RANCANG BANGUN ALAT PENGUSIR BURUNG BERBASIS ULTRASONIK DENGAN KAMERA TRACKER
DI PT SORGHUM INDONESIA
LAPORAN TUGAS AKHIR
UKA SUKANA 021119062
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANISASI PERTANIAN JURUSAN PERTANIAN
POLITEKNIK PEMBANGUNAN PERTANIAN BOGOR BOGOR
2022
RANCANG BANGUN ALAT PENGUSIR BURUNG BERBASIS ULTRASONIK DENGAN KAMERA TRACKER
DI PT SORGHUM INDONESIA
UKA SUKANA 021119062
Laporan Tugas Akhir
Sebagai salah satu syarat memperoleh sebutan gelar profesional Ahli Madya Teknologi (A.Md.T)
Pada Program Studi Teknologi Mekanisasi Pertanian
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANISASI PERTANIAN JURUSAN PERTANIAN
POLITEKNIK PEMBANGUNAN PERTANIAN BOGOR BOGOR
2022
i
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanaahu wa ta’ala karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyusun Laporan Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Alat Pengusir Burung Berbasis Ultrasonik dengan Kamera Tracker di PT Sorghum Indonesia” dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditentukan.
Penulis mengucapkan rasa terima kasih kepada para pembimbing, Ibu Intan Kusuma Wardani, M.Sc., selaku dosen pembimbing internal I, dan Bapak Dr. Ir.
Soesilo Wibowo, MS., selaku dosen pembimbing internal II yang telah membimbing dan banyak memberikan saran. Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih sebesar-besarnya kepada Bapak Dayat Hadi Komarudin, SP., selaku pembimbing eksternal yang selalu membantu di lapangan saat berlangsungnya pelaksanaan Tugas Akhir. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada ibu, kakak, serta seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan, doa dan kasih sayangnya. Tak lupa ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan- rekan yang telah membantu di lapangan saat pelaksanaan Tugas Akhir berlangsung.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Bogor, 26 Juni 2022
Penulis
v
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kabupaten Kuningan pada 25 September 2001 sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Wasim (Alm) dan Ibu Rohayati, Pendidikan Sekolah Dasar (SD) ditempuh di SDN 1 Cimaranten dan lulus Tahun 2013. Pendidikan Sekolah Menengah Pertama (SMP) ditempuh di SMPN 1 Cipicung dan lulus Tahun 2016. Pendidikan Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) ditempuh di SMKN 5 Kuningan dan lulus Tahun 2019, penulis diterima sebagai mahasiswa program Diploma 3 (D-III) di Program Studi Teknologi Mekanisasi Pertanian Jurusan Pertanian di Politeknik Pembangunan Pertanian Bogor.
vi
ABSTRAK
UKA SUKANA. Rancang Bangun Alat Pengusir Burung Berbasis Ultrasonik dengan Kamera Tracker di PT Sorghum Indonesia. Dibimbing oleh INTAN KUSUMA WARDANI dan SOESILO WIBOWO.
Sorgum merupakan jenis tanaman serealia sebagai sumber karbohidrat yang cukup potensial. Salah satu permasalahan utama budidaya sorgum adalah serangan hama burung pipit saat malai sorgum masih muda, dengan tingkat kehilangan hasil akibat hama burung pada tanaman serealia dapat mencapai 67%-100% jika tidak ada tindakan pengendalian. Oleh karena itu, diperlukan teknologi inovasi yang dapat mengefisienkan kerja manusia yaitu dengan menerapkan sistem kontrol dan sensor daripada hanya mengandalkan keberadaan manusia secara langsung.
Penelitian dilaksanakan dengan beberapa tahap yaitu tahap perancangan, pembuatan prototype meliputi implementasi perangkat keras dan perangkat lunak, pengujian prototype, analisis kesalahan, pengumpulan data berupa data kuantitatif dan data kualitatif dari hasil pengujian dan penyajian data hasil pengujian berupa pengamatan sistem kerja alat, jangkauan suara ultrasonik berdasarkan pendengaran manusia, jangkauan pengamatan kamera, dan respon burung terhadap frekuensi ultrasonik. Alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker dapat dibuat dan cara kerja alat meliputi menghidupkan sistem, Arduino menjalankan program, kamera menginisialisasi objek dan mengrimkan informasi pembacaan posisi objek, Arduino melakukan pengolahan data dan memberikan perintah ke aktuator stepper sebagai penggerak sumbu X, motor servo sebagai penggerak sumbu Y dan menghidupkan relay sebagai saklar pembangkit suara ultrasonik.
Pada rentang frekuensi 30-43 kHz suara dapat terdengar sejauh 51 meter, pada rentang frekuensi 25-30 kHz suara dapat terdengar sejauh 188 meter, dan pada rentang frekuensi 1,2-1,4 kHz suara dapat terdengar sejauh 236 meter. Sensor kamera dapat mendeteksi objek dengan ukuran diameter 5 cm pada jarak 150 cm, Frekuensi yang dapat memengaruhi burung pipit terbang menjauh adalah pada rentang frekuensi yang naik turun antara 20-200 kHz pada jarak pengujian 15-20 meter.
Kata kunci: alat pengusir burung, frekuensi suara ultrasonik, kamera tracker.
vii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Rumusan Masalah 2
Tujuan 2
Manfaat 3
TINJAUAN PUSTAKA 4
Budidaya Sorgum di Indonesia 4
Pengendalian Hama Burung 4
Kamera Tracker 6
Ardunio 8
Pixy CMUcam5 8
METODE PELAKSANAAN 10
Waktu dan Tempat 10
Alat dan Bahan 10
Teknis Pelaksanaan 11
HASIL DAN PEMBAHASAN 15
Informasi Umum Perusahaan 15
Sejarah 15
Struktur Organisasi 15
Desain Alat Pengusir Burung 16
Skema Sistem Power Supply, Sistem Kontrol dan Aktuator 16
Spesifikasi Alat Pengusir Burung 18
Implementasi Alat Pengusir Burung 19
Implementasi Perangkat Keras 20
Implementasi Perangkat Lunak 21
Pengujian Sistem Kerja Alat Pengusir Burung 21
Jangkauan Suara Ultrasonik Berdasarkan Pendengaran Manusia 23
viii
Jangkauan Pengamatan Kamera 24
Respon Burung Terhadap Frekuensi Suara Ultrasonik 25
SIMPULAN DAN SARAN 28
Simpulan 28
Saran 29
DAFTAR PUSTAKA 30
LAMPIRAN 32
ix
DAFTAR TABEL
1. Contoh hasil pengujian derajat penglihatan kamera 9
2. Studi literatur metode pengujian alat 12
3. Data hasil pengujian nilai piksel dalam jarak tertentu 24 4. Respon burung terhadap frekuensi suara ultrasonik 26
x
DAFTAR GAMBAR
1. Rumus Trigonometri 8
2. Diagram alir rancang bangun alat pengusir burung 11
3. Stuktur organisasi PT. Sorghum Indonesia 15
4. Desain casing alat pengusir burung 16
5. Wiring diagram power supply dan pembangkit suara ultrasonik 17 6. Wiring diagram sistem kontrol, sistem sensor dan aktuator 17
7. Kamera Pixy2 18
8. Pengujian Prototype 20
9. Proses perakitan prototype 20
10. Serial monitor data referensi untuk kontrol motor 21
11. Pengujian sistem kerja alat 22
12. Data hasil pengujian jangkauan suara ultrasonik 23
13. Pengujian alat pengusir burung 25
xi
DAFTAR LAMPIRAN
1. Program coding yang diterapkan pada alat pengusir burung 32
2. Hasil akhir alat pengusir burung 35
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sorgum merupakan jenis tanaman serealia sebagai sumber karbohidrat yang cukup potensial. Tanaman sorgum toleran terhadap kekeringan, genangan air, dan relatif tahan terhadap serangan hama dan penyakit karena tanaman sorgum memiliki kandungan tanin 0,40%-3,60%, serta dapat tumbuh pada lahan marginal.
Tanaman sorgum memiliki potensi yang besar untuk dapat dikembangkan di Indonesia, karena memiliki daerah adaptasi yang luas yaitu dapat dibudidayakan pada kawasan beriklim tropis, munson, sabana, gurun sampai kawasan sub tropis.
Dengan harapan dapat menggantikan ketergantungan pada konsumsi gandum sebagai bahan baku roti, kue, mie dan sebagainya (Gupito et al. 2014).
Sorgum merupakan tanaman multiguna, yaitu dapat digunakan sebagai kebutuhan konsumsi manusia dengan berbagai macam olahan makanan, pakan ternak dan ikan. Popularitas sorgum di kalangan petani berada di bawah padi dan jagung, karena produktivitas nya rendah dibandingkan padi dan jagung yang mencapai 4 dan 8 ton /Ha dan harga jualnya masih rendah. Kendala dalam budidaya tanaman sorgum adalah serangan hama burung yang dapat menyebabkan kehilangan hasil mencapai 100%, burung memakan biji sorgum terutama yang berwarna putih serta kandungan tanin yang relatif rendah, satu ekor burung dengan berat sekitar 40-50 gr dapat mengkonsumsi gandum 10 gr/hari dan dalam 1 kelompok/koloni burung dapat mencapai ratusan ekor (Azrai 2021). Tingkat kehilangan hasil akibat hama burung pada tanaman padi bisa mencapai 30%
sedangkan pada tanaman serealia lainnya dapat mencapai 67%-100% jika tidak ada tindakan pengendalian (Lina et al. 2018). Oleh karena itu, hama burung merupakan faktor utama yang dapat menyebabkan gagal panen, adapun cara penanganan dapat dilakukan dengan memasang jaring, atau memasang sungkup plastik pada malai yang dapat dilakukan pada saat tanaman terbentuk malai muda hingga panen, namun tidak dapat dilakukan untuk skala produksi yang lebih luas.
Permasalahan utama budidaya sorgum di PT Sorgum Indonesia adalah serangan hama burung pipit saat malai sorgum masih muda sedangkan untuk hama
2
lain tidak ada, penanganan untuk sementara ini masih dilakukan dengan pemasangan sungkup plastik pada malai sorgum muda. Berdasarkan permasalahan tersebut diperlukan teknologi inovasi moderen yang dikembangkan dari teknologi yang sudah ada, yaitu menggabungkan antara sensor dan sistem kontrol sebagai pengganti manusia. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang, membangun, serta melakukan pengujian pada prototype alat pengusir burung yang telah di buat, sehingga spesifikasi akhir produk dapat dipertanggungjawabkan dan terstandarisasi.
Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam kegiatan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia?
2. Bagaimana cara kerja alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia?
3. Seberapa jauh jangkauan alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia?
4. Bagaimana respon burung terhadap frekuensi alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia?
Tujuan
Tujuan dilaksanakan Tugas Akhir oleh mahasiswa Program Studi Teknologi Mekanisasi Pertanian adalah:
1. Merancang alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia;
2. Menganalisis cara kerja alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia;
3. Menghitung jangkauan area kerja alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia; dan
4. Menganalisis respon burung terhadap frekuensi alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT. Sorghum Indonesia.
3 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Bagi mahasiswa, mampu merencanakan dan merancang alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker di PT Sorghum Indonesia;
2. Bagi pembaca, menjadi sumber referensi pengetahuan mengenai perencanaan dan perancangan alat penghalau burung berbasis mikrokontroler Arduino; dan
3. Bagi perusahaan, dapat menjadi pertimbangan perusahaan untuk menerapkan atau mengembangkan hasil perencanaan dan perancangan alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker untuk meningkatkan kuantitas produksi sorgum menjadi optimal.
4
TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Sorgum di Indonesia
Tanaman sorgum merupakan salah satu jenis tanaman serealia yang berasal dari sungai Niger di Afrika, dan domestika sorgum dari Etiopia ke Mesir dilaporkan telah terjadi sekitar 3000 tahun Sebelum Masehi. Di Indonesia sorgum telah dikenal oleh petani khususnya di Jawa, NTB dan NTT. Di Jawa tanaman sorgum dikenal dengan nama cantel dan sering ditanam sebagai tanaman sela atau tumpang sari (Lina et al. 2020). Tanaman sorgum berpotensi besar dapat dikembangkan di Indonesia karena daya adaptasinya yang luas yaitu dapat dibudidayakan pada lahan marginal dan toleran terhadap kekeringan (Syafruddin et al. 2015). Di Indonesia tanaman sorgum cocok untuk dibudidayakan pada musim tanam ke-3 atau saat musim kemarau dengan kondisi lahan yang sulit mendapatkan air dan dapat dibudidayakan pada lahan-lahan marginal sehingga dapat produktif dan menguntungkan. Beberapa varietas sorgum bahkan dapat beradaptasi atau tumbuh di lahan salin Usnawiyah et al. (2021).
Sorgum dapat dimanfaatkan untuk produksi bahan pangan dengan nilai gizi yang sangat baik, kandungan protein dan kalsium sorgum lebih baik dari beras dan jagung, serta kandungan gluten dan indeks glikemik yang sangat rendah, sesuai untuk orang berkebutuhan gizi khusus. Sorgum juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku bioenergi yang produktivitas bioetanolnya lebih tinggi dari tebu, jagung, gula bit dan ubi kayu dengan biaya produksi yang rendah (Sungkono et al.
2009). Tanaman sorgum merupakan tanaman multiguna yang memiliki kandungan nutrisi tinggi sehingga dapat menjadi salah satu alternatif pemecahan masalah pangan yang terjadi di Indonesia, semua bagian tanaman sorgum dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia, pakan ternak dan sebagai energi alternatif (Sukarminah et al. 2020).
Pengendalian Hama Burung
Hama merupakan organisme yang keberadaannya dianggap menganggu dan merugikan dalam proses budidaya pertanian, burung pipit merupakan salah satu hama yang dapat menyebabkan kehilangan hasil yang besar karena serangan hama
5
ini sering terjadi secara berkelompok sampai ribuan dari populasinya, serangan hama burung pipit pada tanaman padi dapat menyebabkan padi menjadi kering, gabah hampa dan rontok. Tindakan pengendalian hama burung umumnya bersifat mekanis dan petani harus berjaga langsung di lahannya, sehingga dianggap kurang efisien, maka muncul inovasi penghalau burung otomatis dengan sistem deteksi gerakan burung dengan sensor PIR (Passive InfraRed), sensor ultrasonik, atau menggunakan laser dan LDR (Light Dependet Resistor) dengan output kerja berupa gerakan benda atau bunyi-bunyian pengusir hama seperti penggunaan kaleng atau dengan suara ultrasonik. Penggunaan alat elektronik membutuhkan daya input berupa listrik baik dari aki, listrik PLN, maupun menggunakan sel surya (Hikmah 2020).
Untuk mengurangi dampak serangan hama burung terhadap tanaman padi di sawah, para petani biasanya menggunakan orang-orangan yang dipasang di beberapa posisi di sisi pematang sawah, menggunakan kaleng-kaleng bekas yang dirajut dengan tali yang terhubung ke pondok penjagaan, Ada pula yang menggunakan umbul-umbul dari plastik bekas yang dirajut dengan tali sehingga umbul-umbul ini akan bergerak-gerak ketika diterpa angin, atau memasang jaring pengaman di sekeliling sawah. Cara yang lebih tradisional dilakukan petani dalam mengusir burung adalah dengan bersorak-sorai atau bahkan harus berjalan mengelilingi sawah untuk mengusir sekolompok burung yang sangat membandel.
Akibatnya petani tidak dapat melakukan kegiatan lain yang lebih produktif selain menjaga padi dari serbuan burung-burung tersebut. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama di bidang elektronika dan sensor elektronik, telah memungkinkan dibuatnya alat atau sistem elektronik yang dapat bekerja secara otomatis (menggunakan sistem kontrol) yang dapat menggantikan sejumlah pekerjaan rutin manusia. Dimana, sensor adalah sebuah piranti yang menerima suatu rangsangan dan merespon-nya dalam bentuk sinyal elektris. Metode yang telah dikembangkan untuk melakukan pengusiran burung pemakan padi adalah dengan metode akustik yaitu menggunakan alat pembangkit sinyal suara yang dapat mengganggu sistem pendengaran burung sehingga burung terbang menjauh. Salah satu caranya adalah dengan bunyian sesaat, bukan bunyian secara terus menerus (Sumariadi 2013)
6
Tindakan pengendalian hama burung pada tanaman padi secara otomatis berbasis Arduino pernah dilakukan Lina et al. (2018), dalam penelitiannya mereka berhasil membangun alat penghalau burung secara otomatis yang dikendalikan oleh sistem kontrol berbasis Arduino dengan sensor pendeteksi gerak/motion sensor dengan aktuator dinamo wiper dan sumber energi dari panel surya (solar cell).
Untuk memperluas area kerja penghalau burung, dalam penelitiannya digunakan 3 sensor pendeteksi gerak yang diletakkan secara terpisah dengan membentuk pola atau jarak tertentu, dan menggunakan tali sebagai media transmisi gerak dari dinamo yang dihubungkan ke banyak kaleng, sehingga akan menimbulkan energi gerak dan bunyi sebagai tindakan penghalau burung.
Kamera Tracker
Teknologi mekatronika dan robotika terus dikembangkan agar dapat memiliki kemampuan seperti manusia melalui penerapan kecerdasan buatan (Artificial Intelligence/AI) sehingga robot-robot tersebut dapat berinteraksi dengan manusia, untuk mencapai tujuan tersebut minimal robot harus dapat mendeteksi keberadaan manusia dan menghampiri manusia melalui sistem pelacakan (tracker) dengan sistem kamera sebagai indera penglihatan bagi robot. Salah satu cara agar kamera dapat mendeteksi keberadaan manusia adalah dengan mendeteksi adanya pergerakan objek atau tidak dengan membandingkan citra-citra yang ditangkap kamera secara berurutan atau dengan metode perbedaan temporal atau metode perbedaan frame. Terdapat tiga metode yang banyak digunakan untuk deteksi gerak yaitu pengurangan latar belakang, aliran optik, dan perbedaan temporal. Untuk mendapatkan area-area yang berubah atau bergerak digunakan operasi morfologi, melakukan penelitian empat metode deteksi gerak, yaitu perbedaan frame (membandingkan frame sekarang dengan frame sebelumnya dari video), pengurangan latar-belakang (membandingkan frame sekarang dengan frame pertama video), filter pixellate (mengganti piksel-piksel dalam beberapa area rektangular dengan nilai rata-ratanya), dan blob counter (mengubah piksel-piksel citra menjadi kumpulan dari piksel-piksel super, yaitu menggabungkan kumpulan piksel-piksel yang masuk dalam rentang warna tertentu) (Mulyono &
Setiadikarunia 2019).
7
Metode color tracking merupakan salah satu metode deteksi gerak berdasarkan pengamatan objek/gambar dengan menggunakan nilai warna yang diterima setiap piksel kamera, metode ini dapat diterapkan dalam pendeteksian gerak melalui kamera. Setelah mendeteksi keberadaan suatu warna pada gambar melalui pengambilan video maka proses selanjutnya adalah marking pada seluruh piksel yang memiliki warna tersebut. Hasil dari marking tersebut menjadi sebuah data yang akan digunakan pada proses selanjutnya seperti menjadi sebuah perintah pada kursor mouse. Sensor deteksi gerak yang umum digunakan seperti sensor suara (sensor akustik), opasitas (sensor optic dan proses gambar video dan inframerah), geomagnet (sensor magnetic, magnetometer), refleksi energi transmisi (radar laser inframerah, sensor ultrasonik, dan sensor radar gelombang mikro), induksi elektromagnetik (detector inductive-loop), dan getaran (triboelektric dan seismik). Data-data dari hasil pembacaan sensor setelah diolah melalui program software yang ditanamkan dalam kontroler maka dapat digunakan untuk sebuah perintah pada perangkat lain seperti kursor mouse (Aditiya et al. 2016).
Sistem deteksi gerak dapat diaplikasikan untuk sistem keamanan rumah, pabrik, bengkel, laboratorium, gudang dan lain-lain yang diaplikasikan pada CCTV berbasis sliding kamera maupun pan & tilt yang bergerak ke arah objek yang terdeteksi (Kurnia & Hidayatulloh 2016). Penggunaan sensor LDR sebagai sensor tracking sudah banyak diterapkan pada solar tracker sehingga memungkinkan solar panel mengeluarkan output optimumnya karena selalu mengarah ke matahari (Fauzi et al. 2018). Sensor kamera juga dapat diterapkan untuk mendeteksi dan membaca huruf yang diterapkan dalam membantu keterbatasan seseorang dalam melihat/tuna netra (kurniawan 2017). Sistem tracker juga dapat diterapkan untuk kendali senjata perang dari jarak jauh, dengan menerapkan sistem tracker maka dapat membantu menentukan arah tembakan robot tempur otomatis di medan perang dengan menggunakan PID (Proportional Integral Derivative controller) dan robot mampu memvisualisasikan sasaran atau jalur yang ditempuh sehingga dapat menentukan arah pergerakan robot tempur untuk mencapai sasaran yang diinginkan (Raharjo et al. 2021).
8 Ardunio
Arduino merupakan modul mikrokontroler siap pakai yang berfungsi sebagai sistem kontrol minimalis, dalam board Arduino uno terdapat mikrokontroler AVR seri ATmega 328P yang merupakan produk dari atmel yang berfungsi sebagai sistem kontrol yang bekerja sesuai dengan program dan perangkat keras lain yang ditambahkan. Pemrograman pada mikrokontroler Arduino dapat dilakukan melalui software Arduino IDE menggunakan bahasa C (Fauzi et al. 2018). Bahasa C merupakan salah satu bahasa pemrograman yang fleksibel yang banyak digunakan dan dikembangkan dalam berbagai bidang (Sumariadi et al. 2013). Perancangan alat teknologi penghalau burung dengan alat elektronik berbasis mikrokontroler meliputi dua aspek keterampilan yaitu pada bidang hardware seperti perakitan sensor, mikrokontroler dan penggerak motor lengan dan pada bidang software meliputi skil pemrograman pada mikroprosesor agar data dari sensor dapat diproses oleh mikrokontroler menjadi perintah ke aktuator (Lina et al. 2018).
Pixy CMUcam5
Kamera Pixy merupakan salah satu kamera yang bisa digunakan untuk pengenalan objek yang bergerak berdasarkan kode warna yang ditargetkan, agar dapat digunakan untuk projek tracking maka perlu penambahan program untuk mengetahui titik koordinat objek dengan rumus trigonometri, sehingga kontroler dapat menentukan keputusan arah gerak kamera dengan memberi sinyal ke motor stepper atau servo motor sebagai sumbu x dan sumbu y (Herman & Chairunnas 2019). Rumus trigonometri untuk mengetahui derajat penglihatan dari kamera disajikan dalam Gambar 1.
Sumber: Herman dan Chairunnas (2019) Gambar 1. Rumus Trigonometri
9
Contoh hasil pengujian pixy CMUcam5 disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Contoh hasil pengujian derajat penglihatan kamera
Percobaan Koordinat Sudut
(derajat)
Keterangan X
(pixel)
Y (pixel)
1 46 145 72,4 Objek disebelah kiri atas
2 67 40 30,8 Objek disebelah kiri bawah
3 142 134 43,3 Objek ditengah
4 244 190 37,9 Objek disebelah kanan atas
5 286 40 8 Objek disebelah kanan bawah
6 161 64 21,7 Objek disebelah kanan bawah
7 104 183 60,4 Objek disebelah kanan tengah
8 312 201 32,8 Objek disebelah pojok kanan atas
9 21 13 31,8 Objek disebelah pojok kiri bawah
10 34 214 81 Objek disebelah pojok kiri atas
Sumber: (Herman & Chairunnas 2019) diakses pada tanggal 12 Mei 2022
10
METODE PELAKSANAAN
Waktu dan Tempat
Kegiatan Tugas Akhir dilaksanakan selama delapan minggu yaitu pada Tanggal 23 Mei sampai dengan 16 Juli 2022 di PT. Sorgum Indonesia, yang beralamat di Desa Ciomas, Kecamatan Tenjo, Kabupaten Bogor. Pada pelaksanaan penelitian ini dilakukan uji coba alat yang sudah dibuat. Lokasi pengujian tersebut dilaksanakan di lahan budidaya sorghum PT. Sorghum Indonesia, Lahan budidaya beras merah Polbangtan Bogor, dan Lahan percobaan muara.
Alat dan Bahan
Alat dan Bahan yang digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut:
Alat Bahan Baku Pembuatan Alat
1. APD (Topi, Baju Praktik, dan Sepatu)
1. Motor servo + Motor stepper + Driver L298N
2. Kamera/HP 2. Pixy2 CMUcam5
3. Alat tulis 3. Arduino UNO
4. Laptop/PC 4. Amplifier + Speaker Audax JD-61 5. Meteran 5. Modul converter step down, step up 6. Osiloskop/ Multimeter (AVO) 6. Modul PWM NE555
7. Fields Area Measure 7. Baterai 18650 + modul BMS 10 A
8. Power Point 8. Modul relay
9. Auto CAD 9. Akrilik 5mm
10. PixyMon V2 10. Kipas 4 x 4 cm
11. Arduino IDE
11
Teknis Pelaksanaan
Teknis pelaksanaan Tugas Akhir Rancang Bangun Alat Pengusir Burung Berbasis Ultrasonik dengan Kamera Tracker di PT. Sorghum Indonesia ditunjukkan pada diagram alir penelitian pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram alir rancang bangun alat pengusir burung Ya
Tidak
Mulai
Identifikasi Masalah
Perancangan dan desain
Penyiapan alat dan bahan Studi Pustaka
Pembuatan prototype
Uji coba
Data Hasil Pengujian
Analisis kesalahan
Simpulan
Selesai
12
Perancangan alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker dilakukan dengan beberapa tahap sebagai berikut:
1. Perancangan dan desain
Proses perancangan dituangkan dalam bentuk desain yang dapat dipahami, dapat berupa gambar dan keterangan untuk menjadi panduan membuat alat sebenarnya. Gambar desain alat pengusir burung dalam penelitian ini berupa gambar teknik alat, dan wiring diagram perangkat elektronik.
2. Pembuatan alat pembangkit frekuensi ultrasonik
Alat pembangkit frekuensi ultrasonik dibuat dengan rentang frekuensi 1 Hz - 200 kHz, dan dilakukan pengujian pada burung pipit di lahan budidaya beras merah Polbangtan Bogor dan lahan percobaan muara pada frequensi 300 Hz – 200 kHz. Pengamatan respon burung pipit terhadap perubahan besaran frekuensi dalam jarak tertentu dilakukan untuk menentukan frekuensi ultrasonik yang sesuai untuk mengusir burung.
Uji coba jangkauan suara ultrasonik dilakukan di lahan sorgum PT.
Sorghum Indonesia pada rentang frekuensi 1 – 43 kHz. Rangkuman studi literatur yang digunakan dalam metode pengamatan respon burung terhadap frekuensi ultrasonik disajikan dalam Tabel 2. Alat ukur yang digunakan untuk menentukan dan membaca nilai frekuensi yang diharapkan yakni menggunakan multimeter digital ZOTEK ZT109.
Tabel 2. Studi literatur metode pengujian alat
No Nama Tahun Judul Metode Hasil
1 Tiara Rizkia Agust, Ahmad Aminudin, dan Andhy Setiawan
2019 Sistem cerdas pengusik burung pipit sebagai hama
padi menggunakan
passive infrared dan
pembangkit ultrasonik
Pengujian besaran frekuensi ultrasonik dengan
menghubungkan receiver ke
osiloscop, pengujian respon burung dilakukan dengan burung dalam sangkar yang dilakukan
dalam jarak 1 meter dengan
Pengujian terhadap burung pipit
telah dilakukan sebanyak tiga
kali dan memperoleh tingkah laku
yang konsisten
pada frekuensi 42
kHz.
13
No Nama Tahun Judul Metode Hasil
rentang frekuensi 30-48 kHz.
2 Hadian Adam Herman dan Andi Chairunnas
2019 Model Robot Troli Object
Follower Menggunakan
Pixy CMUcam5
Berbasis Arduino Uno
328p
Objek yang digunakan adalah
gelang berwarna mencolok dengan dimensi 12 cm x 5 cm, menggunakan
rumus trigonometri untuk mengetahui
titik koordinat penglihatan kamera dan mengikuti gerakan
objek.
Jarak maksimal penglihatan
kamera terhadap objek yang diteliti adalah
120 cm, dan sudut penglihatan
tertinggi adalah 81
derajat.
3. Pembuatan prototype
Pada proses ini bahan-bahan yang telah disiapkan dirangkai menjadi model atau sampel alat yang dibuat untuk kebutuhan awal. Prototype ini akan diuji untuk mengetahui apakah sistem sudah bekerja sesuai dengan yang direncanakan atau tidak, jika belum sesuai maka prototype ini akan dievaluasi dan dikembangkan sebelum diuji kembali sampai sistem kerjanya sesuai dengan yang direncanakan.
Indikator prototype dapat dinyatakan sudah bekerja sesuai rencana adalah kamera dapat mengenali objek yang menjadi target dan mengikuti pergerakannya (tracker object), dan diikuti dengan sistem pembangkit ultrasonik yang hidup (on).
4. Pengujian Prototype
Pengujian merupakan tahapan yang bertujuan untuk menguji kesesuaian fungsi dan cara kerja prototype, dengan dilakukan pengujian maka dapat diketahui langkah evaluasi yang diperlukan berdasarkan kekurangan atau kesalahan kerjanya.
Metode pengujian prototype yang dilakukan yaitu meliputi pengukuran frekuensi suara ultrasonik dalam jarak tertentu menggunakan multimeter atau Osiloscop, dan analisa respon arah pergerakan kamera berdasarkan gerak objek dalam jarak tertentu.
14
Sejalan dengan penelitian Herman et al. (2019) Pengujian kamera pixy CMUcam5 yang dilakukan menggunakan gelang warna dengan dimenasi 12 x 5 cm sebagai objek yang dikenalkan pada sistem kamera, maka pengujian yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan menggunakan kentang dengan diameter 5 cm. Hal ini bertujuan untuk memudahkan proses pengamatan dan pengukuran. Pada pengujian ini peneliti menguji sistem kerja prototype meliputi pengujian sensor kamera, respon motor Servo, respon motor stepper, dan kondisi pembangkit ultrasonik menyala atau mati.
5. Pengumpulan data
Data yang diambil berupa data kuantitatif dan kualitatif dari hasil pengujian, dan waktu pengujian. Data kuantitatif berasal dari hasil pengukuran jangkauan suara dari alat pada rentang frekuensi 1–43 kHz berdasarkan pendengaran manusia. Data kualitatif yang diambil berupa data hasil pengamatan respon burung terhadap suara ultrasonik dari alat pada Frekuensi antara 300 Hz-200 kHz.
6. Analisis data
Teknik analisis data yang dilakukan dalam penelitian Tugas Akhir ini menggunakan analisis deskriptif kuantitatif dan kualitatif dengan menyajikan data yang telah diperoleh dalam bentuk menghitung, mengukur dan menganalisis kinerja alat berdasarkan hasil pengujian.
15
HASIL DAN PEMBAHASAN
Informasi Umum Perusahaan Sejarah
PT Sorghum Indonesia merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang jasa pengelolaan lahan di seluruh wilayah Indonesia untuk dijadikan lahan sorgum terpadu, dimana pada konsepnya pemanfaatan tanaman secara keseluruhan sehingga tidak ada bahan yang terbuang dari hasil panen sorgum. Jendral TNI (Purn.) Dr. H. Moeldoko, S.I.P. adalah tokoh militer Indonesia yang saat ini menjabat sebagai Kepala Staf Kepresidenan Indonesia sejak 17 Januari 2018 hingga sekarang mendedikasikan dirinya sebagai Bapak Sorgum Indonesia untuk mendukung ketahanan pangan, pakan dan energi nasional bersama dengan Mohd.
Hendry, sehingga Indonesia menjadi Negara yang kuat. Moeldoko aktif dalam bidang pertanian dimana beliau menjadi Ketua Himpunan Kerukunan Tani Indonesia (HKTI) untuk mewujudkan kesejahteraan bagi pertanian Indonesia.
Struktur Organisasi
Struktur organisasi PT Sorghum Indonesia disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Stuktur organisasi PT. Sorghum Indonesia
16
Desain Alat Pengusir Burung
Desain alat pengusir burung dibuat sebagai acuan dalam pembuatan prototipe, sehingga diharapkan dapat meminimalisir terjadinya kesalahan pengukuran, pemotongan, pengeboran dan penggabungan/pengeleman bahan baku.
bahan baku penyusun casing prototipe menggunakan akrilik dengan ketebalan 5 mm, motor stepper nema 17 sebagai penyangga alat dan penggerak basis horizontal, dan motor servo MG996R sebagai penyangga casing kamera dan penggerak basis vertikal. Gambar desain alat dibuat menggunakan software AutoCAD 2007 yang disajikan dalam Gambar 4.
Gambar 4. Desain casing alat pengusir burung
Desain alat yang disajikan pada Gambar 4 disajikan dalam skala 1:8 dengan nilai toleransi ± 2 mm, adapun ukuran yang terdapat pada gambar merupakan ukuran yang sebenarnya dalam satuan millimeter.
Skema Sistem Power Supply, Sistem Kontrol dan Aktuator
Diagram pengkabelan (wiring diagram) perangkat elektronik dibuat menggunakan aplikasi Power Point, dengan ketentuan gambar sesuai dengan bahan baku penyusun alat yang digunakan. Gambar diagram pengkabelan dibagi menjadi dua yaitu diagram pengkabelan power supply dan pembangkit suara ultrasonik yang disajikan pada Gambar 5 dan diagram pengkabelan sistem kontrol, sistem sensor dan aktuator disajikan pada Gambar 6.
17
Gambar 5. Wiring diagram power supply dan pembangkit suara ultrasonik
Gambar 6. Wiring diagram sistem kontrol, sistem sensor dan aktuator Keterangan Gambar: (1). Modul step-up 15 V, (2). Modul stepdown 12 V, (3). Modul stepdown 5 V, (4). Speaker AUDAX JD-61, (5). Amplifier, (6).Modul PWM NE555, (7). Modul relay, (8). Motor servo, (9). Driver L298N, (10). Motor stepper, (11). Arduino UNO, (12) Pixy2 CMUcam5.
1
2
5 4
3
7
6
8 7
9
10
12 11
18
Spesifikasi Alat Pengusir Burung
Bahan baku penyusun alat menentukan spesifikasi alat yang dibangun, pada penelitian ini penggunaan perangkat elektronik dan sistem kontrol berupa modul yang sudah siap pakai, penggabungan bahan menjadi sebuah alat yang berfungsi sebagai satu sistem yang saling berkaitan yang disebut alat pengusir burung berbasis ultrasonik yang dilengkapi dengan sensor kamera. Adapun spesifikasi bahan penyusun alat pengusir burung serta cara kerjanya diuraikan sebagai berikut:
1. Sistem Pembangkit Suara Ultrasonik
Sistem pembangkit suara ultrasonik yang digunakan merupakan modul kit driver PWM (Pulse Width Modulation) yang dapat menghasilkan frekuensi 1 Hz- 200 kHz, modul ini dapat diaplikasikan sebagai pengatur kecepatan motor DC atau sistem BLDC (Brushless DC motor), motor servo, pengatur intensitas lampu atau sebagai dimmer, regulator tegangan, audio efek, atau sebagai driver inverter.
Peneliti memanfaatan frekuensi modul PWM yang diteruskan melalui amplifier dan speaker jenis tweeter yang mendukung frekuensi hingga 40 kHz sehingga menjadi sistem pembangkit suara ultrasonik pada alat yang dibangun.
2. Sistem Sensor
Sensor yang digunakan berupa kamera yang sudah terintegrasi dengan aplikasi PixyMon V2 dan mendukung komunikasi dengan sistem kontrol Arduino, kamera Pixy2 ini merupakan kamera yang dapat mengidentifikasi objek berupa warna, garis, simbol rambu lalu lintas, dan dapat membaca barcode. Kemampuan kamera dalam mengenali objek dimanfaatkan peneliti untuk sistem tracker pada alat pengusir burung yang dirancang, kamera ini sudah dilengkapi dengan program bawaan pabrikan sehingga lebih mudah untuk dikoneksikan dengan mikrokontroler lainnya, sehingga tidak memerlukan pemahaman program tingkat tinggi. Gambar kamera Pixy2 disajikan dalam Gambar 7.
Gambar 7.Kamera Pixy2
19 3. Sistem Kontrol
Arduino Uno merupakan mikrokontroler yang umum digunakan dalam projek sederhana, pada alat pengusir burung yang dirancang Arduino ini berfungsi untuk melaksanakan perintah berdasarkan pengamatan kamera Pixy2, yang kemudian diterjemahkan untuk mengendalikan motor stepper sebagai penggerak horizontal atau basis sumbu X, mengendalikan posisi sudut motor servo sebagai penggerak vertikal atau basis sumbu Y dan mengendalikan relay untuk menyalakan dan mematikan sistem pembangkit suara ultrasonik.
4. Power Supply
Power supply merupkan sumber energi utama berupa listrik yang dibutuhkan komponen elektronik untuk dapat bekerja, untuk mendukung kinerja alat pengsir burung maka peneliti menggunakan baterai 12 volt dengan kapasitas 3 Ah dengan arus maksimal 10 Amper, untuk mendukung tegangan 12 volt dan 5 volt dengan nilai konstan maka sistem dilengkapi dengan rangkaian step-up dan step- down.
5. Sistem Penggerak
Sistem penggerak pada alat pengusir burung ini menggunakan satu buah motor servo sebagai penggerak sudut kamera secara vertikal 300 dan satu buah motor stepper dengan driver L298N sebagai penggerak sistem rotasi 3600 secara horizontal. Dengan adanya sistem penggerak ini alat pengusir burung dapat bergerak ke berbagai arah secara otomatis menyesuaikan posisi objek yang sedang dikuncinya.
6. Saklar elektronik
Saklar elektronik atau dikenal modul relay mendukung sebuah sistem untuk membuka dan menutup rangkaian elektronik secara otomatis melalui perintah kontroler, pada alat pengusir burung modul relay ini berfungsi untuk menyalakan dan mematikan pembangkit suara ultrasonik.
Implementasi Alat Pengusir Burung
Implementasi pembuatan alat pengusir burung dilakukan setelah proses analisis permasalahan, perencanaan, perancangan dan desain alat. Sebagai upaya untuk mendukung terlaksananya tahapan analisis data dan mendapatkan simpulan maka dilakukan proses penyiapan alat dan bahan, implementasi pembuatan alat
20
dalam bentuk prototype, serta uji coba alat. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian disajikan pada Bab Rencana Kegiatan, tahapan penyiapan alat dan bahan berlangsung selama 3 minggu dengan diupayakan pengadaan komponen utama terlebih dahulu yaitu Arduino UNO, Kamera Pixy2, Motor servo, Pembangkit gelombang ultrasonik, Amplifier, Speaker, dan Multimeter yang dilengkapi dengan osiloscop sedangkan perangkat pendukung lainnya menyesuaikan saat diperlukan.
Tahapan implementasi atau proses bangun alat pengusir burung dilakukan dengan 2 tahapan yaitu implementasi perangkat keras dan implementasi perangkat lunak.
Implementasi Perangkat Keras
Tahapan implementasi perangkat keras meliputi proses pengujian fungsi dari masing-masing perangkat keras dan perakitan bahan baku menjadi sebuah alat yang telah direncanakan, tahap ini meliputi penyolderan dan pengkabelan perangkat eletronik, serta pemotongan, dan penggabungan perangkat. Hasil pengujian masing-masing perangkat keras elektronik, dan hasil rancang bangun alat berupa protortipe disajikan pada Gambar 8 dan Gambar 9.
Gambar 8. Pengujian Prototype.
Gambar 9. Proses perakitan prototype.
21 Implementasi Perangkat Lunak
Implementasi perangkat lunak merupakan penerapan sistem dari sisi software. Perangkat lunak yang dimaksudkan berupa tahapan pengkodingan menggunakan bahasa pemrograman sehingga dapat terjadi komunikasi sebab akibat perangkat keras dapat bekerja secara otomatis dan sistematis. Perangkat lunak yang digunakan untuk mengimplementasikan kodingan pada alat pengusir burung dalam penelitian ini yaitu Arduino IDE dan PixyMon V2. Program aplikasi atau coding yang diterapkan pada alat pengusir burung tersebut terdapat pada Lampiran 1.
Data yang berubah dan yang berhasil diamati melalui serial monitor pada Arduino disajikan pada Gambar 10. yang merupakan request perubahan nilai X dan Y yang digunakan untuk memerintahkan posisi sudut motor servo dan arah putaran dan kecepatan motor stepper pada sistem atau alat.
Gambar 10. serial monitor data referensi untuk kontrol motor Pengujian Sistem Kerja Alat Pengusir Burung
Tahapan implementasi perangkat keras dan perangkat lunak menghasilkan sistem yang dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan, adapun langkah kerja alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker adalah sebagai berikut:
1. Saat pertama kali dihidupkan Arduino akan melakukan komunikasi pertama, yaitu melaksanakan perintah void setup untuk menginisialisasi tersedianya kamera Pixy2 pada board Arduino, menjalankan program yang dikehendaki pada kamera Pixy2 dan memberikan akses kepada pin yang dideklarasikan sebagai pin input dan pin output.
22
2. Kamera Pixy2 akan melaksanakan program yang dijalankan Arduino pada void loop dan mulai mengambil gambar dengan kecepatan 61 kali pemotretan per detiknya, jika terinisialisasi objek yang telah dikenalkan pada kamera melalui PixyMon v2 berupa warna objek, maka kamera akan memberikan informasi posisi dan warna yang terdeteksi berdasarkan ukuran piksel yang paling besar ke board Arduino, dalam hal ini Arduino merupakan master dan kamera Pixy2 merupakan slave.
3. Data yang terima dari hasil pengamatan kamera Pixy2 akan diolah dan diterjemahkan oleh Arduino menjadi sebuah perintah yang harus dikerjakan, seperti memberikan perintah pada motor servo untuk naik dan turun dengan memberikan sinyal PWM untuk menentukan sudut pandang kamera pada sumbu Y, dan memberikan perintah pada stepper motor untuk berputar ke kiri dan ke kanan dengan kecepatan tertentu untuk menentukan sudut pandang kamera pada sumbu X, sehingga kedua motor akan berhenti saat posisi objek tampak berada di tengah kamera. Pada saat yang bersamaan Arduino akan memerintahkan relay untuk menyala pada saat ada objek yang dikenali terdeteksi, relay ini berfungsi untuk menyalakan dan mematikan suara ultrasonik.
4. Sistem akan terus bekerja secara berulang sampai sistem dimatikan. Gambar pengujian sistem kerja alat disajikan pada Gambar 11.
Gambar 11. Pengujian sistem kerja alat
23
Jangkauan Suara Ultrasonik Berdasarkan Pendengaran Manusia Pengujian ini dilakukan pada lahan terbuka, hal ini dimaksudkan untuk memudahkan proses pengujian dan pengukuran jangkauan suara yang dihasilkan pada rentang frekuensi 1–43 kHz, adapun data hasil pengujian disajikan dalam Gambar 12.
Gambar 12. Data hasil pengujian jangkauan suara ultrasonik
Pada rentang frekuensi 30-43 kHz suara dapat terdengar sejauh 51 meter, pada rentang frekuensi 25-30 kHz suara dapat terdengar sejauh 188 meter, dan pada rentang frekuensi 1,2-1,4 kHz suara dapat terdengar sejauh 236 meter.
Pengklasifikasian jangkauan suara ultrasonik ini bukan berarti pada jarak-jarak tersebut suara ultrasonik tidak terdengar, melainkan suaranya semakin melemah atau suara yang dihasilkan tidak sampai pada batas sakit pendengaran manusia pada jarak tersebut.
Sejalan dengan penelitian Palupi dan Basuki (2019) Saat speaker mengeluarkan sinyal pada frekuensi 800-50kHz, burung-burung terbang menjauhi speaker, dan beberapa burung terlihat kembali mendarat pada jarak diluar jangkauan speaker atau dapat dikatakan pada jarak tersebut tingkat tekanan bunyi yang dihasilkan speaker dapat diterima dan tidak mengganggu pendengaran burung. Hal ini dapat terjadi akibat dari Efek Doppler, yaitu efek berubahnya frekuensi yang terdengar oleh pendengar karena gerak sumber bunyi atau pendengar, jika sumber bunyi mendekati pendengar maka pendengar akan menerima getaran yang lebih banyak, sehingga frekuensi bunyi lebih tinggi.
Sebaliknya, jika sumber bunyi menjauhi pendengar, pendengar akan menerima
1,3 27,5
37
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 50 100 150 200 250
24
getaran lebih sedikit sehingga frekuensi bunyi lebih rendah, tetapi frekuensi asal tidak berubah.
Jangkauan Pengamatan Kamera
Hasil pengujian jangkauan pengamatan kamera disajikan dalam Tabel 3.
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah kentang dengan dimeter 5 cm, dengan pengaturan kecerahan kamera di 142, dan pengujian dimulai pada pukul 13.03 WIB.
Tabel 3.Data hasil pengujian nilai piksel dalam jarak tertentu.
Percobaan Jarak (cm)
Koordinat (piksel)
Keterangan
X Y
1 20 158 103 Objek berada tepat ditengah 2 40 318 2 Objek berada di sebelah kanan bawah 3 60 2 208 Objek berada di sebelah kiri atas 4 80 50 105 Objek berada di sebelah kiri 5 100 286 200 Objek berada di sebelah kanan atas 6 150 300 101 Objek berada di sebelah kanan
7 155 - - Objek tidak terdeteksi
Berdasarkan Tabel 3. Dapat disimpulkan bahwa kemampuan kamera untuk mendeteksi objek sebesar 5 cm hanya sejauh 150 cm, angka tersebut tidak berbeda jauh dengan penelitian Herman et al. (2019) dengan hasil jangkauan deteksi optimal kamera dapat mendeteksi dan mengikuti objek berupa gelang warna dengan ukuran 5 cm x 12 cm pada jarak 120 cm. Perbedaan ini dapat dinyatakan wajar karena perbedaan pencahayaan ruangan dan pengaturan kecerahan kamera.
Berdasarkan hasil pengamatan selama pengujian respon kamera menjadi semakin lambat saat objek semakin jauh dari jangkauannya. Data pengujian nilai X dan Y ini digunakan sebagai nilai referensi untuk membuat program pada Arduino Uno untuk sistem kendali motor secara otomatis. Gambar pengujian alat pengusir burung disajikan dalam Gambar 13.
25
Gambar 13. Pengujian alat pengusir burung
Setelah data referensi nilai pembacaan sensor yang ditampilkan pada serial monitor dimasukkan ke dalam program Arduino, alat pengusir burung dapat mengikuti pergerakan objek (Tracker) pada jarak maksimal 150 cm.
Respon Burung Terhadap Frekuensi Suara Ultrasonik
Pengujian respon burung terhadap frekuensi suara ultrasonik dilakukan untuk menentukan penggunaan frekuensi yang akan diterapkan pada alat pengusir burung yang dibuat. Pengujian dilakukan di lahan budidaya beras merah Polbangtan Bogor dan lahan percobaan muara.
Serangan burung pada lahan padi umumnya terjadi pada fase matang susu sampai pemasakan biji bahkan sampai panen. Pengujian alat pengusir burung dilakukan pada pukul 08.00-09.00 WIB dengan lama waktu dalam satu kali pengulangan sekitar 1-3 menit, dan burung yang diuji merupakan burung pipit dan terdapat sebagian kecil burung gereja. Data hasil pengamatan respon burung terhadap suara ultrasonik disajikan dalam Tabel 4.
26
Tabel 4. Respon burung terhadap frekuensi suara ultrasonik Lokasi
Pengujian
Jumlah Ulangan
(kali)
Jarak Burung
(m)
Frekuensi Ultrasonik
(kHz)
Respon
Burung Keterangan Lahan
budidaya beras merah Polbangtan Bogor
2 15 1,2 – 1,4 Tidak terpengaruh
Frekuensi naik turun
2 15 25 – 30 Tidak
terpengaruh
2 15 30 – 43 Tidak
terpengaruh Lahan
percobaan muara
3 15 0,3 - 200 Tidak terpengaruh
Frekuensi tetap
3 15 20 - 200
Burung menjauh
Frekuensi dinamis, dinaik- turunkan secara konstan
3 20 30 - 200
Burung menjauh
Frekuensi dinamis, dinaik- turunkan secara konstan
Pada percobaan pendahuluan yang dilakukan di Lahan budidaya beras merah Polbangtan Bogor nilai pembacaan frekuensi yang ditunjukkan pada tabel 4 merupakan batas maksimal dan minimal dari pembacaan multimeter, yaitu pada rentang frekuensi 1,2 – 1,4 kHz, 25 – 30 kHz, dan 30 – 43 kHz dan berdasarkan hasil pengamatan tidak terjadi respon apapun pada burung.
Hasil dari penelitian pendahuluan belum memperoleh respon burung yang dikendaki, sehingga dilakukan pengujian perbaikan pada tahap 2 yakni dilakukan di Lahan percobaan muara. Pengujian dilakukan bertahap yakni pada frekuensi 1 kHz, 5 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 40 kHz, 150 kHz, dan 200 kHz, namun hasil pengujian pada frekuensi yang tetap belum menunjukkan respon yang diinginkan pada burung. Pada pengujian ke 5 nilai frekuensi di naik turunkan secara manual dengan cara memutar trimpot/potensio modul pwm pada frekuensi 20 – 200 kHz pada jarak 15 meter dan menunjukkan hasil yang diharapkan, yakni burung terbang menjauh. Pada percobaan ke 6 pengujian dilakukan seperti pada percobaan ke 5 namun dengan rentang frekuensi 30 – 200 kHz dengan jarak 20 meter dengan hasil sesuai yang diharapkan, yakni burug terbang menjauh.
27
Alat pengusir burung berbasis suara ultrasonik telah banyak dilakukan pengkajian dan menunjukkan nilai frekuensi yang berbeda pada beberapa kasus, ini dapat disebabkan dari kebiasaan/kemampuan adaptasi burung terhadap suara yang sudah ada, jenis burung dan jarak pengujian alat terhadap burung, pada penelitian Fauzan et al. (2021) berdasarkan hasil penelitiannya didapatkan frekuensi yang optimal untuk mengusir burung adalah 40 kHz, Menurut penelitian Agust et al.
(2019) pada frekuensi 42 kHz merupakan nilai frekuensi optimum yang dapat mempengaruhi burung untuk menjauh, metode pengujian dilakukan pada burung pipit dalam sangkar dengan jarak 1 meter, pada penelitiannya Agust menggunakan sensor PIR sebagai pendeteksi keberadaan burung, modul HC-SR04 sebagai pemancar gelombang ultrasonik dan metode pengukuran frekuensi ultrasonik dengan reciver dan osiloskop.
Menurut penelitian Palupi dan Basuki (2019) Frekuensi bunyi yang efektif untuk mengusir burung-burung di kawasan aerodrome bandar udara internasional Ahmad Yani Semarang adalah sama dengan frekuensi yang dikeluarkan oleh burung-burung itu sendiri, yaitu dari 800 Hz hingga 5kHz. Tingkat tekanan bunyi efektif yang dihasilkan speaker sebesar 85 dB memperlihatkan respon burung berupa terbang menjauh. Adapun pada pengujian alat pengusir burung dalam penelitian ini respon burung terbang menjauh pada rentang frekuensi 20 – 200 kHz dengan jarak pengujian 15 meter, dan pada rentang frekuensi 30-200 kHz dengan jarak pengujian 20 meter. Dapat disimpulkan bahwa penentuan frekuensi alat pengusir burung perlu disesuaikan dengan keadaan dan respon burung berdasarkan hasil pengujian di lapangan.
28
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil pengkajian maka dapat disimpulkan:
1. Telah dihasilkan prototype alat pengusir burung berbasis ultrasonik dengan kamera tracker dengan tampilan yang menarik dan desain yang ringkas yang mampu mengefisienkan kerja petani dalam mengatasi hama burung. Perancangan alat pengusir burung meliputi perencanaan desain, perencanaan wiring diagram, implementasi perangkat keras dan perangkat lunak melalui pengkodingan, serta pengujian prototipe sehingga diperoleh spesifikasi alat yang sesuai atau layak.
2. Program dan alat yang dihasilkan dapat bekerja secara otomatis melalui penginderaan sensor kamera, sistem kontrol Arduino Uno sebagai otak/processor, motor stepper dan motor servo sebagai aktuator, relay sebagai saklar, serta output yang dihasilkan berupa suara ultrasonik sebagai pengusir burung. Cara kerja alat pengusir burung meliputi komunikasi Arduino dengan perangkat keras yang terpasang, sensor kamera menjalankan program yang diperintahkan Arduino dan akan mendeteksi posisi objek yang telah dikenalkan berupa kode warna dan nilai piksel yang paling besar. Pembacaan kamera akan diproses dan diterjemahkan Arduino menjadi pembacaan nilai sumbu X dan sumbu Y yang digunakan untuk menjalankan perintah pergerakan pada motor stepper dan motor servo serta menyalakan dan mematikan pembangkit suara ultrasonik.
3. Jangkauan suara ultrasonik berdasarkan pendengaran manusia pada rentang frekuensi 1,2 – 1,4 kHz diperoleh sejauh 236 meter, pada rentang frekuensi 25 – 30 kHz sejauh 188 meter, dan pada rentang frekuensi 30 – 43 kHz sejauh 51 meter.
Sedangkan jangkauan pengamatan kamera pada objek percobaan dengan diameter 5 cm diperoleh sejauh 150 cm.
4. Nilai frekuensi yang dapat memengaruhi burung pipit terbang menjauh adalah pada rentang frekuensi 20 – 200 kHz dengan nilai frekuensi yang naik turun, dan respon burung pipit terjadi pada jarak alat dengan objek sejauh 15 – 20 meter.
29 Saran
Saran yang dapat disampaikan dari hasil pengkajian ini adalah:
1. Alat pengusir burung yang dirancang masih terdapat kekurangan pada sistem sensor yang terbatas untuk mendeteksi objek pada jarak lebih dari 150 cm, sehingga diperlukan pengembangan untuk mendukung kinerja alat yang optimal.
2. Sistem sensor dapat diterapkan dengan kamera web cam dan mikrokontroler yang mendukung perangkat lunak untuk menjalankan aplikasi machine learning, dengan harapan objek yang akan di track dapat dikenali secara spesifik dengan jangkauan pembacaan yang lebih luas.
3. Sistem pembangkit suara ultrasonik masih memerlukan pengaturan frekuensi secara manual dengan memutar trimpot/potensio untuk mendapatkan nilai rentang frekuensi 20-200 kHz, sehingga alat belum bisa dinyatakan efisien.
4. Pengaturan nilai frekuensi ultrasonik dapat diatur secara otomatis dengan memanfaatkan output pwm pada mikrokontroler Arduino.
30
DAFTAR PUSTAKA
Aditiya, D., Irawan, B., & Nasrun, M. 2016. Perancangan Dan Implementasi Motion Detector Pengontrol Aksi Kursor Mouse Menggunakan Metode Color Tracking. TEKTRIKA-Jurnal Penelitian dan Pengembangan Telekomunikasi, Kendali, Komputer, Elektrik, dan Elektronika, 1(1).
Agust, T. R., Aminudin, A., & Setiawan, A. (2019). Sistem Cerdas Pengusik Burung Pipit Sebagai Hama Padi Menggunakan Passive Infrared Dan Pembangkit Ultrasonik. In Seminar Nasional Fisika (Vol. 1, No. 1, pp. 429- 435).
Azrai, M. 2021. Teknologi Budidaya Tanaman Sorgum Unggul Bebas Limbah.
Absolute Media.
Bana, M. S., Rahmawati, D., Joni, K., & Ulum, M. (2020). Rancang Bangun Alat Pengusir Tikus Dan Burung Pada Tanaman Padi Berbasis Tenaga Surya.
Jurnal Elektronika, Listrik, Telekomunikasi, Komputer, Informatika, Sistem Kontrol (J-Eltrik), 2(1).
Fauzan, M. F., Ridwan, R. S., Shubhi, M. S. M., Triya, T. F., Vandame, V. R. S., Alif, N. A. F., & Kaisar, K. R. A. A. (2021). Implementasi Alat Pengusir Hama Sawah Dengan Cara Tradisional Dan Modern Bertenaga Surya Menggunakan Sensor PIR Berbasis Android. Jurnal Sains Indonesia, 2(3), 129-140.
Fauzi, K. W., Arfianto, T., & Taryana, N. 2018. Perancangan dan realisasi solar tracking system untuk peningkatan efisiensi panel surya menggunakan Arduino uno. TELKA-Jurnal Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi dan Kontrol, 4(1), 63-74.
Gupito, R. W., Irham, I., & Waluyati, L. R. 2014. Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pendapatan Usahatani Sorgum di Kabupaten Gunungkidul. Agro Ekonomi, 25(1).
Hadi, F., & Muhaimin, M. (2017). Rancang Bangun Alat Pengusir Burung Pemakan Bulir Padi Menggunakan Panel Surya Sebagai Catu Daya. Jurnal Tektro, 1(1), 36-41.
Herman, H. A., & Chairunnas, A. 2019. Model Robot Troli Object Follower Menggunakan Pixy CMUcam5 Berbasis Arduino Uno 328P.
KOMPUTASI, 16(2), 263-270.
Khumaidi, A., & Hikmah, N. 2020. Rancang Bangun Prototipe Pengusir Hama Burung Menggunakan Sensor Gerak RCWL Microwave Berbasis Internet of Things. Simetris: Jurnal Teknik Mesin, Elektro dan Ilmu Komputer, 11(2), 560-567.
Kurnia, D., & Hidayatulloh, R. F. 2016. Integrasi teknik pendeteksian obyek menggunakan sensor pir dengan kontrol pergerakan sliding camera pada
31
sistem keamanan bengkel. Simetris: Jurnal Teknik Mesin, Elektro dan Ilmu Komputer, 7(2), 587-596.
Kurniawan, A. 2017. Aplikasi Computer Vision Dengan Metode Fuzzy Image Processing Pada Text Reader. TELKA-Jurnal Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi dan Kontrol, 3(2), 94-102.
Lina, E. C., & Murtius, W. S. 2020. Pengembangan Budidaya Sorgum Tanaman Pangan Alternatif Pada Daerah Bayangan Hujan Di Nagari Rambatan Kabupaten Lima Puluh Kota. Jurnal Hilirisasi Ipteks, 3(3), 220-228.
Mulyono, Y. A., & Setiadikarunia, D. 2019. Pendeteksi Posisi Keberadaan Manusia dalam Ruangan Menggunakan Metode Perbedaan Citra dengan Sensor Webcam. TELKA-Jurnal Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi dan Kontrol, 5(1), 1-14.
Palupi, M. R., & Basuki, B. (2019, December). Penentuan Frekuensi dan Tingkat Tekanan Bunyi Efektif untuk Mengusir Burung di Kawasan Bandara Ahmad Yani Semarang. In Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Standardisasi (Vol. 2019, pp. 343-350). Badan Standardisasi Nasional.
Raharjo, A., Eko, K., & Imam, A. 2021. Rancang Bangun Tracking Arah Tembakan Menggunakan Sensor Posisi Berbasis PID Design and Implementation of the Shot Direction Tracking System Using a PID-Based Position Sensor.
TELKA-Jurnal Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi dan Kontrol, 7(1), 43-48.
Sumariadi, Wildian., Yusfi, M. 2013. Aplikasi Mikrokontroler AT89S52 Sebagai Pengontrol Sistem Pengusir Burung Pemakan Padi Dengan Bunyi Sirine.
Jurnal Fisika Unand, 2(1).
Sungkono, S., Trikoesoemaningtyas, T., Wirnas, D., Sopandie, D., Human, S., &
Yudiarto, M. A. 2009. Pendugaan Parameter Genetik dan Seleksi Galur Mutan Sorgum (Sorghum bicolor (L.) Moench) di Tanah Masam (Estimation of Genetic Parameters and Selection of Sorghum Mutant Lines under Acid Soil Stress Conditions). Jurnal Agronomi Indonesia (Indonesian Journal of Agronomy), 37(3).
Syafruddin, M., Harisudin, M., & Widiyanti, E. 2015. Strategi pengembangan sorgum di Kabupaten Wonogiri. SEPA: Jurnal Sosial Ekonomi Pertanian dan Agribisnis, 12(1), 70-81.
Usnawiyah, U., Khaidir, K., & Dewi, E. S. 2021. Pemanfaatan Lahan Salin Tadah Hujan Untuk Budidaya Sorgum. Jurnal Agrium, 18(1).
Wulandari, E., Sukarminah, E., & Lembong, E. (2020). Sosialisasi Diversifikasi Produk Pangan Fungsional Berbasis Sorgum di Desa Cimanggu Kecamatan Pameungpeuk Kabupaten Banjaran. Dharmakarya, 9(4), 232-234.
32
LAMPIRAN
Lampiran 1. Program coding yang diterapkan pada alat pengusir burung
33
34
35 Lampiran 2. Hasil akhir alat pengusir burung
