Penjadwal Pakan Ikan Berdasarkan Suhu Kolam, Bobot Dan Populasi Ikan Berbasis ARM

PENJADWAL PAKAN IKAN BERDASARKAN SUHU KOLAM, BOBOT DAN POPULASI IKAN BERBASIS ARM Ahmad Septiyawan1, Alimatun Nafi Cholifatun Ni’mah2, Samuel BETA.3 Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia E-mail : ahmadseptiyawan@yahoo.com1, add.nafi@gmail.com2, sambetak2@gmail.com3

Intisari – Banyak masalah yang terjadi pada pembudidaya ikan yang belum bisa menjaga dan mengontrol kolam maupun tambaknya dengan baik. Antara lain ketidakmampuan memperhatikan nafsu, volume, dan jadwal makan ikan berdasarkan populasi ikan secara periodic. Sehingga pada proyek ini, dibuat alat penjadwal pakan ikan berdasarkan suhu kolam, bobot dan populasi ikan berbasis ARM. Sistem ini dibuat dengan menggunakan Mikrokontroller ARM NUC120 sebagai pengolah data. Pada pembuatan alat ini menggunakan komponen-komponen yang telah dibagi dalam tiga bagian utama yaitu masukan, proses dan luaran. Komponen masukannya adalah keypad, sensor suhu LM35, dan RTC. Kemudian pada bagian proses atau pengolahan data yang digunakan adalah Mikrokontroler ARM NUC120. Pada bagian luaran yaitu menggunakan LCD 16x2, dan Motor Servo. LCD digunakan sebagai penampil tampilan setting-an waktu, sedangan  Motor servo digunakan untuk membuka dan menutup pakan ikan ke dalam kolam. Keluaran LCD nantinya akan menampilkan setting jumlah pakan dan waktu sesuai yang diatur.

Kata Kunci : ARM NUC120, Keypad, RTC, LM35, LCD 16x2, Motor Servo.

Abstract - many problems occur in fish farmers who have not been able to maintain and control their ponds and ponds properly. among others, the inability to pay attention to appetite, volume, and schedule of eating fish based on fish populations periodically. so in this project, fish feed scheduling tools were made based on pond temperature, weight and ARM-based fish populations. this system is made using the ARM NUC120 Microcontroler as a data processor. in making this tool using components that have been divided into three main parts, namely input, process or processing section the data used is the ARM NUC120 Micrcontroller. in the output section, it used to open and close fish feed into a pond. LCD output will then display the number of feed settings and time according to the set.

Keyword : ARM NUC120, Keypad, RTC, LM35, LCD 16x2, Motor Servo.

 

I.  PENDAHULUAN

 

A.      Latar Belakang

Perkembangan teknologi yang sangat maju dalam kurun waktu belakangan ini banyak diketahui memberikan dampak positif di berbagai bidang. Seperti pada perikanan budidaya atau akuarium misalnya teknologi yang berkembang begitu pesat sejatinya mampu menciptakan peluang bagi para petani tambak dalam upaya pengelolaan usaha tambaknya. Banyak masalah yang terjadi pada pembudidaya ikan yang belum bisa menjaga dan mengontrol kolam maupun tambaknya dengan baik. Antara lain ketidakmampuan memperhatikan nafsu, volume, dan jadwal makan ikan berdasarkan populasi ikan secara periodik. Hal baru baru ingin diciptakan untuk menangani masalah yang mampu mengakses perkembangan teknologi dengan berdasar pada hal diatas, sehingga terwujudlah sebuah alat pemberi pakan ikan berdasarkan suhu kolam, bobot, dan populasi ikan berbasis ARM.

B.  Tujuan

           Sesuai dengan latar belakang diatas, maka tujuan dilaksanakannya program ini adalah :

   1.   Membuat sistem alat pemberi pakan ikan yang mampu bekerja secara real time.

   2.   Membuat alat pemberi pakan ikan dengan menggunakan ARM NUC120.

          3.   Mampu menjelaskan tentang cara kerja dari alat pemberi pakan ikan.

 

C.  Rumusan Masalah

      Berdasarkan uraian diatas, penulis merumuskan beberapa masalah antara lain :

                1. Bagaimana sistem alat pemberi pakan ikan yang dapat memberi makan secara real time ?

                2. Bagaimana membuat alat pemberi pakan ikan berbasis ARM NUC120 ?

                3. Bagaimana cara kerja dari alat pemberi pakan ikan ini ?

D.  Pembatasan Masalah

      Adapun yang membatasi alat ini adalah :

     1.  Pada alat ini dipasangkan pada sebuah prototipe yang berbentuk kotak dengan ukuran            

          25x20x8 cm.

     2.  Luaran motor servo pada alat ini berfungsi untuk membuka dan menutup tandon sehingga 

          tidak dapat melontarkan makanan.

    3.   Ada alat ini hanya meliputi pemberian pakan ikan secara real time, suhu pendeteksi pakan 

          ikan jika dalam kondisi pakan hampir kosong atau habis.

E.  Metodologi

     Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat.  

      Langkah -  langkah pembuatan Proyek ARM dapat didefinisikan sebagai berikut :

    1.       Studi pustaka alat dan bahan

    2.       Perancangan perangkat lunak dan program

    3.       Implementasi program

    4.       Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras

    5.       Analisa

    6.       Laporan

I.                    TINJAUAN PUSTAKA

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.

A.                RTC

RTC (Real Time Clock) adalah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung  waktu (mulai detik hingga tahun) dengan akurat dan menjaga/menyimpan data waktu tersebut secara real time. Karena jam tersebut bekerja secara  real time, maka setelah proses hitung waktu dilakukan output datanya langsung disimpan atau dikirim ke device lain melalui sistem antarmuka. Chip RTC sering dijumpai pada motherboard PC (biasanya terletak dekat chip BIOS). Semua komputer menggunakan RTC karena berfungsi menyimpan informasi jam terkini dari komputer yang bersangkutan. RTC dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip, sehingga jam akan tetap up-to-date walaupun komputer dimatikan. RTC dinilai cukup akurat sebagai pewaktu (timer) karena menggunakan osilator kristal.

Gambar 2.1 RTC

B.    Mikrokontroler ARM NUC120

DT-ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler 32 bit NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan Nbootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device programmer eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.

Gambar 2.2 ARM NUC 120

Spesifikasi :

1.       Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).

2.       Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.

3.       Terintegrasi dengan osilator 32.768 kHz sebagai sumber clock RTC.

4.       Memiliki 1x port USB.

5.       Memiliki 1 port RS-485.

6.       Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3.3VDC / 5VDC.

7.       Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkanprogrammer eksternal.

8.       Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.

9.       Memiliki 45 jalur GPIO.

10.    Terintegrasi dengan sensor suhu internal.

11.    Memiliki port input 8 kanal ADC 10-bit.

12.    Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.

13.    Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.

C.       Keypad

Keypad berfungsi sebagai interface antara perangakat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Keypad pada proyek ini di fungsikan untuk inputan. Konstruksi matrix keypad 4x4 diatas cukup sederhana  yaitu terdiri dari 4 baris dan 4 kolam dengan keypad berpa saklar push button yang diletakkan disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 sakara push button dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4.

Gambar 2.3 Keypad

Spesifikasi:

- Number keypad: 16 

- Size of matrix: 4x4

- Material: rubber

D.      LCD

LCD (Liquid Crystal Display) layar merupakan modul layar elektronik dan menemukan berbagai macam aplikasi. Sebuah layar LCD 16x2 adalah modul yang sangat dasar dan sangat umum digunakan di berbagai perangkat dan sirkuit. Modul ini disukai lebih dari tujuh segmen dan LED segmen multi-lainnya. Alasan menjadi: LCD ekonomis; mudah diprogram; tidak memiliki batasan menampilkan karakter khusus & bahkan kustom (seperti dalam tujuh segmen), animasi dan sebagainya. Sebuah LCD 16x2 berarti dapat menampilkan 16 karakter per baris dan ada 2 garis tersebut. Dalam LCD ini masing-masing karakter ditampilkan dalam matriks 5x7 pixel. LCD ini memiliki dua register, yaitu, Command dan Data. Perintah mendaftar menyimpan petunjuk perintah yang diberikan ke LCD. Perintah adalah instruksi yang diberikan kepada LCD untuk melakukan tugas yang telah ditetapkan seperti inisialisasi itu, membersihkan layar, pengaturan posisi kursor, mengendalikan display dll menyimpan data register data yang akan ditampilkan pada LCD. Data tersebut adalah nilai ASCII dari karakter yang akan ditampilkan pada LCD.

Spesifikasi :

a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

b. Mempunyai 192 karakter tersimpan.

c. Terdapat karakter generator terprogram.

d. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.

e. Dilengkapi dengan back light.

Gambar 2.4 LCD

E.      Motor Servo 

Motor servo adalah sebuah motor DC yangdilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR)] Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo. Prinsip kerja motor servo : motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut.

Gambar 2.5 Motor Servo

III.  PERANCANGAN ALAT

A.    Alat

1.    Bor PCB

2.    Solder 3.     Tenol

4.    Tang Potong

5.    Gergaji

6.    Kabel USB

7.    Alumunium

8.  Box/papan (tepat meletakkan alat)

9.     Setrika

10.    Larutan FeCl3

B.  Bahan

1.     Board ARM Nuvoton NUC120    

2.     Keypad

3.     Motor servo

4.     LM35

5.     LCD 16x2                                         

6.     RTC                    

7.     Box hitam                                          

8.     Kabel jumper    

C.  Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

     Berikut keterangan singkat dari gambar blok diagram di atas :

1.     RTC sebagai masukan.

2.     Sensor Ultrasonik sebagai deteksi volume pakan

3.     Lm35 sebagai deteksi suhu air pada kolam

4.     Keypad untuk mensetting waktu dan jadwal pakan ikan

5.     Mikrokontroler ARM NUC 120 sebagai modul pemrograman untuk menjalankan alat   

      sesuai perintah.

6.     LCD untuk menampilkan informasi berupa huruf, angka dan tulisan.

7.     Motor Servo untuk membuka dan menutup wadah sesuai nilai  yang dimasukkan.

          D.    Gambar Rangkaian

Gambar 3.2 Gambar Rangkaian

          E.     Diagram Alir

 

 Gambar 3.3 Diagram Alir

  F.    Diagram Pengawatan 

Gambar 3.4 Diagram Pengawatan Keseluruhan

Gambar 3.5 Diagram Pengawatan Luar   

 

  Gambar 3.6 Diagram Pengawatan Dalam

D.  Pembuatan Alat

Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:

1.       Membuat perencanaan bagan alat

2.       Membuat skema pengawatan

3.       Menyusun rangkaian sesuai skema pengawatan

4.       Membuat program untuk ARM

5.       Pembuatan kerangka alat

6.       Pemasangan rangkaian pada kerangka alat

IV.           Cara Kerja Alat

Sistem yang dirancang pada penelitian ini bekerja memberikan pakan ikan secara otomatis sesuai kebutuhan ikan pada kolam. Dalam hal ini adalah frekuensi pemberian pakan setiap hari  yang disesuaikan dengan usia ikan dan banyaknya ikan yang berada dikolam. Semakin besar ukuran ikan maka frekuensi pemberian pakan perhari semakin berkurang. Pada wadah utama tempat didistribusikannya pakan telah terpasang sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik ini sebagai petunjuk atau menginformasikan sisa pakan yang berada di wadah utama. Sensor Ultrasonik, Lm35 sebagai sensor suhu dan RTC sebagai waktu real time ini adalah masukan yang selanjutnya akan dikirimkan ke ARM Nuvoton NUC120. ARM Nuvoton NUC120 merupakan sebagai pemroses data. Ketika menunjukan waktu yang telah ditentukan, motor servo akan bergerak sehingga stik yang menutupi lubang untuk keluarnya pakan akan terbuka dan akan kembali menutup sesuai jeda yang ditentukan pada program. Motor servo ini pula yang akan menurunkan pakan dan melontarkan ke arah kolam.

Cara Kerja Sistem

1.     Hubungkan rangkaian pada catu daya sebagai input atau penyuplai tegangan rangkaian

2.    Jika sudah terhubung maka LCD akan menampilkan tampilan awal yaitu 1. manual, 2. Menu, 3. Mulai

3.   Selanjutnya lakukan pengaturan terlebih dahulu pada pilihan yang telah ditampilkan pada tampilan awal LCD, terkait pengaturan jadwal dan jumlah pakan untuk ikan.

4.   Kemudian sistem ARM yang telah diprogram akan mengatur waktu membuka dan menutup stik servo yang ada pada wadah pakan.akan menutup dan terbuka, serta mengatur waktu penyalaan servo.

V.        PENGUJIAN ALAT

Dalam proyek yang kami buat, perlu dilakukan hal-hal yang menunjang kinerja sistem yaitu dengan pengujian alat. Pengujian alat ini dilakukan pada alat pemberi pakan ikan secara menyeluruh. Alat ini bekerja dengan sistem pemograman ARM. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui kisaran waktu yang diperlukan untuk kenaikan suhu dan kisaran jumlah pakan ikan yang dikeluarkan. Untuk mengetahui hasil hasil kerja perangkat maka dilakukan pengujian pada tiap-tiap blok rangkaian dan pengujian kerja alat secara keseluruhan.

III.      KESIMPULAN

Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada Proyek Arm NUC 120 ini,dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Dengan adanya alat pemberi pakan ikan ini dapat mempermudah para pemelihara maupun pembudidaya ikan dalam memberi pakan sesuai dengan jadwal yang diinginkan.

      2.    Masukan dari keypad, RTC, dan Sensor Suhu

        diproses oleh mikrokontroller ARM NUC 120.

      3.    Proyek Arm ini dibuat untuk mengaplikasikan

keypad, RTC dan Sensor sebagai set point untuk pemberi pakan pada ikan. Sehingga perangkat dapat memberi pakan ikan sesuai dengan pilihan jadwal yang telah diatur sebelumnya.

DAFTAR PUSTAKA

[1]       R. Suharmon and T. A. Bahriun, “Dan Pemantau Keadaan Akuarium Berbasis Mikrokontroler Atmega8535,” Singuda Ensikom, vol. 7, no. 1, pp. 49–54, 2014.

[2]      B. A. Firdaus, R. Kridalukmana, and E. D. Widianto, “Pembuatan Alat Pemberi Pakan Ikan Dan Pengontrol PH Otomatis,” J. Teknol. dan Sist. Komput., vol. 4, no. 1, p. 133, 2016.

[3]     A. Waluyo and N. Satyo, “Pemberi pakan ikan otomatis menggunakan esp8266 berbasis internet of things (iot),” 2018.

LAMPIRAN

1. PPT,  klik disini

2. Jurnal, klik disini

3. Program, pdf klik disini     .ino klik disini

4. Skematik, klik disini

5. Pengawatan dalam, klik  disini   Pengawatan luar, klik disini

6. Diagram Alir, klik disini

7. Diagram Blok, klik disini 
8. Simulasi Proteus, klik disini
9. Video Kerja Alat, klik disini

  BIODATA

Ahmad Septiyawan. Penulis dilahirkan di Kota Pati, tanggal 07 September 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Kudukeras 01 Pati, SMP Negeri 3 Juwana, dan SMA Negeri 1 Juwana. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2016 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.16.3.02. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: ahmadseptiyawan@yahoo.com

Alimatun Nafi Cholifatun Ni’mah Penulis dilahirkan di Kudus, 05 Februari 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1 Colo, Dawe Kudus, SMPN 1 Bae Kudus, dan SMA N 1 Bae kudus. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2016 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.16.3.03. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email : add.nafi@gmail.com  

Nama pengajar Samuel BETA. Beliau mengajar di program studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com