## RANCANG BANGUN ALAT PENGERING GABAH MENGGUNAKAN SENSOR DHT-21 BERBASIS MIKRO KONTROLER ARDUINO MEGA 2560
Mohammad Arif Kurniawan 1) , Denny Irawan 2) , Rini Puji Astutik 3) 1,2,3) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Gresik Jl. Sumatra No 101, Gresik 61121, Jawa Timur, Indonesia E-mail: 1) arief.ahmad.k@gmail.com, 2) den2mas@umg.ac.id , 3) astutik_rpa@umg.ac.id

## ABSTRAK
Proses pengeringan gabah pasca panen selama ini dilakukan oleh petani dengan menggunakan cara  konvensional,  yaitu:  menjemur  gabah  di  bawah  terik  sinar  matahari  untuk  mengurangi kelembapan  dan  menghindari  kemungkinan  pertumbuhan  jamur  dan  bakteri  serta  memudahkan dalam proses pengelupasan dedak. Prosesnya memakan waktu 1 minggu, jadi kualitas gabah  yang dihasilkan tergantung kondisi kecerahan cuaca. Prototype yang dibangun pada penelitian ini adalah alat  pengering  gabah  dengan  sensor  DHT-21  berbasis  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560,  yang dirancang  dari  perangkat  keras  antara  lain  desain  kelistrikan  termasuk  komponen-komponen elektronika yang digunakan, kemudian desain mekanis, dan desain perangkat lunak yang berfungsi untuk  pemrograman  otomatis  dan  bertujuan  untuk  membantu  menghemat  tenaga  petani  serta mempersingkat waktu penjemuran gabah karena seluruh proses dilakukan secara otomatis oleh sistem. Hasil  percobaan  proses  pengeringan  menggunakan prototype pengering  gabah  otomatis menghasilkan kualitas gabah yang terjaga dan mendekati kondisi kelembaban standar gabah. Kata kunci : DHT-21, Arduino Mega 2560, Pengering Gabah

## ABSTRACT
The post-harvest  grain drying  process  has been carried out  by farmers  using conventional methods, namely: drying the grain under hot sunlight to reduce humidity and avoid the possibility of fungal and bacterial growth as well as making the bran peeling process easier. The process takes 1 week, so the quality of the grain produced depends on weather conditions. The prototype built in this research is a grain dryer with a DHT-21 sensor based on the Arduino Mega 2560 microcontroller, which  is  designed  from  hardware  including  electrical  design  including  the  electronic  components used, then mechanical design, and software design that functions for programming. automatic and aims to help save farmers' energy and shorten grain drying time because the entire process is carried out automatically by the system. The experimental results of the drying process using an automatic grain dryer prototype produced grain quality that was maintained and approached standard grain moisture conditions.
Keywords : DHT-21, Arduino Mega 2560, Grain Dryer

## 1. PENDAHULUAN
Proses pengeringan adalah sebuah proses untuk menghabiskan air/uap air dari objek yang dikeringkan.  Udara  pada  atmosfer  bumi  terdiri dari berbagai jenis gas, seperti nitrogen, oksigen, argon,  termasuk  juga  uap  air.  Semakin  tinggi kandungan  uap  air  pada  udara,  maka  semakin lembab  udara  tersebut.  Setidaknya  ada  dua  hal
utama  yang  mempengaruhi  banyaknya  uap  air yang  dapat  ditangkap  oleh  udara,  yaitu  : kelembaban  dan  temperatur.  Dalam  industri pertanian,  pengeringan  menjadi  hal  yang  wajib dilakukan  ketika  pasca  panen  tiba.  Hal  ini dilakukan  dengan  tujuan  mencegah  fermentasi dan tumbuhnya jamur.
Berdasarkan  permasalahan  di  atas mengenai proses pengeringan gabah di
Indonesia yang umumnya masih memanfaatkan energi matahari. Akan tetapi proses ini memiliki berbagai  kendala  seperti  waktu  pengeringan, tempat  yang  luas,  kurang  higienis,  dan kecerahan  cuaca  yang  mengakibatkan  proses pengeringan sering tertunda. Hal ini mengakibatkan kekurangan dalam memproduksi  beras  dengan  mutu  yang  baik. Kebaruan  dari  penelitian  ini  adalah  desain mekanis dan pengendalian otomatis untuk mesin pengering gabah.
Karena  padi/gabah/beras  merupakan produk penting bagi Indonesia, maka pemerintah menerapkan pengaturan harga dalam perdagangan  gabah.  Muncul  istilah-istilah khusus  yang  menyebut  kualitas  gabah  sebagai dasar penentuan harganya. Gabah kering panen (GKP),  yaitu  gabah  yang  kadar  airnya  lebih besar  dari  18%  tetapi  kurang  dari  atau  sama dengan  25%  (18%<KA<25%),  rongga/kotoran lebih besar dari 6% tetapi kurang dari atau sama dengan  10%  (6%<HK<10%),  butir  berwarna hijau/terkalsifikasi  lebih  besar  dari  7%  tetapi kurang dari atau sama dengan 10%
(7%<HKp<10%)  butir  berwarna  kuning/rusak maksimal  3%  dan  butir  merah  maksimal  3%. Gabah kering simpan (GKS) adalah gabah yang kadar airnya lebih besar dari 14% tetapi kurang dari  atau  sama  dengan  18%  (14%<KA<18%), pengotor/rongga  lebih  besar  dari  3%  tetapi kurang dari atau sama dengan 6% (3%<HK<6%), butir berwarna hijau/terkalsifikasi  lebih  besar  dari  5%  tetapi kurang dari atau sama dengan 7%
(5%<HKp<7%)  butir  berwarna  kuning/rusak maksimal  3%  dari  butir  berwarna  merah  3%.
Gabah giling kering (GKG) adalah gabah  yang kadar airnya maksimal
14%, gabah
kotor/berongga maksimal
3%, gabah hijau/kapur  maksimal  5%,  gabah  kuning/rusak maksimal  3%,  dan  butir  merah.  maksimum adalah 3% [1].
Seiring dengan perkembangan teknologi yang  menghadirkan  banyaknya  aplikasi  yang dapat  digunakan untuk  memudahkan pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Pekerjaan yang dahulu dilakukan secara konvensional kini beralih ke sistem otomatis dengan menggunakan salah satu sistem yang berbasis mikrokontroler.
Penelitian  sebelumnya  menggunakan rotary dryer dengan memanfaatkan transfer panas [2]. Hal  ini  yang  mendorong  penulis  untuk mengembangkan rancang bangun sistem pengering  gabah  yang  berbasis  Arduino  Uno, dimana  energi  panas  akan  selalu  terpantau  dan terkendali.  Alat  ini  dilengkapi  dengan  sensor DHT-21  sebagai  sensor  suhu  dan  kelembaban udara.  Dengan  mengatur  suhu  sesuai  dengan kebutuhan  dan  setelah  mencapai  kelembaban tertentu (kering) maka sistem heater akan mati secara  otomatis  sekaligus  memberi  tanda melalui buzzer bahwa  gabah  siap  untuk dikeluarkan

## 2. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  menggunakan  alur metodologi penyelesaian yang ditunjukkan pada flowchart gambar 2.1 dibawah ini
Mulai Studi Literatur Perencanaan Sistem Desain Sistem Pengujian dan Analisa Sistem Perbaikan? Pengering Gabah Selesai Ya Tidak
Gambar 2.1 Alur Metodologi Penelitian
Dimana  metode  penelitian  dimulai dengan  studi  literatur,  yaitu  mencari  informasi melalui  buku-buku,  jurnal,  artikel,  dan  internet yang berhubungan dengan elemen-elemen yang dipakai  dalam  penelitian  ini.  Sumber  langsung didapatkan dari hasil diskusi maupun konsultasi
dengan  orang  yang  mempunyai  kompetensi  di bidang  ini.  Adapun  literatur-literatur  yang dipelajari adalah :
a.  Metode kontrol kelembaban gabah Metode ini menggunakan metode on/off yang dihasilkan  dari  pembacaan  sensor  terhadap gabah yang dimasukkan kedalam tabung rotary . Saat sensor membaca kelembaban gabah dengan kelembaban  tinggi  maka  sistem  akan  berjalan sampai titik kelembaban gabah menurun hingga batas keringnya maka sistem akan mati. b.  LCD 2x16
LCD 16×2 (Liquid Crystal Display) merupakan modul penampil data yang mepergunakan kristal cair  sebagai  bahan  untuk  penampil  data  yang berupa tulisan maupun gambar.
Pengaplikasian pada kehidupan sehari – hari yang mudah dijumpai antara lain pada kalkulator, gamebot, televisi, atau pun layar komputer.
Spesifikasi dari LCD 16×2
1.  Terdiri dari 16 kolom dan 2 baris.
2.  Dilengkapi dengan back light.
3.  Mempunyai 192 karakter tersimpan.
4.  Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
5.  Terdapat karakter generator terprogram
Pin – pin LCD 16×2 dan keterangannya.
Gambar 2.2 LCD16x2 Pin Out
Keterangan : GND : Ground
VCC : Catu daya positif
Contrast : Untuk kontras tulisan pada LCD RS atau Register Select :
High : Untuk mengirim data
Low : Untuk mengirim instruksi
R/W atau Read/Write
High : Mengirim data
Low : Mengirim instruksi Disambungkan  dengan Low untuk  pengiriman data ke layar
E  ( enable )  :  untuk  mengontrol  ke  LCD  ketika bernilai Low , LCD tidak dapat diakses D0 – D7 = Data Bus 0 – 7 Backlight +  :  Disambungkan  ke  VCC  untuk menyalakan lampu latar
Backlight –  :  Disambungkan  ke  GND  untuk menyalakan lampu latar [3].
c.  Arduino Mega 2560
Gambar 2.3 Arduino Mega 2560
Board  Arduino  Mega  2560  adalah  sebuah Board Arduino yang menggunakan IC Mikrokontroler  ATmega  2560.  Board  ini memiliki Pin I/O yang relatif banyak, 54 digital Input  /  Output,15  buah  di  antaranya  dapat digunakan sebagai output PWM, 16 buah analog Input, 4 UART. Arduino Mega 2560 dilengkapi kristal  16.  Mhz.  Untuk  penggunaan  relatif sederhana  tinggal  menghubungkan power dari USB ke PC / Laptop atau melalui Jack DC pakai adaptor 7-12 V DC.
Untuk  lebih  jelasnya  dapat  dilihat  dari spesifikasi Arduino Mega 2560 di bawah ini :
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Mega 2560 [4].
Keterangan Nilai (Parameter) Mikrokontroler ATmega2560 Tegangan Operasianal  5V
Tegangan Input (rekomendasi) 7-12V Tegangan Input (limit)  6-20V Pin Digital I/O 54 (of which 15 provide PWM output) Pin Analog Input 16 Arus DC per Pin I O 20 mA Arus DC untuk Pin 3.3 V 50 mA Memori Flash 256  KB  of  which  8 KB used by bootloader SRAM 8 KB EEPROM 4 KB Clock Speed 16 MHz LED_BUILTIN 13 Panjang 101.52 mm Lebar 53.3 mm Berat/
37 g d.  Sensor DHT 21
Sensor  DHT  21  ini  digunakan  untuk mendeteksi kelembaban dan suhu udara dengan mengumpulkan data sinyal digital dan mengeluarkannya sebagai sinyal data terkalibrasi, sehingga data yang dihasilkan dapat diandalkan  dan  stabil.  Sensor  tersebut  dapat dihubungkan dengan mikrokontroler komputer 8 bit  sebagai  pengontrol.  Sensor  model  ini memiliki data suhu yang telah dikalibrasi secara akurat  dalam  ruang  kalibrasi,  dengan  koefisien kalibrasi  yang  disimpan  dalam  memori  OTP sensor. Ketika sensor mendeteksi keadaan suhu dan  kelembaban,  itu  cocok  dengan  data  yang terdeteksi sesuai dengan nilai koefisien kalibrasi yang terdapat dalam memori. Sensor DHT21 ini memiliki  keunggulan  ukuran  kecil  22285  mm, konsumsi daya rendah, dan jarak transmisi 20 m, yang  membuat  sensor  cocok  dan  mudah diterapkan.  Sensor  dilengkapi  dengan  konektor 4-pin,  sehingga  mudah  ditangani.  3  Fitur  dan Aplikasi:  -  Kompensasi  Suhu  Full  Range  - Pengukuran  Suhu  dan  Kelembaban  Udara  - Sinyal  Digital  Terkalibrasi  -  Stabil  untuk Penggunaan  Jangka  Panjang  -  Tidak  Perlu Komponen Tambahan - Jarak Transmisi Cukup Jauh Hingga 20 Meter  -  Dilengkapi  Empat  Pin untuk Koneksi Sensor ke Perangkat mikrokontroler [5].
e.  Modul api ( Burner dan Solenoid valve )
Pemantik api DC merupakan suatu alat untuk menyalakan  api  secara  terkendali  dengan inputan 3 VDC
Gambar 2.5 Pemantik Api DC
Solenoid  valve merupakan  katup  yang dikendalikan  dengan  arus  listrik  baik  AC maupun  DC  melalui  kumparan  /  selenoida. Solenoid  valve ini  merupakan  elemen  kontrol yang  paling  sering  digunakan  dalam  sistem fluida.  Seperti  pada  sistem  pneumatik,  sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang
membutuhkan elemen kontrol otomatis. Contohnya  pada  sistem  pneumatik,  katup solenoid  untuk  mengontrol  saluran  udara  yang bertekanan menuju aktuator pneumatik (silinder).  Atau  pada  sebuah  tandon  air  yang membutuhkan solenoid  valve sebagai  pengatur pengisian udara, sehingga tandon tersebut tidak sampai kosong [6].
Gambar 2.6 Solenoid Valve
f.  Modul Akuator (Motor DC dan Fan DC)
Motor  DC  adalah  motor  listrik  yang memerlukan  suplai  tegangan  arus  searah  pada kumparan  medan  untuk  diubah  menjadi  energi gerak  mekanik.  Kumparan  medan  pada  motor DC  disebut  stator  (bagian  yang  tidak  berputar) dan  kumparan  jangkar  disebut  rotor  (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya,  menggunakan  arus  langsung  yang tidak langsung/ direct-unidirectional [7]–[10].
Fan DC  merupakan  sebuah  alat  untuk mengalirkan  udara  dari  tempat  satu  ke  tempat lainnya. Fan DC  di  sini  digunakan  sebagai penghembusan udara panas dari ruang bakar ke dalam  tabung rotary . Fan delta  AFC121DE memiliki  RPM  yang  tinggi  dan    cukup  kuat untuk  mengalirkan  udara.  Berikut  spesifikasi dari Fan delta AFC121DE.
Tabel 2.3 Tabel Spesifikasi Fan delta

## AFC121DE
Spesifikasi Keterangan ForFan P/N D8794 Current 1.60 A
Voltage 12 – 24VDC Speed 4000 rpm Air flow 154.5 CFM Noise 45.4 dB A

## 2.1. Perencanaan Sistem
Pada  tahap  ini  dilakukan  pembuatan perancangan  alat  pengering  gabah  yang direalisasikan  dengan  menggunakan  sensor DHT 21.
DHT 21 Motor DC Fan DC Modul Api / Burner Arduino Mega 2560 LCD Gambar 2.7 Blok Diagram Sistem
Selanjutnya data yang dikirimkan sensor akan  diproses  Arduino  agar  sama  dengan setpoint dan kemudian menyalakan modul api / burner serta  pergerakan  motor  DC  sebagai output yang dikontrol oleh driver motor DC

## 2.2.Perencanaan Software
Perencanan software di  sini  merupakan alur sistem dari cara kerja alat yang digambarkan melalui flowchart mesin  pengering  gabah otomatis.  Dalam flowchart tersebut  dijelaskan dengan memulai memasukkan setpoint kadar air pada  gabah.  Gabah  pasca  panen  mengandung kadar  air  sekitar  18%  hingga  20%.  Sedangkan gabah  kering  mengandung  kadar  air  maksimal sekitar 14%. Setelah gabah pasca panen masuk dalam  mesin rotary dan  mengaktifkan  tombol start maka modul api / burner akan menyala dan fan DC  akan  menyala  untuk  menghembuskan udara panas yang terdapat pada pipa ruang bakar ke tabung rotary .
Input DHT 21 Mulai Selesai Set poin sesuai input Modul api menyala Motor dan Fan ON Kering? Tidak Modul api mati Motor dan Fan OFF Ya Gambar 2.8 Alur kerja sistem
Kemudian motor DC sebagai penggerak tabung rotary akan  berputar  secara  konstan  dengan kecepatan 70 RPM. Jika kadar air gabah belum tercapai  titik  kering  maka  sistem  akan  terus berjalan  hingga  kadar  air  berkurang  di  titik maksimal  yaitu 14%. Jika sudah tercapai  maka Modul api akan mati, semua motor akan berhenti dan  mengaktifkan buzzer sebagai  penanda bahwa  gabah  sudah  kering  dan  siap  untuk dikeluarkan dari tabung rotary
2.3. Perencanaan Hardware
Untuk perancangan hardware dalam penelitian ini menggunakan mesin rotary dryer skala  kecil  / prototype yang  ditunjukkan  pada gambar 2.9
Gambar 2.9 Desain Prototype Material yang digunakan untuk perancangan
hardware adalah sebagai berikut :
1.  Tabung rotary
2.  Bantalan putar tabung rotary 3.  Motor DC sebagai penggerak mesin rotary
4.  Bahan bakar
5. Solenoid valve
6.  Tungku bakar
7. Fan DC  sebagai  pendorong  udara  panas masuk ke tabung rotary
8.  Ruang bakar

## 3. HASIL DAN DISKUSI

## 3.1. Pengujian beban pada motor DC
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  menjalankan motor DC tanpa beban dan dengan beban berupa gabah  yang  terisi  pada  tabung rotary .  Berikut tabel pengujiannya.
Tabel 3.1 Tabel Keadaan Motor DC Terhadap Beban Percobaan Berat Beban Keadaan Motor DC 1 No Load Berputar
2 1 Ons Berputar
3 2 Ons Berputar 4 3 Ons Berputar 5 4 Ons Berputar 6 5 Ons Berputar 7 6 Ons Berputar 8 7 Ons Berputar 9 8 Ons Berputar 10 9 Ons Berputar 11 1 kg Berputar
Pada percobaan pertama dilakukan percobaan tanpa  beban  gabah  di  dalam  tabung rotary dan menghasilkan motor DC berputar Pada percobaan  kedua  dan  selanjutnya  dengan pemberian  beban  penambahan  sebanyak  1  ons tiap percobaan hingga total beban dalam tabung r otary berjumlah  1  kg  gabah  menghasilkan motor DC berputar.

## 3.2. Pengujian  laju  penurunan  kelembaban
(RH)
Bahan  yang  akan  digunakan  adalah sample gabah pasca panen. Masa sample gabah yang diperlukan dalam penelitian ini adalah 1 kg yang  akan  dimasukkan  kedalam  tabung rotary dengan  ukuran  diameter  tabung  16  cm  dan panjang tabung 40 cm. Kadar air gabah sebelum dikeringkan  mencapai  24%  yang  masih terbilang  tinggi  dan  akan  dikeringkan  dengan suhu pemanas 60 o C.
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian terhadap laju penurunan RH terhadap waktu dan
suhu  rata-rata  yang  dicapai  oleh  alat  ini.  Suhu dan kelembaban dalam pengering diambil dalam selang  waktu  20  menit  Berikut  grafik  laju penurunannya
Gambar 3.1 Laju Penurunan Kelembaban Dalam Menit
Dari grafik diatas didapat bahwa kadar air gabah menurun  dari  kelembaban  mula-mula  23.9% hingga  14%  dalam  waktu  240  menit  dengan suhu 60 o C.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan  didapatkan  beberapa  kesimpulan yaitu dapat menurunkan kadar air gabah hingga 14% dengan suhu 60 o C dalam waktu 240 menit. Dengan  alat  ini  petani  dapat  mengeringkan gabah  tanpa  halangan  cuaca,  mempersingkat waktu pengeringan yang jika dilakukan dengan cara  konvensional  (menjemur  dibawah  terik matahari) memerlukan beberapa hari, serta tidak memerlukan tempat yang luas untuk mengeringkan  gabah,  dan  pengeringan  lebih higienis  karena  tidak  terpapar  oleh  polusi  dan hewan ternak.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Bulog, “Keputusan bersama kepala badan bimas  ketahanan  pangan  dan  kepala BULOG.” Oct. 2008.
[2] A. Zikri and I. R. Erlinawati, “Uji Kinerja Rotary  Dryer  Berdasarkan  Efisiensi Termal Pengeringan Serbuk Kayu Untuk Pembuatan  Biopelet,” Jurnal  Teknik Kimia , vol. 21, no. 2, pp. 50–58, 2015.
[3] A.  Faudin,  “Cara  mengakses  modul display LCD 16×2,”
www.nyebarilmu.com. Accessed: Jun. 09,
0 50 100 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Me n it Su h u d ala m o C & Ke le m b ab an d ala m % Laju penurunan kelembaban Suhu Kelembaban
2022. [Online]. Available: https://www.nyebarilmu.com/cara- mengakses-modul-display-lcd-16x2/
[4] Lab  Elektronika,  “ARDUINO  MEGA
2560 MIKROKONTROLER ATmega2560,”
labelektronika.com.
Accessed:  Jun.  09,  2022.  [Online].
Available:
http://www.labelektronika.com/2017/02/ arduino-mega-2560-mikrokontroler.html
[5] 123dok,  “Sensor  Suhu  dan  Kelembaban
Udara  DHT21,”  123dok.com.  Accessed: Jun.  09,  2022.  [Online].  Available: https://text- id.123dok.com/document/eqo50d87y- sensor-suhu-dan-kelembaban-udara- dht21.html.
[6] Trikueni.  Dermanto,  “Pengertian  dan Prinsip  Kerja Solenoid  Valve,” trikueni- desain-sistem.blogspot.com. Accessed:
Jun.  09,  2022.  [Online].  Available: http://trikueni-desain- sistem.blogspot.com/2013/08/Solenoid- Valve.html
[7] W. Simanjuntak, “Motor DC,” Politeknik Sriwijaya,  Palembang,  2017.  Accessed:
Jun.  09,  2022.  [Online].  Available: http://eprints.polsri.ac.id/4649/4/BAB%2
0II%20%20LA.pdf
[8] Half  Writer,  “Pengertian  Relay,  Fungsi, Dan Cara Kerja Relay,” immersa-lab.com.
Accessed:  Jun.  09,  2022.  [Online]. Available: https://www.immersa- lab.com/2018/03/pengertian-relay- fungsi-dan-cara-kerja.html
[9] Direktorat  Pengolahan  dan  Pemasaran Hasil Tanaman Pangan, Teknologi Pengeringan  Padi .  Jakarta:  Departemen Pertanian, 2003.
[10]  J. Hartono, Konsep Dasar Pemrograman Bahasa C . Yogyakarta: ANDI, 2002.