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