LAMPIRAN 1
Kode Program Lengkap
#include <LiquidCrystal.h>
//inisialisasi library dengan angka pin yang digunakan
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
int lastButtonStateDown = HIGH; // nilai pembacaan pin input button_down terakhir kali
unsigned int frekuensi = 20000;
long lastDebounceTime = 0; // waktu pin input terakhir kali ditekan
// fungsi untuk pembacaan tombol
void debounce(){
// membaca nilai input button_up dan button_down int readingUp = digitalRead(button_up);
int readingDown = digitalRead(button_down);
/* mendeteksi apakah tombol ditekan (perubahan HIGH menjadi LOW)
noise selama 10 ms (debounceDelay) diabaikan */
// Melihat apakah noise atau tombol memang ditekan jika ada perubahan pada input button_up dan button_down.
if (readingUp != lastButtonStateUp || readingDown != lwat dari 10 ms, maka perubahan input dianggap sebagai tombol yang ditekan.
// jika nilai pembacaan input button_down berubah if (readingDown != buttonStateDown) {
// menyimpan hasil pembacaan input sebagai // nilai pembacaan input terakhir kali lastButtonStateUp = readingUp;
lastButtonStateDown = readingDown; }
void setup() {
// inisialisasi antarmuka layar dan dimensi LCD lcd.begin(16, 2);
// konfigurasi pin
pinMode(button_up, INPUT_PULLUP); pinMode(button_down, INPUT_PULLUP); pinMode(speaker,OUTPUT);
//menampilkan teks ke layar LCD lcd.clear();
debounce();// memanggil fungsi debounce() lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(frekuensi);// menampilkan frekuensi yang dibangkitkan
LAMPIRAN 2
Silicon NPN Epitaxial
ADE-208-880 (Z) 1st. Edition Sep. 2000
Application
Low frequency power amplifier complementary pair with 2SA715
Outline
1. Emitter 2. Collector 3. Base TO-126 MOD
1 23
Absolute Maximum Ratings (Ta = 25°C)
Item Symbol Ratings Unit
Collector to base voltage VCBO 35 V
Collector to emitter voltage VCEO 35 V
Emitter to base voltage VEBO 5 V
Collector current IC 2.5 A
Collector peak current IC(peak) 3 A
Collector power dissipation PC 0.75 W
PC* 1
10 W
Junction temperature Tj 150 °C
Storage temperature Tstg –55 to +150 °C
Item Symbol Min Typ Max Unit Test conditions
DC current transfer ratio hFE*
1 60 — 320 V
Note: 1. The 2SC1162 is grouped by hFE as follows.
B C D
Collector power dissipation P
16
Collector power dissipation P
C
DC current transfer ratio h
FE
Cautions
1. Hitachi neither warrants nor grants licenses of any rights of Hitachi’s or any third party’s patent, copyright, trademark, or other intellectual property rights for information contained in this document. Hitachi bears no responsibility for problems that may arise with third party’s rights, including intellectual property rights, in connection with use of the information contained in this document. 2. Products and product specifications may be subject to change without notice. Confirm that you have
received the latest product standards or specifications before final design, purchase or use.
3. Hitachi makes every attempt to ensure that its products are of high quality and reliability. However, contact Hitachi’s sales office before using the product in an application that demands especially high quality and reliability or where its failure or malfunction may directly threaten human life or cause risk of bodily injury, such as aerospace, aeronautics, nuclear power, combustion control, transportation, traffic, safety equipment or medical equipment for life support.
4. Design your application so that the product is used within the ranges guaranteed by Hitachi particularly for maximum rating, operating supply voltage range, heat radiation characteristics, installation
conditions and other characteristics. Hitachi bears no responsibility for failure or damage when used beyond the guaranteed ranges. Even within the guaranteed ranges, consider normally foreseeable failure rates or failure modes in semiconductor devices and employ systemic measures such as fail-safes, so that the equipment incorporating Hitachi product does not cause bodily injury, fire or other consequential damage due to operation of the Hitachi product.
5. This product is not designed to be radiation resistant.
6. No one is permitted to reproduce or duplicate, in any form, the whole or part of this document without written approval from Hitachi.
7. Contact Hitachi’s sales office for any questions regarding this document or Hitachi semiconductor products.
Hitachi, Ltd.
Semiconductor & Integrated Circuits.
Nippon Bldg., 2-6-2, Ohte-machi, Chiyoda-ku, Tokyo 100-0004, Japan Tel: Tokyo (03) 3270-2111 Fax: (03) 3270-5109
Copyright Hitachi, Ltd., 2000. All rights reserved. Printed in Japan. Hitachi Asia Ltd.
Hitachi Tower 16 Collyer Quay #20-00, Singapore 049318 Tel : <65>-538-6533/538-8577 Fax : <65>-538-6933/538-3877 URL : http://www.hitachi.com.sg URL NorthAmerica : http://semiconductor.hitachi.com/
Europe : http://www.hitachi-eu.com/hel/ecg Asia : http://sicapac.hitachi-asia.com Japan : http://www.hitachi.co.jp/Sicd/indx.htm
Hitachi Asia Ltd. (Taipei Branch Office)
4/F, No. 167, Tun Hwa North Road, Hung-Kuo Building,
Taipei (105), Taiwan Tel : <886>-(2)-2718-3666 Fax : <886>-(2)-2718-8180 Telex : 23222 HAS-TP URL : http://www.hitachi.com.tw
Hitachi Asia (Hong Kong) Ltd. Group III (Electronic Components) 7/F., North Tower,
World Finance Centre, Harbour City, Canton Road Tsim Sha Tsui, Kowloon, Hong Kong
Tel : <852>-(2)-735-9218 Fax : <852>-(2)-730-0281
Berkshire SL6 8YA, United Kingdom Tel: <44> (1628) 585000 Fax: <44> (1628) 585160 Hitachi Europe GmbH Electronic Components Group Dornacher Straβe 3 D-85622 Feldkirchen, Munich Tel: <1> (408) 433-1990 Fax: <1>(408) 433-0223
Description
The LM317 is an adjustable 3-terminal positive voltage regulator capable of supplying in excess of 1.5A over an output voltage range of 1.2V to 37V. This voltage regulator is exceptionally easy to use and requires only two external resistors to set the output voltage. Further, it employs internal current limiting, thermal shutdown and safe area compen-sation, making it essentially blow-out proof.
Features
• Output current in excess of 1.5 ampere • Output adjustable between 1.2V and 37V • Internal thermal overload protection • Internal short-circuit current limiting
constant with temperature
• Output transistor safe-area compensation • Floating operation for high voltage applications • Eliminates stocking many fixed voltages
Mechanical Data
Case:TO-220 and TO-263 packages Weight: approx. 1.35g
Case outlines are on the back page.
Pin Arrangement
Maximum Ratings
Ratings at 25°C ambient temperature unless otherwise specified.Parameter Symbol Value Unit
Input-Output Voltage Differential Vi-Vo 40 Vdc
Junction-to-Case Thermal Resistance TO-220 R
θJC 3.0 °C
TO-263 3.0
Power Dissipation, 25°C Case Temperature PD 15 W
Operating Junction Temperature Range TJ 0 to +125 °C
1.Adjust 2.Vout
3.Vin
Heatsink is connected to pin 2
Standard Application
Notes:
Cin is required if regulator is located an appreciable distance from power supply filter.
Co is not needed for stability, however, it does improve transient response.
Vout= 1.25V (1 + R2/ R1) + IAdj R2
Since IAdjis controlled to less than 100µA, the error associated with this
term is negligible in most applications
3
Electrical Characteristics – LM317
Vi-Vo = 5V, Io = 0.5A, TJ = Tlow to Thigh(see Note 1), Imax and Pmaxper Note 2, unless otherwise noted.
Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit
Line Regulation(Fig. 1)(3)
REGline
TA= 25°C – 0.01 0.04
%Vo/V
3.0V ≤VI– Vo≤40V TJ= 0°C thru 125°C – 0.02 0.07
Load Regulation(Fig. 2)(3)
REGload
Vo≤5.0 – 5 25 mV
TJ= 25°C, 10mA ≤Io≤1.5A Vo≥5.0 – 0.1 0.5 %Vo
Load Regulation(Fig. 2)(3)
REGload
Vo≤5.0 – 20 70 mV
10mA ≤Io≤1.5A Vo≥5.0 – 0.3 1.5 %Vo
Thermal Regulation REGtherm TJ= 25°C, 20ms Pulse – 0.03 0.07 %Vo/W
Adjustment Pin Current(Fig. 3) IAdj – 50 100 µA
Maximum Output Current(Fig. 3) Imax
VI– Vo≤15V 1.5 2.2 –
Long-Term Stability (after 1000 hr) Fig. 3 S TJ= 125°C (6)
(3) Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in Vodue to heating effects must be taken into account separately.
Pulse testing with low duty cycle is used.
(4) Selected devices with tightened tolerance reference voltage available. (5) CAdj, when used, is connected between the addjustment pin and ground.
(6) Since Long-Term Stability cannot be measured on each device before shipment, this specification is an engineering estimate of average stability from lot to lot.
Vin 1% Duty Cycle is Suggested
Vin Vout 1% Duty Cycle is Suggested
Vin Vout 1% Duty Cycle is Suggested
To Calculate R2: Vo = ISET R2 + 1.250V
Assume ISET = 5.25mA
Fig. 3 – Standard Test Circuit
LM317
Fig. 4 – Ripple Rejection Test Circuit
LM317
CAdj
10µF
*D1 Discharges CADJ if
Output is Shorted to Ground
*D1
Fig. 2 – Load Regulation and
∆Iadj/Load Test Circuit
Fig. 1 – Line Regulation Test Circuit
Line Regulation (%/V) = VOH -- VOL x100 VOL
Load Regulator (mV) = Vo(min. Load) -- Vo(max. Load)
Load Regulator (%Vo) = Vo(min. Load) -- Vo(max. Load)x100 Vo(min. Load)
0 0.2 0.4 0.6
--75 --50 --25 0 25 50 75 100 125 150 175
Fig. 5 – Load Regulation
∆
Fig. 6 – Current Limit
Io
-- Output Current (A)
4
--75 --50 --25 0 25 50 75 100 125 150 175
Fig. 7 – Adjustment Pin Current
IADJ
-- Adjustment Pin Current (
µ
Fig. 9 – Temperature Stability
Vref
Fig. 8 – Dropout Voltage
VI
Fig. 10 – Minimum Operating Current
IO
Characteristic Curves
(TA= 25°C unless otherwise noted)20
Fig. 11 – Ripple Rejection vs. Output Voltage
Fig. 13 – Ripple Rejection vs. Frequency
Fig. 12 – Ripple Rejection vs. Output Current
Fig. 14 – Output Impedance
Output Impedance (
Fig. 16 – Load Transient Response Fig. 15 – Line Transient Response
Ratings and
Characteristic Curves
(TA= 25°C unless otherwise noted)LAMPIRAN 3
DAFTAR PUSTAKA
[1] Qadriani, Aa. Pentingnya Menjaga Komoditas Hortikultura Dari Serangan Hama Lalat Buah Di Indonesia [Online]. Gorontalo: Balai Karantina Pertanian Kelas II. Tersedia:
https://www.academia.edu/9210780/PENTINGNYA_MENJAGA_KOMO DITAS_HORTIKULTURA_DARI_SERANGAN_HAMA_LALAT_BUA H_DI_INDONESIA. [18/04/2015]
[2] Navitasari, Lisa. 2014. Manfaat Organisme Pengganggu Tanaman (OPT). Tersedia:
http://dikti.go.id/blog/2014/02/10/manfaat-organisme-pengganggu-tanaman-opt/ [18/04/2015]
[3] Hasyim, A, dkk. 2014. Teknologi Pengendalian Hama Lalat Buah Pada Tanaman Cabai. Bandung: Balai Penelitian Tanaman Sayuran.
[4] Ditlinhorti. 2013. Lalat Buah [Online]. Tersedia:
http://ditlin.hortikultura.pertanian.go.id/index.php?option=com_content&vie w=article&id=106&Itemid=88. [18/04/2015]
[5] Mohankumar, D. 2010. Ultrasound and Insects [Online]. Tersedia: http://www.electroschematics.com/3864/ultrasound-and-insects/ [31 Maret 2015]
[6] 2009, 19 Agustus. Gelombang Ultrasonik Mampu Bunuh Nyamuk Demam Berdarah. Kompas.com[Online]. Tersedia:http://sains.kompas.com/read/ 2009/08/19/15132395/gelombang.ultrasonik.mampu.bunuh.nyamuk.demam .berdarah. [13 April 2015]
[7] Fisol, Muhammad Assaqafi Mohd dan Warsuzarina Mat Jubadi. 2010.
Rat in Paddy Field. Batu Pahat, Johor Malaysia. Department of Electronic, Faculty of Electrical & Electronics, University Tun Hussein Onn Malaysia. [8] Agusdian, Rian, dkk. Sistem Proteksi Tanaman Padi dari Serangan Hama
Wereng Menggunakan Gelombang Ultrasonik dan Penunjuk Arah Angin. Yogyakarta. Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.
[9] Ishaq, Mohammad. 2007. Fisika Dasar. Edisi 2. Yogyakarta: Graha Ilmu [10] Giancoli, Douglas C. 1996. Fisika. Jilid 1 Edisi 4. Jakarta: Erlangga
[11] Kalshoven, L.G.E. 1981. The Pest of Crops in Indonesia. Jakarta: PT. Ichtiar Baru Van Hoeve
[12] Perhimpunan Etomologi Indonesia. Cabang Bogor. 1999. Prosiding, Perhimpunan Etomologi Indonesia. Bogor:Perhimpunan Entomologi Indonesia, Cabang Bogor
[13] I, Simeon M, dkk. 2013. Development and Preliminary Testing of An Electronic Pest Repeller with Automatic Frequency Variation. Minna, Nigeria. Department of Agricultural and Bioresources Engineering, Federal University of Technology.
[14] Arduino [Online]. Tersedia: http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno. [08 Juni 2015]
[15] Rogue. 2011. Arduino Tone Library. Tersedia: https://code.google.com/p/ rogue-code/wiki/ToneLibraryDocumentation#Ugly_Details. [14 Juni 2015]. [16] Shenzen TOPWAY Techno.logy Co,Ltd. LMB162ABC: Datasheet.
BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1 Gambaran umum alat
Diagram blok alat dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram blok rancangan alat
Perangkat yang digunakan pada perancangan alat ini adalah Arduino Uno sebagai osilator, LCD 2x16 sebagai penampil frekuensi gelombang, dan speaker sebagai transduser. Arduino Uno akan diprogram menggunakan Arduino Integrated Development Environment (IDE) pada komputer agar dapat membangkitkan gelombang ultrasonik pada frekuensi yang diinginkan. Rancangan prototipe alat dapat dilihat pada gambar 3.2.
(a) (b)
Gambar 3.2 Rancangan Prototipe (a) tampak depan (b) tampak belakang
Push Button LED Indikator LCD
Spea- ker
Pengatur kontras layar
Pengatur volume bunyi
Saklar
Jack DC female
Osilator Penguat Transduser
3.2 Perancangan Perangkat Keras
3.2.1 Penampil Frekuensi
LCD 2x16 digunakan untuk menampilkan nilai frekuensi yang sedang dibangkitkan oleh alat. LCD 2x6 dihubungkan ke Arduino melalui pin 2,3,4,5,6, dan 7 pada Arduino UNO. Rangkaian skematik penampil frekuensi tampak seperti pada gambar 3.3.
Kontras layar LCD dapat diubah-ubah dengan mengatur tegangan yang masuk ke pin VEE. Dengan menggunakan resistor variabel yang dirangkai seperti pada gambar 3.3, tegangan masuk dapat diubah-ubah sehingga kontras layar dapat disesuaikan dengan resistor variabel.
Gambar 3.3 Rangkaian skematik penampil frekuensi
3.2.2 Rangkaian Pengendali Frekuensi
dihubungkan ke pin 9 Arduino yang berfungsi untuk menurunkan frekuensi. Rangkaian skematik pengendali frekuensi dapat dilihat pada gambar 3.4.
Pada rangkaian ini tidak digunakan resistor pull-up karena pada Arduino sudah ada resistor pull-up internal yang dapat digunakan. Resistor pull-up
berfungsi untuk menghindari terjadinya floating pada input Arduino. Floating
artinya keadaan saat mikrokontroler sulit menentukan apakah input pada posisi HIGH atau posisi LOW. Dengan adanya resistor pull-up maka mikrokontroler dapat memastikan apakah pin masukan dalam keadaan HIGH atau LOW.
Gambar 3.4 Rangkaian skematik tombol pengendali frekuensi
3.2.3 Rangkaian penguat
� =
(5 )2 106
4 3,14 1 1
� =25 . 10 −6 2
12,56 2
�= 1,99 . 10−6 / 2
Dengan menggunakan persamaan (6) tingkat intensitas bunyi dapat diketahui sebagai berikut:
� = 10 1,99 . 10
−6 / 2
10−12 / 2
�= 10 1,99 . 106
� = 62,99
Untuk memperbesar tingkat intensitas bunyi yang dihasilkan dibutuhkan rangkaian penguat. Rangkaian penguat ini berfungsi sebagai penguat daya. Rangkaian penguat tampak seperti pada gambar 3.5.
Transistor yang digunakan pada rangkaian ini adalah transistor 2SC1162. Menurut datasheet 2SC1162 daya kolektor yang aman adalah 10W. Vcc
maksimum pada rangkaian ini adalah 12V maka sesuai persamaan (8) Ic(maks) yang
disarankan adalah:
�( ) =
�
� ( ) =
10 12
�( ) ≅0,83333
� ( ) ≅833,33
Faktor penguatan minimal yang transistor adalah 60. Untuk menjaga agar tidak melebihi Ic(maks) maka sesuai persamaan (6) arus maksimal yang dapat
mengalir pada basis adalah:
� ( ) =
833,33 60
� ( )= 13,89
Sesuai persamaan (7) nilai tahanan minimal yang digunakan untuk membatasi arus masuk ke basis transistor Q1 adalah:
= 5 −0,7 13,89
= 309, 58 �
melebihi dari yang diharapkan. Agar arus pada kolektor tidak melebihi dari yang seharusnya pada saat faktor penguatan mencapai titik maksimal, maka arus basis minimal adalah:
� ( ) =
833,33 100
� ( ) ≅8
Untuk mendapatkan Ib(min) maka nilai resistor yang dapat digunakan adalah:
=5 −0,7 8
= 537,5 �
Karena besarnya faktor penguatan tidak diketahui secara pasti, maka resistor yang digunakan adalah resistor variabel yang nilainya dapat diubah-ubah. Resistor variabel ini akan diserikan dengan resistor 309 Ω. Untuk mendapatkan Rmax, maka nilai resistor variabel yang digunakan adalah 228,5 Ω. Resitor variabel
yang nilainya mendekati 228 Ω yang ada di pasaran adalah 200 Ω, karena itu pada perancangan ini resistor variabel yang digunakan adalah resistor variabel 200 Ω.
Speaker yang digunakan memiliki impedansi yang sangat tinggi, yaitu 1
MΩ. Karena impedansi yang begitu tinggi, rangkaian penguat tidak akan sanggup
men-drive speaker. Karena itu speaker diparalelkan dengan resistor lain agar nilai tahanan pada kolektor transistor berkurang. Nilai maksimum tahanan total pada kolektor adalah 14,4 Ω. Impedansi total dapat dihitung dengan rumus:
= 2
+ 2 (9)
Keterangan:
ZT = Impedansi total (Ω)
Karena nilai Zs sangat besar dibandingkan dengan nilai R2, maka ZT
menjadi:
≅ 2
≅14,4 �
Untuk mendapatkan impedansi total 14,4 Ω, speaker dapat diparalelkan
dengan resistor 14,4 Ω. Karena daya yang digunakan pada kolektor ±10 W, maka
resistor yang digunakan haruslah resistor dengan daya besar, seperti resistor keramik. Resistor keramik yang ada di pasaran yang mendekati nilai 14,4 Ω adalah 15 Ω. Sehingga pada perancangan ini speaker diparalelkan dengan resistor keramik 15 Ω seperti tampak pada gambar 3.5.
Intensitas bunyi yang dihasilkan setelah melalui rangkaian penguat adalah:
� =
(0,83 15 �)2 106�
4 3,14 1 1
� = 155 . 10 −6
12,56 /
2
� = 12,34 . 10−6
Dengan demikian tingkat intensitas bunyi juga dapat dihitung menjadi:
� = 10 12,34 . 10
−6 / 2
10−12 / 2
� = 70,91
3.2.4 Rangkaian LED Indikator
LED sering digunakan sebagai indikator. LED adalah salah satu jenis diode yang memiliki kutub anoda dan katoda. LED menyala bila ada arus listrik dari anoda menuju katoda. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang aman bagi LED adalah 10-20 mA, tergantung karakter warna yang dihasilkan.
LED yang digunakan pada rancangan ini adalah LED warna merah dengan ukuran diameter 10 mm. LED ini memiliki tegangan jatuh sebesar 1,8-2,1 Volt dengan arus maksimal yang dapat diterima adalah 20 mA. Agar arus yang mengalir pada LED tidak melebihi arus maksimal yang dapat diterima maka digunakan resistor sebagai pembatas arus. Nilai minimum resistor yang digunakan dapat dihitung dengan rumus:
= −
�� (10)
Keterangan :
Vs = tegangan sumber (V)
Vd = tegangan jatuh LED (V)
ILED = Arus LED (A)
Sehingga didapat nilai tahanan yang dapat digunakan adalah:
=12 −2,1 0,02
Nilai resistor yang ada dijual di pasaran yang mendekati nilai diatas adalah
510 Ω, maka nilai resistor yang digunakan pada perancangan alat ini adalah 510
Ω. Rangkaian LED yang dirancang tampak seperti pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Rangkaian LED indikator
3.2.5 Rangkaian Catu Daya
Tegangan yang dibutuhkan untuk alat prototipe adalah tegangan DC +12V. Alat prototipe yang dirancang membutuhkan catu daya dalam waktu yang lama selama pengujian. Untuk menguji pengaruh gelombang ultrasonik terhadap hama lalat buah dibutuhkan sumber catu daya yang mampu mencatu listrik ke alat prototipe sebesar ±15 W selama 5 jam. Sumber tegangan bisa didapat melalui batterai maupun sumber listrik PLN yang disearahkan. Karena alat prototipe ini dirancang untuk digunakan dalam waktu yang lama maka lebih efektif jika menggunakan sumber listrik PLN. Tegangan listrik PLN adalah tegangan bolak-balik 220V, karena itu dibutuhkan rangkaian catu daya yang mampu mengubah tegangan AC 220V menjadi tegangan DC +12V. Rangkaian catu daya DC yang dirancang tampak seperti pada gambar 3.7
menghasilkan tegangan yang stabil +12V, digunakan regulator IC LM 317. IC ini mampu menghasilkan tegangan keluaran dari +1,25V sampai +37V dengan arus maksimal 1,5 A. Untuk menghasilkan tegangan output sebesar +12V digunakan resistor dan resistor variabel. Resistor yang digunakan adalah resistor dengan nilai
240 Ω dan trimpot 5 kΩ sebagai resistor variabel yang dapat diubah-ubah
nilainya. Tegangan keluaran dapat diatur dengan mengatur nilai trimpot dan dapat dihitung menggunakan rumus:
= 1,25 1 + 1
1 + � . 1 (11)
Keterangan:
Vout = tegangan keluaran (V) R1, RV1 = tahanan (Ω)
Iadj = Arus (A)
Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya
Sesuai dengan persamaan (11), nilai dari trimpot yang digunakan untuk mendapatkan tegangan +12V adalah:
12 = 1,25 1 + 1
1 = 1,2510,75
240 + 50�
1 = 10,75
5208,33 � + 50�
1 = 10,75 5258,33 �
1 = 2044,375 �
1 = 2,04 �
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
Gambar 3.8 Diagram alir perangkat lunak
yang dibangkitkan akan ditampilkan ke LCD. Diagram alir perangkat lunak yang dirancang untuk prototipe tampak seperti pada gambar 3.8.
3.3.1 Inisialisasi program
Library yang digunakan dimasukkan pada inisialisasi program. Library yang digunakan pada perancangan perangkat lunak ini adalah LiquidCrystal.h. Library ini digunakan untuk memungkinkan Arduino untuk mengontrol LCD. Variabel – variabel yang digunakan dideklarasikan pada inisialisasi program. Kode program inisialisasi dapat dilihat pada lampiran 1.
3.3.2 Fungsi setup
Pada fungsi setup, pin digital 10 dan 11 diset sebagai pin masukan pull-up
dan pin 9 sebagai pin keluaran dengan fungsi pinMode. Pada fungsi ini inisialisasi antarmuka layar LCD dilakukan dan dan dimensi dari layar ditentukan. Setelah
itu, teks “Frekuensi” dan “Hz” akan ditampilkan pada layar LCD. Penampilan
teks ini dilakukan pada fungsi setup karena teks ini tidak akan berubah-ubah selama program berjalan. Berikut ini adalah kode lengkap fungsi setup:
void setup() {
// inisialisasi antarmuka layar dan dimensi LCD
lcd.begin(16, 2);
// konfigurasi pin
pinMode(button_up, INPUT_PULLUP);
pinMode(button_down, INPUT_PULLUP);
pinMode(speaker,OUTPUT);
//menampilkan teks ke layar LCD
3.3.3 Fungsi debounce
Pada perancangan perangkat keras terdapat dua tombol push button yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan frekuensi yang dibangkitkan. Permasalahan yang sering terjadi pada saklar mekanis seperti push button adalah getaran yang terjadi pada kontak saklar saat tombol ditekan. Ketika kontak bersentuhan, momentum dan elastisitas beraksi bersamaan sehingga menimbulkan getaran yang mengakibatkan sejumlah pulsa listrik yang dapat menimbulkan salah interpretasi. Kejadaian ini disebut bouncing. Bouncing tidak berlangsung lama (beberapa mikro atau milidetik), namun cukup lama untuk sebuah mikrokontroler.
Dari sisi software, permasalahan bouncing dapat diatasi. Pembacaan masukan akan diberi delay sehingga kesalahan interpretasi tidak akan terjadi. Ketika push button ditekan, mikrokontroler akan mendeteksi adanya perubahan masukan. Setelah terdeteksi adanya perubahan pada masukan, mikrokontroler akan memberi delay beberapa milisekon kemudian membaca kembali masukan dan menyimpulkan apakah tombol ditekan atau tidak. Fungsi pembacaan tombol ini disebut fungsi debounce().
Setelah memberi 3 waktu delay (3 ms, 5 ms, 10 ms) pada fungsi debounce() lalu dilakukan pengujian, didapat bahwa waktu delay yang tepat digunakan adalah 10 ms. Dengan waktu delay 10 ms, kesalahan interpretasi pada pembacaan tombol tidak ada terjadi. Diagram alir fungsi debounce() tampak seperti pada gambar 3.9 dan gambar 3.10.
Berikut ini adalah kode lengkap fungsi debounce:
// fungsi untuk pembacaan tombol void debounce(){
// membaca nilai input button_up dan button_down
int readingUp = digitalRead(button_up); int readingDown = digitalRead(button_down);
/* mendeteksi apakah tombol ditekan (perubahan HIGH
menjadi LOW)
noise selama 10 ms (debounceDelay) diabaikan */
// Melihat apakah noise atau tombol memang ditekan jika
ada perubahan pada input button_up dan button_down.
if (readingUp != lastButtonStateUp || readingDown != lastButtonStateDown) {
// reset waktu debounce
lastDebounceTime = millis(); }
if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) { //
jika lwat dari 10 ms, maka perubahan input dianggap sebagai tombol yang ditekan.
// jika nilai pembacaan input button_up berubah
if (readingUp != buttonStateUp) {
// jika nilai pembacaan input button_down berubah
// menyimpan hasil pembacaan input sebagai
// nilai pembacaan input terakhir kali
lastButtonStateUp = readingUp; lastButtonStateDown = readingDown; }
3.3.4 Fungsi loop
Pada fungsi loop program akan memanggil fungsi debounce untuk mengecek apakah tombol ditekan atau tidak. Setelah itu frekuensi ultrasonik akan dibangkitkan mengunakan fungsi tone() dan nilai frekuensi yang dibangkitkan akan ditampilkan di LCD. Berikut ini adalah kode lengkap fungsi loop:
void loop() {
debounce();// memanggil fungsi debounce()
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(frekuensi);// menampilkan frekuensi yang dibangkitkan
tone(speaker,frekuensi);// bangkitkan frekuensi:
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
4.1Metode Pengujian
Di dalam bab ini dilakukan pengujian terhadap rancangan prototipe dan pengaruh gelombang ultrasonik terhadap hama lalat buah. Pengujian yang dilakukan pada rancangan alat bertujuan untuk mengetahui kinerja dan proses kerja dari rangkaian-rangkaian yang diuji serta sistem secara keseluruhan apakah telah bekerja sesuai dengan yang diharapkan atau tidak. Pengujian pada rancangan alat ini akan dilakukan per bagian rancangan sehingga diketahui apakah masing-masing perangkat keras dan perangkat lunak sudah bekerja dengan baik.
4.2Pengujian Rangkaian Catu Daya
Pengujian ini bertujuan untuk memeriksa tegangan keluaran dari rangkaian catu daya. Hal ini perlu diperhatikan agar tegangan yang masuk ke rangkaian alat prototipe sesuai dengan yang dirancang, yaitu +12V. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran IC1. Rangkaian pengujian tampak seperti pada gambar 4.1.
Dari hasil pengujian didapat nilai dari tegangan keluaran yang ditunjukkan oleh voltmeter adalah 12,1V. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa catu daya ini layak digunakan karena memiliki persentase error hanya sebesar 0,83%.
4.3Pengujian LCD 2x16
Pengujian dilakukan dengan menggunakan simulator perangkat lunak komputer dan pengujian secara langsung pada alat yang sudah dirancang dan dibangun. Rangkaian pengujian LCD 2x16 persis sama seperti pada gambar 3.3. Arduino akan menjalankan program yang sudah dirancang seperti pada lampiran 1. Hasil pengujian tampak seperti pada gambar 4.2.
Berdasarkan hasil pengujian, LCD mampu menampilkan informasi yang diharapkan. Perangkat lunak dan perangkat keras yang dirancang untuk LCD 2x16 dapat digunakan untuk kebutuhan sistem ini.
(a) (b)
Gambar 4.2 Hasil pengujian LCD (a) menggunakan simulator dan (b) Hasil pengujian secara langsung pada alat
4.4Pengujian Frekuensi Ultrasonik yang Dibangkitkan
menghubungkan pin 9 Arduino Uno ke probe positif dan Ground ke probe negatif channel 1 osiloskop. Nilai frekuensi yang ditunjukkan oleh LCD 2x16 yang ada pada alat akan dibandingkan dengan nilai frekuensi yang ditunjukkan oleh osiloskop. Hasil pengujian disajikan seperti pada tabel 4.1
Nilai selisih dihitung dengan rumus:
= − (12)
Sedangkan nilai akurasi dihitung dengan rumus:
= 1− − 100% (13)
Keterangan:
fa = nilai frekuensi yang ditunjukkan alat
fo = nilai frekuensi yang ditunjukkan osiloskop
Tabel 4.1 Hasil pengujian frekuensi ultrasonik yang dibangkitkan
No Nilai frekuensi yang ditunjukkan Selisih (Hz)
Akurasi (%) Alat yang dirancang (Hz) Osiloskop (Hz)
22 41000 41019,3 19,3 99,9529
Rata-rata 163,5707 99,5365
Gambar 4.3 Grafik selisih frekuensi dalam setiap frekuensi pengujian
Gambar 4.4 Grafik tingkat akurasi alat dalam setiap frekuensi pengujian
Hasil pengujian pada tabel 4.1 menunjukan adanya sedikit perbedaan pada nilai frekuensi yang ditunjukkan oleh LCD 2x16 pada alat dengan frekuensi yang dihasilkan alat ketika diukur dengan osiloskop. Osiloskop yang digunakan memiliki bandwith 200 MHz, rise time <3.5 ns, dan sample rate 50 GSa/s. Tingkat ketelitian osiloskop ini masih sangat memadai untuk mengukur sinyal frekuensi 20-60 KHz. Selisih yang terjadi kemungkinan besar disebabkan oleh keterbatasan Arduino Uno untuk membangkitkan gelombang ultrasonik sesuai yang diharapkan. Selisih frekuensi yang dihasilkan untuk setiap frekuensi pengujian tampak seperti pada gambar 4.3. Tingkat akurasi alat untuk setiap frekuensi pengujian tampak seperti pada gambar 4.4. Rata-rata akurasi alat mencapai 99,54%, artinya frekuensi yang dikeluarkan oleh alat hampir sama dengan frekuensi yang diharapkan. Salah satu contoh gelombang keluaran hasil pengujian alat yang dicek melalui osiloskop dapat dilihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Hasil pengujian frekuensi menggunakan Osiloskop
4.5Pengujian Rangkaian Penguat
Sumatera Utara dengan menggunakan osiloskop ATTEN ADS 2202 CA. Melalui pengujian ini akan dilihat perbandingan sinyal sebelum dan sesudah melalui rangkaian penguat. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan pin 9 Arduino Uno ke probe positif channel 1 dan ground ke probe negatif channel 1 osiloskop, sedangkan titik positif speaker dihubungkan ke probe positif channel 2 dan titik negatif speaker ke probe negatif channel 2 osiloskop. Rangkaian pengujian tampak seperti pada gambar 4.6.
Gambar 4.6 Rangkaian pengujian rangkaian penguat
Sinyal masukan sebelum diperkuat dan sinyal keluaran setelah diperkuat dapat digambarkan seperti pada gambar 4.7. Nilai tegangan/div pada channel 1 dan 2 adalah 5V, maka melalui gambar 4.7 dapat disimpulkan bahwa nilai tegangan sinyal pada channel 1 adalah 5V dan nilai tegangan sinyal pada channel 2 adalah 11,1 V. Tegangan puncak sinyal pin 9 Arduino Uno adalah 5 Volt yang mengakibatkan arus mengalir masuk ke basis transistor Q1 sebesar 13,89 mA. Saat transistor dalam keadaan saturasi, tegangan pada kolektor adalah 11,1 V dan arus kolektor adalah 740 mA. Sesuai persamaan (8), maka daya yang digunakan pada kolektor adalah 8,14 W. Daya kolektor ini masih berada di dalam zona yang aman bagi transistor karena nilai daya kolektor maksimumnya adalah 10W. Berdasarkan hasil pengujian ini, dapat disimpulkan bahwa rangkaian penguat dapat bekerja dengan baik dan dapat digunakan untuk kebutuhan sistem ini.
4.6Pengaruh gelombang ultrasonik terhadap hama lalat buah
Pengujian pengaruh gelombang ultrasonik terhadap pola perilaku hama lalat buah dilakukan dengan skala pengujian laboratorium. Pengujian dilakukan di daerah pengungsian korban bencana Gunung Sinabung Kabanjahe, Kabupaten Karo, Sumatera Utara. Pengujian dilakukan dengan mengambil 40 ekor lalat buah dari kebun yang ada di sekitar daerah pengujian dan menempatkannya di sebuah wadah kotak kaca berukuran 1 0,5 0,5 . Selanjutnya lalat buah yang ada di wadah akan dipaparkan gelombang ultasonik dengan berbagai frekuensi yang sudah ditentukan selama 30 menit per masing-masing frekuensi. Hasil pengamatan terhadap pengujian ini dapat dilihat pada tabel 4.2
frekuensi 25 kHz dan 30 kHz. Sebelum dipaparkan gelombang ultrasonik, lalat buah tidak bergerak pindah tempat dan tidak berterbangan. Tetapi pada saat lalat buah dipaparkan gelombang ultrasonik pada frekuensi 25 kHz dan 30 kHz, lalat buah bergerak pindah tempat dan sebagian berterbangan. Ini menunjukkan bahwa lalat buah merasa terganggu dengan adanya paparan gelombang ultrasonik. Pada frekuensi 25 kHz lalat bergerak berpindah tempat seperti merasakan gangguan selama pemaparan gelombang ultrasonik sampai menit ke-20 , tetapi kembali seperti biasa mulai dari menit ke-20 sampai ke-30. Pada frekuensi 30 kHz lalat bergerak berpindah tempat selama pemaparan gelombang ultrasonik sampai menit ke-10 dan pada menit berikutnya kembali seperti biasa.
Tabel 4.2 Hasil pengamatan pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
No Frekuensi (kHz) Waktu Pola perilaku hama lalat buah
1 20 10 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
2 25 10 menit Terganggu
20 menit Terganggu 30 menit Tidak terganggu
3 30 10 menit Terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
4 35 10 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
5 40 10 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
6 45 10 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
7 50 10 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
8 55 10 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
20 menit Tidak terganggu 30 menit Tidak terganggu
Sama seperti serangga lainnya, hama lalat buah juga mampu beradaptasi terhadap lingkungannya termasuk suara yang bersifat mengganggu. Lalat buah merasa terganggu sampai pada menit 20 (pada frekuensi 25 kHz) dan menit ke-10 (pada frekuensi 30 kHz), tetapi tidak merasa terganggu lagi untuk menit berikutnya. Ini disebabkan karena hama lalat buah tersebut mampu beradaptasi dengan cepat terhadap gangguan dari gelombang ultrasonik.
Selama pengujian dilakukan ada juga beberapa lalat buah yang pingsan. Sebelum dipaparkan gelombang ultrasonik semua lalat buah masih dalam keadaan baik. Beberapa lalat mulai pingsan dimulai dari pemaparan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 25 kHz dan secara bertahap kondisinya mulai kembali membaik pada saat gelombang ultrasonik dipaparkan dengan frekuensi 40 kHz. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Grafik jumlah lalat buah yang pingsan selama pengujian
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Prototipe yang dirancang mampu menghasilkan gelombang ultrasonik pada jangkauan frekuensi 20-60 kHz dengan tingkat akurasi rata-rata 99,54%.
2. Di dalam pengujian ini paparan gelombang ultrasonik memberi dampak terhadap pola perilaku lalat buah.
3. Melalui pengujian ini didapat bahwa frekuensi gelombang ultrasonik yang mampu mengganggu pola perilaku hama lalat buah adalah 25-30 kHz.
5.2 Saran
1. Untuk mengetahui seberapa efektif teknologi ini dapat diterapkan di lapangan, efek gelombang ultrasonik terhadap lingkungan sekitar dapat diteliti lebih lanjut.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Umum
Respon umum ketika manusia atau hewan mendengar suara bising adalah berusaha menjauhi sumber bunyi. Dengan menjauhi sumber bunyi maka bunyi yang ditangkap akan semakin berkurang. Hal yang sama juga berlaku untuk hewan. Ketika hewan terganggu dengan suara bising pada frekuensi tertentu, maka hewan juga akan berusaha menjauhi sumber bunyi. Dengan demikian, gelombang bunyi juga dapat dimanfaatkan untuk mengusir hewan.
Manusia dan hewan mampu menangkap bunyi pada frekuensi tertentu. Manusia mampu menangkap bunyi pada rentang frekuensi 20 Hz-20 kHz. Beberapa hewan mampu mendengar frekuensi dibawah 20 Hz, seperti gajah. Frekuensi dibawah 20 Hz disebut infrasonik sedangkan frekuensi pada rentang 20 Hz-20 kHz disebut akustik. Beberapa hewan lainnya mampu menangkap bunyi di atas frekuensi 20 kHz atau sering disebut gelombang ultrasonik. Beberapa jenis hewan yang dapat menangkap gelombang suara ultrasonik adalah kalelawar, kucing, dan belalang [5]. Kelelawar dapat menghasilkan dan mendengar frekuensi setinggi 100 kHz untuk mengetahui posisi makanan dan menghindari benda-benda saat terbang di kegelapan.
tikus, dan hama wereng [6,7,8]. Didapati bahwa gelombang ultrasonik mempengaruhi pola perilaku hewan dan bahkan ada yang mati setelah gelombang ultrasonik dipancarkan dalam rentang waktu tertentu [6,8].
2.2 Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena energi membuat (partikel) udara merapat dan merenggang, dengan cara ini pula energi dirambatkan ke segala ruang [9]. Jika partikel udara tidak ada atau di dalam ruang vakum, bunyi tidak akan menjalar dan tidak akan terdengar karena tidak ada medium yang merambatkan energinya [9].
Bunyi dapat dibedakan dalam tiga aspek. Pertama, harus ada sumber bunyi. Kedua, energi yang dipindahkan dari sumber ke dalam bentuk gelombang bunyi longitudinal. Dan yang ketiga, bunyi dideteksi oleh telinga atau suatu alat penerima bunyi [10]. Di dalam penelitian ini yang menjadi sumber bunyi adalah alat yang akan dirancang berbasis Arduino, lalat buah sebagai objek yang akan mendengar bunyi, dan udara sebagai medium perambat bunyi.
2.2.1 Frekuensi dan Amplitudo
dinyatakan dalam satuan detik dengan simbol T. Frekuensi dan periode sering dinyatakan dalam persamaan[9]:
= 1 (1)
Keterangan:
= frekuensi, yaitu jumlah getaran/gelombang tiap detik (Hz) T = Periode (detik)
Seperti terlihat pada gambar 2.1, jarak terjauh atau simpangan terjauh dari posisi setimbangnya disebut amplitudo. Amplitudo berkaitan dengan tingkat energi yang dibawa gelombang. Gelombang dengan amplitudo yang besar menunjukkan energi yang dibawanya juga besar [9].
Gambar 2.1 Gelombang transversal
2.2.2 Gelombang Ultrasonik
Gelombang ultasonik merupakan gelombang mekanik longitudional dengan frekuensi di atas 20 KHz [10]. Hanya beberapa hewan, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan
Satu gelombang
Ampli
tudo
gelombang ultrasonik untuk navigasi. Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang ultra (di atas) frekuensi gelombang suara (sonik). Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat,cair dan gas, hal ini disebabkan karena gelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum mekanik sehingga merambat sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.
Karakteristik gelombang ultrasonik yang melalui medium mengakibatkan getaran partikel dengan medium membentuk ratapan sehingga menyebabkan partikel medium amplitude sejajar dengan arah rambatan secara longitudional sehingga menyebabkan partikel medium membentuk rapat dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik selama gelombang ultrasonik dilaluinya.
Kelebihan gelombang ultrasonik yang tidak dapat didengar, bersifat langsung dan mudah difokuskan. Jarak suatu benda yang memanfaatkan delay gelombang pantul dan gelombang datang seperti pada sistem radar dan deteksi gerakan oleh sensor pada robot atau hewan. Ultrasonik mempunyai kemampuan mendeteksi objek lebih jauh terutama untuk benda yang keras. Pada benda-benda yang mempunyai permukaan keras gelombang ini akan dipantulkan lebih kuat dari pada benda-benda yang mempunyai permukaan lunak.
2.2.3 Intensitas Bunyi dan Tingkat Intensitas Bunyi
dipancarkan secara merata ke seluruh arah membentuk sebuah bola yang bergerak makin maju menjauhi sumber suara dengan jari-jari yang makin besar. Kemudian oleh penerima bunyi, energi per satuan waktu tersebut diterima. Energi bunyi ini akan semakin kecil diterima penerima ketika menjauhi sumber bunyi.
Dengan demikian dapat dirumuskan bahwa intensitas bunyi adalah[9]:
� = � −
� (2)
Karena bunyi merambat pada ke segala arah, maka rumus intensitas bunyi dapat dijabarkan seperti berikut :
� =� −
4� 2 (3)
Keterangan:
I = Intensitas bunyi (W/m2) P = Daya (Watt)
r = jari-jari (m)
Kuantitas bunyi juga dapat diukur. Kuantitas suara diukur melalui kenyaringannya, secara matematis suatu suara diukur melalui tingkat intensitas
suara β, dimana[9]:
�= 10. �
�0 (4)
Keterangan:
β = tingkat intensitas bunyi (dB)
I0 = intensitas acuan (W/m2)
I0 adalah intensitas acuan (atau patokan) yang diambil sebagai ambang
W/m2. Satuan dari tingkat intensitas adalah dB(desibel). Dalam skala desibel, batas terendah pendengaran adalah[9]:
�= 10. log �0
�0
= 10. log 1 = 0 (5)
2.3 Lalat Buah
Lalat buah (Bactrocera sp.) adalah hama yang banyak menyerang buah-buahan dan sayuran [11]. Lalat buah merupakan salah satu hama penyebab gagalnya panen buah [12]. Lalat buah dewasa ukurannya sedang dan berwarna kuning dan sayapnya datar. Pada tepi ujung sayap ada bercak-bercak coklat kekuningan.
Lalat buah memiliki alat peletak telur yang disebut ovipositor. Alat peletak telur ini terdiri dari tiga ruas dengan bahan seperti tanduk yang keras. Dengan ovipositornya, lalat ini menusuk kulit buah. Jumlah telur sekitar 100-120 butir. Setelah 2-3 hari, telur akan menetas dan menjadi larva atau secara umum dikenal sebagai belatung (berenga). Belatung tersebut akan membuat terowongan di dalam buah dan memakan dagingnya selama lebih kurang 2 minggu. Belatung yang telah dewasa meninggalkan buah dan jatuh diatas tanah, kemudian membuat terowongan 2-5 cm dan menjadi pupa atau sering kita kenal dengan isitlah kepompong. Lama masa kepompong 7-8 hari. Total daur hidupnya antara 23-34 hari, tergantung keadaan udara. Dalam satu tahun lalat ini kira-kira menghasilkan 8-10 generasi.
yang lebih dekat lagi dengan lalat buah adalah lalat rumah dan nyamuk. Lalat rumah dan nyamuk merupakan golongan Ordo Diptera, sama dengan lalat buah. Nyamuk mampu menangkap bunyi diatas 20kHz [13]. Lalat rumah juga mampu menangkap bunyi sampai pada frekuensi 44 kHz [5]. Sama seperti hewan Kelas Insekta atau hewan Ordo Diptera lainnya, lalat buah juga mampu menangkap bunyi di atas frekuensi 20 kHz atau sering disebut ultrasonik.
2.4 Arduino
Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.
Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino development environment. Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 dan turunannya.
2.4.1 Arduino Uno
gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20-60 kHz, sehingga Arduino Uno cocok untuk digunakan untuk kebutuhan alat prototipe yang akan dirancang.
Arduino Uno memiliki 14 pin digital input/output dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM (Pulse Width Modulation), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi Universal Serial Bus (USB), jack listrik, header In-Circuit Serial Programming (ICSP), dan tombol reset. Uno dibangun berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler.
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Untuk sumber daya Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan memasukkan 2.1mm jack DC ke colokan listrik board. Baterai dapat dimasukkan pada pin header Gnd dan Vin dari konektor daya. Tampak atas dari Arduino UNO dapat dilihat seperti pada gambar 2.2.
Gambar 2.2Arduino Uno
- Mikrokontroller: Atmega 328 - Tegangan Operasi: 5V
- Tegangan Input (rekomendasi): 7 – 12 V - Tegangan Input (batas): 6 – 20 V
- Pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin PWM) - Pin Analog input: 6
- Arus DC per pin I/O: 40 mA - Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA
- Flash Memory: 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader - SRAM: 2 KB
- EEPROM: 1 KB
- Kecepatan Pewaktuan: 16 Mhz
Arduino UNO memiliki 14 pin digital. Masing-masing dari 14 pin digital arduino UNO dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebasar 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (diputus secara default) sebesar 20-30 KOhm. Sebagai tambahan, beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu [14]:
- Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima(RX) dan mengirim(TX) data secara serial.
- Pulse-width modulation (PWM): pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan keluaran PWM 8-bit dangan menggunakan fungsi analogWrite(). - Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO)
dan 13 (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.
- LED (Light Emitting Diode): pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.
2.4.2 Pemrograman Arduino
Arduino board merupakan perangkat yang berbasiskan mikrokontroler. Perangkat lunak (software) merupakan komponen yang membuat sebuah mikrokontroller dapat bekerja. Arduino board akan bekerja sesuai dengan perintah yang ada dalam perangkat lunak yang ditanamkan padanya.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino menggunakan bahasa pemrograman C sebagai dasarnya. Karena menggunakan bahasa pemrograman C sebagai dasarnya, bahasa pemrograman arduino memiliki banyak sekali kemiripan, walaupun beberapa hal telah berubah. Arduino Uno dapat diprogram menggunakan software Arduino IDE yang bersifat opensource.
2.4.2.1Struktur
menggunakan library, dan lain-lainya. Fungsi setup() hanya akan berjalan sekali, yaitu setiap pertama kali board dihidupkan atau saat restart board Arduino. Fungsi loop() berguna untuk melaksanakan/mengeksekusi perintah program yang telah dibuat. Fungsi ini akan secara aktif mengontrol board Arduino baik membaca input atau merubah output. Fungsi loop() merupakan tugas utama dari arduino board.
2.4.2.2Variabel
Variabel adalah nama yang dibuat dan disimpan di dalam memori mikrokontroller. Variabel ini mempunyai nilai dan nilainya dapat diubah sewaktu-waktu pada saat program dijalankan. Variabel memiliki nilai dan tipe data tertentu. Deklarasi suatu variabel dapat dilakukan tanpa pemberian nilai awal atau dapat juga langsung diberikan nilai awal.
Dalam pemograman mikrokontroller dikenal ada 2 macam variabel yaitu: 1. Variabel global; yaitu variabel yang dideklarasi diluar fungsi dan
berlaku secara umum atau dapat diakses dimana saja
2. Variabel lokal; yaitu variabel yang dideklarasi di dalam fungsi dan hanya dapat diakses oleh pernyataan yang ada di dalam fungsi.
Contoh deklarasi variabel dalam pemerograman Arduino adalah seperti berikut:
int frekuensi = 20000;
Ketika program diatas dijalankan, maka mikrokontroller akan membuat
sebuah variabel “frekuensi” dengan tipe data integer (bilangan bulat) dan
2.4.2.3Fungsi Masukan dan Keluaran
Arduino memiliki 3 fungsi untuk masukan dan keluaran digital pada arduino board, yaitu pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead().
Fungsi pinMode() mengkonfigurasi pin tertentu untuk berfungsi sebagai masukan atau keluaran. Sintaksis untuk fungsi pinMode() adalah sebagai berikut:
pinMode(pin,mode)
dengan parameter
pin : angka dari pin digital yang akan dikonfigurasi
mode : konfigurasi yang diinginkan (INPUT, INPUT_PULLUP, dan OUTPUT
Fungsi digitalWrite() berfungsi untuk memberikan nilai HIGH atau LOW suatu digital pin. Sintaksis untuk fungsi digitalWrite() adalah sebagai berikut:
digitalWrite(pin, value)
dengan parameter:
pin : angka dari pin digital yang akan dikonfigurasi value : nilai yang diinginkan (HIGH atau LOW)
Fungsi digitalRead() bertujuan untuk membaca nilai yang ada pada pin Arduino UNO. Sintaksis untuk fungsi digitalRead() adalah sebagai berikut:
digitalRead(pin)
dengan parameter:
pin : angka dari pin digital yang akan dibaca
Berikut ini adalah contoh penggunaan fungsi masukan dan keluaran digital dalam sebuah program:
int ledPin = 13; // LED terhubung ke pin digital 13
int inPin = 7; // pushbutton terhubung ke pin digital 7
int val = 0; // variable untuk menyimpan sebuah nilai
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT); // set pin digital 13 sebagai
keluaran
pinMode(inPin, INPUT); // set pin digital 13 sebagai
masukan
}
void loop()
{
val = digitalRead(inPin); // baca nilai pin input
digitalWrite(ledPin, val); // sets LED sesuai dengan nilai
val
}
2.4.2.4Fungsi tone()
Fungsi tone() berfungsi untuk membangkitkan gelombang kotak dengan frekuensi tertentu pada pin Arduino. Pin Arduino bisa dihubungkan ke transduser suara seperti speaker atau buzzer. Sintaksis untuk fungsi tone() adalah sebagai berikut:
tone(pin, frequency)
tone(pin, frequency, duration)
dengan parameter:
pin : angka dari pin digital yang digunakan untuk membangkitkan gelombang bunyi.
frequency : nilai frekuensi yang ingin dibangkitkan dalam satuan Hz duration : lamanya gelombang bunyi dibangkitkan dalam satuan
milliseconds.
Parameter “duration” adalah opsional, artinya bisa digunakan maupun tidak.
2.5 LCD 2x16
Liquid Crystal Display (LCD) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang, misalnya dalam alat-alat elektronik, seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer. Alat prototipe yang ingin dirancang akan menampilkan
“Frekuensi:<spasi>xxxxx<spasi>kHz”. Jumlah total karakter yang dibutuhkan
adalah 20 karakter. LCD 1x16 hanya dapat menampilkan karakter maksimum sebanyak 16 karakter sedangkan LCD 2x16 mampu menampilkan karakter maksimum sebanyak 32 karakter. Untuk memenuhi kebutuhan alat yang akan dirancang maka LCD 2x16 adalah pilihan yang tepat untuk digunakan.
Gambar 2.3 LCD 2x16
Keterangan dari pin LCD 2x16 tampak pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Keterangan pin LCD 2x16 [16]
Pin Deskripsi
1 Ground
2 Vcc
3 Pengatur kontras
4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Registers
6 “EN” Enable
7-14 Data I/O Pins
15 Vcc
16 Ground
2.6 Transistor Bipolar
Transistor bipolar atau Bipolar Junction Transistor (BJT) tersusun dari tiga lapis bahan semikonduktor yang berjenis p dan n [17]. Terdapat dua tipe transistor bipolar, NPN dan PNP. Simbol transistor dapat dilihat pada gambar 2.4. Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor bipolar dapat berfungsi semacam kran listrik yang berdasarkan arus inputnya memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitter (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitter dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
(saklar) berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai gerbang logika (Logic Gate), memori dan yang fungsi yang lain.
(a) (b)
Gambar 2.4 Simbol transistor (a) NPN; (b) PNP.
2.6.1 Prinsip Kerja
Dinamakan transistor bipolar karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan yaitu elektron dan lubang (hole) untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone. Ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor
dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya
berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT. Faktor penguatan transistor ini dapat dihitung dengan rumus:
= �
� (6)
Sementara persamaan untuk menghitung arus yang mengalir pada basis transistor adalah:
� = −0,7 (7)
Dan untuk persamaan untuk menghitung disipasi daya transistor adalah:
� = .� (8)
Keterangan:
P = Daya (Watt) hFE = Faktor penguatan transistor
Vb = Tegangan pada basis (Volt) Ic = Arus pada kolektor (Ampere)
Ib = Arus pada basis (Ampere) 2.6.2 Transistor 2SC1162
direkomendasikan adalah +7V sampai dengan +12V. Untuk menghindari penggunaan regulator tambahan maka akan lebih baik jika transistor yang digunakan juga mampu bekerja dengan baik saat diberi tegangan kolektor sebesar +7 V sampai dengan +12V.
Transistor yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan perancangan alat adalah transistor 2SC1162. Transistor 2SC1162 adalah transistor bipolar NPN. Transistor 2SC1162 digunakan untuk keperluan umum pada penguatan daya sedang. Transistor ini didesain untuk arus rendah hingga sedang, daya sedang, dan tegangan sedang. Transistor ini juga dapat bekerja dengan kecepatan tinggi. Transistor 2SC1162 memiliki penguatan arus DC (hFE) sebesar 20 sampai
320. Tegangan maksimum yang dapat diberikan pada kolektor-basis (VCB) dan
kolektor-emiter (VCE) adalah 35V. Arus maksimum yang dapat mengalir pada
kolektor adalah 3 A dan daya maksimum yang dapat digunakan transistor adalah 10 Watt (pada suhu 25oC). Bentuk fisik dari transistor 2SC1162 dapat dilihat pada gambar 2.5.
2.7 Transduser
Transduser adalah suatu alat yang dapat mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Bentuk-bentuk energi tersebut diantaranya seperti energi listrik, energi mekanikal, energi elektromagnetik, energi cahaya, energi kimia, energi akustik (bunyi) dan energi panas. Pada umumnya, semua alat yang dapat mengubah atau mengkonversi suatu energi ke energi lainnya dapat disebut sebagai transduser.
2.7.1 Piezoelektrik
Kata piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti diperas atau ditekan dan piezo yang bermakna didorong. Bahan piezoelektrik ditemukan pertama kali pada tahun 1880‐an oleh Jacques dan Pierre Curie. Kata piezo berarti tekanan, sehingga efek piezoelektrik terjadi jika medan listrik tebentuk ketika material dikenai tekanan mekanik.
Piezoelektrik merupakan transduser ultrasonik. Transduser ultrasonik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonik atau sebaliknya. Piezoelektrik yang sering digunakan pada umumnya berbahan keramik.
2.7.2 Prinsip kerja piezzoelektrik
tersebut. Efek ini dapat dibalik yaitu bila tegangan listrik dikenakan pada bahan tersebut maka akan terjadi regangan. Prinsip kerja ini dapat dilihat seperti pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Prinsip kerja piezoelektrik
Crystal
Tekanan
2.7.3 Speaker piezzoelektrik
Alat prototipe yang diharapkan mampu menghasilkan bunyi mulai dari 20-60 kHz. Gelombang yang dihasilkan oleh Arduino UNO adalah gelombang listrik, karena itu dibutuhkan transduser yang mampu mengubah gelombang listrik menjadi gelombang bunyi. Transduser yang dapat digunakan adalah speaker yang mampu membangkitkan gelombang bunyi dengan frekuensi 20 kHz - 60 kHz. Speaker yang memenuhi kriteria demikian adalah speaker piezzoelektrik KEMO L010 yang tampak seperti pada gambar 2.7. Speaker ini mampu bekerja dengan frekuensi bunyi 2-60 kHz. Data teknis lengkap speaker ini dapat dilihat pada lampiran 2.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pertanian merupakan hal yang sangat esensial dalam sebuah negara. Kehidupan pertanian yang kuat di negara-negara maju bukan merupakan hasil usaha yang singkat, tetapi proses tersebut telah berlangsung lama sejalan dengan waktu dalam sejarah pembangunan di negara-negara tersebut. Indonesia adalah negara agraris dimana sebagian besar penduduknya hidup dari hasil bercocok tanam atau bertani, sehingga pertanian merupakan sektor yang memegang peranan penting dalam kesejahteraan kehidupan penduduk Indonesia . Negara kita Indonesia sangat kaya akan hasil pertanian khususnya komoditas hortikultura. [1]
Pembangunan sektor pertanian bertujuan untuk menaikkan produksi pertanian guna meningkatkan pendapatan petani dan memenuhi kebutuhan hidup masyarakat, terutama kebutuhan pangan bagi penduduk yang populasinya meningkat dengan cepat. Meningkatnya jumlah penduduk menuntut adanya kebutuhan pangan yang semakin meningkat dan berkualitas tinggi yang semakin meningkat. Oleh karena itu, diperlukan lahan pertanian yang semakin luas dan produksi lahan pangan yang semakin meningkat baik jumlah maupun mutunya.
perkembangan serangan OPT yang tidak dapat dikendalikan, akan berdampak kepada timbulnya masalah-masalah lain yang bersifat sosial, ekonomi, dan ekologi. Salah satu organisme pengganggu tanaman yang perlu diwaspadai adalah lalat buah.
Lalat buah dapat menyerang banyak tanaman hortikultura terutama sayur-sayuran dan buah-buahan, sehingga sulit sekali untuk dikendalikan [3]. Akibat serangan hama lalat buah produksi dan mutu buah atau sayur menjadi rendah, bahkan tidak jarang mengakibatkan gagal panen, karena buah atau sayur menjadi busuk dan berjatuhan ke tanah. Lalat buah dapat menyerang tanaman jeruk, cabai, mangga, pisang, belimbing, kopi, dan cengkeh [4]. Yang paling banyak diserang adalah tanaman jeruk dan cabai.
Berbagai upaya pengendalian lalat buah telah dilakukan baik secara tradisional dengan cara membungkus buah dengan berbagai alat pembungkus antara lain kantong plastik, kertas koran, dan daun kelapa hingga penggunaan insektisida kimia [3]. Intensitas serangan lalat buah terus meningkat serangannya, fluktuasi maupun populasi lalat buah juga naik. Oleh karena itu, kebutuhan terhadap teknik pengendalian yang ramah lingkungan sangat diharapkan, terutama yang efektif dan efisien serta mudah diperoleh petani dalam operasionalnya di lapangan.
atas 20 kHz yang tidak lagi dapat di dengar oleh manusia tetapi masih dapat didengar oleh beberapa hewan termasuk lalat buah. Alat yang dirancang akan menghasilkan gelombang ultrasonik dan frekuensinya akan ditampikan pada Liquid Crystal Display (LCD).
1.2 Perumusan Masalah
Adapun yang menjadi rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah: 1. Meneliti efek gelombang ultrasonik pada lalat buah.
2. Meneliti rentang frekuensi ultrasonik yang dapat mengganggu pola perilaku hama lalat buah.
3. Merancang alat yang dapat menghasilkan gelombang ultrasonik.
1.3 Batasan Masalah
Agar isi dan pembahasan tugas akhir ini menjadi terarah, maka penulis perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Tidak membahas secara mendalam tentang karakteristik hama lalat buah selain efek gelombang ultrasonik pada lalat buah.
2. Tidak membahas dampak gelombang ultrasonik yang dihasilkan terhadap hama dan tanaman lain.
3. Pembangkit gelombang ultrasonik dibangun menggunakan Arduino Uno dengan bahasa pemrograman Arduino.
4. Menggunakan Piezzo Loudspeaker sebagai transduser yang mampu mengeluarkan gelombang suara sampai 60 kHz.
6. Pengujian alat terhadap lalat buah hanya dilakukan pada lingkungan tertutup (container dengan dinding kaca).
1.4 Tujuan Penulisan Tugas Akhir
Tujuan dari penelitian adalah:
1. Merancang alat prototipe yang dapat membangkitkan gelombang ultrasonik sampai pada frekuensi 60 kHz berbasis Arduino.
2. Melihat efek gelombang ultrasonik pada frekuensi yang beragam yang dihasilkan oleh alat prototipe terhadap pola perilaku lalat buah.
1.5 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Studi literatur
Dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan karya penelitian yang terdiri dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau dari perpustakaan dan juga dari artikel, jurnal, situs ilmiah, dan lain-lain.
2. Perancangan dan pembuatan alat
Merancang alat sesuai dengan kaidah perancangan dan membuat alat menggunakan mikrokontroller Arduino Uno.
3. Pengujian dan analisis
dilakukan dengan melihat perubahan perilaku lalat buah setelah dipancarkan gelombang ultrasonik pada beberapa frekuensi tertentu dalam rentang waktu tertentu. Dari hasil pengujian akan dianalisis untuk melihat rentang frekuensi yang dapat mengusir lalat buah dan seberapa efektif alat dapat mengusir lalat buah.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai tugas akhir ini, maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, serta sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi penjelasan tentang gelombang ultrasonik, karakteristik lalat buah, Arduino, dan komponen lainnya secara umum.
BAB III PERANCANGAN ALAT
Bab ini berisi penjelasan perancangan alat pengusir hama lalat buah.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA
Bab ini berisi tentang hasil alat yang telah dirancang dan telah di ujicoba dan analisis data yang diukur.
ABSTRAK
Lalat buah adalah salah satu hama yang banyak merusak tanaman hortikultura. Salah satu cara untuk mengusir hama adalah dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik pada frekuensi yang dapat mengganggu hama tersebut. Penelitian dan pemanfaatan gelombang ultrasonik untuk mengusir beberapa hama sudah pernah dilakukan, namun untuk lalat buah belum ada. Dalam tugas akhir ini dirancang prototipe yang mampu membangkitkan gelombang utrasonik dengan menggunakan Arduino Uno yang frekuensinya dapat diubah-ubah sampai 60 kHz. Dengan menggunakan prototipe ini dilakukan pengujian terhadap lalat buah untuk mendapatkan frekuensi yang dapat dimanfaatkan untuk mengusir hama lalat buah. Hasil yang diperoleh bahwa prototipe yang dirancang mampu menghasilkan gelombang ultrasonik 20 kHz sampai 60 kHz dengan nilai akurasi 99,54%. Melalui pengujian terhadap lalat buah juga didapat bahwa lalat buah merasa terganggu ketika diberi paparan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 25-30 kHz.
SKRIPSI
PERANCANGAN ALAT PENGUSIR HAMA LALAT BUAH
MENGGUNAKAN GELOMBANG ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Komputer
Oleh
Yolanda Iqnatius Sirait
NIM: 100402093
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
