PEMBUATAN ALAT PENGUSIR HAMA KERA DI PERKEBUNAN KARET BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8

Transkripsi

1 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 kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2015

2

3 PEMBUATAN ALAT PENGUSIR HAMA KERA DI PERKEBUNAN KARET BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8 Studi Kasus : Desa Danau Cala Kec.Lais Musi Banyuasin Sumatera Selatan Supriangga 1), Armadyah Amborowati 2), 1),2) Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia supriangga.s@students.amikom.ac.id 1), armadyah.a@amikom.ac.id 2) 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. Farmers usually to keep shouting and use the weapon assembled on its own that generates sound bang to expel pests monkey. The ever-growing world of 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 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 input from sensors and give an output for the siren goes off for 20 seconds to expel the monkey. 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 mempunyaii peranan penting sebagai sumber devisa non migas bagi Indonesia. Melihat adanya peningkatan permintaan akan bahan karet alami khususnya di negara-negara industri, 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 kulitt batang tanaman yang masih muda sehingga pertumbuhan tanaman karet terganggu[1]. Berkembangnya dunia teknologi bisa menggantikan pekerjaan seorang petani dalam mengusir kera di perkebunan karet. Petani yang dulunya harus melihat kera datang memasuki perkebunan digantikan oleh sensor cahaya atau LDR (light defendent resistor). Petani yang dulunya harus mengambil keputusan untuk mengusir kera digantikan oleh mikrokontroler ATmega8. Petani yang dulunya harus berteriak-teriak untuk mengusir kera digantikan oleh sirine. Untuk itu penulis merumuskan masalah bagaimana merancang perangkat keras dan perangkat lunak alat pengusir hama kera di perkebunann 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, meningkatkan produktivitas kerja petani dan hasil panen. 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 dari sistem dibagi menjadi beberapa bagian kecil 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. Gambar 1. Diagram blok sistem pengusir hama kera 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 cahaya. Ketika cahaya laser terhalang oleh suatu obyek (kera), 1

4 maka sensor LDR mengirim sinyal high (1) ke 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. 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 kecil seperti,, burung, belalang, tikus dan sebagainya. Ketika cahaya laser terhalang oleh suatu obyek (burung), maka sensor LDR mengirim sinyal high (1) ke sistem pengontrol. Kemudian sistem pengontrol akan memroses sinyal untuk mengaktifkan sirine selama waktu tertentu. 2.1 Alat dan Bahan Penelitian Adapun Alat dan Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah : 1. Mikrokontroler ATmega8, digunakann sebagai sistem kontrol alat pengusir hamaa kera di perkebunan karet. 2. Sensor LDR (light dependent resistor), sebagai pendeteksi cahaya tampak. 3. Laser, digunakan sebagai sumber cahaya 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 arus. 7. Modul Regulator, digunakan untuk catu daya alat. 8. Resistor, digunakan sebagai hambatan. 9. Transistor, digunakan sebagai penguat arus. digunakan 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. 2.2 Perancang Perangkat Keras (Hardware) Rancangan Sistem atau Desain Produk Konsep awal produk melalui rancangann 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 padaa level skematik sebelum rangkaian skematik di upgrade ke PCB. Gambar 3. Rancangan layout PCB 2.3 Perancang Perangkat Lunak (Software) Perancangan pemprograman menggunakan bahasa C. Bahasa tingkat tinggi merupakan bahasaa 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 : Gambar 4. Flowchart sistem 2

5 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 : 2.5 Alur Produksi Gambar 5. Alur penelitian Merupakan tahapan perencanaan sebelum memulai proses produksi. Alur produksi bertujuan untuk mempersiapkan segala sesuatunya agar proses produksi dapat berjalan sesuai konsep yang diharapkan. 3. Hasil dan Pengujian 3.1 Hasil Gambar 6. Alur produksi 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. 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. 3.2 Pengujian 1. Pengujian Blok Power Supply 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 rangkain minimum mikrokontroler ATmega8, rangkaian sensor, rangkain driver relay dan sumber tegangan sirine. 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 alat pengontrol sistem karet didukung oleh dari dua buah blok rangkaian minimum rangkaian catu daya 5 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 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 cahayaa laser yang mengenai sensor LDR semakin besar tegangan keluaran sensor. Dari hasil pengujian terhadap rangkaian minimum mikrokontroler ATmega8 sinyal yang masuk ke mikrokontroler dari tegangan 0 volt sampai 4,68 volt. Sinyal rendah (low) berkisar antara 0 volt sampai 1,09 volt. 3

6 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 1 5 0,03 Relay Tidak Aktif ,029 Relay Tidak Aktif ,033 Relay Tidak Aktif ,05 Relay Tidak Aktif ,049 Relay Tidak Aktif ,057 Relay Tidak Aktif ,062 Relay Tidak Aktif ,074 Relay Tidak Aktif ,082 Relay Tidak Aktif ,095 Relay Tidak Aktif ,14 Relay Tidak Aktif ,21 Relay Tidak Aktif ,3 Relay Tidak Aktif ,36 Relay Tidak Aktif ,44 Relay Tidak Aktif ,54 Relay Tidak Aktif ,62 Relay Tidak Aktif ,71 Relay Tidak Aktif ,93 Relay Tidak Aktif ,04 Relay Tidak Aktif ,105 Relay Tidak Aktif ,41 Relay Tidak Aktif ,57 Relay 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. 6. Pengujian Batas Tegangan Minimum 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 No Tegangan Input (V in) Kondisi Mikrokontroler Kondisi Relay 1 5 Volt Bekerja Bekerja 2 4 Volt Bekerja Bekerja 3 3,1 Volt Bekerja Tidak Bekerja 4 2,5 Volt Bekerja Tidak Bekerja 5 1,5 Volt Tidak Bekerja Tidak Bekerja 6 5 Volt Bekerja Bekerja 4

7 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. 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. 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. 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. 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 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. 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 masingmasing 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. 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. 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. 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 : 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. 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. 3. Perlu adanya penelitian yang lebih lanjut mengenai suara-suara yang ditakuti oleh hama kera. Daftar Pustaka [1] Setiawan, D H Petunjuk Lengkap Budidaya Karet. Penerbit Agromedia Pustaka. [2] Andrianto, H Pemrograman mikrokontroler AVR ATmega16 menggunakan Bahasa C Codevision AVR. Bandung : Penerbit Informatika. 5

8 Biodata Penulis Supringga, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun Armadyah Amborowati, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun Memperoleh gelar Master of Engineering (M.Eng) Program Pasca Sarjana Magister Teknologi Informasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta. 6