## RANCANGAN SISTEM PENGENDALI SUHU DAN KELEMBABAN BERBASIS MIKROKONTROLER PADA RUANG PERTUMBUHAN FODDER ( FODDER
GROWTH CHAMBER )
Design of a Microcontroller-Based Temperature and Humidity Control System for Fodder
Growth Chamber
Bambang Marhaenanto 1) *
1) Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember Jalan Kalimantan No. 37 Kampus Tegal Boto, Jember, 68121, Jawa Timur, Indonesia
* Korespondensi Penulis: bmarhaen@unej.ac.id

## ABSTRACT
The availability of green feedstock for sheep is difficult to find during a dry season. To resolve this problem, seed seedlings such as sorghum and corn are known as green fodder is needed. In order to maintain seedling productivity, fodder planting is carried out in a chamber to control temperature, humidity, and light regulators. The objective of this study was to design a fodder growth chamber for providing  sheep  feed.  The  chamber  is  4×3×3  m  (l×w×h)  which  is  equipped  with  a  tray  rack, evaporative cooler, humidifier, exhaust fan, and LED strip. A controller unit was employed to maintain temperature  and  humidity.  The  controller  is  based  on  a  microcontroller  that  is  programmed  using BASCOM AVR. The controller unit was tested to maintain the temperature within the range of 35-45 o C and humidity within 55-75%. It resulted a graph that indicated that temperature has fluctuated between desired range as well as humidity. Corn seeds were grown on the tray (700 g per tray) for 10 days and produced 1500 g per tray.
Keywords : animal feed, automatic control, fodder microcontroller

## PENDAHULUAN
Domba merupakan salah satu hewan ternak yang banyak dibudidayakan masyarakat  petani  di  pedesaan.  Selain mudah  cara  pemeliharaan  dan  cepat berkembang biak, domba memiliki pangsa pasar yang baik sebagai bahan utama sate, gulai,  dan  sebagainya  yang  banyak dikonsumsi  oleh  masyarakat  Indonesia. Selain  itu,  domba  juga  sering  disembelih untuk  upacara  keagamaan  seperti  sebagai hewan  qurban,  aqiqah,  dan  sebagainya. Dalam  pemeliharaannya,  domba  bisa dikandangkan  atau  dilepas  secara  liar. Namun  demi  keamanan,  kebanyakan
pemeliharaan  domba  dilakukan  dalam kandang atau area terbuka yang dilengkapi dengan  pagar  keliling.  Secara  liar,  domba bisa mencari pakan rumput sendiri. Tetapi untuk  yang  dikandangkan,  peternak  harus menyediakan  pakan  domba  dengan  cara merumput (mencari rumput)  yang tersedia secara liar di pekarangan, sawah, hutan, dan sebagainya.
Ketersediaan  rumput  di  lapang  tidak ada masalah saat musim hujan.  Tetapi pada musim kemarau rumput menjadi kering dan sulit  ditemukan  di  lapang.  Akibatnya peternak  mencari  alternatif  pakan  untuk memenuhi  kebutuhan  ternaknya  seperti
merumput ke luar daerah atau menggunakan pakan buatan.
Salah  satu  alternatif  pakan  ternak yang  belum  banyak  dikenal  masyarakat Indonesia  adalah  menggunakan  semaian biji-bijian seperti sorgum dan jagung. Jenis pakan  ini  di  luar  negeri  disebut  dengan fodder (Sumberg, 2002; Meredith & Oxley,
2014;  Naik et  al. ,  2015). Fodder
kebanyakan dibudidayakan secara hidroponik dengan umur tanaman 7 sampai 10  hari  tergantung  jenis  tanamannya. Secara  hidroponik,  perakaran  tanaman menjadi  bersih dan dapat  dikonsumsi juga oleh  ternak  selain  hijauannya.  Dalam rangka  menjaga  produktivitas  semaian, penanaman fodder dilakukan  dalam  suatu ruang  ( chamber )  yang  dilengkapi  dengan pengatur suhu, kelembaban, dan cahaya.
Proses penyemaian biji-bijian memerlukan kondisi lingkungan yang ideal untuk mendapatkan hasil semaian bermutu baik.  Kondisi  tersebut  antara  lain  suhu terjaga 20-27 o C, RH ( relative humidity ) di atas 60%, intensitas cahaya rendah dengan lama  penyinaran  16  jam  per  hari, ketersediaan  air,  dan  nutrisi  yang  cukup selama  pertumbuhan  (Al-Karaki  &  Al- Hakimi, 2012; Fazaeli et al. , 2012).
Penggunaan  jagung  sebagai fodder sejak  lama  sudah  dilakukan.  Bunting  & Willey  (1959)  dan  Bunting  (1966)  telah mempublikasikan hasil studinya mengenai fodder jagung.    Selanjutnya  Kumar et  al.
(2017)  dalam  percobaannya  menghasilkan bahwa  penanaman fodder jagung  yang optimal diperoleh pada berat benih jagung 60  kg/ha.  Dengan  jumlah  benih  tersebut dihasilkan fodder terdiri  atas  protein kasar/CP  (1542,1  kg/ha),  eter  ekstrak/EE (367,4 kg/ha), dan ash yield (1280,0 kg/ha).
Penyemaian fodder harus  dilakukan dengan  metode  hidroponik  (tanpa  tanah) untuk menghasilkan pakan yang bersih dan bisa  dikonsumsi  ternak  termasuk  akarnya. Dalam  teknik  hidroponik  memerlukan wadah/pot untuk menempatkan benih yang disusun sedemikian rupa sehingga sirkulasi cairan  nutrisi  dapat  berlangsung  terus menerus.
Di  Indonesia fodder belum  banyak dibudidayakan  sehingga  perlu  adanya percobaan  penyemaian  biji-bijian  dalam sebuah  ruang  pertumbuhan  yang  dapat dikendalikan iklim mikronya. Oleh karena itu, perlu adanya desain ruang pertumbuhan fodder ( fodder growth chamber ) yang tepat untuk  mendapatkan  pertumbuhan  yang optimal dari fodder .
Oleh  karena  itu,  tujuan  umum  dari penelitian  ini  adalah  mengembangkan sebuah  ruang  pertumbuhan fodder jagung. Ruang ini dilengkapi dengan unit pengendali  suhu,  RH,  dan  sumber  cahaya tambahan berupa lampu LED

## METODE PENELITIAN

## Landasan Desain
Rancangan fodder  growth  chamber didasarkan  pada  prinsip  kerja  sebagai berikut:
(a) Ruang  pertumbuhan  menggunakan rangka  besi  dengan  penutup  dinding dan atap berupa polikarbonat;
(b) rak  disediakan  untuk  menempatkan nampan  sebagai  wadah  dari  biji jagung;
(c) jaringan  irigasi  disediakan  untuk mengairi nampan secara hidroponik;
(d) suhu  ruangan  dikendalikan  dengan unit  pendingin  ( evaporative  cooler )
dan exhaust-fan yang  bekerja  secara otomatis;
(e) RH ( relative humidity ) ruangan dikendalikan  dengan  unit humidifier yang bekerja secara otomatis;
(f) sensor  suhu  dan  sensor  RH  dipasang dalam  ruangan  sebagai  detektor  suhu dan  RH  untuk  diteruskan  ke  unit pengendali  elektronik  sebagai  dasar untuk memutuskan kapan unit pendingin dan unit humidifier bekerja;
(g) lampu dan pompa irigasi dikendalikan dengan timer yang  memungkinkan bekerja secara periodik.

## Rancangan Fungsional
Beberapa  unit  fungsional  diperlukan dalam  penelitian  ini.  Adapun  unit-unit fungsional  tersebut  yang  digunakan  untuk menyusun  desain fodder  growth  chamber digambarkan  dalam  blok  diagram  seperti pada Gambar 1 .
Gambar 1 . Rancangan fungsional
Mikrokontroler Exchaust Fan LED Humidifier Evaporative Cooler Sensor Suhu dan RH Relay board Display Switch board Power Supply Pompa Hidroponik Nampan tanaman Tandon air 220 V Chamber Start Persiapan bahan Pembuatan Chamber Pembuatan Rak Pemasangan nampan dan saluran irigasi Pemasangan aktuator Pembuatan rangkaian elektronik Pemrograman mikrokontroler Uji rangkaian Dapat beroperasi? Pemasangan unit kontrol dan sensor Pengujian kinerja unit kontrol Percobaan penanaman fodder Pengolahan dan analisis data End Y N Display Mikrokontroler Swith board 220 V Relay board Power supply Exhaust fan Humidifier Evaporative cooler Tandon air Sensor suhu dan RH LED Pompa hidroponik Nampan tanaman Chamber N Y Start End Persiapan bahan Pembuatan chamber Uji rangkaian Pemasangan aktuator Pemasangan nampan dan saluran irigasi Pembuatan rak Pembuatan rangkaian elektronik Pengujian kinerja unit kontrol Pemasangan unit kontrol dan sensor Pemrograman mikrokontroler Dapat beroperasi? Pengolahan dan analisis data Percobaan penanaman fodder

## Tahapan Penelitian
Tahapan  penelitian  disajikan  dalam flowchat pada Gambar  2 .  Penelitian diawali dengan persiapan bahan, pembuatan chamber ,  rak,  pemasangan nampan,  dan  pipa-pipa  irigasi,  serta pemasangan aktuator.
Selanjutnya dilakukan  pembuatan  unit  kontrol  berupa rangkaian elektronik, pemrograman mikrokontroler,  dan  pemasangan  unit kontrol  pada chamber .  Tahap  terakhir penelitian  yakni  pengujian  kinerja  unit kontrol dan percobaan penanaman fodder .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Konstruksi Fodder Growth Chamber Hasil pembuatan konstruksi chamber dan rak disajikan pada Gambar 3 . Ukuran dimensi chamber adalah  4×3×3  m.  Di dalam chamber dilengkapi  dengan  rak  5 tingkat  yang  mampu  memuat  80  buah nampan  plastik  sebagai  pot  hidroponik dimana benih jagung ditempatkan.
Beberapa aktuator terpasang pada chamber ini diantaranya evaporative cooler , exhaust fan, sprayer/humidifier , pompa sirkulasi air hidroponik, dan lampu LED.

## Konstruksi Unit Kontrol
Unit kontrol berupa rangkaian elektronik  berbasis  mikrokontroler  yang ditempatkan pada panel box seperti terlihat pada Gambar 4 . Unit kontrol ini berfungsi mengendalikan  suhu  dan  RH  ruang  pada rentang nilai yang bisa diatur sehingga unit kontrol dilengkapi dengan sensor suhu dan RH, relay board , display , dan switch board .
Gambar 4 . Konstruksi unit kontrol
Program khusus dibuat dalam bahasa BASIC  menggunakan software BASCOM AVR.  Program  tersebut  dirancang  untuk memenuhi  operasi  pengontrolan  sesuai algoritma  yang  dapat  mempertahankan suhu dan RH ruangan.
Swith board
Display LCD
Mikrokontroler

## Performansi Unit Kontrol
Uji kinerja unit kontrol menghasilkan rekaman  data  pengamatan  suhu  dan  RH dengan interval sekitar 22 detik. Pengamatan  dilakukan  selama  2  hari  pada pukul  06:00  sampai  pukul  18:00.    Hari pertama  tidak  dilakukan  pengontrolan, suhu ruang direkam apa adanya, sedangkan hari  kedua  suhu  dan  RH  dikontrol  secara otomatis  pada  rentang  suhu  35-40 o C  dan RH antara 55-75%.
Hasil pengamatan hari pertama tersaji pada Gambar  5 ,  sedangkan  pada  hari kedua  disajikan  pada Gambar  6 .    Dari Gambar 5 terlihat  bahwa perubahan suhu dan  RH  berbanding  terbalik  secara konsisten. Kenaikan suhu ruang diikuti oleh penurunan  RH.  Fluktuasi  suhu  dan  RH terjadi secara alami akibat perubahan posisi matahari  dan  cuaca  selama  pengamatan seperti adanya awan/mendung.
Gambar 5 .  Fluktuasi suhu dan RH dalam ruang tanpa pengontrolan
Gambar 6 .  Fluktuasi suhu dan RH ruang dengan pengontrolan otomatis
20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 25 30 35 40 45 50 55 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00
18:00 R H (%) Su h u ( o C) Jam Suhu RH 40 50 60 70 80 90 100 20 25 30 35 40 45 06:00 08:00 10:00 12:00
14:00 16:00 18:00 R H, (%) Su h u ( o C) Jam Suhu RH
Jurnal Agroteknologi Vol. 15 No. 02 (2021)
Berdasarkan Gambar  6 ,  suhu  dan RH  berfluktuasi  pada  rentang  yang konsisten  sesuai set  point yang  telah ditentukan.  Penyimpangan  terjadi  pada beberapa  titik,  misalnya  pada  sekitar  jam 11, suhu hampir mencapai 65 dan RH turun mencapai  25%.  Ini  terjadi  akibat  adanya error unit  kontrol  yang  tidak  terduga.
Tetapi  secara  keseluruhan  suhu  terjaga diantara  35-45 o C  sesuai range yang ditentukan.  Demikian  juga  dengan  RH, terjaga pada rentang 55-75%.
Fluktuasi  suhu  dan  RH  berbentuk gergaji  merupakan  tipikal  dari  teknik kontrol otomatis secara ON-OFF. Ini terjadi karena  ketika  suhu  mencapai  batas  atas, unit pendingin akan bekerja, mengakibatkan  penurunan  suhu.  Ketika suhu turun mencapai batas bawah pendingin  otomatis  mati,  akibatnya  suhu ruang kembali naik sebagai pengaruh panas matahari. Perubahan periodik ini membentuk  fluktuasi  berbentuk  gergaji seperti pada Gambar 6 .
Hasil Penanaman Fodder Jagung Percobaan penumbuhan benih jagung dalam  ruang chamber dengan  kontrol otomatis  dilakukan  dengan  menebar  biji jagung  pada  nampan.    Per  nampan,  satu lapis  benih  jagung  memerlukan  sebanyak 700  gram  benih.    Pertumbuhan  benih jagung menghasilkan fodder seperti Gambar 7 .
Gambar 7 . Fodder jagung hasil percobaan
penanaman dalam chamber
Fodder jagung siap panen kemudian ditimbang  dan  menghasilkan  rata-rata  tiap nampan sebanyak 1500 g. Chamber dan rak yang  dirancang  memiliki  kapasitas  80 nampan  yang  dikelompokkan  menjadi  10. Oleh kerena itu, setiap kelompok memiliki kapasitas  8  nampan.  Penanaman  kontinyu dengan siklus 10 harian akan menghasilkan 8×1,5  kg  atau  12  kg  per  hari.  Jika kebutuhan  pakan  domba  adalah  10%  dari berat  badannya  per  hari,  dimana  rata-rata berat  domba  adalah  40  kg,  maka  pakan yang  dibutuhkan  adalah  4  kg  per  ekor  per hari. Dengan kapasitas 12 kg per hari maka fodder growth chamber ukuran 12 m 2 yang dirancang dapat digunakan untuk memenuhi pakan domba sebanyak 3 ekor.

## KESIMPULAN
Rancangan konstruksi fodder growth chamber telah  berhasil  dibuat  dengan menggunakan  kerangka  besi  dan  penutup polikarbonat  berukuran  4×3×3  m  yang dilengkapi  dengan  unit  kontrol  berbasis mikrokontroler. Uji  performansi  unit kontrol  menunjukkan  kestabilan  suhu  dan
RH ruang/ chamber pada rentang nilai yang dikehendaki.
Percobaan penanaman fodder jagung pada chamber menghasilkan 1500 gram per nampan  dari  benih  jagung  sebanyak  700 gram. Fodder  growth  chamber yang dirancang  memiliki  kapasitas  produksi  12 kg  per  hari  secara  kontinyu  dengan  siklus penanaman selama 10 hari.
Penelitian ini masih perlu dilanjutkan dengan  melakukan  percobaan  penanaman jagung  pada  berbagai  variasi  perlakuan. Beberapa  variasi  perlakuan  diantaranya pengaruh suhu dan RH, pengaruh pemberian  pupuk,  pengaruh  pemberian cahaya tambahan, dan sebagainya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  disampaikan  kepada Ketua  LP2M  (Lembaga  Penelitian  dan Pengabdian
kepada Masyarakat),
Universitas Jember dan Rektor Universitas Jember  atas  support  pendanaan  penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim.  (2006). BASCOM  8051  Help Reference.  MCS  Electronics .  (http: http://8051help.mcselec.com/index.html ) [Diakses tanggal 5 Juni 2021].
Al-Karaki,    G.N.,  &  Al-Hashimi,  M.  Green
(2012). Fodder production and water use efficiency  of  some  forage  crops  under hydroponic  conditions. International Scholarly  Research  Network  ISRN Agronomy , pp: 1-5.
Bunting,  E.,  &  Willey,  L.  (1959).  The cultivation  of  maize  for  fodder  and ensilage Part II. The effect of changes in plant density. The Journal of
Agricultural Science, 52 (3), 313-319.
Bunting,  E.  (1966).    Maize–an  alternative fodder  crop  in  Britain. Outlook  on
Agriculture, 5 (3), 104-109.
Fazaeli, H.,
Golmohammadi, H.A., Tabatabayee,  S.N.,  &  Asghari-Tabrizi, M.  (2012).  Productivity  and  nutritive value  of  barley  green  fodder  yield  in hydroponic  system. World  Applied Sciences Journal, 16 (4), 531-539.
Kumar,  R.,  Singh,  M., Meena,  B.S.,  Ram,  H., Parihar,  C.M.,  Kumar,  S.,  &  Yadav, M.R.  (2017).  Zinc  management  effects on  quality  and  nutrient  yield  of  fodder maize  ( Zea  mays ). Indian  Journal  of Agricultural    Sciences,    87 (8),    1013- 1017.
Marhaenanto  B.,  Sony,  P.,  &  Salokhe,  V. (2013).  Development  of  an  internet- based greenhouse control system. International  Agricultural  Engineering Journal, 22 (2), 72-83.
Meredith,  D.,  &  Oxley,  D.  (2014).  Food  and fodder:  Feeding  England,  1700-1900. Past  &  Present  (Oxford  Academic) , 222 (1), 163-214.
Naik, P.K., Swain, B.K., & Singh, N.P. (2015).
Production and utilisation of hydroponics  fodder:  Review. Indian Journal of Animal Nutrition, 32 (1), 1-9.
Sumberg,  J.  (2002).  The  logic  of  fodder legumes  in  Africa. Food  Policy,  27 (3),
285-300.