsi]. Surabaya (ID): Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 2012. Linear solenoid actuator [internet]. [Diunduh 2016 Maret 30]. Tersedia pada : https://www.electronics-tutorials.ws/io/io_6/. Lussiana ETP, Atit Pertiwi, Hustinawati, Ary Bima K, M. Achsan Isa A.A,Yogi Permadi. Mekatronika. Depok (ID): Gunadarma. 2011. Riantinigsih WN. Pengamanan Rumah berbasis MC ATMega 8535 dengan sistem informasi menggunakan PC. [Skripsi]. Medan (ID):. Universitas Sumatra Utara. 2009. Arduino Uno R3 [internet]. [Diunduh 2016 April 14]. Tersedia pada : https://www.uge-one.com/product_info.php/products_id/37. Susanto H, Rozeff Pramana, Muhammad Mujahidin. Perancangan Sistem Telemetri Wireless Untuk Mengukur Suhu dan Kelembaban Berbasis Arduino Uno R3 ATmega328p dan Xbee Pro. [Skripsi]. Tanjung Pinang (ID): Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja Ali Haji. 2013. Syahrul. Motor stepper: teknologi, metoda dan rangkaian kontrol. Majalah Ilmiah UNIKOM. 2011; 2(6): 188- 189. Zamroni M, Moediyono. Kendali Motor DC Sebagai Penggerak Mekanik Pada Bracket LCD Proyektor dan Layar Dinding Berbasis Mikrokontroler AT89S51. [Skripsi]. Semarang (ID): Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang. 2010. Gearbox motor DC [internet]. [Diunduh 2017 Januari 26]. Tersedia pada : https://www.hades.mech.northwetern.edu/index.php/Brushed_DC_Moto r_Theory/. Screw conveyor component [internet]. [Diunduh 2016 April 5]. Tersedia pada : millelevatorsupply.com/product-category/conveyor-equipmentaccessories/screw-conveyors/screw-conveyor-parts /. Siregar SF. Alat Transportasi Benda Padat. Medan (ID): Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 2004. Motor stepper minebea [internet]. [Diunduh 2017 Januari 18]. Tersedia pada : http://www.ebay.com/itm/Astrosyn-Minebea-Stepper-Motor-ModelType-23LM-C202-P4V-/360806713593/.
27
LAMPIRAN Lampiran 1 Bahasa pemrograman pada Arduino Uno R3 #include <Stepper.h> const int stepsPerRevolution = 200; // int RELAY1 = A0; long int s1 = 42000 ; long int d = 50000; int s2 =(s1 + 1*d); int Vkonstan = 7400; int Vwkonstan = 2700; float t1 = (s1 / Vkonstan); Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11); void setup() { myStepper.setSpeed(60); Serial.begin(9600); pinMode(RELAY1, OUTPUT); digitalWrite(RELAY1, HIGH); Serial.begin(9600); } void loop() { digitalWrite(RELAY1, LOW); Serial.println("RELAY1 ON"); delay(0); for ( int i=0; i<10;i++){ Serial.println("counterclockwise"); myStepper.step(-stepsPerRevolution); } delay (w1); digitalWrite(RELAY1, HIGH); Serial.println("RELAY1 OFF"); }
28
Lampiran 2 Foto dokumentasi penelitian
(A) Perakitan prototipe dan uji coba
(B) Proses pengukuran massa pakan dan volume pakan.
(C) Prototipe pada kandang kelinci tampak depan dan tampak belakang
29
(D) Detil sudut pandang prototipe dari atas, ujung awal dan ujung akhir
30
Lampiran 3 Diagram Alir Penelitian Mulai
menghitung porsi pakan penakar
modifikasi konveyor sekrup dengan pintu akses
uji distribusi pakan
logika pemrograman
waktu tempuh pakan
awal & akhir
massa pakan keluaran penakar
Upload ke mikrokontroler
pola waktu aktivasi aktuator solenoid
uji prototipe
selesai
31
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 7 Mei 1995. Penulis merupakan putra ke dua dan anak satu-satunya, anak dari pasangan Mukhlas Ansori dan Euis Sartika. Penulis menempuh pendidikan MA pada tahun 2009-2012 di MA Negeri 2 Kota Bogor dan melanjutkan pendidikan di perguruan tinggi pada tahun 2012 di Instititut Pertanian Bogor Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Fisika melalui jalur tes tulis. Selama kuliah penulis menekuni bidang ternak kelinci sebagai hobby serta aktif di berbagai organisasi dan kegiatan mahasiswa, antara lain: Anggota LDF Serum-G Fmipa IPB pada tahun 2014, Kepala Divisi MPDD G-Force MPF Fmipa angkatan 50, Kepala divisi Islamic Student Center LDF Serum-G Fmipa IPB pada tahun 2015, Anggota Green Power Club Fisika pada tahun 2015. Penulis juga aktif sebagai Asisten PAI IPB pada tahun 2014 - 2016. Penulis dapat dihubungi di
[email protected].
