Jurnal Elektro PENS

www.jurnalpa.eepis-its.edu

Teknik Elektro Industri

Vol.1, No.1, 2012

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Rancang Bangun Miniatur Alat Pemberi Pakan Udang

(Software)

Gusti Nanda Koanino, Epyk Sunarno, Irianto

Program Studi D3 Teknik Elektro Industri

Departemen Teknik Elektro

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Kampus PENS, Jalan Raya ITS Sukolilo, Surabaya 60111

Tel: (031) 594 7280; Fax: (031) 594 6114

Email:gustikoanino@yahoo.com,email@Epyksunarno@eepis-its.edu, Irianto@eepis-its.edu

Abstrak

Pada pemberian pakan pada ternak udang biasanya di lakukan menggunakan sistem waktu, dimana

dalam sehari udang diberi makan sebanyak tiga kali. Tetapi pemberian pakan dilakukan secara manual, jika

peternak lupa memberi makan maka udang-udang akan mati atau hasilnya ketika panen akan buruk yang

mengakibatkan para petani menjadi rugi. Dengan alasan inilah kami membuat sebuah alat yang dapat membantu

para petani tambak dalam pemberian pakan. Alat pemberi pakan ini berjalan berdasarkan sistem waktu yang

sama seperti di gunakan oleh para petani tambak. Berawal dari pengontrolan timer dengan menggunakan RTC

(Real Time Clock), lalu waktu dalam RTC ditentukan sesuai dengan waktu pakan dari udang. Dimisalkan timer

diatur tiap 20 menit, maka pada saat waktu sudah mencapai 20 menit alat ini akan langsung bergerak menuju

kolam pertama dengan mengikuti garis seperti line tracer. Alat ini akan berhenti tepat di tepi kolam, setelah

berhenti maka motor scew sehingga makanan dari wadah penampungan akan menuju ke tempat pelontaran.

Makanan akan dideteksi oleh load cell dengan berat 3gram. Setelah pakan sudah terdeteksi sebesar 3 gram, maka

pakan akan langsung ditembakkan sehingga makanan akan tepat jatuh ditengah kolam. Dengan adanya Rancang

bangun miniatur alat pemberi pakan ini diharapkan pemberian pakan dapat lebih tepat takaran yaitu sebesar

3gram serta dapat jatuh tepat ditengah kolam.

Kata kunci: Load Cell, RTC, Mikrokontroller ATMega 16, Photodiode

1. Pendahuluan

Pemberian pakan tepat waktu merupakan hal terpenting yang perlu diperhatikan untuk peternakan udang.

Pemberian pakan udang ada dua cara [1], pertama adalah 2x dalam sehari untuk udang yang masih dalam masa

pembenihan yaitu berumur 1-20 hari. Kedua adalah 3x dalam sehari untuk udang dewasa yang berumur diatas 20 hari.

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

Dalam peternakan udang pemberian pakan disesuaikan dengan jumlah bibit dan luas tambak. Biasanya petani

tambak yang baru membuka peternakan kurang memahami dampak dari pemberian pakan yang terlalu banyak ke

udang dan kurang tepat dalam penebaran makanan.

Melihat kondisi tersebut maka dibuat sebuah alat yang dapat mempermudah petani tambak dalam pemberian pakan

udang secara intensif. Alat ini seperti line tracer yang membawa wadah yang berisikan pakan udang yang dibawa ke

pinggir kolam atau tambak, kemudian alat ini akan menyemburkan atau menembakkan pakan udang ke tengah-tengah

kolam. Pemberian pakan udang ini diatur dengan menggunakan pewaktu. Pewaktu diatur sesuai dengan waktu

pemberian pakan dari udang, oleh karena itu pada jam-jam yang telah ditentukan alat ini akan bekerja secara otomatis,

sehingga alat ini akan membantu meringankan pekerjaan para petani tambak udang.

2. Metode

2.1 Sensor Load Cell

Load cell [2] adalah komponen utama pada sistem timbangan digital. Tingkat keakurasian timbangan bergantung

dari jenis load cell yang dipakai. Sensor load cell apabila diberi beban pada inti besi maka nilai resistansi di strain

gaugenya akan berubah yang dikeluarkan melalui empat buah kabel. Dua kabel sebagai eksitasi dan dua kabel lainnya

sebagai sinyal keluaran ke kontrolnya. Gambar 2.2 dibawah adalah bentuk fisik dari sensor load cell.

Gambar 2.1 Load Cell 0-500g

Sebuah load cell terdiri dari konduktor, strain gauge, dan wheatstone bridge. Berikut ini beberapa penjelasan

mengenai definisi load cell. Tegangan keluaran dari sensor Load Cell sangat kecil, sehingga untuk mengetahui

perubahan tegangan keluaran secara linier dibutuhkan rangkaian penguat instrumen. Dalam hal ini digunakan IC

amplifier instrumen INA 125 yang memang dibuat khusus untuk menguatkan tegangan keluaran yang sangat kecil

hungga kurang dari satuan milivolt, salah satunya sensor Load Cell, hingga ukuran tegangan dalam satuan milivolt.

Gambar rangkaian dapat dilihat pada Gambar 2.8. Agar tegangan dapat terukur secara linier digunakan penguatan

sebesar 1000 kali.

2.2 Sensor Cahaya

Sensor photodiode [4] adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah jika cahaya yang jatuh pada

dioda berubah-ubah intensitasnya. Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya,

sehingga arus yang mengalir semakin besar. Selain itu photodioda juga membutuhkan cahaya yang masuk sehingga

dipasang led super bright. Led ini berfungsi untuk memberikan cahaya yang akan diterima oleh phototdiode.

Komponen ini akan mengubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra red menjadi sinyal listrik ( dalam hal

ini arus listrik ).

Gambar 2.2 Photodioda

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

-

Grafik 1. Karakteristik Photo dioda

2.2 RTC

Real-time clock disingkat RTC adalah jam di komputer yang umumnya berupa sirkuit terpadu yang

berfungsi sebagai pemelihara waktu. RTC umumnya memiliki catu daya terpisah dari catu daya komputer

(umumnya berupa baterai litium) sehingga dapat tetap berfungsi ketika catu daya komputer terputus.

Kebanyakan RTC menggunakan oskilator kristal.

RTC tipe DS1307 merupakan jenis pewaktu yang menggunakan komunikasi serial untuk operasi tulis

baca, dengan spesifikasi berikut ini :

Real-time clock (RTC) meyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal, bulan, hari dalam seminggu, dan

tahun valid hingga 2100.

56-byte, battery-backed, RAM nonvolatile (NV) RAM untuk penyimpanan.

Antarmuka serial Two-wire (I2C).

Sinyal luaran gelombang-kotak terprogram (Programmable squarewave).

Deteksi otomatis kegagalan-daya (power-fail) dan rangkaian switch.

Konsumsi daya kurang dari 500 nA menggunakan mode baterai cadangan dengan operasional osilator.

Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu: -40°C hingga +85°C.

Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOI.

Gambar 2.5 IC DS1307

2.1 Mikrokontroler AT MEGA 16

Pembahasan mikrokontroller dalam proyek akhir ini dititik beratkan pada rangkaian min-sys (minimum system)

mikrokontroller AVR ATMega 16 sebagai kontroller utama (main controller). Pemrograman AVR tergolong mudah

karena dapat dilakukan dengan menggunakan teknik ISP (In Sysytem Programming). Dengan teknik ISP kode HEX

dapat langsung di download pada mikrokontroller didalam minimum system. Selain dengan mode ISP pemrograman

AVR juga dapat dilakukan secara parallel menggunakan perangkat programmer/downloader. Mikrokontroller AVR

memiliki arsitektur RISC 8-bit. Semua instruksi dikemas dalam mode 16-bit (16-bit word) dan sebagian instruksi

dieksekusi dalam satu siklus clock, secara umum AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas yaitu keluarga ATTiny,

ATMega, AT90Sxxx dan AT86RFxx, perbedaan masing – masing kelas adalah memori, kecepatan dalam pemroses

data, dan fungsi. Semua mikrokontroller AVR memiliki jenis memori program Flash (dapat diprogram ulang).

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

Gambar 2.4 Konfigurasi pin ATMega 16

3. Perancangan Sistem

3.1 Perencanaan Perangkat Lunak

Gambar 3.1 Blok diagram sistem

Sesuai dengan gambar 3.1, sebagai input untuk mikrokontroler adalah data dari load cell serta data inputan dari

sensor photo dioda. Kedua inputan ini akan masuk dihubungkan ke port input pada ADC internal dari ATMega16

yang terdapat pada PORTA. Inputan dari kedua sensor ini nantinya akan diproses kedalam mikrokontroller

ATMega16 menghasilkan outputan berupa tampilan LCD dan driver untuk mengontrol arah putar pada motor

penggerak alat tersebut . Selain itu outputan dari mikro juga digunakan untuk mengatur buka tutup pada valve yang

digunakan untuk pelontar pakan dan mengatur pada motor screw untuk mengontrol banyaknya pakan yang akan

masuk. Dalam pengoperasianya alat ini bekerja berdasarkan pewaktuan dari RTC DS1307. IC ini nantinya akan

mendeteksi setiap perubahan waktu. Pewaktuan disesuaikan dengan jam pakan dari pemberian pakan udang tersebut.

Setelah alarm aktif maka alat akan bekerja alat akan bergerak menuju kolam 1 pada kolam 1 maka motor screw akan

aktif sampai beratnya sesuai dengan yang dikehendaki. Setelah pakan turun maka solenoid akan aktif, setelah aktif

maka valve pelontar akan aktif. Proses ini akan berjalan sama untuk kolam ke dua dan seterusnya. Setelah selesai

maka alat akan kembali ke tempat awal dan siap beroperasi kembali untuk jam jam pakan berikutnya.

3.2 Pengujian Sensor photodiode

Sensor photodiode adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah jika cahaya yang jatuh pada

dioda berubah-ubah intensitasnya. Apabila mengenai garis hitam maka tegangan outputan sebesar 5V namun apabila

tidak melewati garis hitam maka teganganya sangat kecil yaitu sekitar 300mV hal ini dikarenakan penggunaan nilai

resistansi yang diberikan sehingga timbul perbedaan tegangan yang cukup jauh

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

Gambar 3.2 Rangkaian aplikasi sensor Photodiode

Sensor photodiode ini memiliki batas maksimum tegangan input sebesar 5V. Sehingga pada aplikasinya

sebelum tegangan input menuju photodiode harus diberi resistor agar timbul arus yang tidak terlalu besar. Semakin

besar nilai resistanya maka arus yang dihasilkan akan semakin kecil begitu pula sebaliknya. Untuk analisa

perhitungannya adalah sebagai berikut :

3.3 Pengujian Sensor Load cell

Keluaran dari sensor load cell terdiri dari empat kabel yang berwarna merah, hitam, biru, dan putih. Kabel

merah merupakan input tegangan sensor dan kabel hitam merupakan input ground pada sensor. Tegangan input dari

sensor ini maksimal sebesar 10 volt. Kabel warna biru / hijau merupakan output positif dari sensor dan kabel putih

adalah output ground dari sensor. Output sensor load cell berupa tegangan. Nilai tegangan output dari sensor ini

sekitar 1 mV.

Menentukan penguatan yang akan di gunakan :

0 --- 500 g menggunakan adc 8 bit

0 --- 5V

=

= 0.01953125 V/bit

= 0.01953125 x 255

= 4.98 V

Pada proses perhitungan load cell dengan kapasitas 0-500g kami melakukan pengukuran dengan cara memberikan

beban maximum yaitu 500g maka didapatkan tegangan 6.9mV. sehingga dapat disimpulkan bahwa load cell memiliki

Vout tanpa penguatan maximum sebesar 6.9mV.

= 721.7391304

Av adalah nilai penguatan / gain yang diperlukan untuk mendapatkan tegangan penguatan dengan Vref sebesar 5V.

Selanjutnya kami menggunakan rumus dari INA125 untuk mendapatkan nilai resistor yang dikehendaki.

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

𝛀

4. Hasil pengujian sistem

4.1 Pengujian Sensor Photo diode

Pengujian sensor photodiode ini berfungsi untuk mengatahui apakah sensor dapat membaca daris hitam dan

putih secara benar.

Tabel 4.1 sensor photodiode (V)

Kondisi

lampu

lampu1 lampu2 lampu3 lampu4

Putih 0.21 V 0.2 V 0.24 V 0.24 V

Hitam 4.33 V 4.34 V 4.48 V 4.28 V

4.2 Pengujian Sensor Load Cell

Pada sensor load cell dengan kapasitas 0-500g digunakan untuk mendeteksi pakan udang yang akan

dilontarkan ke kolam. Sensor load cell ini nantinya akan masuk kedalam PORTA.0.namun karena tegangan keluaran

dari load cell sangat kecil yaitu sekitar 0,5mV maka ATMega16 tidak bisa mendeteksi. Oleh karena itu tegangan perlu

dikuatkan menggunakan IC INA125. Dibawah ini adalah tabel Vsebelum penguatan dan sesudah penguatan

menggunakan INA125.

Tabel 4.2 Tegangan Load Cell sebelum penguatan

Berat ADC V sebelum penguatan

(mV)

0 40 1

5 42 1.1

10 45 1.2

Tabel 4.3 Tegangan Load Cell setelah penguatan

Berat ADC Vo Vo teori %error

0gram 40 0.78 0,72 8,33

5gram 42 0.82 0,79 3,80

10gram 45 0.90 0,86 4,65

5. Kesimpulan

Setelah dilakukan proses perencanaan, pembuatan dan pengujian alat serta dengan membandingkan

dengan teori-teori penunjang, dan dari data yang didapat maka dapat disimpulkan:

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

1. Sensor photodiode yang berfungsi untuk mendeteksi lintasan garis hitam memiliki tegangan output sebesar

4,3V ketika mengenai garis hitam dan pada saat mengenai permukaan putih tegangan outputannya sebesar

0,2V.

2. Sensor load cell dengan kapasitas 0-500g memiliki sensitivitas yang cukup baik karena pada saat pengetesan

beban linear dari beban 0g sampai 100g memiliki tegangan outputan yang linear meskipun sudah dikuatkan

sebesar 721 kali dari sinyal aslinya.

3. Saat proses integrasi dari seluruh rangkaian proses berjalannya alat dapat bekerja dengan baik dengan sistem

sequensial dimana proses kerja dilakukan secara berurutan namun terdapat sedikit miss pada proses

pengisian pakan udang.

4. Driver motor dengan menggunakan relay dapat beroperasi dengan baik dan memiliki respon yang cepat

terutama pada saat pendeteksian lintasan garis dalam perubahan arah motor

5. Pada bagian pelontar untuk proses penembakan arah penembakan belum bisa jatuh seluruhnya kekolam dan

ada beberapa yang masih jatuh didekat robot.

6. Dengan adanya sistem pemberian pakan secara otomatis berdasarkan pewaktuan dapat membantu pemberian

pakan yang tepat waktu, tepat takaran, dan tepat sasaran.

6. Ucapan Terima Kasih

Dengan penuh keikhlasan dan kerendahan hati, penulis menghaturkan syukur Alhamdulillah yang sebesar –

besarnya kepada Allah SWT yang senantiasa memberikan kekuatan, bimbingan, ampunan yang seluas – luasnya dan

pertolongan dengan seagung – agungnya pertolongan, serta Sholawat dan Salam sepenuhnya kami haturkan kepada

junjungan kami Baginda Rosul Nabi Besar Muhammad SAW sebagai panutan dan sebagai suri tauladan kami. Tidak

lupa juga kami ucapkan banyak terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis untuk

menyelesaikan Proyek Akhir ini, diantaranya adalah:

1. Allah SWT, karena perlindungan, pertolongan dan ridho-Nya saya mampu menyelesaikan Proyek Akhir ini serta

hambanya yang termulia Nabi Besar Muhammad SAW.

2. Untuk Ayah dan Ibunda tercinta yang selalu memberi dukungan dan mendoakan.

3. Bapak Dr. Ir. Dadet Pramadihanto, M.Eng selaku direktur PENS-ITS.

4. Bapak Novie Ayub Windarko, ST, MT. PH.I selaku ketua program studi Teknik Elektro Industri PENS-ITS.

5. Bapak Epyk Sunarno, SST. MT dan Bapak Drs. Irianto, MT selaku dosen pembimbing proyek akhir saya.

6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah membimbing dan membekali ilmu kepada penulis selama penulis

menempuh pendidikan di kampus tercinta ini, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya-ITS ( PENS-ITS ).

7. Teman-teman D3 2009 yang telah memberikan dukungan langsung dan tidak langsung atas terselesainya proyek

akhir ini.

8. Semua pihak yang telah membantu penulis hingga terselesainya proyek akhir ini yang tidak dapat penulis

sebutkan.

Semoga Allah SWT selalu memberikan perlindungan, rahmat dan nikmat-Nya bagi kita semua. Amin.

Jurnal Elektro PENS, Teknik Elektro Industri, Vol.1, No.1, (2012)

Referensi

[1]. Haliman, Rubiyanto Widodo. 2007. “Udang Vanamei”. Surabaya : Penebar swadaya.

[2]. Load Cell Teori, Manual Load Cell. loadcellteori. wordpress.com. 14/02/2012.

[3]. Sensor.mcafif.wordpress.com. 25/06/2012

[4]. Prinsip kerja photodioda. ikhwanpcr.blogspot.com. 25/06/2012.