Laporan Tugas Akhir

APSILEN ( Alat Penjaga Hasil Panen ) - Dasar Teknik Digital

berikut adalah laporan tugas akhir menggunakan Node MCU

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

LAPORAN TUGAS AKHIR APSILEN ( ALAT PENJAGA HASIL PANEN BERBASIS NODE MCU ) Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Dasar Teknik Digital Dibimbing oleh Bapak Irawan Dwi Wahyono, S.T., M.Kom. Oleh : RISTA BRAMASTYA NIM 190533646831 S1 PTI ’19 OFF B UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA APRIL 2020

APSILEN ( Alat Penjaga Hasil Panen Berbasis Node MCU ) ABSTRAK Tikus dan penurunan tingkat mutu giling merupakan permasalahan yang dihadapi oleh Petani Desa Sumbersari Kabupaten Madiun. APSILEN adalah prototype alat penjaga hasil panen berbasis node mcu. Sehingga petani dapat mengusir tikus dan memonitor suhu ruang penyimpanan gabah melalui aplikasi Thingspeak. APSILEN tersusun dari sensor HCSR04 sebagai pendeteksi pergerakan tikus, Node MCU sebagai pengendali utama sistem,menyalakan LED,buzzer serta penghubung dengan aplikasi Thingspeak. Sensor LM35 untuk mengetahui suhu pada ruang penyimpanan. Thingspeak sebagai alat komunikasi antara alat dengan user. APSILEN akan mengusir tikus dengan menggunakan suara dan cahaya yang dikeluarkan oleh buzzer dan LED serta diperolehnya grafik suhu dari Thingspeak. kata kunci: sensor HCSR04,Node MCU,Buzzer,LED,sensor LM35,Thingspeak.

I. PENDAHULUAN

Pada bulan april ini banyak sekali petani di Desa Sumbersari Kecamatan Saradan Kabupaten Madiun yang panen. Hasil padi atau biasa disebut gabah tidak langsung dijual kepada pengempul atau tengkulak, melainkan disimpan terlebih dahulu di suatu ruangan di dalam rumah. Meskipun disimpan di rumah, masih sering ditemukan karung gabah yang rusak akibat di rusak oleh tikus. Selain permasalahan tersebut petani di Desa Sumbersari tersebut sering mengeluhkan gabah yang yang mengalami penurunan tingkat mutu giling gabah yang disebabkan oleh suhu ruang penyimpanan yang tidak sesuai.

Penyimpanan gabah dilakukan agar kualitas gabah tetap terjaga,, karena kesalahan dalam melakukan penyimpanan gabah dapat mengakibatkan terjadinya respirasi yang tinggi, tumbuhnya jamur, adanya serangan serangga , binatang mengerat dan kutu beras yang dapat menurunkan mutu gabah.

Selama proses penyimpanan perlu dilakukan aerasi, fumigasi dan monitoring suhu dan kualitas gabah. Aerasi dimaksudkan agar ada pengaliran udara ke dalam ruang penyimpanan untuk mendinginkan gabah yang disimpan. Gabah yang dingin akan mampu bertahan lebih lama. , fumigasi berfungsi untuk membrantas serangga yang menyerang gabah dalam penyimpanan. Sedang monitoring suhu untuk mengetahui fluktuasi suhu gabah , karena suhu gabah yang tinggi menunjukkan adanya respirasi yang berlebihan yang dapat mengakibatkan kerusakan gabah. Oleh karena itu diperlukan monitoring suhu ruang penyimpanan gabah.

Gabah kering panen (GKP) adalah gabah yang baru dipanen secara umum mempunyai kadar air cukup tinggi, yaitu 22,9–29,1% (Ashar dan Iqbal, 2013). Dhaliwal dkk. (1991) berpendapat kadar air yang tinggi dapat meningkatkan aktivitas enzim-enzim dalam gabah. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa aktivitas enzim-enzim dalam gabah dipengaruhi oleh suhu. Awazuhara dkk. (2000) menyatakan bahwa suhu optimum amilase beras adalah 40–60 o C, protease pada suhu 60 o C (Sreedhar dan Tiku, 2016) lipase pada suhu 37 o C dan tetap stabil sampai suhu 40 o C (Pahoja dan Sethar, 2002). Oleh karena itu, kombinasi antara GKP dan suhu penyimpanan digunakan untuk akselerasi pengusangan gabah dalam penelitian ini. Meskipun kadar air gabah yang tinggi menjadi faktor pembatas karena gabah akan cepat rusak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan lama penyimpanan GKP terhadap mutu giling.

Tikus merupakan hewan pengerat yang mendatangkan kerugian, baik di rumah maupun industri. Tikus yang berkeliaran di dalam rumah (Rattus rattus, Rattus tanezumi dan jenis lain) merupakan hal yang cukup menjengkelkan bagi banyak orang. Selain menjijikkan, tikus juga dapat mengganggu kesehatan. Ada beberapa cara yang sudah dikenal untuk mengusir dan membasmi tikus seperti racun tikus, penjepret tikus, dan pengusir tikus elektrik. Cara-cara tersebut mungkin efektif tetapi masih memiliki kelemahan. Perangkap yang diberi makanan dengan racun tikus dapat menimbulkan bau menyengat yang disebabkan oleh tikus yang telah mati.

Ini semua dilakukan dengan maksud agar mengurangi resiko yang ditimbulkan oleh tikus-tikus tersebut yang dapat merusak tumbuhan dan menurunkan hasil produksi gabah. Namun pemberian racun dan pemasangan alat perangkap tikus membutuhkan biaya, kurang efisien dan dapat merusak lingkungan. Bahkan terkadang, tikus-tikus tersbut dapat lolos dari racun yang diberikan dan masih mencari celah untuk merusak karung-karung gabah sehingga mengakibatkan penurunan hasil produksi.

Berdasarkan permasalahan-permasalahan yang dihadapi petani Desa Sumbersari Kecamatan Saradan Kabupaten Madiun tersebut maka dibuatlah alat pengusir tikus dan monitoring suhu pada suatu ruang penyimpanan agar dapat meningkatkan hasil produksi petani dengan biaya yang tidak mahal. Alat atau prototype tersebut bernama “APSILEN” atau alat penjaga hasil panen berbasis node mcu. Alat tersebut menggunakan 2 sensor yaitu sensor ultrasonik atau HCSR04 serta sensor suhu atau LM35. Kedua sensor tersebut nantinya akan dihubungkan dengan arduino Ide, buzzer, LED serta menggunakan salah satu aplikasi bernama thingspeak yang dapat diakses oleh petani untuk memonitori suhu ruang penyimpanan.

II. METODE PENELITIAN

Jenis penelitian yang dilakukan ini merupakan penelitian penemuan dan pengembangan (research and development). Metode penelitian (R&D) adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk baru, menguji keefektifan produk yang sudah ada, serta mengembangkan dan menciptakan produk baru. Menurut Richey and Klein (2009) ada tiga langkah penelitian dan pengembangan, yaitu dimulai dengan tahap planning (perencanaan), kemudian production (produksi), dan terakhir evaluation (evaluasi).

Tahap planning merupakan tahap perencanaan alat yang dibuat pada penelitian yang dilakukan. Pada tahap planning terdapat 2 langkah, yaitu analisi kebutuhan dan perancangan. Langkah analisis kebutuhan dilakukan studi literatur terhadap buku-buku atau jurnal-jurnal penelitian sebelumnya yang berkaitan sehingga didapatkan hardware dan software alat yang dibutuhkan. Berdasarkan analisis kebutuhan tersebut, dihasilkan komponen-komponen alat (hardware) yang dgunakan diantaranya Node MCU, sensor HSR04, sensor LM35, buzzer, LED,jumper,resistor, dan project board. Sedangkan perangkat lunak (software) yang digunakan pada penelitian ini yaitu perangkat lunak Arduino IDE dan Thingspeak. Selanjutnya pada langkah perancangan melakukan perancangan alat yang dibuat dengan diagram blok alat dan perancangan alat elektronik.

Tahap selanjutnya adalah tahap production atau produksi, pada tahap ini dilakukan penegkodean pada program Arduino IDE, sebagai perintah yang digunakan pada alat yang dibuat. Produk yang yang dirancang adalah prototype APSILEN atau alat penjaga hasil panen berbasid Node MCU yang dimanfaatkan untuk mengusir tikus dan sebagai monitoring suhu ruang penyimpanan hasil panen.

Tahap selanjutnya adalah tahap pengujian pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap komponen-komponen elektronik yang digunakan serta pengujian terhadap keseluruhan alat yang dibuat. Pengujian ini dimaksudkna untuk mengetahui layak tidaknya produk alat yang dibuat. Alat dikatakan layak jika alat dapat mengusik atau bahkan mengusir tikus serta petani dapat memonitoring suhu pada ruang penyimpanan

III. PEMBAHASAN

APSILEN atau alat penjaga hasil panen berbasis Node MCU pembuatannya melalui 3 tahapan, yaitu : tahap perencanaan, produksi, dan pengujian. Pembuatan pengembangan prototype alat penjaga hasil panen berbasis Node MCU atau APSILEN telah melalui tahapan-tahapan yang sesuai dengan penelitian RND (Research And Development) secara berurutan, mulai dari tahapan perencananaan sampai tahapan pengujian alat (evaluasi). Pada tahapan perencanaan, terdapat beberapa langkah yang dilakukan yaitu: analisis kebutuhan alat dan desain. Pada langkah analisis kebutuhan, dilakukan pemilihan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang dibutuhkan pada pembuatan pengembangan prototype alat penjaga hasil panen berbasis Node MCU atau APSILEN melalui studi literatur. Lalu dihasilkan alat-alat yang akan digunakan sebagai berikut :

a. NodeMCU ESP8266

Spesifikasi :

§ Mikrokontroller / Chip : ESP8266-12E

§ Tegangan Input : 3.3 ~ 5V

§ GPIO : 13 Pin

§ Kanal PWM : 10 Kanal

§ 10 bit ADC Pin : 1 Pin

§ Flash Memory : 4 MB

§ Clock Speed : 40/26/24 MHz

§ WiFi : IEEE 802.11 b/g/n

§ Frekuensi : 2.4 GHz – 22.5 Ghz

§ USB Port : Micro USB

§ USB Chip : CH340G

b. Sensor HCSR04

Spesifikasi :

§ Tegangan sumber

operasi 5.0 V

§ Konsumsi arus 15 mA

§ Frekuensi operasi 40

KHz

§ Minimum jarak 0.02 m

(2 cm)

§ Maksimum jarak 4 m

§ Sudut pantul gelombang

pengukuran 15 derajat

§ Minimum waktu

penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL

§ Pulsa deteksi berlevel

TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi

§ Dimensi 45 x 20 x 15

c. Sensor LM35

Spesifikasi :

§ Resolusi Sensor 10 mVolt/ ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

§ Keakurasi kalibrasi 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

§ Jangkauan maksimal operasi suhu -55 ºC sampai +150 ºC.

§ Tegangan kerja 4v sampai 30 volt.

§ Konsumsi arus rendah kurang dari 60 µA.

§ Faktor pemanasan diri yang rendah (low-heating) kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

§ Impedansi keluaran yang rendah 0,1 W untuk beban 1 mA.

§ Toleransi ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC

d. Buzzer

Spesifikasi :

§ Tegangan kerja: 4v-8v DC (optimal 5v)

§ Arus max: 30mA / 5vDC

§ Kekuatan suara max: 85dB / 10cm

§ Frek resonansi: 2500 +/- 300hz

§ Suhu kerja: -20 ~ +70 C

e. LED atau singkatan dari Light Emitting Diode

Spesifikasi :

§ Lens Color: Water Clear

§ Luminous Intensity: 15000mcd

§ Forward Voltage (V): 3.2~3.4

§ Life Rating: 100,000 Hours

§ Viewing Angle: 20 ~ 25 Degree

§ Lead Spacing: Approx. 2.54mm

§ Diameter: Approx. 5mm

f. Kabel Jumper

Spesifikasi :

§ Panjang kabel : Campur antara 10cm dan 20cm

§ Jenis socket : Male to Male

§ Jenis Kabel : serabut

§ Ukuran pitch: 2.54mm

§ Ujung kawat kaku, kabel lemas

§ Male to Male 1P-1P pin header

g. Project Board

Spesifikasi :

§ Ukuran: 66x174x8.5mm

§ Jumlah titik lobang: 760 (12 x 65 baris)

h. Resistor

Spesifikasi :

§ Jenis Resistor : Jenis Carbon Film

§ Nilai resistansinya tergantung pada proporsi antara karbon dan isolator.

§ Nilai resistansi resistor film karbon yang umumnya terdapat di pasaran berkisar diantara 1 Ω hingga 10M Ω dengan nilai daya berkisar 1/6 W sampai 5 W.

§ Bekerja dengan baik di suhu yang berkisar antara -55°C hingga 155°C.

Software yang digunakan :

a. Arduino IDE

b. Thingspeak

Sedangkan pada langkah desain, dilakukan perancangan alat. Perancangan ini berupa perancangan diagram blok alat dan perancangan elektronik alat-alat yang dibuat.

1. Perancangan diagram blok alat

Gambar 1. Diagram Blok Alat Berdasarkan Gambar 1 tersebut, Node MCU berfungsi sebagai pengendali utama sistem alat yang dibuat yaitu APSILEN atau alat penjaga hasil panen. Sensor HCSR04 berfungsi sebagai alat pendeteksi adanya tikus yang akan mendekati hasil panen. Buzzer berfungsi sebagai penghasil suara dengan frekuensi ultrasonik yang digunakan untuk mengusir tikus yang kedatangannya dideteksi oleh sensor HCSR04. LED digunakan sebagai penghasil cahaya saat sensor HSCSR04 mendeteksi adanya tikus. Sensor LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu ruang penyimpanan hasil panen. Yang kemudian datanya dapat dilihat oleh petani menggunakan aplikasi Thingspeak

2. Perancangan elektronik alat

Gambar 2 merupakan foto dari rancangan elektronik yang dibuat. Dikarenakan saya tidak punya aplikasi CAD maka saya menggunkan foto asli dari rancangan saya.

Dari hasil rancangan ini dilanjutkan pada tahap produksi (production). Tahap produksi merupakan tahapan memproduksi alat yang disesuaikan dengan desain alat yang telah dibuat pada langkah perancangan di tahap perencanaan. Pada tahapan produksi terdapat 2 langkah, yaitu pengkodean (coding) dan prosedur pembuatan alat.

1. Pengkodean menggunakan Arduino IDE

Sebelum mengkode di Arduino IDE pastikan sudah membuat channel di Thingspeak

- Buka : https://thingspeak.com

- Sign in menggunakan akun thingspeak

- Buat channel baru

- Berikutnya isi kolom Name, Description dan Field 1, field 2

- OK, selanjutnya klik “Save Channel”

- Berikutnya akan tampil sebuah grafik (chart)

- Langkah selanjutnya kita cek API, klik tab API Keys.

- Perhatikan dan catat kode API Keys-nya, nanti kita pakai untuk membuat programnya. Kode Api keys tersebut nantinya akan digunakan dalam pencodingan.

Setelah mendapatkan Api Keys langkah selanjutnya adalah pengcodingan menggunakan Arduino IDE. Dengan Source Code sebagai berikut :

* Project TA IOT

* input : LM35,HCSR04

* Output: Grafik Thingspeak, Suara Buzzer,Nyala LED

* IoT Starter Kit Inkubatek

int outputpin = D5;

int analogValue;

float millivolts,celcius;

#include <ESP8266WiFi.h>

#define pinEcho D3

#define pinTrig D4

#define pinLed D2

#define pinBuzzer D1

long durasi, jarak;

//ganti dengan API Keys anda di Thingspeak

String apiKey = "3TV5MWR788SCKKC8";

const char* ssid="Omah Mobil";

const char* password="ABCDEFGH";

const char* server = "api.thingspeak.com";

WiFiClient client;

void setup(){{

Serial.begin(115200);

delay(10);

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.println ();

Serial.println ("Connecting to");

Serial.println (ssid);

WiFi.begin(ssid,password);

while (WiFi.status()!= WL_CONNECTED){

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println ("");

Serial.println ("WiFi connected");

}

{

Serial.begin(9600);

pinMode(pinTrig, OUTPUT);

pinMode(pinEcho, INPUT);

pinMode(pinLed, OUTPUT);

pinMode(pinBuzzer, OUTPUT);

}}

void loop(){{

analogValue = analogRead(outputpin);

millivolts = (analogValue/1024.0)*3300;

celcius=millivolts/10;

if (client.connect(server,80)){

String postStr = apiKey;

postStr += "&field1=";

postStr += String (celcius);

postStr +="\r\n\r\n";

client.println("POST/update HTTP/1.1\n");

client.println("Host: api.thingspeak.com\n");

client.println("Connection: close\n");

client.println("X-THINGSPEAKAPIKEY: "+apiKey+"\n");

client.println("Content-Type: application/x-www-form-urlencode\n");

client.println("Content-Length: ");

client.println(postStr.length());

client.println("\n\n");

client.println("postStr");

Serial.print("Temperature: ");

Serial.print(celcius);

Serial.print("Celcius");

Serial.println("send to Thingspeak");

}

client.stop();

Serial.println("Waiting...");

delay(20000); //minimal tunggu 15 detik update Thingspeak

}

{

digitalWrite(pinTrig, LOW);

delayMicroseconds(8);

digitalWrite(pinTrig, HIGH);

delayMicroseconds(8);

digitalWrite(pinTrig, LOW);

delayMicroseconds(8);

durasi = pulseIn(pinTrig, HIGH);

jarak = (durasi / 2) / 29.1;

Serial.print("Jarak : ");

Serial.print(jarak);

Serial.println(" cm");

if (jarak < 20){

digitalWrite(pinLed, HIGH);

digitalWrite(pinBuzzer, HIGH);

delay(100);

digitalWrite(pinBuzzer, LOW);

delay(100);

digitalWrite(pinBuzzer, HIGH);

delay(100);

digitalWrite(pinBuzzer, LOW);

delay(100);

}

else {

digitalWrite(pinBuzzer, LOW);

digitalWrite(pinLed, LOW);

}

delay(500);

}}

Upload jangan sampai ada yang error

2. Prosedur pembuatan alat

Rangkai sensor HCSR04, sensor LM35, Buzzer, LED, Jumper, Node MCU seperti berikut :

Dalam tahap pengujian, dibuat simulasi suatu ruangan penyimpanan gabah. Untuk membuat simulasi ruang penyimpanan dibutuhkan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Siapkan alat dan bahan

Alat dan bahan yang diperlukan sebagai berikut :

· Triplek atau kayu ukuran 30 cm x 25 cm sebanyak 1 buah.

· Triplek atau kayu ukuran 25 cm x 15 cm sebanyak 2 buah

· Triplek atau kayu ukuran 30 cm x 15 cm sebanyak 1 buah

· Triplek atau kayu ukuran 15 cm x 15 cm sebanyak 1 buah

· Triplek atau kayu ukuran 5 cm x 30 cm sebanyak 1 buah

· Lem kayu

· Plastik berisi gabah

· Tikus mainan ( terserah punyanya apa )

2. Rangkai triplek-triplek tersebut seperti berikut :

3. Letakkan plastik yang berisi gabah di tengah , seperti gambar berikut

Gambar 12 Gabah

4. Letakkan rangkaian arduino seperti gambar berikut :

5. Uji coba siap

Untuk uji coba pasangkan rangkaian alat tersebut kepada PC menggunakan kabel USB.

Pada saat program dijalankan, jika ada yang sesuatu yang mendekat maka buzzer dan LED akan menyala. Lalu kita juga dapat melihat atau memonitor ruangan dengan aplikasi thingspeak.

Pada gambar di atas terbukti jika alat berhasil mendeteksi adanya tikus sehingga buzzer dan LED menyala. Selain itu Thingspeak juga berhasil menampilkan grafik.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Pengembangan prototype APSILEN atau alat penjaga hasil panen berbasis Node MCU dirancang menggunakan 2 perancangan, diantaranya yaitu perancangan hardware dan perancangan software,

2. Pengembangan prototype APSILEN atau alat penjaga hasil panen berbasis Node MCU dibuat menggunakan sensor HCSR04. Sensor LM35, Buzzer, LED, Thingspeak yang dihubungkan ke Node MCU. Kemudian hubungkan Node MCU dengan PC melalui kabel USB untuk mengupload program yang dibuat ke dalam Node MCU sebagai pengendali utama alat

3. Pengujian alat dilakukan dengan menguji komponen elektronik yang digunakan dalam pembuatan alat dan pengujian terhadap keseluruhan alat yang diuji cobakan Alat ini dikatakan layak, karena prototype APSILEN atau alat penjaga hasil panen berbasis Node MCU layak digunakan untuk mengusir tikus dan memonitoring suhu ruang penyimpanan melalui Thingspeak.

V. DAFTAR PUSTAKA

1. Fauzi, Y., Widyastuti, Y. E., Satyawibawa, I., & Paeru, R. H. (2012). kelapa Sawit . Jakarta: Penebar Swadaya.

2. Wijanarko, D., Widiastuti, I., & Widya, A. (2017). Gelombang Ultrasonik Sebagai Alat Pengusir Tikus Menggunakan Mikrokontroler ATmega 8. Jurnal Teknologi Informatika dan Terapan, 67.

3. Fitriani, I. M., Cendikiawan, A., Kurniawan , R., Aprilia, K. T., & Winarno, T. (2016). Pengusir Tikus Berbunyi Jangkrik pada Tanaman Padi Bertenaga Surya. SENTIA (p. 111). malang: Politeknik Negri Malang.

4. Sugiyono. (2017). Metode Penelitian dan Pengembangan (Research and Development). Bandung: Alfabeta.

5. Kementrian Pertanian. 2019. Penyimpanan Gaba Dan Beras. Diakses (Online): http://cybex.pertanian.go.id/mobile/artikel/89447/PENYIMPANAN-GABA-DAN-BERAS/ pada tanggal 22 April 2020

6. Sopialena. 2019. Diversitas Jamur pada Tanaman Oryza Satiiva L. Diakses (Online) : http://e-journals.unmul.ac.id/index.php/agro/article/view/2462 pada tanggal 22 April 2020

7. Awazuhara, M., Nakagawa, A., Yamaguchi, J., & Fujiwara, T. (2000). Distribution and Characterization of Enzymes Causing Starch Degradation in Rice ( Oryza sativa Cv . Koshihikari ). J. Agric. Food Chem., , 245–252.

8. Soerjandoko, R. N. E. (2010). Teknik pengujian mutu beras skala laboratorium. Buletin Teknik Pertanian, (2), 44–47.

9. Rusydi, M., Noraliza, C., Azrina, A., & Zulkhairi, A. (2011). Nutritional changes in germinated legumes and rice varieties. International Food Research Journal, , 705–713.

10. Hasbullah, R., & Dewi, A. R. (2012). Teknik penanganan pascapanen padi untuk menekan susut dan meningkatkan rendemen giling. Pangan, 21(1), 17–28.

Penelitian ini juga dapat dilihat melalui aplikasi You Tube dengan link : https://youtu.be/_G00ROm2LrI

Laporan Tugas Akhir

Recent Posts

Comments