PEMBUATAN ALAT PENGUSIR HAMA KERA DI PERKEBUNAN KARET BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8 Studi Kasus : Desa Danau Cala Kec.Lais Musi Banyuasin Sumatera Selatan
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Supriangga 12.11.5794
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2015
PEMBUATAN ALAT PENGUSIR HAMA KERA DI PERKEBUNAN KARET BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8 Studi Kasus : Desa Danau Cala Kec.Lais Musi Banyuasin Sumatera Selatan Supriangga1), Armadyah Amborowati2), 1),2)
Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283 Email : supriangga.s
[email protected]),
[email protected] @amikom.ac.id2)
. Petani yang dulunya harus berteriak-teriak berteria untuk mengusir kera digantikan oleh sirine.
Abstract - Monkey is one of the main enemies of farmers can strike at any time, the rubber plant. Monkey destroys and eats the leaves and shoots of damaging the skin of the young plant stem so that the rubber plant growth is disrupted.
Untuk itu penulis merumuskan masalah bagaimana merancang perangkat keras dan perangkat lunak alat pengusir hama kera di perkebunan karet serta bagaimana cara kerja alat pengusir hama kera di perkebunan karet. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang bangun alat pengusir hama kera di perkebunan karet berbasis mikrokontroler ATmega8. Manfaat penelitian adalah membantu meringankan kerja petani dalam menangani masalah hama kera di perkebunan karet, mening meningkatkan produktivitas kerja petani dan hasil panen.
Farmers usually to keep shouting and use the weapon assembled on its own that generates sound bang to expel pests monkey. The ever-growing growing world of technolog technology could replace the work of a farmer in expelling the monkey in the rubber plantations. Farmers who were once the must see monkeys come into the estate was replaced by the light sensor or LDR (light defendent resistor). Farmers who used to have to take a decision ecision to expel the monkey replaced by ATmega8 microcontroller. Farmers who were once the must to keep shouting to expel the monkey was replaced by the siren. When the monkeys into plantations and to touch the light sensor, then the microcontroller gets the he input from sensors and give an output for the siren goes off for 20 seconds to expel the monkey.
2. Pembahasan Alat pengusir hama kera di perkebunan karet ini terdiri dari dua bagian utama yaitu sistem perangkat keras (hardware) dan sistem perangkat lunak (software). Sistem perangkat keras terdiri dari rangkaian catu daya 5 volt, sistem rangkaian sensor dan sistem minimum rangkaian mikrokontroler ATmega8. Sistem perangkat lunak (software) yaitu menggunakan pemograman bahasa C. Setiap bagian-bagian bagian dari sistem dibagi menjadi beberapa bagian kecil dia diagram blok untuk kemudian dihubungkan menjadi satu blok rangkaian utuh.Diagram blok sederhana aplikasi mikrokontroler ATmega8 sebagai pengusir hama kera di perkebunan karet dengan bunyi sirine dapat di lihat pada Gambar 1.
Keyword - Monkey, Farmers, Microcontroller ATmega8, LDR (light defendent resistor), Siren. 1. Pendahuluan Karet alam Indonesia memiliki peranan yang sangat strategis karena merupakan salah satu komoditi industri hasil tanaman tropis yang mempunyai peranan penting sebagai sumber devisa non migas bagi Indonesia. Melihat adanya peningkatan permintaan akan bahan karet alami khususnya di negara-negara negara industri, ma maka upaya untuk meningkatkan persediaan akan karet alami dan industri produksi karet merupakan langkah yang bagus. Namun upaya tersebut masih dihadapkan pada berbagai kendala, salah satunya adalah serangan hama kera pada tanaman karet. Kera merusak dan memakan bagian pucuk daun dan merusak kulit batang tanaman yang masih muda sehingga pertumbuhan tanaman karet terganggu[1].
Gambar 1. Diagram blok sistem pe pengusir hama kera
Berkembangnya dunia teknologi bisa menggantikan pekerjaan seorang petani dalam mengusir kera di perkebunan karet. Petani yang duluny dulunya harus melihat kera datang memasuki perkebunan digantikan oleh sensor cahaya atau LDR (light defendent resistor) resistor). Petani yang dulunya harus mengambil keputusan untuk mengusir kera digantikann oleh mikrokontroler ATmega8
Dari diagram blok Gambar 1 diatas dapat dijelaskan konsep atau cara kerja sistem secara keseluruhan. Laser berfungsi sebagai sumber cahaya. Cahaya laser ditembakkan tepat mengenai permukaan sensor LDR. Sedangkan LDR berfungsi untuk mendeteksi mendete cahaya. Ketika cahaya laser terhalang oleh suatu obyek (kera),
1
maka sensor LDR mengirim sinyal high (1) ke sist sistem pengontrol (mikrokontroler). Kemudian sistem pengontrol akan memproses sinyal untuk mengaktifkan sirine selama waktu tertentu. Skema umum penempatan alat di lapangan dapat dilihat pada Gambar 2.
2.2 Perancang Perangkat Keras (Hardware) ardware) 2.2.1 Rancangan Sistem atau Desain Produk Konsep awal produk melalui rancangan sistem yang di implementasikan terhadap mikrokontroler ATmega8 dan sensor LDR berupa rancangan dalam bentuk skematik dan PCB. Untuk menghubungkan suatu komponen ke komponen lain, kita harus terlebih dahulu mengetahui cara kerja alat dan fungsinya, agar rancangan kita sesuai dengan dengan yang kita harapkan. Perancangan layout PCB membantu untuk mengetahui apakah rangkaian yang telah kita buat sudah benar. Rancangan ini menggunakan ARES untuk mendesain PCB yang dilengkapi dengan simulasi pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di upgrade ke PCB.
Gambar 2. Skema penempatan alat di lapangan Pada Gambar 2 posisi laser ditempatkan di satu titik sudut perkebunan karet. Cahaya laser yang dipancarkan membentuk garis vertikal yang diposisikan tepat mengenai sensor LDR. Dalam hal ini mengunakan dua laser dan dua LDR yang dirancang untuk meminimalkan terdeteksinya hewan-hewan hewan kecil seperti, burung, belalang, tikus dan sebagainya. Ketika cahaya laser terhalang oleh suatu obyek (burung), maka senso sensor LDR mengirim sinyal high (1) ke sistem pengontrol. Kemudian sistem pengontrol akan memroses sinyal untuk mengaktifkan sirine selama waktu tertentu.
Gambar 3. Rancangan layout PCB 2.3 Perancang Perangkat Lunak (Software)
2.1 Alat dan Bahan Penelitian
Perancangan pemprograman menggunakan bahasa C. Bahasa tingkat tinggi merupakan bahasa yang mudah di pahami oleh manusia, C dan C++ merupakan contoh dari bahasa tingkat tinggi. Contoh lain dari bahasa tingkat tinggi adalah pascal, perl, java dan lain sebagainya. Sedangkan bahasa tingkat rendah merupakan bahasa mesin atau bahasa assembly [2]. Perancangan perangkat lunak untuk sistem kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut :
Adapun Alat dan Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah : 1. Mikrokontrolerr ATmega8, digunakan sebagai sistem kontrol alat pengusir hama kera di perkebunan karet. 2. Sensor LDR (light dependent resistor), digunakan sebagai pendeteksi cahaya tampak. 3. Laser, digunakan sebagai sumber cahaya tampak tampak. 4. LED, digunakan sebagai indikator jika sistem mendeteksi objek (kera). 5. Buzzer, output berupa indikator bunyi yang digunakan sebagai skenario dari sirine saat pengujian alat. 6. Diode, digunakan untuk menyearahkan nyearahkan arus. 7. Modul Regulator, digunakan untuk catu daya alat. 8. Resistor, digunakan sebagai hambatan. 9. Transistor, digunakan sebagai penguat arus. 10. Relay, digunakan sebagai saklar (menghubung dan memutuskan jalur rangkaian. 11. Motor Sirine, digunakan sebagai sumber bunyi 12. Box plastik, digunakan untuk packaging bagian komponen rangkaian.
Gambar 4. Flowchart sistem
2
2.4 Alur Penelitian Pembuatan alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 di perkebunan karet dilakukan melalui beberapa tahap. Tahapan tata laksana penelitian dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 7. Hasil akhir produk Pada gambar 7 terlihat bahwa pengusir kera di perkebunan perangkat keras yang terdiri rangkaian sensor, satu blok mikrokontroler ATmega8,, blok volt dan blok rangkaian sirine.
alat pengontrol sistem karet didukung oleh dari dua buah blok rangkaian minimum rangkaian catu daya 5
3.2 Pengujian Gambar 5. Alur penelitian
1. Pengujian Blok Power Supply
2.5 Alur Produksi
Pengujiaan blok rangkaian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dengan menggunakan Volmeter, tegangan keluaran yang diukur yaitu IC regulator 5V. Sumber tegangan yang digunakan untuk memberikan catu daya pada alat pengusir hama kera di perkebunan karet berbasis mikrokontroler ATmega8 ini adalah sumber tegangan DC sebesar 5V. Power supply diuji pertama kali, karena digunakan untuk menjalankan sistem secara keseluruhan. Tegangan 5V digunakan untuk menjalankan alankan rangkain minimum mikrokontroler ATmega8, rangkaian sensor, rangkain driver relay dan sumber tegangan sirine.
Merupakan tahapan perencanaan sebelum memulai proses produksi. i. Alur produksi bertujuan untuk mempersiapkan segala sesuatunya agar proses produksi dapat berjalan sesuai konsep yang diharapkan.
2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Sinyal masukan dari sensor, masuk pada port C.0 dan port C.1. Sinyal masukan tersebut diproses untuk menghasilkan sinyal keluaran selama 20 detik. Keluaran sinyal dari mikrokontroler melalui port B.3 dan port B.2 untuk dapat mengaktifkan relay 5 volt. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATmega pada penelitian ini berfungsi dengan baik. 3. Pengujian Rangkaian Sensor LDR Rangkaian sensor menggunakan rangkaian pembagi tegangan yang tersusun oleh resistor variabel dan sensor LDR. Hasil pengukuran yang telah dilakukan diperoleh tegangan keluaran dari pembagi tegangan dalam keadaan gelap sebesar 4,68 volt. Tegangan ngan keluaran ini akan berkurang dengan bertambahnya intensitas cahaya laser yang mengenai sensor LDR. Semakin besar intensitas cahaya laser yang mengenai permukaan sensor LDR semakin kecil tegangan keluarannya. Sebaliknya, semakin kecil intensitas cahaya laser yang mengenai sensor LDR semakin besar tegangan keluaran sensor. Dari hasil pengujian terhadap rangkaian minimum mikrokontroler ATmega8 sinyal yang masuk ke mikrokontroler troler dari tegangan 0 volt sam sampai 4,68 volt. Sinyal rendah (low) berkisar antara 0 volt v sampai 1,09 volt.
Gambar 6. Alur produksi 3. Hasil dan Pengujian 3.1 Hasil Setelah dilakukan perancangan dan pengujian aplikasi mikrokontroler ATmega8 sebagai pengontrol sistem pengusir hama kera di perkebunan karet maka diperoleh hasil berupa suatu sistem alat pengusir kera seperti pada Gambar 7.
3
1 2 3
15
0,033
Relay Tidak Aktif
4
20
0,05
Relay Tidak Aktif
Hasil pengukuran yang dilakukan dalam menentukan jarak maksimum cahaya laser adalah sejauh 120 meter, terlihat pada keluaran sinyal high (1). Data pengukuran jarak maksimum cahaya laser yang mampu memberikan sinyal high dapat dilihat pada Tabel 1. Secara keseluruhan alat bekerja dengan baik, Ketika power supply dinyalakan dan laser ditembakkan tepat pada LDR. Bagian relay bekerja normal, lampu LED indikator menyala. Ketika kedua laser dihalangi suatu objek, sakelar yang terdapat pada relay bekerja normal menghubungkan output dari sistem pengontrol sesuai dengan program yang telah ditanamkan pada mikrokontroler ATmega8. Ketika cahaya laser terhalang oleh objek (kera) maka seketika itu pula sirine langsung berbunyi selama 20 detik. Dalam rentang waktu tersebut apabila cahaya laser terhalang lagi oleh objek (kera) lain, maka bunyi sirine tidak diulang dari awal namun, tetap diteruskan berbunyi selama 20 detik. Tepat pada saat detik ke-20 hampir selesai kemudian cahaya laser terhalang lagi oleh objek (kera) maka sirine melanjutkan bunyinya selama 20 detik lagi. Kemudian selama kedua laser masih dihalangi oleh suatu objek, maka sirine akan berbunyi terus menerus selama alat belum di reset ulang. Kecuali jika salah satu sirine tidak terhalang, maka pada detik ke-20 hampir selesai sirine akan berhenti berbunyi dan alat kembali ke normal. Selama penelitian yang telah dilakukan, kendala-kendala yang dihadapi diantaranya adalah sulitnya menentukan sensitivitas dari sinyal sensor, memfokuskan cahaya laser pada sensor pada jarak yang relatif jauh, tonggak tempat memasang laser dan sensor, serta jarak pandang terhadap cahaya laser.
5
25
0,049
Relay Tidak Aktif
6. Pengujian Batas Tegangan Minimum
6
30
0,057
Relay Tidak Aktif
7
35
0,062
Relay Tidak Aktif
8
40
0,074
Relay Tidak Aktif
9
45
0,082
Relay Tidak Aktif
10
50
0,095
Relay Tidak Aktif
11
55
0,14
Relay Tidak Aktif
12
60
0,21
Relay Tidak Aktif
13
65
0,3
Relay Tidak Aktif
14
75
0,36
Relay Tidak Aktif
15
80
0,44
Relay Tidak Aktif
16
85
0,54
Relay Tidak Aktif
17
90
0,62
Relay Tidak Aktif
18
95
0,71
Relay Tidak Aktif
19
100
0,93
Relay Tidak Aktif
No
Tegangan Input (V in)
Kondisi Mikrokontroler
Kondisi Relay
20
105
1,04
Relay Tidak Aktif
1
5 Volt
Bekerja
Bekerja
21
110
1,105
Relay Tidak Aktif
2
4 Volt
Bekerja
Bekerja
22
115
2,41
Relay Tidak Aktif
3
3,1 Volt
Bekerja
Tidak Bekerja
23
120
3,57
Relay Aktif
4
2,5 Volt
Bekerja
Tidak Bekerja
5
1,5 Volt
Tidak Bekerja
Tidak Bekerja
6
5 Volt
Bekerja
Bekerja
Sedangkan untuk sinyal tinggi (high) berkisar antara 2,5 volt sampai 5 volt. 4. Pengujian Blok Rangkaian Driver Relay
Dari hasil pengukuran, ketika kondisi tegangan pada titik ukur A = 0 V, pada titik B = 0 V maka pada kondisi relay akan off (tidak aktif). Ketika kondisi tegangan titik relay ukur A = 4,3 V, tegangan pada titik ukur B = 4,6 V maka pada kondisi relay akan On (aktif) sehingga akan menggerakkan sakelar yang terdapat di dalam relay. 5. Pengujian Alat secara Utuh
Pengujian alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 dilakukan dengan menghidupkan dan mengatur posisi laser. Cahaya laser ditembakkan tepat mengenai permukaan sensor LDR. Sedangkan LDR berfungsi untuk mendeteksi cahaya dan mengirimkan sinyal ke sistem pengontrol untuk menghidupkan sirine. Pengujian alat dilakukan dengan cara pengukuran jarak maksimum intensitas cahaya laser terhadap resistensi sensor LDR. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Pengukuran jarak maksimum cahaya laser No
Jarak
Tegangan Keluaran (Vo)
Keterangan
5
0,03
Relay Tidak Aktif
10
0,029
Relay Tidak Aktif
Pengujian ini bertujuan untuk melihat dan mengukur besaran tegangan minimum yang dapat digunakan untuk mencatu rangkaian tanpa mempengaruhi kerja keseluruhan alat. Pengujian dilakukan dengan cara menurunkan tegangan catu daya di bawah level tegangan dari rancangan alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 sampai batas minimum level tegangan tertentu yang tidak mengganggu kinerja keseluruhan alat. Untuk melakukan pengujian terhadap batas minimum tegangan kerja alat, dilakukan dengan cara memberikan tegangan input yang bervariasi dibawah 5 volt. Hasil pengujian terhadap batas tegangan minimum dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2. Hasil pengukuran batas tegangan minimum
4
masing komponen. Jika kenaikan suhu masih dalam batas suhu yang tertulis pada datasheet, maka dapat dipastikan komponen dapat bekerja optimal tanpa ada pengaruh dari kenaikan atau penurunan suhu.
Berdasarkan dari pengamatan dan tabel hasil pengujian batas tegangan minimum, dapat dilihat bahwa alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 masih dapat bekerja pada tegangan 2,5 Volt. Pada tegangan 4 Volt, blok rangkaian driver relay dan blok rangkaian mikrokontroler masih dapat bekerja normal. Pengujian pemberian tegangan catu dibawah 4 Volt menyebabkan rangkaian driver relay tidak bekerja, namun blok rangkaian mikrokontroler masih dapat bekerja. Pemberian tegangan catu daya dibawah 2,5 Volt mengakibatkan blok rangkaian mikrokontroler tidak bekerja.
Kenaikkan suhu yang perlu diperhatikan adalah pada modul regulator yang menggunakan IC regulator viver22a , komponen semikonduktor tersebut memiliki kenaikkan suhu yang lebih tinggi dibanding komponenkomponen yang lain. Pada IC regulator, hasil pengukuran suhu ketika alat dinyalakan berada pada suhu 34 ºC dan pada saat alat telah dihidupkan selama selang waktu 24 jam, suhu komponen naik menjadi 44 ºC sehingga dapat dilihat bahwa komponen IC regulator mengalami kenaikan suhu sebesar 10 ºC.
Sesuai dengan batas tegangan minimum yang tertera pada data sheet, komponen relay dapat bekerja pada tegangan 5 volt, maka pemberian tegangan dibawah 5 volt ke blok rangkaian driver relay akan mengakibatkan rangkaian driver relay tidak dapat bekerja normal.
Secara keseluruhan, kenaikan suhu komponen IC regulator viver22a tidak berpengaruh pada kerja alat. Rangkaian alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 tetap bekerja secara normal karena kenaikan suhu komponen IC regulator viver22a masih berada dibawah batas suhu maksimal sebesar 125 ºC sesuai dengan datasheet yang dikeluarkan oleh pabrik pembuatannya.
Pada blok rangkaian mikrokontroler ATmega8, pemberian catu daya tegangan melalui AC matic. 5 Volt dan menjaga agar arus catu daya ke mikrokontroler tetap stabil. Berdasarkan datasheet mikrokontroler Atmega8, tegangan yang dibutuhkan agar dapat bekerja normal sebesar 4 Volt sampai dengan 5 Volt. Pemberian tegangan di bawah 4 Volt menyebabkan rangkaian mikrokontroler tidak dapat bekerja.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang diperoleh dan analisis yang telah dilakukan terhadap penelitian pembuatan alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 di perkebunan Karet maka dapat disimpulkan bahwa :
7. Pengujian Performa / Kemampuan Kerja dari Alat
Setiap komponen semikonduktor jika bekerja dan mendapat arus listrik, maka suhunya akan turun naik. Kenaikan dan penurunan suhu yang signifikan dapat mempengaruhi kerja dari komponen semikonduktor. Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan alat thermometer dengan satuan ukuran celcius (ºC). Hasil pengukuran suhu komponen-komponen utama pada rangkaian alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 dapat dilihat pada tabel 3.
1. Sistem aplikasi mikrokontroler ATmega8 sebagai pengontrol sistem pengusir hama kera dengan bunyi sirine mampu untuk mengusir kera di perkebunan karet. Bunyi sirine diatur berbunyi selama 20 detik. 2. Sistem ini dapat mendeteksi kehadiran kera di area perkebunan karet dengan jarak maksimum 120 meter.
Tabel 3. Hasil pengukuran suhu komponen No
Nama Komponen
Suhu Awal
Suhu Akhir
1
IC ATmega8
32ºC
32 ºC
2
Relay
33 ºC
35 ºC
3
LDR
32 ºC
34 ºC
4
Transistor
33 ºC
34 ºC
5
IC regulator viver22a
34 ºC
44 ºC
6
IC ATmega8
32ºC
32 ºC
5. Saran
Untuk penyempurnaan lebih lanjut maka beberapa saran yang perlu ditambahkan, antara lain: 1. Perlu adanya penelitian yang lebih lanjut untuk menguji keefektifan alat di lapangan agar alat ini dapat diproduksi secara masal. 2. Perlu dibuatnya catu daya yang hemat energi bahkan gratis seperti solar cell/panel surya.
Pengukuran suhu komponen-komponen utama dilakukan pada saat suhu udara di ruangan di ruangan berkisar pada ±32 ºC. Hasil pengukuran suhu komponen-komponen utama dapat bervariasi tergantung kondisi suhu ruangan pada saat dilakukannya pengukuran.
3. Perlu adanya penelitian yang lebih lanjut mengenai suara-suara yang ditakuti oleh hama kera. Daftar Pustaka
[1] Setiawan, D H.2008. Petunjuk Lengkap Budidaya Karet. Penerbit Agromedia Pustaka. [2] Andrianto, H.2013. Pemrograman mikrokontroler AVR ATmega16 menggunakan Bahasa C Codevision AVR. Bandung : Penerbit Informatika.
Berdasarkan dari tabel hasil pengukuran suhu komponen-komponen utama pada rangkaian alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8, dapat dilihat bahwa kenaikan suhu setiap komponenkomponen elektronik utama berada dibawah batas maksimal suhu kerja berdasarkan datasheet masing5
Biodata Penulis Supringga, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2015. Armadyah Amborowati, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2004. Memperoleh gelar Master of Engineering (M.Eng) Program Pasca Sarjana Magister Teknologi Informasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun 2009. Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta.
6
