25

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pembuatan Prototipe

1. Rangka Utama

Bagian terpenting dari alat ini salah satunya adalah rangka utama. Rangka ini

merupakan bagian yang menopang poros roda tugal, hopper benih dan furadan, dudukan

kotak komponen elektronika dan sebagai tempat menyambungnya stang kendali. Rangka

utama terbuat dari material utama besi dengan berbagai macam bentuk besi seperti besi

pipa, besi plat, dan besi hollow yang dilas dan dibentuk sesuai desain.

(a) (b)

Gambar 19. (a) rangka utama (b) roda bantu

2. Roda Tugal

Roda tugal adalah komponen yang berfungsi untuk melubangi tanah. Roda tugal ini

terbagi menjadi dua bagian yaitu velk roda dan mata tugal. Velk rodal tugal merupakan velk

motor 18 inchi yang digunakan pada sepeda motor dan dimodifikasi pada bagian jari-jari dan

bagian lubang porosnya, serta dilapisi bagian luar dengan plat besi sebagai dudukan mata

tugal. Roda tugal dirancang untuk mendapatkan hasil penugalan dengan jarak antar lubang

tanam 20 cm dan lebar antar barisan 80 cm.

Mata tugal dirancang berbentuk prisma segitiga dengan bahan plat besi dengan

ketebalan 3 mm. Dimensi mata tugal lebar 6 cm, tinggi 5 cm, dan panjangnya 6 cm dengan

penambahan baut pada bagian bawah mata tugal untuk menempelkan pada velk.

26

Gambar 20. Roda tugal

3. Hopper Benih dan Furadan

Hoper benih dibuat dari bahan akrilik atau mika transparan dengan tebal 3 cm dan

kemiringan bagian celah lempengan penjatah 45o. Akrilik dipotong sesuai desain yang telah

dibuat dengan pisau khusus plastik kemudian potongan-potongan disatukan sesuai bentuk

dengan lem super. Bahan dasar hopper yang menggunakan akrilik transparan dimaksudkan

untuk mempermudah pemantauan ketika benih akan habis saat di lahan. Selain itu juga

menghindari terjadinya korosi yang biasa terjadi pada besi plat yang ditakutkan dapat

tercampur pada benih dan mengganggu proses perkecambahan benih. Volume hopper benih

sekitar 2467.1 cm3 atau 1666.9 g, sehingga dapat menampung sebesar ±1.65 kg benih.

Gambar 21. Hopper benih

Hopper furadan dibuat dengan bahan yang sama dengan hopper benih yaitu akrilik

transparan. Desain hopper furadan memilik perbedaan di bagian posisi penjatahan

furadannya. Posisi penjatahan furadan adalah horizontal sejajar dengan alas hopper.

Mata tugal

Velk

27

Gambar 22. Hopper furadan

Gambar 23. Posisi peletakan hoper benih dan furadan

4. Penjatah Benih dan Furadan

Penjatah benih dan pupuk dibuat dari bahan yang tidak mudah berkarat dan mudah

dalam pembuatannya. Penjatah ini dibuat dari bahan plastik polietilen/nylon dengan

diameter penjatah benih 12 cm dan penjatah furadan 8 cm (Gambar 28). Pada penjatah

benih terdapat 8 buah lubang celah berdiameter 8 mm yang dimaksudkan agar mudah

mensinkronisasikan tugal dengan penjatahan benih, sehingga ketika tugal melubangi saat

itu juga metering device akan menjatah benih. Serta 4 buah lubang celah pada penjatah

furadan berdiameter 8 mm, karena lempengan penjatah furadan lebih kecil diameternya

dibanding benih maka jumlah lubang penjatah lebih sedikit dan kecepatan putar dari motor

DC juga lebih dipercepat. Kedua penjatah ini digerakkan oleh motor DC yang diberi

tegangan masing-masing 12 V dengan kecepatan 15 RPM.

Hopper

furadan

Hopper

benih

28

(a) (b)

Gambar 24. (a) penjatah benih (b) penjatah furadan

5. Tabung Penyalur dan Open Gate

Tabung penyaluran benih dibuat dari selang pipa berdiameter 1 inchi dan tabung

penyaluran furadan dari bahan selang pipa berdiameter 0.5 inchi. Tabung penyaluran yang

digunakan selang pipa yang berbahan karet agar pipa mudah dan fleksibel ketika

dibengkokkan, selain itu selang pipa juga mudah dibongkar pasang.

Open gate digunakan untuk mengatur jatuhnya benih dan furadan tepat pada lubang

tanam. Open gate dibuat dari bahan akrilik transparan yang di tempelkan switch dan

sebagai dudukan motor DC penggerak katup. Bahan akrilik dipakai karena bahan ini

memiliki koefisien gesek yang cukup kecil agar pergerakan katup tidak tersendat dan

berjalan lancar. Open gate terdiri dari dua bagian yaitu dudukan switch dan motor DC serta

katup penjatahan. Posisi open gate diletakkan di bagian bawah tabung penyaluran yang

dihubungkan dengan baut dan mur.

Gambar 25. Gambar tabung penyalur dan open gate

Tabung

penyaluran

Open gate

29

Gambar 26. Skema pergerakan open gate

6. Pembuka Alur Pupuk

Pembuka alur pupuk terbuat dari besi plat yang ditempa hingga berbentuk cekung

seperti piring dengan poros dan dudukannya terbuat dari besi pipa. Pembuka alur pupuk ini

berfungsi membelah tanah sebagai tempat diletakkannya pupuk secara manual. Komponen

ini terletak di bagian bawah belakang hopper furadan yang terhubung oleh roda belakang.

Gambar 27. Piringan (blade) pembuka alur pupuk

7. Komponen Elektronika

Untuk mendapatkan hasil yang presisi digunakan komponen elektronika yang

bekerja saling terintegrasi.

a. Mikrokontroler

Komponen utama adalah mikrokontroler yang berfungsi mengontrol seluruh sistem

kecuali gaya dorong maju alat, penutup lubang tanam, dan pembuka alur pupuk.

Mikrokontroler yang digunakan adalah tipe DT-51 ATMega 8535 yang akan

mengontrol sistem open gate pada tabung penyaluran benih dan furadan, putaran motor

penjatah benih dan furadan, dan menerima input dari sensor magnet. ATMega 8535

diberikan catu daya 5 V sebagai input, kemudian ATMega 8535 mendapat input berupa

tegangan yang berasal dari sensor magnet yang selanjutnya diproses pada IC yang telah

diprogram untuk menjalankan motor driver sesuai dengan sistem kerja pada metering

device dan open gate.

(a) Posisi awal

open gate

(b) Posisi open gate

ketika sensor

magnet membaca

medan magnet

(c) Posisi open gate

ketika switch

membalik arah

putaran motor DC

30

Gambar 28. Gambar DT-51 ATMega 8535

b. EMS Dual H-bridge 2 A

Selanjutnya adalah komponen motor driver sebagai penghubung driver motor DC

dan mikrokontroler, atau dengan kata lain agar perintah dari mikrokontroler dapat

diterjemahkan dengan baik oleh motor DC. Motor driver yang digunakan adalah tipe

EMS Dual H-bridge 2A yang mampu mengontrol 2 motor sekaligus yang di rangkai

pararel maupun seri. EMS ini mengontrol putaran penjatah benih dan furadan, serta

putaran pada sistem buka-tutup pada tabung penyaluran benih dan furadan sebelum

jatuh tepat pada lubang tanam. Sistem kerja dari EMS ini adalah dengan diberikan catu

daya 5 V sebagai input pada driver. EMS ini akan bekerja ketika mendapatkan input

perintah yang berasal dari mikrokontroler ketika perintah diproses pada driver

selanjutnya driver motor membagi-bagi input perintah yang diberikan mikrokontroler

dan driver akan menggerakkan motor DC pada metering device dan open gate

berdasarkan program yang telah dibuat.

Gambar 29. Gambar EMS Dual H-bridge 2 A

c. Rangkaian pembagi tegangan

Rangkaian pembagi tegangan ini adalah rangkaian yang berfungsi membagi

tegangan yang berasal dari aki kering 12 V. Rangkaian ini akan meneruskan tegangan

input 12 V dan akan membagi-bagikan tegangan yang melewati IC seri 78xx sehingga

keluaran tegangannya menjadi 5 V, 9 V, atau 12 V berdasarkan keluaran seri IC yang

di lewati tegangan input.

31

Gambar 30. Rangkaian pembagi tegangan

d. Sensor Magnet

Sensor magnet berfungsi sebagai penanda penugalan yang terhubung oleh

mikrocontroler untuk melakukan perintah pada motor DC pada open gate. sensor yang

digunakan adalah sensor magnet Allegro 3144E. Sensor magnet diletakkan di rangka

dengan dudukannya yang sejajar dengan magnet yang ditempelkan sejajar pada velk

tiap-tiap mata tugal.

Gambar 31. Sensor magnet Allegro 3144E

Gambar 32. Posisi magnet

magnet

32

e. Rangkaian penguat Op-Amp

Rangkaian penguat ini merupakan rangkaian yang bisa menguatkan tegangan pada

masukan serta membalik hasil penguatan tersebut, jadi keluaran dari rangkaian ini akan

selalu memiliki polaritas yang berlawananan dengan sinyal masukannya. Rangkaian ini

menggunakan komponen IC LM324 dan trimpot 10 kΩ. Rangkaian ini digunakan

sebagai penguat tegangan pada kaki output sensor magnet sebelum menuju

mikrokontroler sebagai indikasi pemrogramannya.

Gambar 33. Rangkaian penguat op-amp

f. Motor DC

Motor DC yang digunakan adalah motor DC yang memiliki kecepatan putar sebesar

15 RPM. motor DC berfungsi untuk memutar piringan penjatah benih dan furadan,

selain itu juga untuk memutar open gate pada tabung penyaluran benih dan furadan

sebelum jatuh di lubang tanam.

Sistem kerja motor DC pada metering device yang telah dikontrol akan bergerak

atau berputar selama 1 detik setiap sensor magnet membaca medan magnet pada mata

tugal, kemudian motor DC akan berhenti berputar atau posisi OFF dalam selang waktu

500 milisecond dan kembali berputar (kondisi ON) saat sensor magnet membaca

magnet pada tugal dan situasi ini akan terus berlangsung saat dan kondisi yang sama

secara terus menerus.

Gambar 34. Gambar motor DC

33

8. Hasil Perancangan Alat

Hasil perancangan alat tanam jagung otomatis ini berdimensi (130 x 100 x 90) cm

dengan panjang stang kendali 110 cm.

Gambar 35. Alat tanam benih jagung dan furadan otomatis

Gambar 36. Bagian - bagian alat

Hopper

furadan

Stang

kendali

Mata tugal

Velk roda

Hopper

benih

Rangka

dudukan

hopper

Dudukan

sensor

magnet

Rangka

dudukan

poros

34

Gambar 37. Rangkaian elektronika

B. Kinerja Alat Tanam Benih dan Furadan

1. Kemacetan Metering Device Benih dan Furadan

Salah satu masalah yang terjadi pada sistem penjatahan adalah tidak masuknya benih jagung

pada celah metering device benih yang menyebabkan adanya kekosongan benih pada beberapa lubang

tanam. Pada pengujian alat benih yang digunakan adalah benih jagung manis yang berukuran sedang

dan tidak seragam. Benih yang berukuran tidak seragam merupakan faktor utama terjadi kemacetan

metering device. Benih yang berukuran kecil terkadang masuk dua buah benih ke dalam celah

penjatahan yang menyebabkan penyempitan celah metering device terhadap hopper sehingga

terkadang membuat metering device berhenti, selain itu benih yg berukuran terlalu besar terkadang

juga tidak masuk ke dalam celah metering device yg membuat kekosongan benih saat penjatahan.

Gambar 38. Kemacetan metering device benih

Pada metering device furadan juga terjadi kemacetan yang cukup tinggi, hal ini dikarenakan

bentuk furadan yang seperti pasir dan bersifat mengisi ruang kosong sehingga banyak butiran furadan

yang masuk ke dalam celah antara hopper dan metering device, sehingga membuat putaran metering

device terhambat. Hal ini mengakibatkan penjatahan furadan tidak berjalan lancar dan membuat motor

DC dipaksa berputar dengan hambatan yang besar.

Kotak

mikrokontroler

dan EMS

Accu kering

Kotak

pembagi

tegangan

dan Op-

Amp

Penumpukan

benih

membuat

metering

device macet

35

2. Kinerja Penanaman

Jarak tanam benih diukur berdasarkan jarak hasil penugalan yang dilakukan oleh mata tugal.

Jarak tanam yang dihasilkan sudah memenuhi target capaian yaitu 20-22 cm, hal ini dikarenakan

bentuk roda tugal yang continious dan seragam. Kedalaman lubang tanam berkisar antara 3-5 cm

dengan rata–rata kedalaman yang dihasilkan 3.65 cm.

Pengujian alat di lapangan menghasilkan jumlah tiap lubang berkisar antara 1–2 benih per

lubang. Banyaknya benih tiap lubang tanam dipengaruhi oleh ukuran benih dan tingkat keseragaman

benih. Celah metering device akan terisi oleh satu benih yang berukuran rata–rata, sedangkan benih

yang berukuran kecil akan dapat mengisi celah lebih dari satu butir benih.

Pengukuran alur pemupukan mendapatkan hasil jarak 4–7 cm dari lubang tanam. Pembuka alur

pupuk memiliki perbedaan jarak dikarenakan desain dudukan blade dapat naik turun sehingga blade

sedikit bergerak. Hasil penutupan lubang tanam sangat baik, karena seluruh lubang tanam tertutup

tanah dari hasil pembukaan alur pupuk yang didorong oleh roda penahan rangka hopper.

Gambar 39. Panjatahan benih jagung

36

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 40. Pengujian alat (a) lebar penanaman, (b) hasil penugalan dan pembuatan alur pupuk,

(c) pengujian kedalaman lubang tanam dan alur pupuk, (d) lahan terolah

37

Gambar 41. Hasil penanaman

Gambar 42. Hasil penanaman yang rapi

38

3. Kinerja Penjatahan Furadan

Pengujian dosis furadan di lapangan tidak bisa dilakukan karena furadan sudah beterbaran di

tanah. Oleh karena itu pengujian furadan hanya dapat dilakukan pengujian tanpa lahan dan diperoleh

dosis penjatahan furadan rata–rata perlubang 0.896 gram, sedangkan sesuai dosis yang seharusnya

diberikan adalah 1.6 g per lubang tanam. Hal ini terjadi karena hopper dan metering device kurang

presisi dalam proses pembuatannya, sehingga saat proses penjatahan furadan terjadi kemacetan yang

dikarenakan furadan mengisi celah samping antara metering device dan hopper sehngga metering

device sulit berputar, selain itu juga banyak butir-butir furadan yang keluar dari lubang penjatah saat

metering device berputar melalui celah yang ada antara metering device dan hopper yang

mengakibatkan dosis tiap lubangnya berkurang.

Gambar 43. Penjatahan furadan

Gambar 44. Hasil keluaran penjatahan furadan

39

4. Hasil Pengujian

Berdasarkan pengujian di lahan yang berukuran 15 x 20 m diperoleh data pengujian alat pada

Tabel 4 sebagai berikut.

Tabel 5. Data hasil pengujian alat

Jenis Pengujian Rataan hasil pengujian

Kedalaman lubang (cm) 3.65

Penjatahan benih pada lubang tanam (benih/lubang) 1

Penjatahan furadan pada lubang tanam (g/lubang) 0.896

Kecepatan maju (m/s) 0.325

KLE (ha/jam) 0.086

KLT (ha/jam) 0.101

Efisiensi penanaman (%) 85

Kapasitas kerja alat (jam/ha) 11.63