## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
358    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

## Desain, Konstruksi dan Uji Kinerja Mesin Pemberi Pakan Ayam Petelur Otomatis Pada Kandang Tipe Cage
Design and Performance of an Automatic Laying Hen Feeding Machines in Cage-Type Cage
Rico Kahfi Yanuar 1 , Wawan Hermawan 2*
1 Program Studi Teknik Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB University, Jalan Lingkar Akademik, Kampus IPB Dramaga, Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor, Jawa Barat 16002, Indonesia.
2 Depertemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB University, Jalan Lingkar Akademik, Kampus IPB Dramaga, Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor, Jawa Barat 16002, Indonesia.
*Email korespondensi: w_hermawan@apps.ipb.ac.id
Info Artikel Abstract Diajukan: 1 Agustus 2023
Diterima: 30 Oktober 2023
Keyword: automatic feeder, laying hens; feeder machine.
Kata Kunci: ayam petelur;  mesin pemberi pakan ayam petelur.
In laying hens farms, the provision of feed in the right amount and uniform is important in maintaining egg productivity. The purpose of this study was to desig, construct and test a laying hen feeding machine in a cage-type cage with a feed output measuring system and obtain performance data of the prototype of the machine. The machine was designed with the concept of automatic feed rationing from a feed hopper which is driven at a controlled speed so that feed can be given to the feed bins in each cage uniformly as needed. The machine is equipped with four feed hoppers that provide feed to four lanes of cages facing each other. The machine moves on rails along the cage with an AC electric motor drive. Feed rationing by a rotor-type metering device rotated by an automatically controlled DC motor. A prototype engine has been successfully built and tested. The test  results showed that the machine could provide feed uniformly at the set amount automatically. The average speed of the machine was 0.27 m/s and the slip of the wheels on the rails averaged 10.46%. The average weight of feed output was 129.13 g/cage at a target feed distribution of 120 g/cage.

## Abstrak
Dalam peternakan ayam petelur, pemberian pakan dalam jumlah yang tepat dan seragam merupakan hal penting dalam menjaga produktivitas telur. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mendesain, membuat dan menguji kinerja mesin pemberi pakan ayam petelur pada kandang tipe cage dengan sistem penakar keluaran pakan dan mendapat data kinerja dari prototipe mesin tersebut.  Mesin didesain dengan konsep penjatahan pakan otomatis dari hopper pakan yang digerakkan dengan kecepatan terkontrol, sehingga pakan dapat diberikan pada tempat pakan di setiap kandang secara seragam sesuai kebutuhan. Mesin  dilengkapi empat hopper pakan yang melayani empat lajur kandang. Mesin bergerak pada  rel sepanjang kandang dengan penggerak motor listrik AC. Penjatahan pakan oleh metering device tipe rotor yang diputar oleh motor DC yang dikontrol otomatis.  Sebuah prototipe mesin telah berhasil dibuat dan diuji coba. Hasil pengujian menunjukkan bahwa mesin dapat memberikan pakan secara seragam pada jumlah sesuai yang diatur, secara otomatis. Mesin melaju dengan kecepatan rata-rata 0.27 m/s dan slip roda pada rel rata-rata 10.46%. Rata-rata bobot keluaran pakan 129.13 g/30 cm pada target sebaran pakan sebesar 120 g/30 cm.

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
359    Hermawan, et al. Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

## 1. Pendahuluan
Telur merupakan kebutuhan pokok bagi kehidupan manusia terutama untuk kebutuhan protein tubuh. Telur konsumsi dihasilkan oleh ayam ras petelur yang merupakan salah satu jenis unggas yang diternakkan di Indonesia. Ayam petelur dibudidayakan khusus untuk menghasilkan telur konsumsi. Telur tersebut dapat diproduksi karena tercapainya nutrisi yang masuk kedalam ayam dan juga kondisi lingkungannya. Saat ini ayam petelur memiliki peluang yang bagus untuk dikembangkan di Indonesia (Rapi et al., 2020). Keberhasilan usaha ternak ayam petelur dipengaruhi tiga faktor yaitu kualitas bibit, kuantitas dan ransum, serta manajemen pemeliharaan. Apabila salah satu faktor dari ketiga faktor tersebut mengalami kendala, tidak menutup kemungkinan akan terjadi permasalahan atau kegagalan dalam berusaha. Oleh karena itu,  peternak dituntut dapat mengkombinasikan faktor-faktor tersebut untuk tercipta lingkungan kondusif yang mendukung keberhasilan usaha (Utomo 2017).
Kandang merupakan tempat ternak melakukan aktivitas produksi sehingga bentuk kandang dan kenyamanan perlu diperhatikan secara baik demi mencapai produktivitas yang baik pula. Terdapat dua jenis tipe kandang yaitu kandang jenis litter dan cage. Sebagian besar kandang ayam petelur dibuat dengan tipe cage  dengan beberapa keuntungan yaitu lebih mudah dikontrol, praktis, dan berisiko kecil terhadap predator. Kelemahannya yaitu sedikitnya ruang gerak pada setiap ternak dan membutuhkan biaya yang lebih. Sedangkan kandang tipe litter  jarang digunakan oleh peternak ayam petelur karena ternak akan sulit untuk dikontrol (Setiawati et al., 2016).
Populasi ayam ras petelur semakin meningkat dari tahun ke tahun dikarenakan semakin meningkatnya permintaan masyarakat akan telur konsumsi. Populasi ayam broiler dan petelur tahun 2021 adalah 3.1 miliar ekor dan 368 juta ekor. Dan tahun 2022 diprediksi naik 6.4% menjadi 3.3 miliar ekor ayam ras dan naik 10.32% jadi 408 ekor ayam petelur (BPS 2022). Namun peningkatan populasi ini belum diiringi dengan peningkatan produktivitas ayam petelur (Setiawati et al., 2016). Oleh karena itu perlu dilakukan usaha untuk meningkatkan produktivitas ayam petelur, salah satunya melalui perbaikan sistem pemeliharaan. Umumnya, budidaya ayam petelur dilakukan secara besar-besaran dengan jumlah ayam ribuan ekor. Selama ini, cara pemberian pakannya dilakukan secara manual. Petani  memberikan pakan secara langsung pada waktu-waktu tertentu. Pemberian pakan secara manual kurang efektif karena peternak tidak mengetahui berapa porsi kebutuhan pakan ayam petelur. Cara manual dapat menyebabkan pemberian pakan tidak terkontrol. Selain itu, biaya ayam petelur yang paling tinggi salah satunya berasal dari biaya pembelian ransum. Oleh karena itu diperlukan manajemen pemberian pakan yang baik (Ferdian et al., 2022).
Peternakan ayam di luar negeri (seperti di Cina, Jepang, dan Negeria), sudah banyak yang menggunakan mesin pemberi pakan otomatis (Ogbuka et al., 2021, Olaniyi et al., 2021, dan Cai et al.,

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
360    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
2021), namun harganya mahal dan belum terjangkau oleh para peternak lokal di Indonesia. Ada beberapa mesin sejenis yang telah dikembangkan di Indonesia. Prihantoro et al. (2022) mengambangkan sistem pengumpan pakan ayam petelur otomatis berbasis real-time clock (RTC), namun jumlah pakan yang diberikan belum dapat diatur, dan baru diuji pada pemberian pakan untuk tiga ekor ayam saja. Selanjutnya Ferdian et al. (2022) merancang mesin pemberi pakan ayam petelur otomatis berdasarkan amplitude kebisingan yang disebabkan oleh ayam yang lapar. Namun, mesin ini hanya melayani satu jalur kendang saja. Sementara itu, para peternak ayam petelur membudidayakan ayam petelur dalam beberapa jalur ayam, dan bertingkat. Jadi pengembangan lebih lanjut dari mesin pemberi pakan otomatis masih diperlukan, untuk memenuhi kebutuhan nyata sistem peternakan ayam petelur dalam beberapa jalur kendang ayam bertingkat, dengak kapasitas tinggi dan pemberian pakan yang tepat. Sistem pemberian pakan tersebut dapat dilakukan dengan membuat suatu mesin otomatis dimana tidak diperlukan banyak tenaga dan takaran pakan yang diberikan sesuai dengan kebutuhan nutrisi ayam (Olaniyi et al., 2014). Perancangan mesin pemberi pakan ayam petelur otomatis ini dibuat agar dapat mempermudah peternak ayam dalam memberi pakan (Navaneeth et al., 2015). Selain itu, mesin ini diharapkan mampu meningkatkan efektifitas dan efisiensi dengan memberi pakan secara tepat takar dan waktu yang cepat.
Oleh kerena itu diperlukan pengembangan mesin dengan bahan dan komponen yang tersedia di pasaran lokal di Indonesia. Ada juga yang merancang mesin pemberi pakan untuk ternak ayam broiler pada Closed House System (Dewanto et al., 2019), yang belum cocok untuk ayam petelur. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mendesain dan membuat mesin pemberi pakan ayam petelur pada kandang tipe cage dengan sistem penakar keluaran bobot pakan dan mendapatkan data kinerja dari prototipe mesin tersebut.

## 2.  Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan rancangan fungsional dan struktural dengan langkah- langkah: 1) identifikasi masalah, kebutuhan, dan kriteria desain, 2) pengembangan dan pemilihan konsep desain, 3) analisis desain dan pembuatan gambar teknik, 4) pembuatan prototipe mesin, 5) pengujian fungsional dan kinerja serta evaluasi. Bagan alir perancangan mesin pemberi pakan ayam petelur ditunjukkan pada Gambar 1 .
2.1 Identifikasi Masalah, Kebutuhan, dan Kriteria Desain
Identifikasi masalah dilakukan dengan observasi kondisi kandang ayam, jumlah kandang, studi kebutuhan jumlah dan jenis pakan ayam, pengumpulan data karakteristik pakan, serta pengamatan teknologi mesin pemberi pakan yang sudah ada. Pengambilan data secara primer yaitu mengukur jarak antar kandang yang akan dijadikan pondasi rel dan juga jarak antar roda. Selain itu dilakukan

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
361    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
pengukuran pada tinggi wadah pakan yang akan mempengaruhi bentuk desain corong penjatah. Bentuk kandang yang dijadikan objek terlihat pada Gambar 2 .

## Mulai
Identifikasi masalah, kebutuhan dan kriteria desain
Pengembangan dan pemilihan konsep desain
Analisis desain dan gambar teknik
Pembuatan prototipe Uji fungsional Berhasil? Uji kinerja Berhasil? Ya Ya Selesai Modifikasi Tidak Modifikasi
Gambar 1 . Bagan alir perancangan mesin pemberi pakan ayam petelur

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
362    Hermawan, et al. Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

## Gambar 2 . Bentuk kandang
Menurut Afikasari et al (2020), standar konsumsi pakan ayam petelur saat masa produksi berkisar antara  110 – 120 g/ekor/hari. Karakteristik pakan ayam petelur terdiri dari pakan yang berbentuk tepung, pellet, dan crumble (butiran). Berdasarkan karakteristik fisik pakan ayam dari starter hingga grower (bentuk mash, crumbel, dan pellet), pellet merupakan ukuran terbesar pakan ayam petelur pada masa grower yang memiliki diameter 2 – 3 mm ( Gambar 3 ).
Gambar 3 . Karakteristik fisik campuran pakan ayam petelur (Rasyaf 2004).
Berdasarkan kebutuhan dan hasil pengamatan yang telah diuraikan di atas, dapat ditentukan kriteria desain dari mesin yang dirancang, yaitu : 1) mesin dapat mendistribusikan pakan pada empat baris kandang sekali jalan (700 ekor) dengan panjang kandang 20 m, 2) kapasitas pemberian pakan sebesar 0.4– 0.44 g/ekor di mana kecepatan maju mesin 0.26 – 0.28 m/s, 3) pemberian pakan seragam dengan bobot keluaran pakan sesuai dengan acuannya, 4) dapat memberikan pakan pada range penjatahan 40 – 70 g/ekor yang dapat diset, 5) tiap hopper dapat menampung pakan dalam satu kali jalan untuk 175 ekor ayam,  dengan panjang jalur kandang 20 m, 6) mesin dapat berhenti secara otomatis saat mesin sudah sampai ujung kandang, 7) mesin dapat kembali ke posisi awal pengisian pakan, dengan sistem kendali oleh operator (dengan tuas saklar), untuk pengisian ulang pakan bila pakan di hopper kosong atau telah selesai pemberian pakan.
2.2 Analisis Desain
2.2.1 Analisis desain fungsional dan struktural
Fungsi utama dari mesin diuraikan menjadi beberapa sub-fungsi yang disusun dalam rancangan fungsional. Untuk masing-masing sub-fungsi diidentifikasi alternative komponen atau
Tempat pakan ( a ) ( b ) ( c )

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
363    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
mekanisme dan dipilih yang sesuai. Kemudian untuk setiap komponen dipilih bahan yang sesuai, lalu dilakukan analisis kekuatan bahan dan juga analisis kinematikanya, yang disusun dalam rancangan struktural. Hasilnya secara ringkas disajikan pada Tabel 1 .
Tabel 1 . Rancangan fungsional dan struktural No. Rancangan Fungsional Komponen terpilih Rancangan Struktural 1 Menampung pakan ayam Hopper trapesium Kemiringan dinding hopper 45º (lebih besar dari sudut curah pakan, 38,1º), volume sesuai jumlah pakan dalam satu lintasan, bahan plat seng. 2 Mengatur bobot keluaran pakan Metering device tipe rotor bercelah Bahan Polyvinyl chloride (PVC) 3 Sumber penggerak maju mesin Motor AC Motor AC dengan daya 80 Watt, 2400 rpm 4 Mereduksi putaran dari motor AC ke roda penggerak Gear box Menggunakan gear box dengan rasio 1:20 untuk mereduksi putaran dari motor sebesar 2400 rpm menjadi 120 rpm. 5 Pemberi traksi mesin pada rel lintasan untuk bergerak maju Roda baja beralur Roda yang digunakan berdiamter 15 cm dengan target kecepatan putar sebesar 32 rpm 6 Lintasan roda Sepasang rel baja siku Rel berupa baja siku ukuran 50×50×5 mm, dipasang pada tumpuan kandang atas. 7 Penghubung roda dan penyalur torsi dari motor Poros baja Digunakan yaitu bahan poros S45C dengan kekuatan tarik 60 kg/mm 2 diameter 25,4 mm (1 inci). 8 Transmisi daya dari motor AC ke poros penggerak roda Pulley dan v-belt Dipilih sabuk-V tipe A standar no. 36 dengan panjang keliling 914 mm, pulley kecil 65 mm dan pulley besar 254 mm 9 Menahan semua komponen Rangka utama Bahan rangka baja hollow hitam (S30C) 40×60 mm dengan tebal 1 mm yang memiliki tegangan tarik ( 𝜎𝜎 ) 48 kg/mm 2 atau 436,8 MPa 10 Mengendalikan kecepatan maju, kecepatan putar rotor penjatah, penghenti otomatis Sistem kendali terprogram pada mikrokontroler Arduino Uno dan sensornya
Mikrokontroler Arduino Uno, L298n motor driver untuk 4 motor DC, relay untuk motor AC penggerak roda, potensiometer untuk mengatur kecepatan putar motor DC rotor penjatah, sensor ultrasonic untuk penghenti mesin di ujung, saklar on-off untuk mulai dan mengembalikan mesin
2.2.2 Analisis kekuatan bahan rangka utama
Rangka berfungsi sebagai tempat melekatnya seluruh komponen, yaitu hopper, motor, sistem transmisi daya dan rangkaian sistem kendali otomatisnya. Analisis kekuatan bahan rangka dilakukan

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
364    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
untuk menentukan jenis bahan dan ukuran bahan yang digunakan. Rangka ini membentang dari rel kiri dan rel kanan berjarak 266 cm, menahan dua beban terkonsentrasi P1 (hopper kiri) dan P2 (hopper kanan) pada posisi seperti ditunjukkan pada Gambar 4 (kiri). Ada dua rangka (depan dan belakang) yang menumpu beban tersebut.  Berdasarkan jenis bahan yang sesuai dan banyak tersedia di pasaran, dipilih baja hollow dengan penampang seperti pada Gambar 4 (kanan), dimana inersia dari penampangnya dapat dicari menggunakan Persamaan 1 .
𝑰𝑰 = 𝐛𝐛𝐛𝐛 𝟑𝟑 𝟏𝟏𝟏𝟏 − 𝐛𝐛′𝐛𝐛′ 𝟑𝟑 𝟏𝟏𝟏𝟏
(1)
Dimana :  I: momen inersia balok berongga (m 4 ),  b: lebar penampang bagian luar (m),  h: panjang penampang bagian luar (m), b': lebar penampang bagian dalam (m), h': panjang penampang bagian dalam (m).
Dengan memasukkan persamaan tersebut ke dalam persamaan tegangan tarik ( Persamaan 2 ), maka akan didapat tebal baja hollow yang dibutuhkan.
σ =Mc/I (2)
Dimana: σ adalah tegangan tarik (MPa), M adalah momen lentur (Nm), c adalah jarak luar balok dari sumbu netral (m), dan I adalah momen inersia balok berrongga (m 4 ).
Gambar 4 . Skema pembebanan pada rangka utama dan bentuk penampang baja hollow.
Dari perhitungan bobot pakan pada hopper dan berat mesin, diasumsikan beban yang diberikan pada rangka utama sebesar 150 kg sehingga setiap batang rangka utama akan mendapat beban 75 kg. Rangka mesin mendapatkan pembebanan yang simetris (P 1 dan P 2 ). Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan momen, dapat dihitung gaya reaksi R 1 dan R 2 (pada roda) sebesar 367,88 N. Selanjutnya momen lentur (M) pada titik tengah (C pada jarak 1330 mm) dapat dihitung sebagai berikut ini.
∑𝑀𝑀 𝐶𝐶 = −𝑅𝑅 1 (1330) + 𝑃𝑃 1 (1050) + 𝑀𝑀 = 0 − 367.875 (1330) + 367.875 (1050) + M = 0
𝑀𝑀 = 103005 Nm

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
365    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Sesuai Gambar 4 (kanan) penampang rangka berbentuk persegi panjang berongga, dipilih bahan baja jenis S30C dengan dimensi: lebar (b) 40 mm dan tinggi (h) 60 mm. Tegangan tarik ijin ( allowable stress , σ') adalah 1/6 dari nilai kuat tarik (σ = 436.8 N/mm 2 ), yaitu 72.8 N/mm 2 . Tebal bahan dihitung sebagai berikut.
𝜎𝜎 = Mc I sehingga 𝐼𝐼 = Mc σ = 103005 × 30 72 , 8 = 42447.115 mm 4
𝐼𝐼 = bh 3 12 − b ′ h ′3 12 = 40∙60 3 12 − ( 40−t ) ∙ ( 60−t ) 3
12 42447.115 =  720000 − ( 40−t ) ∙ ( 60−t ) 3
12 (40 − t) × (60 − t) 3 = 8130634.615 sehingga 𝑡𝑡 = 0.8 mm ≈ 1 mm
Jadi tebal yang diperlukan untuk rangka utama sebesar 1 mm dengan ukuran baja hollow 40×60 mm.

## 2.2.3 Metering device
Dalam desain metering device pakan dipilih tipe rotor bercelah yang dipasang pada bagian bawah hopper . Setiap petak kandang terdiri dari dua ekor ayam dengan panjang tempat pakan per petak sebesar 30 cm, sehingga panjang keluaran pakan dari metering device sebesar 15 cm  per ekor. Kebutuhan pakan per petak yaitu 120 g.  Kecepatan mesin direncanakan 0.2 m/s, sehingga untuk panjang 30 cm dibutuhkan waktu 1.5 detik (0.025 menit). Dengan bulk density dari pakan ayam sebesar 0.691 g/cm 3 dan kebutuhan pakan 120 g, maka volume pakan yang harus dijatahkan per petak (30 cm) adalah  173.66  cm 3 . Bila pakan sebanyak itu dijatahkan menggunakan rotor penjatah, dalam satu putaran rotor ( Gambar 5 ), dan digunakan 6 celah lengkung, maka volume satu celah sebesar 28.9 cm 3 . Dalam rancangan ini dipilih panjang rotor 15 cm. Dengan memperhatikan bentuk lengkungan celah rotor dan ukurannya seperti pada Gambar 5 , maka dapat dihitung ukuran celahnya (jari-jari alur celah rotor) menggunakan Persamaan 3 dan 4 seperti berikut ini. Selanjutnya berdasarkan hasil perhitungan jari-jari lengkungan alur celah rotor, maka dibuatlah desain rotornya seperti ditunjukkan pada Gambar 6 .
Gambar 5 . Sketsa penampang alur rotor bercelah pada metering device pakan

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
366    Hermawan, et al. Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
𝐿𝐿 𝐵𝐵𝐶𝐶 = V 1putaran 6 × 𝑙𝑙 (3)
𝐿𝐿 𝐵𝐵𝐶𝐶 = 173 , 66 6 × 15 = 1,93 cm 2
𝐿𝐿 𝐵𝐵𝐶𝐶 = π𝑅𝑅 2 6 − � 𝑅𝑅 2 2 cos30 + 𝑟𝑟 2 cos60. sin60 � − π𝑟𝑟 2 3 − 2π𝑟𝑟𝑟𝑟 3 + 2π𝑅𝑅𝑟𝑟 6 (4)
Dimana: L BC : luas celah penjatah pakan yang terisi pakan (cm 2 ), R: jari-jari rumah metering device (cm), r: jari-jari penjatah pakan (cm), t: tebal pipa penjatah pakan (cm), l: panjang rotor penjatah pakan (cm), sehingga,
3.8 = π × 5 . 5 2
6 − � 5 . 5 2 2 cos30 + 𝑟𝑟 2 cos60 × sin60 � − π𝑟𝑟 2 3 − 2π𝑟𝑟 × 0 . 15 3 + 2π × 5 . 5 × 0 . 15 6
1.48 𝑟𝑟 2 + 0.31 𝑟𝑟 = 1.68 𝑟𝑟 ≈ 0.96 cm

## Gambar 6 . Desain rotor bercelah untuk metering device pakan
2.2.4 Motor penggerak roda
Motor AC dipilih untuk menggerakkan poros roda penggerak maju mesin. Tahanan gelinding dihitung mengunakan data koefisien tahanan gelinding (Crr) hasil pengukuran (0.034) dan bobot total mesin (W) 200 kg, sehingga diperoleh tahanan gelinding total 6.8 kg (66.7 N). Lalu torsi dihitung dengan mengalikan tahanan gelinding dengan jari-jari roda (0.075 m), sehingga diperoleh torsi roda sebesar 5 Nm. Selanjutnya daya putar roda (P) dihitung dengan Persamaan 5 .
P = ω × T (5)
Dalam hal ini: P adalah daya putar roda (kW), T adalah torsi (Nm), dan ω adalah kecepatan sudut (rad/s). Kecepatan putar roda dihitung dari target kecepatan maju 0.28 m/s, diameter roda 15 cm, dan asumsi slip roda 10%, sehingga diperoleh kecepatan putar 39 rpm. Jadi kecepatan sudutnya adalah 4.08 rad/s. Dengan menggunakan Persamaan 5 , diperoleh daya putar P 20 Watt (0.02 kW). Dengan asumsi efisiensi transmisi pada gearbox dan sabuk-puli sebesar 80%, dan efisiensi motor listrik 75%, maka diperoleh daya motor sebesar 33 Watt. Daya motor yang dipilih harus lebih besar dari 33 Watt. Dengan memperhatikan ketersediaan motor AC di pasaran dipilih motor AC dengan spesifikasi daya maksimum 80 Watt.

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
367    Hermawan, et al. Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

## 2.2.5 Desain sistem kendali otomatis
Mesin dikendalikan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Pada sistem kendali on/off motor AC, digunakan sensor jarak ultrasonik yang akan mengirimkan sinyal ke arduino dan relay akan memberikan feedback dengan memutus arus apabila jarak yang terbaca pada sensor kurang dari 40 cm. Sistem kendali putaran motor DC penggerak rotor menggunakan driver L298n dan potensiometer, dengan menggunakan metode Pulse Width Modulation (PWM) yang nilainya ditentukan melalui nilai potensiometer yang disambungkan melalui kaki A0 Arduino Uno. Algoritma sistem kendali berupa logika sebagai dasar pembuatan program pada Arduino uno dan rangkaian elektronikanya dapat dilihat pada Gambar 7a dan Gambar 7b .
Mulai
Maju Mundur Pakan masuk ke hopper Saklar on (mundur) Mengatur potensiometer Saklar on (maju)
Motor AC (penggerak mesin)
dan Motor DC (penggerak metering device ) menyala Sensor ultrasonic < 40 cm Motor AC dan Motor DC berhenti Saklar off Selesai A A Ya Tidak Gambar 7a . Flowchart program sistem kontrol otomatis.

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
368    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

## Gambar 7b. Rangkaian elektronika sistem kontrol otomatis mesin.

## 2.3 Metode Pengujian Mesin
Pengujian fungsional dilakukan dengan pengamatan pada rangka, roda, hopper, dan kapasitas keluaran pakan dari metering device, sensor ultrasonik, kinerja relay, dan potensiometer. Kriteria keberhasilan uji fungsional setiap komponen tersaji pada Tabel 2 .
Tabel 2 . Kriteria pengujian fungsional mesin Komponen Keterangan Rangka Mampu menahan beban keseluruhan Roda Dapat melaju dengan lancar dan tidak terhambat pada rel yang telah dirancang Hopper Menampung pakan seberat 10.5 kg dan pakan dapat meluncur menuju metering device Metering device Dapat mengeluarkan pakan tanpa adanya hambatan Sensor ultrasonik  Mampu membaca jarak dan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler Relay Dapat menerima sinyal dari mikrokontroler dan memutus arus Potensiometer Dapat mengatur kecepatan putar motor DC untuk menggerakkan metering device
Uji kinerja dilakukan melalui percobaan dengan kondisi: target kecepatan maju antara 0.26 – 0.28 m/s dengan kapasitas keluaran pakan sebesar 0.4– 0.44 g/ekor dalam empat baris kandang secara

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
369    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
bersamaan. Pakan yang digunakan adalah campuran konsentrat merk Newhope K-863, dedak, dan juga jagung dengan bulk density sebesar 0.691 g/cm3. Karakteristik konsentrat yang digunakan berupa pellet dengan diameter 2 -3 mm dan panjang 3 – 4 mm, jagung berdiameter 1 – 2 mm, dan karakteristik dedak berupa bubuk. Saat pengujian, dilakukan pengukuran: kecaptan maju mesin, slip roda, dan jumlah penjatahan pakannya. Kecepatan maju mesin diukur dengan mengukur waktu tempuh sejauh 5 m, lalu membagi jarak dengan waktu tempuhnya. Slip diukur dengan mengukur jarak tempuh mesin pada sepuluh putaran roda penggerak, lalu membandingkannya dengan jarak tempuh teroritisnya (10×  ×Dr). Pengukuran kecepatan maju dan slip dilakukan dalam tiga kali ulangan.
Kapasitas keluaran pakan dilakukan dengan mengukur pakan yang tersalurkan ke tempat pakan setiap 30 cm (petak kendang). Pada setiap baris kadang diambil 10 sampel secara acak, sehingga diperoleh 40 sampel. Data tersebut kemudian diolah menggunakan software SPSS untuk menguji keseragamannya menggunakan uji one way anova.

## 3.  Hasil dan Pembahasan
3.1 Pabrikasi Mesin Pemberi Pakan Ayam Petelur Otomatis
Prototipe mesin pemberi pakan ayam petelur otomatis telah berhasil dirancang dan dipabrikasi ( Gambar 8 ).
Gambar 8 . Prototipe mesin pemberi pakan ayam petelur otomatis Motor AC Hopper atas Roda Rel
Box sistem kontrol Hopper bawah

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
370    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Pabrikasinya dimulai dengan pembuatan rangka dan dilanjutkan dengan pemasangan bearing duduk UCP 205-16, roda berdiameter 15 cm, pulley berdiameter 10 inci dan v-belt no. A39 pada poros dengan bahan baja S45C berdiameter 1 inci. Setelah semua terpasang pada poros selanjutnya bearing dikencangkan dengan baut pada rangka utama. Jarak antar roda disesuaikan dengan lebar rel yaitu 266 cm. Langkah selanjutnya yaitu pemasangan motor yang sebelumnya sudah dibuat dudukan pada rangka utama. Tahapan ketiga yaitu pembuatan hopper dengan ukuran yang telah direncanakan berbahan plat seng dan baja siku sebagai tepian. Setelah hopper dibuat, langkah selanjutnya yaitu pembuatan metering device sesuai dengan desain.
3.2 Hasil uji fungsional
Hasil uji fungsional menunjukkan bahwa seluruh komponen mesin telah bekerja dangan baik dan memenuhi kriteria rancangan fungsionalnya seperti telah dijelaskan pada Tabel 2 . Hasil uji keluaran pakan dari metering device menunjukkan telah mencapai target, yaitu diperoleh rata-rata kapasitas keluaran pakan sebesar 1.2 kg per 10 detik atau 120 g/s. Selanjutnya, hasil percobaan dengan pengaturan tegangan masuk pada motor DC (yang diatur oleh potensiometer melalui mikrokontroler dan motor driver L298n), telah diperoleh data kapasitas penjatahan pakan untuk tiap tegangan masuk pada motor DC seperti pada Tabel 3 . Data kalibrasi pada Tabel 3 ini, selanjutnya akan digunakan pada pengaturan kapasitas penjatahan pakan yang diinginkan, pada mesin.
Tabel 2 . Massa keluaran pakan pada lintasan 30 cm pada tiap tegangan motor DC Tegangan (Volt)  Massa pakan (g/30 cm) 10 140 8 130 7,1 120 6,5 100 5,2 80
Sensor ultrasonik berfungsi dengan baik, sensor dapat membaca jarak, dan pada jarak 40 cm ke ujung kandang motor AC (penggerak roda) dan motor DC (penggerak metering device) dapat berhenti otomatis. Ada dua sensor jarak yang dipakai yaitu satu di depan (pembatas ujung akhir) dan satu di belakang mesin (pembatas ujung awal).  Kedua sensor ini merupakan keunggulan tambahan dari mesin pemberi pakan yang dirancang bila dibandingkan dengan mesin yang telah dikembangkan oleh Dewanto et al., (1019) dan Ferdian et al., (2022). Hasil kalibrasi sensor disajikan pada Gambar 9 dan validasinya pada Gambar 9 dan Gambar  10 , masing-masing untuk sensor ultrasonic depan dan belakang. Selanjutnya persamaan kalibrasi  Y=1.0142x (untuk sensor depan) dan

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
371    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Y=1.0042x (untuk sensor belakang) digunakan dalam pengaturan pengehentian motor AC otomatis. Nilai ketelitian sensor 1 (depan) dan 2 (belakang) masing-masing sebesar 99.27% dan 99.76% dengan nilai ketepatan masing-masing 99.68% dan 99.95%. Ini menunjukkan bahwa sensor ini berfungsi dengan baik dan keakuratan yang sangat tinggi. Dengan demikian penggunaannya pada sistem kendali penghenti mesin di ujung akhir dan awal sangat baik.
(a) (b)
Gambar 1. (a) Kalibrasi sensor ultrasonik 1, (b) Validasi sensor ultrasonik 1
(c) (d)
Gambar 10 . (a) Kalibrasi sensor ultrasonik 2, (b) Validasi sensor ultrasonik 2
3.3 Kinerja Mesin
Hasil pengujian kecepatan dan slip roda menunjukan bahwa pada kondisi hopper kosong, kecepatan maju rata-rata adalah 0.27 m/s dengan slip roda rata-rata 10.3%. Untuk kondisi beban pada hopper terisi setengahnya, diperoleh kecepatan maju rata-rata 0.27 m/s dengan slip roda 10.6%. Kemudian pada kondisi hopper penuh diperoleh kecepatan maju rata-rata 0.26 m/s dengan slip roda 11.5%. Kecepatan mesin semakin menurun seiring dengan naiknya beban pakan, hal ini terjadi karena
y = 1,0142x R² = 0,9997 10 20 30 40 50 60 10 30 50 70 Ja ra k akt ua l ( cm ) Jarak hasil pengukuran (cm) y = 1,0033x R² = 1 10 20 30 40 50 60 10 30 50 70 Ja ra k akt ua l ( cm ) Jarak hasil pengukuran (cm) y = 1,0042x R² = 1 10 20 30 40 50 60 10 30 50 70 Ja ra k akt ua l ( cm ) Jarak hasil pengukuran (cm) y = 1,0009x R² = 1 10 20 30 40 50 60 10 30 50 70 Ja ra k akt ua l ( cm ) Jarak hasil pengukuran (cm)

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
372    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
slip roda yang semakin besar dan juga beban pakan itu sendiri yang membuat kebutuhan torsi pada penggerak semakin besar. Dalam interaksi roda dengan rel, beban vertical akan mempengaruhi besarnya gesekan dan juga tahanan gelinding (Palinko 2016). Namun demikian dari hasil analisis ragam, menunjukkan bahwa ketiga kondisi beban ini tidak memberikan pengaruh yang siginifikan pada kecepatan maju dan slip roda. Hasil ini juga menunjukkan bahwa desain mesin yang telah dibuat sesuai dengan kriteria desain yang direncanakan yaitu kecepatan penjatahan pakan sebesar 0.26 – 0.28 m/s. Selanjutnya, hasil ini digunakan untuk pengaturan kecepatan putar rotor penjatah sesuai dengan target penjatahan pakan yang diinginkan.
Hasil pengujian kapasitas penjatahan pakan menunjukkan bahwa dari 40 sampel berkisar antara 115 g/30 cm (minimum) dan 144 g/30 cm (maksimum). Rataan dan standar deviasi penjatahan pakan untuk tiap kandang disajikan pada Tabel 3 . Hasil uji one way anova menunjukkan bahwa penjatahan pakan pada kendang A, B, C dan D tidak berbeda nyata (sig. >0.05) atau seragam. Bobot sebaran pakan yang diharapkan yaitu 120 g/30 cm. Nilai rata-rata bobot pakan di antara keempat kandang yaitu 129.13 g/30 cm.
Tabel 3 . Perhitungan data sampel pemberian pakan dengan mesin
N Mean Std. Deviation Std. Error 95% Confidence Interval for Mean Min. Max. Lower Bound Upper Bound Kandang A 10 131.40 10.124 3.201 124,16 138,64 115 144 Kandang B 10 127.70 6.516 2.060 123,04 132,36 119 138 Kandang C 10 130.50 7.472 2.363 125,15 135,85 121 140 Kandang D 10 126.90 7.445 2.354 121,57 132,23 118 140 Total 40 129.13 7.920 1.252 126,59 131,66 115 144
Perbedaan keluaran pakan dapat dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu slip roda, beban pakan, dan getaran mesin yang menyebabkan pakan jatuh. Slip roda yang terlalu tinggi akan membuat pakan yang keluar pada satu titik semakin besar pula dan begitu juga dengan beban pakan. Beban pakan yang semakin besar akan mengurangi kecepatan maju mesin yang membuat semakin besar keluaran pakan pada satu titik tertentu. Kemudian getaran pada mesin sangat berpengaruh pada keluaran pakan. Komposisi pakan sebagian besar terdiri dari dedak yang memiliki daya rekat antar partikel besar, sehingga getaran mesin sangat dibutuhkan dalam hal ini. Semakin besar getaran yang terjadi maka pakan akan semakin mudah jatuh ke bagian bawah hopper.

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
373    Hermawan, et al. Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

## 4.  Kesimpulan
Prototipe mesin pemberi pakan ayam petelur otomatis telah berhasil dirancang, dipabrikasi, dan diujicoba, untuk melayani empat baris kandang tipe batere, sepanjang 50 m. Prototipe telah dirancang dengan konstruksi yang dapat menahan beban pakan seberat 42 kg dan motor penggerak mesin juga dapat menggerakkan roda. Kecepatan maju mesin rata rata 0.27 m/s, dengan slip roda rata- rata 10.8%.  Rata-rata bobot keluaran pakan sebesar 129.13 g/30 cm (129.13 g/kandang) pada target sebaran pakan sebesar 120 g/30 cm (120 g/kadang). Pemberian pakan seragam sesuai pengaturan penjatahannya.

## 5.  Daftar Pustaka
Afikasari D, Rifa’i, Candra D A. 2020. Pengaruh suplementasi probiotik melalui pakan terhadap konsumsi pakan ayam petelur strain Isa Brown. J Ternak. 11 (1): 35 – 38.
Boonraksa P, and Boonraksa T. 2022. The design of automatic chicken feeders machine controlled by
a smartphone. International Journal of Science and Innovative Technology. 5(1): 74.-81.
BPS. 2021. Statistik Indonesia 2021. Jakarta (ID): Biro Pusat Statistik Indonesia.
Cai JH, Pei L.  2021. The design of a digital timing automatic feeder with adjustable temperature and humidity. Procedia Computer Science 166 (2020) 366–370.
Dewanto P, Munadi M, Tauviqirrahman M. 2019. Development of an automatic broiler feeding system using PLC and HMI for Closed House System. ASRJETS. (2019) Volume 58(1): 139-149.
Ferdian R, Dasman ZM, Heriyandi Y, Hersyah MH. 2022. Automatic feeder for laying hens based on noise amplitude. Jurnal Nasional Teknik Elektro. 11(1): 53-58. htps://doi.org/10.25077/jnte.v11n1.944.2022.
Navaneeth BS, and Murty AK. 2015. Automatic poultry feeder. IJAERD. 2(7): 338-343.
Ogbuka IC, Anoliefo E, and Ajibo A. 2021. Design and implementation of an automated feeding
system for poultry farms. Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Operations Management. Rome, Italy, August 2-5.
Olaniyi OM, Salami AF, Adewumi OO, Ajibola OS. 2014. Design of an intelligent poultry feed and water dispensing system using Fuzzy Logic Control Technique. IIST. 4(9): 61-72.
Palinko M. 2016. Estimation of wheel-rail friction at vehicle certification measurements. Tesis KTH Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden.
Prihantoro R, Jusman Y, Dharmawan D, Purwanto K. 2021. Automatic feeding of laying hens based on real-time clock. Proceedings of 1st International Conference on Electronic and Electrical Engineering and Intelligent System (ICE3IS). Yogyakarta, Indonesia, October 15-16. DOI: 10.1109/ICE3IS54102.2021.9649663.
Rasyaf M. 2004. Beternak dengan islamiah. Jakarta : Penebar Swadaya.

## j TEP J URNAL K ETEKNIKAN P ERTANIAN,
Available online:
Vol. 11 No. 3, p 358-374, 2023
http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
P-ISSN 2407-0475 E-ISSN 2338-8439                                                                                                DOI: 10.19028/jtep.011.3.358-374
374    Hermawan, et al.
Copyright © 2023. This is an open-access article distributed under the CC BY-SA 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Rapi A, Arifin AN, Lando AT. 2020. The manufacture of automatic chicken feed making machines as an economical solution for chicken farmers in Indonesia. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 885 012044.
Setiawati T, Afnan R, Ulupi N. 2016. Performa produksi dan kualitas telur ayam petelur pada sistem litter dan cage dengan suhu kandang berbeda. Jurnal Ilmu Produksi dan Teknologi Hasil Peternakan. 4(1): 197-203.
Utomo MD. 2017. Performa ayam ras petelur coklat dengan frekuensi pemberian ransum yang berbeda. Jurnal Aves. 11(2): 23-37.