## PERANCANGAN ALAT PEMBUKA DAN PENUTUP ATAP PENJEMUR GABAH SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN ARDUINO UNO BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328
Martianus Kurnia, Ali Warsito, Andreas Ch. Louk Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Jl. Adisucipto, Penfui, Kupang, NTT email: acl_andre@yahoo.com

## Abstrak
Telah  dibangun  sebuah  sistem  pembuka  dan  penutup  atap  penjemur  gabah.  Sensor  hujan  YL-83  dan sensor  suhu  LM35  digunakan  sebagai  variabel  input  untuk  mengontrol  atap  dan pemanas.  Kontrol  utama  pada sistem adalah Arduino Uno yang berbasis Mikrokontroler ATmega328. Atap didesain menggunakan dua lengan sehingga bisa dilipat. Pada saat sensor hujan mendeteksi adanya hujan, maka atap akan menutup dan melindungi gabah. Jika suhu yang diukur oleh sensor suhu LM35 lebih rendah dari 23 °C, maka atap akan menutup dalam keadaan pemanas menyala. Jika suhu lebih besar dar 50 °C, maka atap akan menutup tanpa menyalakan pemanas. Keseluruhan sistem telah diujicoba dan telah berfungsi dengan respon yang sangat baik.
Kata kunci: Cuaca, Arduino Uno, sensor suhu LM35, sensor hujan YL83, IDE Arduino, atap, pemanas.

## ABSTRACT
It has been built a system of opening and closing the roof basking grain. Rain sensor YL-83 and the LM35 temperature sensor is used as an input variable to control the roof and heating. The main control system is based on Arduino Uno ATmega328 microcontroller. The roof is designed to use two arms that can be folded. By the time  the  rain  sensor  detects  the  presence  of  rain,  the  roof  will  cover  and  protect  the  grain.  If  the  temperature measured by the sensor LM35 temperature lower than 23 ° C, then the roof will be closed in case the heater is on. If the temperature in greater than 50 ° C, then the roof will close without turning on the heater. The entire system has been tested and has been functioning with a very good response.
Keywords: Weather, Arduino Uno, LM35 temperature sensor, rain sensor YL83, Arduino IDE, roofing, heating

## PENDAHULUAN
Beras  merupakan  makanan  pokok penduduk Indonesia. Namun ironisnya,
Indonesia sebagai negara agraris yang memiliki lahan  pertanian  yang  subur  justru  harus mengimpor  beras  dari  negara  lain.  Salah  satu penyebab  masalah  ini  adalah  proses  produksi tanaman  padi  yang  belum  maksimal.  Produksi tanaman padi dimulai dari penyiapan lahan dan benih, pemeliharaan benih, penanaman, pemeliharaan tanaman padi, panen, pengeringan,  dan  pada  akhirnya  dikonsumsi atau  diproduksi  ulang.  Proses-prosses  di  atas memiliki peran masing-masing untuk menunjang  keberhasilan  produksi  tanaman padi.  Setiap  proses  memiliki  permasalahan masing-masing  yang  sangat  dipengaruhi  oleh lingkungan seperti cuaca.
Daerah  yang  memiliki  permasalah dengan  cuaca  yang  tidak  kondusif  adalah
daerah  di  wilayah  Kab.  Manggarai,  Nusa Tenggara  Timur,  khususnya  di  wilayah Kecamatan  Wae  Ri’i  dan  Kecamatan  Ruteng yang memiliki ketinggian antara 500 - 1100 m dari  permukaan  laut  [1].  Kedua  daerah  ini memiliki  curah  hujan  sangat  tinggi,  yang berkisar  antara  0  –  10.005  mm  per  bulan. Distribusi curah hujan di atas 400 mm per bulan termasuk  dalam  kriteria  curah  hujan  yang sangat tinggi [2].
Sebagian  besar  petani  mengeringkan gabah dengan cara menjemur di lahan tertentu dengan mengandalkan panas matahari. Cara ini umum dilakukan karena proses pengeringannya sederhana  dan  biaya  yang  dikeluarkan  sedikit. Tetapi cara konvensional ini memiliki beberapa kelemahan, antara lain: ketergantungan terhadap  panas  matahari,  proses  pengeringan yang  relatif  lama,  membutuhkan  luas  lahan yang besar, dan lain-lain. Namun, pada saat ini
kita tidak dapat lagi memastikan kapan musim kemarau  tiba.  Berdasarkan  data  yang  didapat Badan  Pusat  Statistik  Kabupaten  Manggarai 2012,  pada  tahun  2011  jadwal  hari  hujan  di  2 (dua)  kecamatan  di  atas  tidak  teratur.  Hal  ini menyebabkan  petani  tidak  bisa  menentukan kapan harus menjemur padi, karena hujan bisa datang kapan saja.
Sebuah  sistem  pengontrol  jemuran pakaian  dengan  menggunakan  sensor  cahaya (LDR)  dan  sensor  hujan  telah  dirancang  [3]. Dalam penelitian tersebut, sistem dikendalikan oleh  Mikrokontroler  ATmega8535  dan  bahasa pemrograman  Bascom  AVR,  dengan  variabel input  berupa  cahaya  matahari  dan  tetesan  air hujan.  Penjemur  merupakan  rel  yang  bisa digerakkan  oleh Twin  Gear  Box  Motor  DC . Sistem  secara  keseluruhan  ditempatkan  dalam sebuah miniatur rumah, dimana penjemur akan digerakkan  ke  luar  rumah  untuk  menjemur pakaian  saat  ada  cahaya  matahari,  dan  akan ditarik kembali ke dalam rumah saat gelap atau hujan.

## METODE PENELITIAN
Dengan  mengacu  pada  alat  penjemur pakaian otomatis di atas, penulis mensubstitusikan  sistem  kerjanya  ke  dalam perangkat  penjemur  gabah,  yang  diajukan sebagai  solusi  untuk  membantu  petani  dalam mengeringkan  gabah.  Perbedaan  penjemur gabah  ini  dengan  jemuran  pakaian  otomatis adalah  pada  sistem  kontrolnya,  dimana  akan digunakan  Mikrokontroler  Atmega328  dari board  Arduino  Uno  dan  variabel  inputnya berupa suhu dan tetesan air hujan yang dideteksi oleh Sensor Suhu LM35 dan Sensor Hujan YL- 38.  Selain  itu,  dalam  penelitian  ini  yang dikontrol adalah atap penjemur yang digerakan oleh  motor  DC  dan  lampu  pemanas  jemuran yang  terdiri  dari  4  buah  lampu  pijar.  Prinsip kerjanya adalah atap akan terbuka jika suhu dan cuaca  kondusif,  kemudian  akan  menutup  saat suhu  dingin  atau  hujan.  Pada  saat  itu  juga pemanas  akan  diaktifkan.  Dengan  demikian, proses  penjemuran  diharapkan  dapat  terjadi secara  lebih  efektif.  Saat  suhu  terlalu  panas, maka atap akan tertutup tanpa aktifasi pemanas.
Gambar 1.a Kondisi penjemur pada saat tertutup
Gambar 1.b Kondisi penjemur pada saat terbuka Gambar 1 a dan 1 b menunjukan skema rancangan alat pejemur gabah yang akan dibuat dalam  penelitian ini.  Atap akan  membuka  dan menutup secara otomatis sesuai dengan kondisi suhu  dan  cuaca.  Untuk  mewujudkan  ini  maka sistem akan dirancang sesuai dengan alur kerja pada blok diagram pada gambar 2.
Gambar 2. Blok diagram kerja sistem Dapat  dilihat  pada  sistem  ini  memanfaatkan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pengontrol  utama  sistem.  Arduino  Uno merupakan  suatu  perangkat  yang  dirancang dengan  kemampuan  komputasi  yang  dapat berinteraksi  secara  lebih  dekat  dengan  dunia nyata dibandingkan komputer biasa. Perangkat elektroniknya  berbasis  pada  software  dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan [4].
Arduino uno menerima masukan dari 3 jenis sensor:
1. Sensor Hujan YL-83
Sensor hujan merupakan jenis sensor yang akan aktif jika  sensor  terkena  air  hujan. Jika  sensor terkena  air  hujan  maka  jalur  antara  port  dan
ground  akan  terhubung.  Sehingga  nilai tegangan  di  port  akan  bernilai  nol  karena terhubung langsung dengan ground. Rangkaian sensor  air  ini  dirancang  untuk  mendeteksi  air pada  saat  turun  hujan  tetapi  juga  dapat digunakan untuk mendeteksi level air dan lain- lain.  Rangkaian  ini  menggunakan  komponen resistor sebagai komponen utama dan elektroda sebagai pendeteksi air.
Gambar  3  a  adalah  bentuk  fisik  Sensor Hujan  YL-83,  yang  terdiri  dari  papan  sensor, papan kontrol, dan kabel. Pada gambar 3, dapat dilihat  bahwa  pada  saat  air  hujan  mengenai panel  sensor,  maka  akan  terjadi  proses elektrolisasi,  karena  air  hujan  termasuk kedalam cairan elektrolit yang dapat menghantarkan  arus  listrik,  meskipun  sangat kecil.  Tegangan  keluarannya  sebesar  3  Volt sampai  4.5  Volt.  Untuk  mendeteksi  air  hujan dengan  kawasan  yang  besar  maka  elektroda dibuat berliku-liku, sebagai contoh dapat dilihat seperti gambar 3 b. Dengan metode berliku-liku seperti  itu  akan  mengurangi  hambatan  dari  air hujan dan tegangan keluar setara dengan logika 1.
Gambar 3 a. Sensor Hujan YL-83
Gambar 3 b. Rangkain Sensor Hujan YL-83
2. Sensor Suhu LM-35
Sensor  suhu  LM35  adalah  komponen elektronika  yang  memiliki  fungsi  untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam  bentuk  tegangan.  LM35  memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika  dibandingkan  dengan  sensor  suhu  yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi  yang  rendah  dan  linieritas  yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
IC  LM  35  sebagai  sensor  suhu  yang teliti  dan  dikemas  dalam  bentuk  Integrated Circuit (IC) memiliki output tegangan keluaran sangat  linear  sebanding  dengan  perubahan suhu.  Sensor  ini  sebanding  dengan  perubahan suhu. Sensor ini mengubah besaran fisis suhu ke besaran  tegangan  yang  memiliki  koefisien sebesar 10 mV/°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV dengan batas maksimal keluaran sensor  adalah  1,5V  pada  suhu  150°C.  LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai dari 4V- 30V DC dengan arus pengurasan 60 µA.
Gambar 4a dan 4b menunjukkan bahwa Sensor  Suhu  LM35  memiliki  3  pin  yang memiliki  fungsi  masing-masing,  yaitu  pin  1 sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2  atau  tengah  digunakan  sebagai  tegangan keluaran  atau  V out ,  dan  pin  3  yang  berfungsi sebagai ground. Gambar 2.7 merupakan gambar rangkaian  Sensor  Suhu  LM35  yang  mampu menerima  tegangan  kerja  antara  4  –  20  Volt, dengan tegangan output yang akan naik 10 mV setiap ºC.
Gambar 4 a. Sensor Suhu LM-35
Gambar 4 b. Rangkaian LM-35
3. Switch kondisi penutup penjemur. Switch  kondisi  akan  memberikan informasi  apakah  penutup  penjemur dalam  kondisi  terbuka  atau  tertutup.
Kondisi penutup menentukan aksi yang akan dilakukan oleh ssitem.
Sebagai  keluaran  dari  sistem,  Arduino uno  memberikan  aksi  berupa  gerakan  motor yang  dapat  membuka  atau  menutup  atap penjemur dan menyalakan lampu pijar.
1. Motor sebagai penggerak atap. Motor  yang  digunakan  adalah  motor DC atau motor arus searah. Motor arus searah adalah  suatu  mesin  yang  berfungsi  mengubah energi  listrik  menjadi  energi  mekanik,  dimana energi gerak tersebut berupa putaran dari motor. Secara  umum,  motor  arus  searah  memiliki konstruksi  yang  terbagi  atas  dua  bagian  yaitu bagian  yang  diam  (stator)  dan  bagian  yang bergerak/berputar (rotor).
Untuk  dapat  menggerakkan  motor  DC diperlukan komponen lain sebagai penguat arus isyarat  dari  Arduino  Uno.  Maka  digunakanlah driver arus L298.  IC H-Bridge driver motor DC L298 memiliki dua buah rangkaian H-Bridge di dalamnya,  sehingga  dapat  menggerakkan  dua buah  motor  DC.  H-Bridge  driver  motor  DC L298 masing-masing dapat mengantarkan arus hingga  2A.  Namun,  dalam  penggunaannya  H- Bridge  ini  dapat  digunakan  secara  paralel, sehingga  kemampuan  menghantarkan  dari  H- Bridge driver motor DC L298 arusnya menjadi 4A.
IC  L298N  ini  memiliki  empat  channel masukan  yang didesain untuk dapat menerima masukan  level  logika  TTL.  Masing-masing channel masukan ini memiliki channel keluaran yang  bersesuaian.  Gambar  5  memperlihatkan penampang  IC  L298.  Dengan  memberi
tegangan 5 volt pada pin enable A dan enable B, masing-masing channel output akan
menghasilkan  logika  high  (1)  atau  low  (0) sesuai dengan input pada channel masukan.
Gambar 5. Penampang IC L298N
2. Lampu  Pijar  sebagai  pengganti  panas matahari.
Lampu  pijar  adalah  sumber  cahaya buatan  yang  dihasilkan  oleh  penyaluran  arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya,  sehingga  filamen  tidak  akan  rusak akibat teroksidasi.
Prinsip  kerja  lampu  pijar  sangat sederhana. Pada dasarnya filamen pada sebuah lampu pijar adalah sebuah resistor. Saat dialiri arus  listrik,  filamen  tersebut  menjadi  sangat panas,  berkisar  antara  2800  ºK  -  3700  ºK.  Ini menyebabkan  warna  cahaya  yang  dipancarkan oleh  lampu  pijar  biasanya  berwarna  kuning kemerahan. Pada temperatur yang sangat tinggi itulah filamen mulai menghasilkan cahaya pada panjang  gelombang  yang  kasat  mata.  Seiring bertambahnya  voltase  listrik  yang  digunakan maka  semakin  tinggi  intensitas  cahaya,  sebab naiknya tegangan memacu naiknya aliran listrik karena resistan bersifat tetap jika kenaikan suhu tidak  diabaikan.  Dengan  membesarnya  aliran listrik  maka  membesar  pula  probabilitas terjadinya tumbukan didalam filamen [5].
Gambar 6. Diagaram Alir Program Ada  3  (tiga)  variabel  yang  mengontrol sistem  ini,  yaitu  input  suhu,  tetesan  air  hujan, dan logika LOW/HIGH dari switch. Rancangan pengontrol  system  berdasarkan  input-  input  di atas dapat diterangkan sebagai berikut:
a) Jika hujan, maka atap akan menutup.
b) Jika  hujan  dan  suhu  <  23  °C,  atap  akan menutup dan pemanas hidup.
c) Jika  hujan  dan  suhu  >  28  °C,  atap  akan menutup dan pemanas mati.
d) Jika tidak hujan dan suhu < 23 °C, atap akan menutup dan pemanas hidup.
e) Jika tidak hujan dan suhu > 50 °C, atap akan menutup dan pemanas mati.
f) Saat atap menutup dan switch closed HIGH, atap cek switch closed lagi.
g) Saat atap menutup dan switch closed LOW, atap akan berhenti menutup.
h) Saat  atap  membuka  dan  switch  opened HIGH, atap cek switch opened lagi.
i) Saat  atap  membuka  dan  switch  opened LOW, atap akan berhenti membuka.
Skema perancangan program dari sistem ini dapat  dilihat  pada  gambar  6.  Program  dibuat dengan  menggunakan  bahasa  pemrograman IDE Arduino.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  secara  keseluruhan dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  sistem telah bekerja seperti yang diharapkan.
Pengujian dilakukan pada semua set point dari semua input sistem. Adapun set point yang telah ditetapkan itu adalah sebagai berikut:

## •  Sensor Hujan
Range  konversi  ADC:  0-255.  Untuk  keadaan normal: >180, hujan: 0-180 •  Sensor Suhu
Range suhu: 0-100. Untuk keadaan normal: 23- 50,  keadaan  dingin:  <23,  dan  keadaan  panas berlebih >50.
•  Switch Input Keadaan terbuka: SWopen LOW
Keadaan tertutup: SWclose LOW
Keadaan  bergerak:  SWopen  dan  SWclose HIGH.
Berbagai macam kondisi diuji-cobakan terhadap  sistem  dan  berikut  adalah  respon sistem terhadap berbagai kondisi:
1. Keadaan Normal
Spesifiksi keadaan sebagai berikut:
 Papan detektor sensor hujan kering,
 Sensor  suhu  mendeteksi  suhu  23  °C  –  50 °C,
 Switch  input  openned  dalam  keadaan tertekan (logika 0).
Dalam  kondisi  normal,  posisi  penutup penjemur  gabah  akan  terbuka  dengan  lampu pijar  mati.  Karena  tidak  dideteksi  adanya hujan,  dan  rentang  suhu  yang  cukup  untuk mengeringkan  gabah  dengan  memanfaatkan matahari.  Kondisi  penjemur  gabah  dapat dilihat pada gambar 7 berikut:

## Gambar 7. Kondisi normal
2. Keadaan Hujan dan Suhu Normal
Spesifikasi  keadaan  hujan  dan  suhu  normal sebagai berikut:
 Papan detektor sensor hujan basah (ADC < 180),
 Sensor  suhu  mendeteksi  suhu  23  °C  –  50 °C,
 Switch  input  Closed  dalam  keadaan tertekan (logika 0).
Dalam  kondisi  ini,  karena  sensor  hujan mendeteksi adanya titik air hujan, maka secara otomatis  atap  penjemur  gabah  akan  menutup sampai  switch  input  closed  dalam  keadaan tertekan (logika 0).

## 3. Keadaan Dingin dan Tidak Hujan
Spesifikasi keadaan sebagai berikut:
 Papan detektor sensor hujan kering,
 Sensor suhu mendeteksi suhu < 23 °C.
 Switch  input  closed  dalam  keadaan tertekan (logika 0).
Pada kondisi ini, sensor suhu mendeteksi suhu dibawah  23°C  dimana  tidak  dimungkinkan terjadi  pengeringan  gabah,  sehingga  sistem akan menyalakan lampu pijar untuk meningkatkan  suhu  agar  dapat  terjadi  proses pengeringan.  Agar  proses  pengeringan  terjadi secara  masksimal  maka  atap  penjemur  harus dalam  keadaan  tertutup.  Gambar  8  berikut menunjukkan  kondisi  sistem  penjemur  gabah pada kondisi ini.

## 4. Keadaan Panas Berlebihan

## Spesifikasi keadaan sebagai berikut:
 Papan detektor sensor hujan kering,
 Sensor suhu mendeteksi suhu > 50 °C.
 Switch  input  Closed  dalam  keadaan tertekan (logika 0).
Pada  kondisi  ini,  agar  proses  pengeringan gabah  dapat  terjaga  dengan  baik,  maka  suhu pengeringan  harus  dipertahankan  dibawah 50°C. Jika sensor suhu mendeteksi suhu diatas 50°C,  maka  sistem  akan  menutup  atap pengering agar memberikan keteduhan sementara pada gabah.
Gambar 8. Sistem pada kondisi dingin dan tidak hujan.

## 5. Keadaan Bergerak
Sistem  dapat  bergerak  dalam  2  kondisi,  yatu saat menutup dan saat mebuka atap. Gambar 9 di  bawah  ini  merupakan  gambar  keadaan bergerak.
Gambar 9. Penutup sedang bergerak

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Setelah melakukan perancangan, baik mekanik, hardware,  maupun  software,  serta  melakukan ujicoba  alat  dan  sistem  secara  keseluruhan, maka  dapat  diambil  kesimpulan  penelitian  ini sebagai berikut:
1. Perancangan  sistem  mekanik  alat  telah berhasil  dilakukan  dan  bekerja  dengan baik  saat  digerakkan  maju-mundur  secara manual.
2. Sistem  yang  telah  dirancang  berhasil merespon  input  dari  sensor  suhu  LM35, sensor  hujan  YL-83,  dan  switch  dengan sangat baik.
3. Saat  suhu  rendah  (<  23  °C)  dan  hujan, sistem  menutup  atap  dan  menghidupkan pemanas.
4. Suhu standar (23 °C ≤ T < 50°C) dan nilai ADC hujan normal, sistem membuka atap dan memulai sistem proses penjemuran.
5. Saat suhu melebihi standar (>50 °C), maka atap  akan  tertutup  tanpa  menyalakan pemanas.
6. Switch menginterupsi/ menghentikan perputaran  motor  dan  menjadi  batas  atap saat membuka dan menutup.
Saran Sistem  ini  dapat  dikembangkan  menjadi  lebih baik  lagi  dengan  beberapa  pertimbangan sebagai berikut:
1. Dapat  dikembangkan  dalam  skala  yang lebih  besar  agar  bisa  menjemur  gabah dalam jumlah yang lebih banyak.
2. Lipatan  atap  harus  ditambahkan  menjadi lebih  dari  4  lipatan,  agar  meminimalisir ketinggian atap saat dilipat.
3. Motor  pengggerak  yang  digunakan  harus diganti  dengan  motor  yang  memiliki kemampuan  yang  lebih  besar,  agar  bisa menggerakkan atap yang berat sekalipun.
4. Pemanas yang digunakan dalam penelitian ini  masih  kurang  efisien,  karena  fungsi utama  dari  lampu  pijar  adalah  untuk menjadi  penerang,  bukan  untuk  menjadi pemanas.  Peneliti  selanjutnya  disarankan untuk  menggunakan  elemen  pemanas, sehingga  energy  listrik  yang  dikeluarkan benar-benar  hanya  menghasilkan  energy panas.
5. Untuk  menghasilkan  pembacaan  sensor suhu LM35 yang akurat dan stabil, output sesnsor  ditambahkan  rangkaian  penguat menggunakan IC LM358.
6. Sensor  kelembaban  SHT11/DHT11  dapat digunakan  sebagai  sensor  yang  menjadi indikator terselesaikannya
proses pengeringan,  karena  dapat  mendeteksi level  kelembaban  padi.  Oleh  karena  itu, penggunaannya sangat disarankan.

## DAFTAR PUSTAKA
1. BPS Kab. Manggarai.
2012.
Manggarai  Dalam  Angka  2012. http://manggaraikab.bps.go.id/ ?hal=publikasi_detil&id=2. Diakses tanggal 20 Januari 2014.
2. Tama, Chandra. 2013. Cara Membaca Angka Curah Hujan. https://chandratama. wordpress.com /tag/arti-curah-hujan/. Diakses tanggal
30 Mei 2014.
3. Nurhadi,  Ma’ful  &  Widiantoro, Yunawan.  2010.  Jemuran  Pakaian Otomatis Dengan Menggunakan Sensor  Cahaya  (LDR)  dan  Sensor Hujan,  Jurusan  Teknik  Informatika, Sekolah Tinggi Manajemen Informatika Dan Komputer: Yogyakarta. 4. Arduino. 2014. Arduino Uno. http://www.arduino.cc/en/Main/ardui noBoardUno.  Diakses  tanggal  1  Juli 2014. 5. Wara,  Arief.  2010.  Fisika  Lampu Pijar:  Easy  Way  to  Understand Physics.
http://www.ariefwara. wordpress.com /2010/11/27/fisika- lampu-pijar-easy-way-to-understand- physics. Diakses tanggal 3 Juli 2014.