Perancangan dan Pembuatan Penetas Telur Berbasis Arduino

Prosiding SNPPTI 2012
ISBN: 2086_2156
Perancangan dan Pembuatan Penetas Telur
Berbasis Arduino Dumilanove
Yudhi Gunardi
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana
Jl. Meruya Selatan, Kembangan, Jakarta
Email: [email protected]
Abstrak
-Perkembangan
teknologi
elektronika telah menciptakan suatu kemudahan
dalam melakukan pekerjaan terutama yang
membutuhkan waktu yang lama sebagai contoh
adalah teknologi penetas telur, jika dilaksanakan
secara manual maka peternak harus melakukan
pemindahan telur secara manual, memantau
keadaan suhu yang ditetapkan perjam atau
mensetting suhu yang diharapkan dengan
melakukan percobaan berkali-kali. Dengan
menggunakan alat yang otomatis maka peternak
hanya memerlukan waktu sekali saja yaitu
meletakkan telur dan meletakkan sensor dalam
inkubator telur.
Penelitian ini akan membahas tentang
perangkat keras dan perangkat lunak yang
meliputi Bagaimana merancang alat kontrol pada
inkubator penetas telur yang terbuat secara
manual kontrolnya menjadi kontrol otomatis yang
terdiri dari arduino duemilanove, lampu sebagai
sumber panas, sensor panas, layar LCD sebagai
pembaca sensor suhu aktual dan kipas sebagai
penstabil suhu ruangan.
Dari hasil pengujian alat dapat berfungsi
dengan baik yaitu suhu dibuat set point 38o C, jika
melebihi panasnya > 38o C maka kipas akan hidup
untuk menstabilkan suhu menjadi 38o C.
Kata Kunci : Penetas telur, arduino.
I. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi elektronika telah
menciptakan suatu kemudahan dalam melakukan
pekerjaan terutama yang membutuhkan waktu yang
lama sebagai contoh adalah teknologi penetas telur,
jika dilaksanakan secara manual maka peternak harus
melakukan pemindahan telur secara manual,
memantau keadaan suhu yang ditetapkan perjam atau
mensetting suhu yang diharapkan dengan melakukan
percobaan berkali-kali. Dengan menggunakan alat
yang otomatis maka peternak hanya memerlukan
waktu sekali saja yaitu meletakkan telur dan
meletakkan sensor dalam inkubator telur.
Berangkat dari hal tersebut penulis ingin
membuat inkubator telur dengan pengaturan suhu
dengan menggunakan arduino duemilanove sebagai
pusat kendalinya, sensor LM35 sebagai sensor suhu,
LCD sebagai penampilnya, Lampu sebagai pemanas
dan Kipas sebagai penstabil suhu jika suhu yang
diinginkan berubah
Harapannya, hasil penelitian ini akan membantu
proses pengeraman telur yang dikerjakan secara
otomatis bagi peternak ayam, yang dapat dipakai dari
inkubator yang kecil sampai dengan inkubator yang
besar.
II. DASAR TEORI
Suhu Udara di Dalam Penetasan
Embrio akan berkembang bila suhu udara di
sekitar telur minimal 21 oC namun perkembangan
ini sangat lambat.
Di bawah suhu udara
ini
praktis
embrio
tidak
mengalami
perkembangan, sehingga penyimpanan telur tetas
sebaiknya sama atau dibawah suhu tersebut.
Penyimpanan telur tetas dibawah titik beku tidak
dianjurkan karena sewaktu telur dikeluarkan dari
tempat penyimpanan akan terjadi pengembunan dan
permukaan telur berair, sehingga kuman pada kulit
telur akan masuk kedalam telur yang menyebabkan
pembusukan telur sewaktu ditetaskan, akan sangat
menurunkan daya tetas.
Suhu yang baik untuk pertumbuhan embrio
adalah berkisar diantara 35 - 37oC. Untuk mencapai
suhu tersebut sehingga embrio dapat berkembang
dengan baik. untuk menjamin embrio mendapatkan
suhu yang ideal untuk perkembangan yang normal.
Kisaran suhu ini tergantung dari jenis penetasan yang
didasarkan atas pengalaman dalam pembuatan
penetasan untuk dapat mencapai daya tetas yang
baik.
Bila suhu penetasan lebih tinggi dari suhu yang
dianjurkan maka akan dicapai keadaan:
Keadaan ini akan memacu pertumbuhan embrio
lebih cepat sehingga sering terjadi perlengketan
embrio terutama pembuluh darah dengan selaput
dalam klit telur yang menyebabkan kematian
embrio. Kalaupun menetas, anak ayam akan menetas
lebih cepat dari jadwal menetas ( anak ayam menetas <
21 hari atau anak itik menetas < 28 hari ).
Kematian
embrio
cukup
tinggi
terutama
menjelang menetas.
Saat menetas kantong kuning telur belum
masuk dengan sempurna kedalam rongga perut anak
unggas saat menetas. Keadaan ini akan
menyebabkan kematian anak unggas beberapa hari
setelah menetas.
Anak unggas yang menetas akan lebih
ringan dari yang normal, ini
menyebabkan
272
Prosiding SNPPTI 2012
ISBN: 2086_2156
menurunnya daya hidup atau pertumbuhan rendah.
Secara keseluruhan akan menurunkan daya tetas.
Bila suhu penetasan lebih rendah dari yang
dianjurkan maka akan dicapai keadaan :
 Pertumbuhan embrio akan lebih lambat, anak
unggas akan sangat basah dan kelihatan agak
besar saat menetas akibat terjadinya gangguan
penguapan air. Kalaupun anak unggas
menetas, daya hidupnya sangat rendah.
 Anak unggas sering mengalami kesulitan saat
menetas, bahkan sering terjadi kematian akibat
kemasukan air pada hidungnya.
 Anak unggas akan menetas melebihi
jadwalnya ( > 21 hari bagi anak ayam atau >
28 hari bagi anak itik ).
 Secara keseluruhan sangat menurunkan daya
tetas ( hatchability ).
Kelembaban Relatif Penetasan
Kelembaban relatif di dalam penetasan adalah
sangat penting untuk menjaga kandungan air di
dalam telur, yaitu untuk mencegah air di dalam telur
jangan terlalu banyak menguap atau keluar dari telur
melalui pori - pori telur. Penguapan air dari telur
sangat erat dengan suhu ruang di dalam penetasan.
Semakin tinggi suhu di dalam ruang penetasan
semakin banyak air di dalam telur yang menguap dan
sebaliknya. Semakin tinggi kelembaban di dalam
telur semakin rendah penguapan air di dalam telur.
Hasil terbaik Kelembaban dalam penetasan
adalah berkisar antara 60% untuk menetaskan telur
ayam atau 5 - 10% lebih tinggi untuk menetaskan
telur itik atau saat akan menetas kelembaban
dinaikkan menjadi 70%
untuk
menetaskan
telur itik.
Kelembaban dapat diukur dengan hygrometer
atau dengan menggunakan thermometer basah (wetbulb temperature ) yaitu pada kisaran suhu 75 - 95%
akan menunjukkan kelembapan diantara 33 - 70%
untuk daerah dingin.
Pengaruh kelembaban terlalu tinggi
Akan mempersulit penguapan air dari dalam
telur, dan mengganggu pengeluaran CO2 dari
dalam telur sehingga kandungan CO2 yang
banyak di dalam telur dapat membunuh embrio. Kulit
telur akan lembab sehingga mempermudah tumbuh
jamur ataupun kuman salmonella yang masuk
kedalam telur dan membunuh embrio. Anak ayam
akan menjadi gemuk namun tak sehat, ataupun
anak ayam akan mengalami kesulitan di dalam
mematuk kulit telur dan bahkan air masuk
kedalam hidung dan dapat mematikan anak ayam.
Secara keseluruhan akan menurunkan daya tetas.
Pengaruh kelembaban terlalu rendah
Air terlalu banyak menguap dari dalam
sehingga sering terjadi perlengketan embrio
pembuluh darah sembrio lengket dengan selaput
telur yang dapat menyebabkan kematian
telur
atau
kulit
anak
unggas. Embrio mengalami kesulitan berotasi
dalam mencari posisi memecah kulit telur.
Anak unggas yang menetas akan kelihatan kurus
sehingga akan
mengalami gangguan pertumbuhan.
Sangat menurunkan daya tetas.
Kesegaran Udara
Dalam perkembangan embrio akan banyak
memerlukan oksigen (O2) dan memerlukan gas CO2.
Konsentrasi ke-2 gas ini akan sangat mempengaruhi
perkembangan embrio
ataupun
daya
tetas.
Kandungan O2 diudara yang baik adalah sekitar 21%
yang baik bagi perkembangan embrio di dalam
penetasan.
Penurunan O2 sebanyak 1 % akan menurunkan
daya tetas sebanyak 5%. Kelebihan O2 didalam udara
juga akan menurunkan daya tetas, akan tetapi
embrio akan lebih toleran kelebihan O2 dari pada
kekurangan.
Dengan
membuat
ventilasi ataupun
menggunakan kipas angin, kesegaran udara di dalam
penetasan dapat dijamin. Penetasan yang dilakukan
di daerah pegunungan yang kandungan oksigennya
rendah
sering
mangalami
kesulitan didalam
mendapatkan O2 yang cukup. Kandungan CO2 dalam
penetasan jangan lebih dari 0,5%. Kandungan CO2
sampai 2% akan sangat menurunkan daya tetas dan
bila mencapai 5% akan menyebabkan anak ayam
tidak menetas. Untuk menghindarkan terjadinya
tersebut (CO2 lebih dari 0,5%), hendaknya penetasan
jauh dari jalan raya atau jauh dari jalan yang ramai
kendaraan bermotor.
Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan
rangkaian elektronik open source yang di dalamnya
terdapat komponen utama yaitu sebuah chip
mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan
Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC
(integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan
komputer. Tujuan menanamkan program pada
mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat
membaca input, memproses input tersebut dan
kemudian menghasilkan output sesuai yang
diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai
‘otak’ yang mengendalikan input, proses dan output
sebuah rangkaian elektronik.
Arduino menggunakan chip AVR ATmega
168/328 yang memiliki fasilitas PWM, komunikasi
serial, ADC, timer, interupt, SPI dan I2C. Sehingga
Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat
lain dengan protokol yang berbeda-beda. Ukuran
board Arduino cukup kecil, mudah di bawah kemanamana bersama laptop atau dimasukan ke dalam
saku.Walaupun bahasa pemrograman Arduino adalah
bahasa C/C++, tetapi dengan penambahan library dan
fungsi-fungsi standar membuat pemrograman Arduino
lebih mudah dipelajari dan lebih manusiawi.
273
Prosiding SNPPTI 2012
ISBN: 2086_2156
Gambar 2. LM 35 Sebagai Sensor Suhu
Gambar 1.Bentuk fisik Arduino duemilanove
Tersedia library yang sangat banyak untuk
menghubungkan Arduino dengan macam-macam
sensor, aktuator maupun modul komunikasi. Misalnya
library untuk mouse, keyboard, servo, GPS, dsb.
Berhubung Arduino adalah open source, maka librarylibrary ini juga open source dan dapat di download
gratis di website Arduino. Dengan bahasa yang lebih
mudah dan adanya library dasar yang lengkap, maka
mengembangkan aplikasi elektronik relatif lebih
mudah. Contoh, kalau kita ingin membuat sensor
suhu. Cukup membeli sebuah IC sensor suhu
(misalnya LM35) dan menyambungkan ke Arduino.
Kalau suhu tersebut ingin ditampilkan pada LCD,
tinggal membeli sebuah LCD dan menambahkan
library LCD pada program yang sama, dan seterusnya.
Arduino tidak membuat bahasa pemrograman
khusus, melainkan menggunakan Bahasa C yang
sudah ada, lebih tepatnya adalah Bahasa C yang
menggunakan compiler AVR-GCC (AVR GNU CCompiler). Bahasa C adalah bahasa yang sangat lazim
dipakai sejak awal-awal computer diciptakan dan
sangat berperan dalam perkembangan software.
Baterai / Adaptor
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk
menyuplai
Arduino
dengan
tegangan
dari
baterai/adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak
disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang
disambungkan ke komputer melalui USB, Arduino
mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi tidak
perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram
Arduino.
Sensor Suhu IC LM35
Untuk mendeteksi suhu digunakan sensor suhu
LM35 yang dapat dikalibrasi langsung, LM35 ini
difungsikan sebagai basic temperature sensor. Sensor
suhu adalah suatu alat untuk mendeteksi atau
mengukur suhu pada suatu ruangan atau system
tertentu yang kemudian diubah keluarannya menjadi
besaran listrik, misalnya LM35.
LM35 merupakan sensor temperature yang
paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain
harganya cukup murah juga linearitasnya lumayan
bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal
yang menyediakan akurasi + - 1/4 ˚C temperature
ruangan +- ¾ ˚C pada kisaran – 55 ˚C sampai +150
˚C. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah
besar fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektrik
tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap
kenaikan 1 ˚C tegangan keluarannya naik sebesar
10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah
1,5V pada suhu 150 ˚C
Gambar 3. Bentuk fisik LM35
LM35 memiliki impedansi keluaran yang rendah,
keluaran yang linier, dan sifat ketepatan dalam
pengujian membuat interface untuk membaca atau
mengontrol sirkuit lebih mudah. Pin V+ dari LM35
dihubungkan ke catu daya, pin GND dihubungkan ke
Ground gan pin Vout – yang menghasilkan tegangan
analog hasil pengindera suhu dihubungkan ke Vin (+)
dan ADC 0840.
Aplikasi Program Arduino IDE
Ketika kita membuka program Arduino IDE
(Integrated Development Enviroment ), akan terlihat
serupa dengan tampilan Gambar 4 dibawah ini. Jika
kita menggunakan Windows atau Linux, akan terlihat
perbedaan, tetapi pada dasarnya IDE (Integrated
Development Enviroment ) akan sama tidak perduli
Operasi Sistemnya apa yang digunakan.
274
Prosiding SNPPTI 2012
ISBN: 2086_2156
Gambar 7. Rangkaian penetas telur otomatis
Gambar 4. Tampilan program IDE
Gambar 5. Tampilan Tool Bar prgram
Untuk memulai Serial Monitor, tekan tombol
Serial Monitor dan untuk menghentikan tekan tombol
Stop. Pada Linux, Arduino akan me-reset sendiri
ketika meng-klik tombol Serial Monitor. Untuk
mengoprasikan atau menggabungkan Arduino pada
PC ( Personal Computer ), kita dapat menggunakan
program – program seperti Processing, Flash,
MaxMSP, Visual Basic, dan lain – lain.
III. PERANCANGAN SISTEM
Diagram Blok Sistem
Secara umum inkubator telur terdiri dari blok
rangkaian utama. Blok diagram dari rangkaian dapat
dilihat dari gambar berikut ini :
Gambar 6. Blok diagram rangkaian penetas
telur otomatis
Dari diagram blok di atas menggambarkan
bahwa sistem dirancang akan mengukur suhu pada
suatu ruangan dengan menggunakan sensor LM35
Ketika sensor telah mendapatkan suhu yaitu dengan
menerjemahkan sifat fisis suhu menjadi sinyal listrik
yaitu perubahan tegangan output sensor, maka
kemudian output ini dibaca oleh arduino dan
kemudian data dikalkulasikan dengan rumusan
tertentu sehingga pada tahap berikutnya sistem dapat
menentukan apakah suhu inkubator sudah sesuai atau
belum. Jika suhu terlalu panas maka kipas akan
diaktifkan tetapi apabila suhu masih dibawah nilai
yang ditetapkan maka lampu akan dihidupkan. Nilai
suhu yang sedang di pantau oleh sensor akan
ditampilkan ke display LCD.
Rangkaian Power Supply
Rangkaian power supply berasal dari rangkaian
utama arduino berfungsi mensupplay arus dan
tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian
power supply ini, yaitu 5 digunakan untuk
mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian atau
dengan kata lain menghidupkan seluruh rangkaian.
Rangkaian Driver Kipas
Untuk mengendalikan kipas tidak dapat
langsung dikendalikan arduino tetapi terlebih dahulu
harus melalui driver. Driver ini pengendali dengan
menggunakan relay, sehingga kipas yang dikendalikan
dapat menggunakan arus AC atau DC tanpa perlu
khawatir akan merusak arduino.
Keluran dari mikrokontroler akan masuk ke
basis transistor NPN C945, sehingga jika keluaran
arduino high maka transistor akan satu rasi, sehingga
arus akan mengalir dari Vcc masuk ke kolektor dan
diteruskan ke emitter. Ketika relay bekerja maka
tegangan 12V DC akan disalurkan dan kipas akan
menyala.
Perancangan Sensor Suhu LM35
Sensor LM35 memiliki tegangan kerja 5 Volt
namun outputnya hanya antara 0,01V sampai 1,00V
mengingat LM35 yang digunakan adalah dari seri DZ
sehingga range pengukuran hanya berkisar antara 0100C dengan perubahan sebesar 10mV per 1C.
Perancangan Layar LCD
 Sambungkan LCD RS pin ke pin 12 Arduino
 Sambungkan LCD enable pin ke pin 11 Arduino
 Sambungkan LCD pins D4 s.d D7 ke pin 5 s.d 2 A
rduino
 Sambungkan LCD +5 dan ground ke pin +5V dan
ground Arduino
 Sambungkan LCD Vo pin ke potensiometer. Guna
potensiometer ini adalah
untuk mengatur kontras LCD
 Sambungkan IC LM35 bagian output (Kaki tengah
) ke pin A0 (Analog input pin 0)
Pin 13 arduino sebagai output, jika temp >=37 dera
jat Pin 13 logik 1
275
Prosiding SNPPTI 2012
ISBN: 2086_2156
Box Inkubator Penetas telur.
Box dibuat dengan ukuran 30 x 30 Cm dengan
meletakkan telur ditengah-tengah box
Gambar 8. Rangkaian Layar LCD
Lampu Pijar
Pada Inkubator ini digunakan lampu pijar
sebagai pencahayaan sekaligus sebagai pemanas di
dalam inkubator. Jika suhu pada inkubator terlalu
panas maka kipas akan diaktifkan tetapi apabila suhu
masih dibawah nilai yang ditetapkan maka lampu
akan dihidupkan. Inkubator telur otomatis ini
menggunakan 2 buah lampu yang berfungsi sebagai
pemanas, sehingga Inkubator akan bekerja secara
otomatis.
Flowchart
Gambar dibawah menunjyukkan saat suhu lebih
dari 37OC maka kipas akan hidup untuk menstabilkan
sampai didapat suhu yang diharapkan yaitu 370C.
Gambar 9. Flowchart
Gambar 10. Gambar box penetas telur otomatis
List Program
List program keseluruhan system adalah sebagai
berikut:
#include "LiquidCrystal.h";
// Inisialisasi LCD dan menentukan pin yang dipakai
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
// deklarasi variabel
float tempC;
int tempPin = 0;
void setup() {
pinMode(13,OUTPUT);
// Serial.begin(9600);
// Set jumlah kolom dan baris LCD
lcd.begin(16, 2);
// Tulis Temperatur di LCD
lcd.print("Temperatur:");
}
void loop() {
// Set cursor ke kolom 0 dan baris 1
// Catatan: Baris dan kolom diawali dengan 0
lcd.setCursor(0, 1);
// baca data dari sensor
tempC = analogRead(tempPin);
// konversi analog ke suhu
tempC = (5.0 * tempC * 100.0)/1024.0;
// tampilkan ke LCD
lcd.print(tempC);
// Serial.println(tempC);
if(tempC>=30) //jika temperatur >=37 derajat
digitalWrite(13,HIGH);
else digitalWrite(13,LOW);
delay(2000); // berhenti 2 detik untuk menunggu
perubahan temperatur
}
276
Prosiding SNPPTI 2012
ISBN: 2086_2156
IV. PENGUJIAN RANGKAIAN
Dalam
pengujian
rangkaian
ini
akan
diungkapkan dan menguraikan mengenai persiapan
komponen
komponen
dan
peralatan
yang
dipergunakan serta langkah- langkah praktek,
kemudian menyiapkan data hasil pengukuran yang
didapat dari hasil pengukuran. Pelaksanaan pendataan
dengan menggunakan sebuah rangkaian dan
dilakukan secara berulang-ulang supaya dihasilkan
data yang benar-benar tepat. Sebelum melakukan
pendataan terlebih dahulu mempelajari alat tersebut
kemudian menentukan titik pengukuran. Adapun hasil
pendataan ini akan dijadikan perbandingan dengan
teori yang menunjang.
Persiapan perangkat keras dan perangkat lunak
Sebelum membuat rangkaian yang akan
digunakan sebagai pendataan bahan ilmiah, terlebih
dahulu mempersiapkan alat yang diperlukan sebagai
penunjang pada saat melakukan pengujian pada
rangkaian. Adapun alat dan bahan yang diperluakan
adalah sebagai berikut :
1. Satu buah sensor suhu LM35.
2. Kabel USB ( Universal Serial Bus ).
3. Arduino duemilanove.
4. Kipas.
Dari hasil pengujian diketahui tegangan
keluaran sensor naik sebesar 50mV untuk setiap 5°C
atau 10mV/°C, maka sensor telah bekerja dengan baik
dan kipas dapat berjalan sesuai dengan yang
diinginkan
V. KESIMPULAN
Dari hasil perancangan, pengamatan dan
pengujian alat pengontrol suhu menggunakan LM35
dan Arduino untuk kontrol inkubator mesin penetas
telur, maka dapat diambil kesimpulan bahwa sistem
dan setiap rangkaian bekerja dengan baik sesuai
dengan yang dirancang.
DAFTAR PUSTAKA
Jasa, Lie Pemanfaatan mikontroller ATMEGA163
pada prototipe mesin penetas telur ayam Teknologi
Elektro Vol. 5 No. 1 Januari – Juni 2006.
Ferry, B, Paimin, Membuat dan mengelola mesintetas,
Penebar Swadaya. Jakarta 2003.
Nuryanthi, Tutik, Ir, M.P, Dkk. Menetaskan Telor
Penebar Swadaya, Jakarta, 2000.
Soedjarwo, Edwin. Membuat Mesin Tetas Sederhana.
Penebar Swadaya, Jakarta 1995.
Pengujian setiap blok
Sebelum
melaksanakan
pendataan
pada
rangkaian terlebih dahulu memeriksa hubungan
hubungan pada rangkaian. Langkah selanjutnya adalah
menentukan test point untuk pengujian pada rangkaian
yang akan didata. Adapun proses pengujian yang
dilakukan adalah sebagai berikut :
Pengujian sensor LM 35
Sensor suhu LM35 diuji dengan cara
memberikan catu 5V dan memberikan pemanasan
secara tidak langsung, sedangkan tegangan keluaran
langsung diamati dengan voltmeter. Dari pengujian
didapatkan data sebagai berikut.
Tabel 1. Hasil pengujian sensor LM 35
Suhu
Tegangan
Keluaran
Suhu
inkubator
Kipas
35 0 C
0.35
35 0 C
Mati
0
0
36 C
0.40
36 C
Mati
37 0 C
0.45
37 0 C
Mati
0
38 C
0
39 C
0.51
0.55
0
Nyala
0
Nyala
38 C
39 C
277