PERANCANGAN DAN REALISASI PROTOTYPE SISTEM KONTROL OTOMATIS UNTUK KANDANG ANAK AYAM MENGGUNAKAN METODE LOGIKA FUZZY

PERANCANGAN DAN REALISASI PROTOTYPE SISTEM KONTROL OTOMATIS UNTUK KANDANG ANAK AYAM MENGGUNAKAN METODE LOGIKA FUZZY

(PEMBERI PAKAN, CONVEYOR BERJALAN, KENDALI SUHU DAN KELEMBABAN)

1. PENDAHULUAN

Berternak ayam merupakan salah satu kegiatan yang masih banyak dilakukan oleh masyarakat desa ataupun masyarakat umum yang ingin berbisnis di  bidang peternakan ayam  karena  rata-rata manusia mengkonsumsi  daging  ayam  hampir  setiap  hari,  sehingga  bisnis  ini  sangat  menguntungkan  bagi peternaknya.

Meskipun kegiatan  berternak ini  cukup sederhana,banyak orang  yang  mempermasalahkan tentang bagaimana   merawat   anak ayam yang baru saja menetas dari telurnya, karena anak ayam yang baru berumur kurang dari satu minggu belum bisa mengatur suhu tubuhnya sendiri. Untuk itu perlu  kandang ayam yang dapat membuat anak ayam tersebut tetap berada didalam keadaan zona nyaman yaitu pada ayam broiler ketika masa brooding suhu yang diperlukan  antara 33ᵒC-35ᵒC dengan kelembaban 60%-70% dan pada masa setelah brooding suhu yang diperlukan antara 28ᵒC-29ᵒC dengan kelembaban 60%-70%. Sehingga ketika anak ayam sudah berada pada zona nyaman, maka pertumbuhan dan perkembangan anak ayam broiler semakin cepat, sehingga hal ini akan mempercepat keuntungan peternaknya.

Berdasarkan permasalahan tersebut, maka pada penelitian ini akan dibuat suatu  kandang anak ayam yang bertujuan untuk tetap menstabilkan suhu dan kelembaban kandang secara otomatis, sehingga situasi kandang masih berada di zona nyaman anak ayam, serta akan dibuat suatu alat yang dapat memberikan makanan anak ayam secara otomatis beserta conveyor berjalan yang digunakan   untuk memudahkan dalam membersihkan kotoran yang berada di dalam kandang.

Dalam  perancangan alat  ini  menggunakan metode  logika  fuzzy  yang  digunakan  untuk  mengatur kestabilan suhu dan kelembaban pada saat masa brooding  dengan membandingkan parameter-parameter yang berasal dari sensor suhu dan kelembaban, yaitu berupa sensor SHT11.

Pada sistem ini akan menggunakan Arduino Uno yang digunakan sebagai pengontrol sistem   untuk mengontrol rangkaian elektronik maupun aktuator yang digunakan untuk menjalankan sistem.

2.    GAMBARAN UMUM SISTEM

Pada perancangan dan implementasi ini adalah membuat suatu kandang anak ayam (DOC) yang meliputi pengaturan suhu dan kelembaban secara otomatis, pemberian makanan secara otomatis, serta pergerakan conveyor secara otomatis yang digunakan untuk mempermudah dalam membersihkan kotoran. Ketiga sistem tersebut dalam perancangan ini dapat dioperasikan secara otomatis secara bersamaan. Secara garis besar diagram blok perancangan dan implementasi sistem ini dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Diagram blok perancangan sistem

3.      CONVEYOR BERJALAN

Conveyor berjalan merupakan sebuah conveyor yang digunakan untuk mempermudah dalam membersihkan  kotoran  DOC,  yaitu  agar  kotoran  DOC  ikut  terbawa  kebawah  kandang,  sehingga pembersihan pada alas kandang bisa dilakukan dengan membersihkan conveyor bagian bawah

Pada sistem ini, conveyor akan digerakan oleh motor dc yang dikontrol melalui driver motor oleh mikrokontroler Arduino yang dihubungkan dengan RTC . Dan untuk menghentikan conveyor menggunakan

penanda berupa garis hitam yang diletakkan pada belt conveyor, serta menggunakan photodioda sebagai pendeteksi garis hitam tersebut, karena conveyor akan berhenti jika garis hitam telah terdeteksi oleh sensor photodioda. Dan Flowchart pada perancangan conveyor berjalan ini ditunjukkan pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Flowchart Conveyor Berjalan

4.    SISTEM PEMBERI PAKAN OTOMATIS

Sistem penyuplai makanan akan ini digerakan oleh motor servo yang akan dikontrol oleh mikrokontroler Arduino ketika sensor-sensor photodioda telah mendeteksi ada atau tidaknya makanan pada tempat makanan. Dan Flowchart pada perancangan sistem pemberi pakan ini ditunjukkan pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Flowchart pemberi pakan otomatis

5.   PENGENDALI SUHU DAN KELEMBABAN MASA BROODING

Pada sistem pengendali suhu dan kelembaban pada masa  brooding ini menggunakan pengolahan logika fuzzy yang digunakan untuk menstabilkan suhu dan kelembaban di dalam ruangan kandang sesuai dengan yang diinginkan, berikut adalah flowchart dari sistem ini.

5.1 Fuzzyfication

Gambar 5.1 Flowchart logika fuzzy

Pada proses   fuzzyfikasi fungsi keanggotaan berupa suhu memiliki 3 nilai linguistik yaitu dingin, normal, dan panas. Sedangkan pada fungsi keanggotaan yang berupa kelembaban juga memiliki 3 nilai linguistik yaitu kering, lembab, dan basah.

Gambar 5.2 Fungsi keanggotaan “suhu”    

                

                           

Gambar 5.3 Fungsi keanggotaan “kelembaban”

Keluaran pada perancangan ini memiliki 2 buah output , yaitu berupa pemanas dan pelembab ruangan yang menggunakan model Sugeno. Untuk keluaran sistem yang berupa pemanas memiliki 5 nilai linguistik, yaitu sangat panas (sp), panas(p), normal(n), redup(r), dan sangat redup(sr). Dan nilai fungsi keanggotaan dari masing-masing linguistik ini adalah berupa trigger yang dikonversi menjadi suatu nilai sudut fasa, walaupun pada trigger tersebut dasarnya adalah nilai delay yang digunakan untuk memulai penyulutan pada komponen TRIAC yang digunakan untuk mengatur tegangan masukan pada lampu pijar..

Sedangkan untuk keluaran sistem yang berupa pelembab memiliki 2 nilai linguistik, yaitu on dan

off. Dan nilai fungsi keanggotaan dari masing-masing linguistik ini adalah nilai Logic 0 dan 1.

5.2 Inference

Pada tahap ini terjadi proses pengolahan data  input  yang berasal dari proses fuzzfikasi terhadap keluaran yang akan dikehendaki sesuai dengan aturan-aturan tertentu. Untuk itu aturan fuzzy dapat dilihat pada tabel 3.1 dan tabel 3.2.

Tabel 5.4 Aturan fuzzy untuk eksekusi pemanas            

Tabel 5.5 Aturan fuzzy untuk eksekusi pelembab

5.3 Defuzzyfication

Pada perancangan kandang DOC ini pada proses defuzzyfikasi menggunakan metode weight-average. Dan kelauaran dari hasil defuzzyfikasi ini adalah berupa delay yang telah direpresentasikan sebagai sudut fasa yang digunakan untuk mengatur tingkat intensitas cahaya lampu dan  berupa logic high atau low yang digunakan mengontrol penyemprotan pada sistem pelembab ruangan

6. PENGENDALI SUHU DAN KELEMBABAN MASA AFTER BROODING

Pada masa after brooding  suhu yang diperlukan antara 28ᵒC - 29ᵒC, dan jika suhu berada diatas 29ᵒC, maka lampu akan diamtikan, hal ini dikarenakan agar anak ayam tidak mudah stres setelah melewati fase brooding dan tidak menjadi kanibal, karena pada masa after brooding ini anak ayam sudah bisa menyesuaikan diri dengan suhu lingkungannya, yaitu usia anak ayam pada masa after brooding sekitar 5 hari. Dan untuk kelembaban yang dibutuhkan pada masa ini berkisar 60%-70%.

Gambar 6.1 Flowchart after brooding

7. PENGUJIAN DAN ANALISIS

7.1 Pengujian Conveyor Berjalan

Pengujian ini  digunakan untuk mengetahui durasi waktu  conveyor selama  setengah putaran atau sebelum terdeteksi sensor pendeteksi garis serta untuk mengetahui setpoint photodioda dalam membedakan bidang putih dan hitam.

Berikut adalah hasil dari pengujian conveyor dan pengujian pembacaan nilai ADC pada photodioda pendeteksi garis.

Tabel 7.1 Hasil pengujian conveyor berjalan                   

Tabel7.2 Hasil Pengujian sensor deteksi garis

Sesuai dengan tabel 7.1 dapat dilihat bahwa nilai waktu setiap putaran pada percobaan pertama hingga keempat mengalami perbedaan waktu dan perbedaan jumlah step, hal ini dikarenakan perbedaan kekuatan dorongan motor terhadap belt conveyor, karena tingkat ketegangan belt conveyor untuk tiap titik berbeda- beda, sehingga pada tiap titik tersebut akan mengalami perbedaan waktu tiap dorongan perstep beserta jarak

perstep yang didorong oleh motor DC. Dan waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk menempuh jarak setengah putaran adalah sekitar 41,25 menit.

Dan sesuai dengan tabel 7.2 perbedaan nilai ADC untuk membedakan bidang hitam dan putih saat cukup, jauh, sehingga nilai threshold yang diberikan sebesar 800 untuk di dalam ruang N101 dan 150 untuk di luar ruangan N101, perbedaan nilai ADC tersebut dikarenakan perbedaan jumlah intensitas cahaya di

dalam dan di luar ruangan N101.

7.2 Pengujian Sistem Pemberi Pakan

Pengujian ini digunakan untuk mengetahui nilai pembacaan ADC pada sensor photodioda pendeteksi

makanan  dan  untuk  mengetahui  tingkat  performansi  sistem  penyuplai  makanan  terhadap  kondisi pencahayaan di dalam kandang anak ayam.

Tabel 7.3 Pengaruh keadaan lampu   

          

Tabel 7.4 Hasil pembacaan input ADC1 pendeteksi makanan terhadap sistem pemberi makanan         

Tabel 7.5 Hasil pembacaan input ADC2 pendeteksi makanan

Tabel 7.6 Hasil pembacaan input ADC3 pendeteksi makanan

Berdasarkan gambar 7.3 maka agar sistem pemberi pakan dapat bekerja dengan baik, maka tegangan AC yang diberikan kepada lampu pemanas adalah diatas 135,4 Volt AC atau nilai trgger kurang dari 110 . Karena  sesuai  dengan  nilai  setppoint pada  photodioda, sensor  akan  mendeteksi secara  maksimal  jika keadaan cahaya dalam ruangan kandang dalam keadaan tidak terlalu redup.

Sedangkan berdasarkan gambar 7.4,7.5,7.6 dapat disimpulkan bahwa nilai threshold yang diberikan pada ADC1 sebesar 200, ADC2 sebesar 150, dan ADC3 sebesar 150. Sehingga ketika ADC1<200 dan ADC2<150, dan ADC3<150, maka sensor photodioda akan mendeteksi bahwa makanan dalam penampung telah habis, dan penyuplai makanan akan menyuplai makanan, sehingga membuat nilai ADC1,ADC2, dan ADC3 menjadi berada di atas nilai threshold yang telah diberikan.

7.3   Pengujian Sistem Kendali Suhu dan Kelembaban Masa Brooding dan After Brooding

Pengujian ini digunakan untuk mengetahui sistem yang dibuat terhadap pencapaian nilai suhu dan kelembaban ruangan yang dinginkan yaitu untuk masa brooding  suhu yg diperlukan sekitar 33-35ᵒC  dan kelembaban antara 60-70%, sedangkan untuk masa after brooding suhu yang diperlukan sekitar 28ᵒC-29ᵒC dan kelembaban antara 60%-70%.

Pada pengujian ini dilakukan dengan cara menghitung waktu pencapaian sistem agar mencapai suhu dan kelembaban yang diinginkan   menggunakan stop watch setelah sistem kandang anak ayam ini dinyalakan, dan membandingkan suhu dan kelembaban di dalam kandang anak ayam dengan suhu dan kelembaban diluar ruangan kandang anak ayam dan mengamati bagaimana sistem dalam menstabilkan suhu dan kelembaban ketika tidak ada gangguan dan tidak ada gangguan

Pada hasil pengujian ini akan dibagi menjadi 2 bagian, bagian pertama yaitu hasil pengujian masa

brooding dan bagian kedua adalah hasil pengujian masa after brooding.

Bagian Pertama : Masa Brooding
 

Gambar 7.7 Grafik hasil pengujian suhu masa brooding    

 

     Gambar 7.8 Grafik hasil pengujian kelembaban masa brooding

 

  

Gambar 7.9 Grafik hasil pengujian suhu dengan gangguan masa brooding

 

            

    Gambar 7.10 Grafik hasil pengujian kelembaban dengan gangguan masa brooding                                    

Berdasarkan gambar diatas didapatkan, bahwa sistem akan bekerja secara maksimal ketika tidak ada gangguan, yaitu sistem dapat menstabilkan suhu antara 35ᵒC-37ᵒC dan kelembaban antara 60%-64%, sedangkan jika ada gangguan sistem hanya dapat menstabilkan suhu antara 32ᵒC-34ᵒC dan kelembaban antara 56%-60%.

Bagian Kedua : Masa After Brooding

Gambar 7.11 Grafik hasil masa pengujian suhu after brooding

Gambar 7.12 Grafik hasil pengujian kelembaban

masa after brooding

Gambar 7.13 Grafik hasil pengujian suhu dengan dengan gangguan masa after brooding    

      

Gambar 7.14 Grafik hasil pengujian kelembaban gangguan masa after brooding                                    

Berdasarkan gambar diatas didapatkan, bahwa sistem akan bekerja secara maksimal ketika tidak ada gangguan, yaitu sistem dapat menstabilkan suhu antara 28ᵒC-29ᵒC dan kelembaban antara 60%-66%, sedangkan jika ada gangguan sistem bisa menstabilkan suhu sesuai dengan suhu yang diinginkan sedangkan kelembaban minimal turun menjadi 55%.

7

8. PENGUJIAN KELAYAKAN KANDANG

Tabel 7.7 Hasil pengujian kelayakan kandang

Berdasarkan tabel 7.7 dapat disimpulkam bahwa sistem masih bisa berfungsi hingga hari ke 10 dan suhu dan kelembaban dapat dipertahankan sesuai dengan suhu dan kelembaban yang diinginkan. Selain itu dari tabel diatas dapat dilihat bahwa mula-mula pada awal percobaan terdapat 5 anak ayam, dan hingga hari ke 10 masih terdapat 3 anak ayam yang masih hidup, hal ini dikarenakan terdapat beberapa faktor yang menyebabkan meninggalnya anak ayam, seperti tidak diberikan vaksi dan kesalahan dalam perawatan anak ayam.

9.     KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengujian dan analisis yang telah dilakukan pada perancangan sistem kandang anak ayam otomatis ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu sebagai berikut :

1.      Waktu putaran dalam setengah putaran atau setelah terdeteksi sensor pendeteksi garis yang dapat menyebabkan conveyor berhenti  adalah sekitar 41,25 menit, sehingga dengan sistem tersebut tidak akan menganggu zona nyaman anak ayam ketika conveyor sedang bekerja karena putaran conveyor yang sangat lambat..

2.      Sistem pemberi pakan otomatis akan melakukan suplai makanan ketika sensor pendeteksi makanan telah mendeteksi tidak adanya makanan pada penampung makanan dan tingkat pencahayaan di dalam kandang tidak terlalu redup, sehingga agar makanan dapat di suplai oleh penyuplai makanan, maka rentang trigger untuk mengontrol tingkat cahaya pada lampu pijar adalah dibawah 110, untuk itu pada pengolahan fuzzy, nilai trigger pada saat keadaan suhu dan kelembaban ideal adalah 95.

3.      Penggunaan metode logika fuzzy yang diterapkan pada sistem kendali suhu dan kelembaban pada masa brooding dapat berjalan dengan baik, dengan tingkat suhu yang dapat dipertahankan berkisar 35-

37ᵒC dan dengan kelembaban yang secara terus menerus berosilasi dengan kelembaban terendah adalah sekitar 60% dan kelembaban tertinggi yang dapat dicapai adalah 64%, sehingga hal ini sesuai dengan keadaan suhu dan kelembaban yang dibutuhkan oleh DOC ayam broiler. Selain itu sistem kendali suhu dan kelembaban ini akan berjalan dengan maksimal apabila ventilasi 1, ventilasi 2, dan tutup pada kandang selalu dalam keadaan tertutup.

4.      Pada masa after Brooding, sistem pengendali suhu dan kelembaban akan dapat berfungsi dengan baik jika tidak diberikan gangguan, karena jika diberikan gangguan kelembaban akan terganggu menjadi 55%, sedangkan suhu masih terjaga sesuai dengan suhu yang diinginkan.