Rancang Bangun Alat Penetas Telur Ayam Otomatis Dengan Metode PID ( Proportional Integral Derivative ) Berbasis Energy Hybrid
a Syafik, b Koko Joni, c Achmad Fiqhi Ibadillah
a,b,c Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura Jl. Raya Telang, PO Box 2 Kamal, Bangkalan - Madura E-mail: syafiksetiawan@gmail.com, kokojoni@gmail.com, fiqih.achmad@gmail.com

## Abstrak
Penetasan  telur  saat  ini  tidak  lagi  dilakukan  secara  alami  lewat  pengeraman  induk,  tetapi menggunakan  alat  penetas  telur.  Alat  penetas  telur  merupakan  suatu  alat  yang  digunakan  untuk menghangatkan suhu pada telur ayam sebagai pengganti pengeraman induk ayam. Alat penetas telur yang ada pada saat ini kebanyakan menggunakan metode pengaturan secara manual yang memerlukan pengamatan terus menerus. Hal tersebut sangat tidak efisien. Maka dari itu pada penelitian dirancang alat  penetas  telur  ayam  kampung  otomatis  dengan  metode  PID  ( Proportional  Integral  Derivative ) berbasis  Energi Hybrid ,  system  ini  bekerja  dengan  cara  merubah  suhu  ruang  alat  penetas  secara otomatis berdasarkan setpoint yang ditentukan. Sistem pemanasan alat penetas telur ini menggunakan lampu yang dikontrol oleh dimmer lighting control serta terdapat rak penampung telur yang digerakan dengan motor servo agar sesuai dengan teori penetasan telur. Dengan menggunakan Energy Hybrid , maka alat penetas telur ayam tersebut dapat tetap menyalah walaupun listrik padam. Sehingga, waktu proses penetasan mencapai hasil yang maksimal. Set point suhu yang digunakan sebesar 38°C. Hasil yang  diperoleh  dari  keseluruhan  pengujian  system  penetasan  telur  otomatis  mempunyai  tingkat keberhasilan sebesar 54,5%.
Kata  kunci: Alat  Penetas  Telur,  Telur  Ayam  Kampung, Dimmer  lighting  control , Energy  Hybrid , PID.

## PENDAHULUAN
Dalam bidang peternakan khususnya dalam peternakan  ayam,  masalah  yang  dihadapi adalah  Penetasan  telur  ayam  dalam  jumlah banyak  dan  dalam  waktu  yang  bersamaan. Kemampuan  induk  ayam  dalam  mengerami telurnya terbatas, yaitu maksimal 10 butir telur tiap  induk  ayam.  Ini  menjadi  masalah  yang serius karena kebutuhan daging dan telur ayam di pasar yang sangat banyak.
Maka  untuk  menggantikan  induk  ayam dalam  menetaskan  telurnya,  dibuatlah  mesin penetas  telur  ayam.  Mesin  penetas  telur  yang beredar  di  pasaran  saat  ini  masih  manual, terutama  pada  pemutar  rak  telur.  Untuk kontrol suhunya menggunakan thermostat atau lampu  biasa,  sehingga  hanya  menggunakan kontrol on – off.
Untuk  melengkapi  kekurangan  kekurangan pada  mesin  tetas  yang  ada  di  pasaran  maka dibuatlah  mesin  penetas  telur  ayam  berbasis mikrokontroler  dengan  kontrol  PID.  Kontrol PID  ini  digunakan  untuk  mengontrol  suhunya agar sesuai setpoint, sehingga diharapkan tidak
terjadi  fluktuasi  suhu  dalam  mesin  tetas.  Alat yang akan dirancang nantinya akan digunakan untuk kontrol temperatur suatu ruangan (mesin penetas telur) secara otomatis dengan menggunakan modul sensor DHT22.

## BAHASA DAN METODE

## Blok Disgram Sistem
Pada  Perancangan  tugas  akhir  ini  terdapat beberapa  tahapan  dan  alur  sistem  agar perencanaan sesuai dengan apa yang diharapkan.  Berikut  adalah  rancangan  sistem dalam bentuk blok diagram.
Gambar 1 . Blok Diagram Sistem
Dari gambar 1.1 blok diagram diatas dapat dijelaskan  bahwa  di  bagian  input  awal  blok diagram terdapat sensor suhu dan kelembaban (DHT  22)  serta  RTC  DS1307.  Dari  sensor DHT22 dan RTC kemudian akan mengirimkan data  berupa  suhu,  kelembaban,  hari  dan tanggal  ke  ATmega32A  sebagai  kontroler utama.  Dari  ATmega32A  kemudian  perintah terakhir  akan  di  eksekusi  oleh  lampu  kontrol dimmer  dan  motor  DC  servo  besar  untuk  rak telur,  agar  suhu  tetap  berada  pada  set  point yang  diinginkan.  Mist  maker  disini  berfungsi untuk  mengatur  penurunan  nilai  kelembaban ruangan.  Kemudian  semua  keadaan  tersebut ditampilkan ke LCD. Selain ke LCD data juga dikirimkan  ke  Arduino  nano  dan  disimpan  di SDcard.

## Perancangan Charger AKI
Gambar 2 . Perancangan Charger AKI Dari  rangkaian  gambar  1.2  diatas  dapat dijelasakan  bahwa  jika  tegangan  pada  panel surya  di  atas  12v  DC  maka  di  stabilkan  oleh regulator  7812  sehingga  coil  pada  relay  1 menerima supply 12v DC maka relay 1 berada pada  kondisi  normaly  open  sehingga  aki  di charge oleh panel surya. Ketika tegangan pada panel  surya  dibawah  12v  DC  maka  coil  pada relay  1  tidak  menerima  supply  sehingga  relay 1 berada pada kondisi normaly close sehingga aki  di  charge  oleh  travo  12v  DC.  Sensor tegangan  disini  untuk  mengetahui  tegangan pada  aki  yang  dikontrol  oleh  mikro  pada  port A0  dan  relay  2  sebagai  charge  atau  discharge yang  dikontrol  oleh  mikro  pada  port  D0.  Dan panel surya digunakan sebagai supply cadangan ketika listrik PLN mati.

## Perancangan Lampu Dimmer
Gambar 3. Perancangan Lampu Dimmer Dari  rangkaian  diatas  dapat  dijelasakan bahwa ketika mikro mengirimkan sinyal input 1  maka  akan  masuk  ke  anoda  sehingga  led menyala  dan  tegangan  positif  dari  emitor terhubung  ke  collector.  Agar  tidak  terjadi konselting  maka  diberi  resistor  sebesar  20k, sebelum  menuju  ke  mosfet  diberi  resistor  1k agar timbul arus pada mosfet tersebut sehingga mosfet dapat aktif dan lampu dapat menyala.

## Perancangan Sensor DHT22
Gambar 4. Perancangan Sensor DHT22
Dari  rangkaian  gambar  1.4  diatas  dapat dijelasakan  bahwa  DHT-22  adalah  chip tunggal  kelembaban  relatif  dan  multi  sensor suhu  yang  terdiri  dari  modul  yang  dikalibrasi keluaran  digital.  Pada  pengukuran  suhu  data yang  dihasilkan  14  bit,  sedangkan  untuk kelembaban  data  yang  dihasilkan  12  bit. Keluaran dari DHT-22 adalah digital sehingga untuk mengaksesnya diperlukan pemrograman dan  tidak  diperlukan  pengkondisi  sinyal  atau ADC.  Sensor  DHT22  memiliki  3  pin  yaitu vcc, data dan ground. Sensor DHT22 memiliki range pengukuran yaitu 0 sampai  100% untuk kelembaban  dan  -40  sampai  125°C  untuk suhu.

## Algoritma Sistem
Gambar 5. Algoritma Sistem
Dari  flowchart  di  atas  dapat  dijelaskan bahwa  sistem  dimulai  dari  pembacaan  suhu ruangan  dan  setpoint  suhu  lalu  dihitung errornya  dengan  menggunakan  metode  PID. Jika  suhu  ruangan  sama  dengan  setpoint  suhu maka nilai PWM sama dengan 0 maka apa bila suhu  ruangan  bernilai  tidak  sama  dengan setpoint  suhu  maka  nilai  PWM  sama  dengan hasil perhitungan PID. Nilai PWM inilah yang digunakan untuk mengatur lampu dimmer agar suhu ruangan tetap stabil.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Konstanta PID
Untuk  menentukan  konstanta  PID  pada Alat  penetas  telur  dilakukan  dengan  cara memberikan  nilai  konstanta  proportional terlebih dahulu yang dinaikkan secara bertahap hingga mengalami osilasi terus menerus secara teratur.
Gambar 6. Pengujian konstanta PID
Dalam  percobaan  ini  plant  mengalami osilasi  ketika  Kp  =  50.  Sehingga  Kcr  =  50. Lalu  masukkan  pada  rumus  kontroler  PID. Sehingga  konstanta  PID  nya  ialah  sebagai berikut.
K p = 0,6 x K cr = 0,6 x 50 = 30
K i = 0,5 x P cr = 0,5 x 30 = 15 K d = 0,125 x Pcr = 3,75 ≅ 4

## Pengujian System Hybrid
Sistem  hybrid  merupakan  gabungan  dari  2 sistem  suply  yang  berbeda.  Dalam  pembuatan alat  penetas  telur  ini  penulis  menggunakan  2 sumber  supply  antara  listrik  PLN  dengan sumber  listrik  Batrai  yang  di  supply  dari tenaga  Surya.  Pengujian  dilakukan  untuk mengetahui  apakah  system  hybrid  pada penelitian ini berfungsi dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan mengaktifkan dan menonaktiofkan  supply  PLN.  Berikut  adalah gambar pengujian system Hybrid.

## Gambar 7. Pengujian System Hybrid
Dari  hasil  pengujian  didapatkan  bahwa tegangan  yang  dihasilkan  Panel  surya  ketika keadaan panas total adalah sebesar 21 Volt dan baterai  dapat  terisi  hingga  12  volt.  Selain proses  pengisian  pengujian  system  switching antara  PLN  dan  baterai  juga  dapat  bekerja dengan  baik  karena  dengan  adanya  rangkain switching relay .

## Pengujian 1 Penetasan 8 Butir Telur Ayam Arab
Percobaan  pertama  dilakukan  dengan meletakan 8 butir telur pada alat penetas telur. Percobaan  dilakukan  selama  21  hari.  Selama percobaan telur telah mengalami beberapa fase diantaranya  fase  kritis  pertama,  fase  proses dan  fase  kritis  kedua.  Diaman  di  setiap  fase telur akan diperlakukan berbeda agar mendapatkan  hasil  yang  maksimal.  Pada  fase kritis  pertama  (hari  ke-1  –  ke  3)  rak  akan dikondisikan  pada  posisi  datar  oleh  sistem. Kemudian pada fase proses terhitung dari hari ke-4  sampai  hari  ke-18  rak  akan  bergerak miring  depan  belakang  45°  sebanyak  8  kali dalam  satu  hari.  Dan  ketika  pada  fase  kritis kedua  (hari  ke-19  sampai  21)  rak  telur  akan
diposisikan  lurus  kembali.  Hingga  menunggu telur  tersebut  menetas.  Dari  hasil  pengujian telur  8  butir  telur  yang  berhasil  menetas berjumlah  2  butir.  Berikut  adalah  hasil dokumentasi proses pengujian telur.
Gambar 8. Pengujian Penetasan 8 Butir Telur Ayam Arab Dalam  pengujian  pertama  ini.  Terbagi menjadi  dua  hasil  pengujian  yang  berbeda yaitu pengujian pertama (hari ke-13 – hari ke- 18)  suhu  dan  kelembaban  saja.  Pengujian kedua  (hari  ke-18  –  hari  ke-23)  terdapat tambahan  kelembaban  luar  dan  dalam  serta suhu  dalam  dan  luar.  Perbedaan  pengujian tersebut dikarenakan pengujian pertama penulis hanya mencoba dua pembacaan sensor sedangkan ketika hari ke 18 terdapat tambahan sensor  kelembaban  dan  suhu  luar.  Berikut adalah grafik hasil pengujian pertama (hari ke- 18 – hari ke-23).
Gambar 9. Grafik Pengujian Penetasan 8 Butir Telur Ayam Arab Dari  grafik  di  atas  dapat  dijelaskan  bahwa hasil pembacaan sensor suhu dalam menunjukan angka yang stabil di angka 37°C. Sedangkan  pembacaan  suhu  luar  menunjukan data yang kurang stabil. Untuk data kelembaban  dalam  menunjukan  data  yang kurang stabil sama halnya dengan kelembaban luar data yang dihasilkan juga kurang stabil.
Pengujian 2 Penetasan 7 Butir Telur Ayam Arab dan 4 Butir Telur Ayam Bangkok
Percobaan ke-2 dilakukan dengan meletakan  7  butir  telur  ayam  arab  dan  4  butir ayam  bangkok  pada  alat  penetas  telur.
Percobaan  dilakukan  selama  21  hari.  Selama percobaan telur telah mengalami beberapa fase diantaranya  fase  kritis  pertama,  fase  proses dan  fase  kritis  kedua.  Diaman  di  setiap  fase telur akan diperlakukan berbeda agar mendapatkan  hasil  yang  maksimal.  Pada  fase kritis pertama  dan fase proses (hari ke-1 – ke- 18)  rak  akan  dikondisikan  bergerak  miring depan  belakang  45°  sebanyak  8  kali  dalam satu  hari  oleh  sistem.  Dan  ketika  pada  fase kritis  kedua  (hari  ke-19  sampai  21)  rak  telur diposisikan  lurus  kembali.  Hingga  menunggu telur  tersebut  menetas.  Dari  hasil  pengujian telur 7 butir telur ayam arab dan 4 butir ayam bangkok  yang  berhasil  menetas  berjumlah  5 butir,  terdiri  dari  4  butir  ayam  bangkok  dan  1 butir ayam arab.
Dalam pengujian ini. Hasil pengujian yang diambil  yaitu  pengujian  (hari  pertama  –  hari ke-21)  suhu  luar  dan  dalam  serta  kelembaban dalam  dan  luar.  Berikut  adalah  grafik  sensor hasil pengujian 2 (hari pertama – hari ke-21).
Gambar 10. Grafik Pengujian Penetasan 7 Butir Telur Ayam Arab dan 4 Butir Telur Ayam Bangkok
Dari  grafik  di  atas  dapat  dijelaskan  bahwa hasil dari hari pertama sampai dengan hari ke- 4  pembacaan  sensor  suhu  dalam  menunjukan angka  yang  stabil  di  angka  37°C.  Sedangkan pembacaan  suhu  luar  menunjukan  data  yang kurang  stabil.  Untuk  data  kelembaban  dalam menunjukan  data  yang  kurang  stabil  sama halnya  dengan  kelembaban  luar  data  yang dihasilkan juga kurang stabil.

## Pengujian 3 Penetasan 24 Butir Telur Ayam Kampung
Percobaan ke-3 dilakukan dengan meletakan  24  butir  telur  ayam  kampung  pada alat penetas telur. Percobaan dilakukan selama 21  hari.  Selama  percobaan  telur  telah mengalami  beberapa  fase  diantaranya  fase kritis  pertama,  fase  proses  dan  fase  kritis kedua.  Diaman  di  setiap  fase  telur  akan
diperlakukan  berbeda  agar  mendapatkan  hasil yang  maksimal.  Pada  fase  kritis  pertama    dan fase  proses  (hari  ke-1  –  ke-18)  rak  akan dikondisikan  bergerak  miring  depan  belakang 45°  sebanyak  8  kali  dalam  satu  hari  oleh sistem. Dan ketika pada fase kritis kedua (hari ke-19  sampai  21)  rak  telur  diposisikan  lurus kembali.  Hingga  menunggu  telur  tersebut menetas.  Dari  hasil  pengujian  telur  24  butir telur  ayam  kampung  dan  14  butir  ayam  arab yang  berhasil  menetas  berjumlah  16  butir, terdiri  dari 7  butir ayam  kampung  dan  9  butir ayam arab.
Dalam pengujian ini. Hasil pengujian yang diambil  yaitu  pengujian  (hari  pertama  –  hari ke-21)  suhu  luar  dan  dalam  serta  kelembaban dalam  dan  luar.  Berikut  adalah  grafik  sensor hasil pengujian 3 (hari pertama – hari ke-21).
Gambar 11. Grafik Pengujian Penetasan 24 Butir Telur Ayam Kampung Dari  grafik  di  atas  dapat  dijelaskan  bahwa hasil dari hari pertama sampai dengan hari ke- 21 pembacaan sensor suhu dalam menunjukan angka  yang  stabil  di  angka  37°C.  Sedangkan pembacaan  suhu  luar  menunjukan  data  yang kurang  stabil.  Untuk  data  kelembaban  dalam menunjukan  data  yang  kurang  stabil  sama halnya  dengan  kelembaban  luar  data  yang dihasilkan juga kurang stabil.

## Pengujian 4 Penetasan 21 Butir Telur Ayam Arab
Percobaan ke-4 dilakukan dengan meletakan  21  butir  telur  ayam  arab  pada  alat penetas  telur.  Percobaan  dilakukan  selama  21 hari.  Selama  percobaan  telur  telah  mengalami beberapa  fase  diantaranya  fase  kritis  pertama, fase  proses  dan  fase  kritis  kedua.  Diaman  di setiap  fase  telur  akan  diperlakukan  berbeda agar  mendapatkan  hasil  yang  maksimal.  Pada fase kritis pertama  dan fase proses (hari ke-1 –  ke-18)  rak  akan  dikondisikan  bergerak miring  depan  belakang  45°  sebanyak  8  kali dalam  satu  hari  oleh  sistem.  Dan  ketika  pada
fase  kritis  kedua  (hari  ke-19  sampai  21)  rak telur  diposisikan  lurus  kembali.  Hingga menunggu  telur  tersebut  menetas.  Dari  hasil pengujian  telur  21  butir  telur  ayam  arab  yang berhasil  menetas  berjumlah  17  butir  dan  4 gagal.
Dalam pengujian ini. Hasil pengujian yang diambil  yaitu  pengujian  (hari  pertama  –  hari ke-21)  suhu  luar  dan  dalam  serta  kelembaban dalam  dan  luar.  Berikut  adalah  grafik  sensor hasil pengujian 4 (hari pertama – hari ke-21).
Gambar 12. Grafik Pengujian Penetasan 21 Butir Telur Ayam Arab Dari  grafik  di  atas  dapat  dijelaskan  bahwa hasil dari hari pertama sampai dengan hari ke- 21 pembacaan sensor suhu dalam menunjukan angka  yang  stabil  di  angka  37°C.  Sedangkan pembacaan  suhu  luar  menunjukan  data  yang kurang  stabil.  Untuk  data  kelembaban  dalam menunjukan  data  yang  kurang  stabil  sama halnya  dengan  kelembaban  luar  data  yang dihasilkan juga kurang stabil.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  hasil  perancangan, implementasi  dan  hasil  pengujian  hasil  alat dan sistem yang telah dibuat dapat disimpulkan bahwa:
1. Dari hasil penelitian ini dapat menciptakan alat penetas telur Otomatis berbasis metode PID ( Proportional Integral Derivative ).
2. Penerapan  system  hybrid  dapat  bekerja dengan  baik  ketika  salah  satu  dari  sumber supply alat mati secara tiba- tiba.
3. Percobaan  pertama  dari  8  telur  menetas  2 butir,  percobaan  ke  dua  dari  11  telur menetas 5 butir dan percobaan terakhir dari 24 telur menetas 16 butir. Hasil dari 3 kali percobaan  tersebut  dapat  disimpulkan bahwa  penetasan  telur  menunjukan  nilai keberhasilan yang selalu meningkat.
4. Dari beberapa percobaan dapat disimpulkan bahwa percobaan pertama dari 8 butir telur
ayam  arab  yang  menetas  2  butir,  sehingga mempunyai presentase keberhasilan sebesar 25%, percobaan kedua dari 11 butir telur  ayam  arab  yang  menetas  5  butir,
sehingga mempunyai presentase keberhasilan  sebesar  45,4%,  percobaan  ke- 3  dari  24  butir  telur  ayam  kampung  yang menetas  16  butir,  sehingga  mempunyai presentase  keberhasilan  sebesar  66,6%  dan percobaan  ke-4  dari  21  butir  telur  ayam arab  yg  menetas  17  butir,  sehingga mencapai  nilai  keberhasilan  hingga  81%. Dari  pengujian  tersebut  dapat  disimpulkan bahwa total rata-rata presentases
keberhasilan  alat  penetas  telur  otomatis berbasis  metode  PID  adalah  sebesar  54,5
%.
5. Faktor –  faktor  yang  menyebabkan kegagalan  dalam  proses  penetasan  telur diantaranya,  Bibit  dari  telur  tidak  menentu dan kesalahan  pola penetasan yang terkadang  terganggu  ketika  pengambilan data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Suprapto,  A.  Tjahjono  dan  E.  Sunarno, “RANCANG BANGUN MESIN
PENETAS TELUR AYAM,” Teknika, p.
24, 2015.
[2]   A. D. Saputra, ALAT PENETAS TELUR
BURUNG WALET OTOMATISDENGAN KONTROL PROPORSIONAL, Solo: Universitas Sebelas maret, 2015.
[3]   M.  Irfan,  “PERANCANGAN  SISTEM
PENGERAM TELUR AYAM
OTOMATIS,” Jurnal  Teknik  Komputer, pp. 148-158, 2014.
[4]   I.  Nurhadi  dan  E.  Puspita,  “RANCANG BANGUN  MESIN  PENETAS  TELUR
OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8 MENGGUNAKAN  SENSOR  SHT  11,” Politeknik  Elektronika  Negeri  Surabaya, Surabaya, 2015.
[5]   P. Hartanto, “KONTROL SUHU UNTUK  MENJAGA  SUHU  ADONAN PERMEN dan VALVE UNTUK MENGELUARKAN PERMEN SEBESAR  2,5  GRAM,” Politeknik
Elektronika negeri Surabaya (PENS), vol. II, no. 7, pp. 23-30, 2015.
[6]   T.  B.  Pratomo,  A.  Dharmawan,  A. Syoufian dan T. W. Supardi, “Purwarupa Sistem  Kendali  Suhu  dengan  Pengendali PID  pada  Sistem  Pemanas  dalam  Proses Refluks/Distilasi,” IJEIS, vol.  III,  no.  11, pp. 23-34, 2013.
[7]   wikipedia, “Wikipedia Ensiklopedia Bebas,”  Wikipedia,  23  Januari  2017. [Online].
Available:
https://id.wikipedia.org/wiki/Ayam_arab.
[Diakses 18 Agustus 2017].
[8]   Agrowindo, Buku Panduan Praktis Mesin Penetas Telur Otomatis Sistem Rak Putar, Malang: Agrowindo, 2016.
[9]   K. Joni, M.  Ulum  dan  Z.  Abidin,  “Robot
Line Follower Berbasis Kendali ProportionalIntegral-Derivative (PID)
Untuk  Lintasan  Dengan  Sudut  Ekstrim,” INFOTEL, vol. VIII, no. 2, p. 140, 2016.
[10]  I.  C.  Gunadin,  “Analisis  Penerapan  PID Controller Pada AVR (Automatic Voltage Regulator),” Media Elektrik, vol. 3, no. 2, pp. 4-5, 2008.