## PROTOTIPE TABUNG SEMPROT PUPUK CAIR BERBASIS WAHANA QUADCOPTER BAGI LAHAN TANAMAN PADI
Son Ali Akbar 1 , Anton Yudhana 2
1, 2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Ahmad Dahlan e-mail : sonali@ee.uad.ac.id 1 , eyudhana@gmail.com 2

## ABSTRACT
Rice crop fertilization activities generally rely on based traditional of spray equipment. Their methods have used the influence of the traditional farmer on impact rice production. However, the problem facing paddies can touch by the farmer.  In  this  research  is  providing  the  latest  solutions  with  the  application  of  modern  vehicle  technology  UAV aircraft  based  on  multirotor  type  (i.e.,  quadcopter).  By  quadcopter,  brings  appliance  contains  liquid  fertilizer  one compost can be spread through the air. The system of mutually connected between spray tube device and vehicle of quadcopter  can  be  controlled  the  autonomous  operate  from  a  home  based.  The  quadcopter  can  be  brought  liquid fertilizer  to  1000  ml  with  two  sprayers.    Also,  the  research  is  a  comparison  of  time  and  become  discharge  liquid fertilizer of the effectiveness this work on paddies farming.
Keywords : Paddy, Tube sprayer, Quadcopter

## INTISARI
Kegiatan  pemupukan  pada  tanaman  padi  umumnya  bersifat  tradisional  dengan  mengandalkan  alat  semprot  panggul. Pengaruh  metode  yang  digunakan  petani  tradisional  berdampak  pada  produksi  tanaman  padi.  Kedala  yang  dihadapi adalah  area  persawahan  yang  tersentuh  oleh  para  petani.  Penelitian  ini  memberikan  solusi  terbaru  dengan  penerapan teknologi  modern  berbasis  wahana  pesawat  UAV  jenis  multirotor  ( quadcopter ).  Wahana  ini  membawa  alat  tabung semprot  berisi  pupuk  cair  yang  dapat  menyebarkan  pupuk  melalui  udara  tanpa  menyentuh  area  persawahan.  Sistem yang  saling  terintgrasi  antara  alat  tabung  semprot  dan    wahana  multirotor  ( quadcopter )  dapat  bekerja  secara autonomous yang dikontrol dari jarak jauh. Daya angkat multirotor dapat membawa 1000 ml pupuk cari dengan luaran dua  buah  selang  semprot.  Perbandingan  waktu  dan  debit  cairan  pupuk  menjadi  tolak  ukur  hasil  seberapa  efektifitas perangkat ini bekerja pada setiap area lahan persawahan . Kata kunci : Tanaman padi, Tabung semprot, Quadcopter.

## I. PENDAHULUAN
Mahluk  hidup  sejatinya  membutuhkan asupan  untuk  hidup.  Asupan  yang  selama  ini menjadi  bahan  pokok  salah  satunya  berupa tanaman padi. Pada prakteknya dalam mengelola  tanaman  padi  dibutuhkan  sumber daya  alam  dan  sumber  daya  manusia  yang mencukupi.  Ditelisik  kondisi  saat  ini,  sumber daya  manusia  dalam  bercocok  tanam  masih menggunakan  cara  tradisional  terutama  saat proses  penyebaran  pupuk  sehingga  akan berdampak dari hasil kualitas tanaman padi.
Melihat  studi  kelayakan  proses  bercocok tanam  tanaman  padi  perlunya  kontribusi  lain untuk  meningkatkan  kualitas  yang  diperoleh. Dengan  kemajuan  teknologi  terbaharukan  yang telah  banyak  diterapkan  diberbagai  bidang menjadi  tolak  ukur  kontribusi  yang  diberikan
oleh  teknologi  modern.  Salah  satu  dari penerapan  teknologi  modern  adalah  teknologi pesawat tanpa awak (UAV) yang saat ini banyak dikembangkan  dan  berpontensi  menunjang banyak bidang aspek [1][2]. Diketahui, dibeberapa bidang agrikultur juga ada yang telah menerapkan  teknologi  sebagai  alat  bantu, sepertinya  menggunakan  teknologi  pesawat tanpa awak atau disebut UAV [3][4].
Dari  studi  kasus  tersebut  menjadi  latar belakang  penelitian  ini  menerapakan  teknologi UAV  untuk  menunjang  kualitas  saat  becocok tanam  tanaman  padi.  Pesawat  UAV  yang diperbantukan  sebagai  media  dalam  proses penyebaran  pupuk  melalui  perangkat  bantu tabung semprot yang terintegrasi secara autonomous.  Penerapan  UAV  pada  penelitian ini  berusaha  untuk  mengestimasi  kelemahan meningkatkan  kualitas  pada  cara  tradisional
menjadi  strategis  dalam  hasil  bercocok  tanam tanaman padi.

## II. METODOLOGI

## A. Rancang Desain Quadcopter
Pesawat  UAV  tipe  VTOL  yang  digunakan pada  penelitian  ini  jenis quadcopter .  Pada quadcopter dipasang  sebuah  tabung  semprot bervolume 1000 ml dengan selang semprot yang menjadi  luaranya  pupuk  cair.  Metode  yang digunakan  adalah  rute  pilot  otomatis  dan aktivasisis  temperangkat  berbasis  telemetri. Pada Gambar 1 menunjukkan bentuk
quadcopter yang digunakan penelitian. Rancang desain quadcopter yang  dibangun  memiliki perbandingan  (1:0,5)  antara  berat  pesawat dengan daya angkat beban yang dapat terpasang.
Gambar 1 . Quadcopter
Pada sistema quadcopter terpasang perangkat  keras  tipe  APM arduflyer yang digunakan  untuk  mengontrol  sistema  pesawat. Perangkat  keras  APM arduflyer dapat  diatur kinerjanya melalui perangkatlunak yang ditunjukan pada Gambar 2.
Gambar 2. Perangkat Lunak Mission Planner [5]
Mission  Planner merupakan  visual  sistem kontrol  navigasi  untuk  mengetahui  indikator
kinerja quadcopter yang  digunakan  dari  jarak jauh  menggunakan  perangkat  telemetri  dengan metode komunikasi half-duplex .

## B. Rancang Bangun Tabung Semprot
Tabung  semprot  yang  digunakan  berfungsi untuk menyiramkan pupuk cair kepada tanaman padi  melalui  selang  semprot.Tabung  semprot didesain  secara  otomatis  untuk  menyemprot pupuk yang terintegrasi dengan sistema quadcopter  saat  diaktifkan  melalui  remote  jarak jauh.Volume tabung semprot dapat menampung 1000 ml pupuk cair.
Gambar 3 . Tabung semprot
Pada Gambar 3 ditunjukkan desain perangkat  tabung  semprot  yang  telah  dipasang perangkat  keras  elektronis  untuk  mengatur kinerja  perangkat.  Beberapa  perangkat  keras yang  digunakan  Mikrokontroler,  Motor  DC waterpump dan driver motor dan selang semprot berdiameter 6 mm.
Perangkat  keras  tabung  semprot  diatur melalui  perangkat  lunak  pemograman  dengan basis bahasa C++ pemograman. Tabung semprot dipasang  pada quadcopter pada  bagian  bawah badan pesawat yang ditunjukan pada Gambar 4.
Gambar 4. Tabung semprot terpasang pada quadcopter
Cara  kerja  antara  sistema quadcopter dan perangkat  tabung  semprot  ditunjukkan  pada Gambar 5.
Mulai quadcopter aktif Tabung semprot aktif Take off ? Return To Launch mode (RTL) 3 m, Set waypoint rute selang semprot aktif Menyemprot pupuk cair Indikator nyala, kembali ke homing Selesai Volume air habis ? Quadcopter landing Volume air terisi
Gambar 5 . Diagram alir seluruh sistem
Diagram  alir  sistem  menjelaskan  secara aktual  proses  kinerja  2  sistem  perangkat  yang terintegrasi ketika proses alat bekerja.

## C. Perangkat Keras
Penelitian  ini,  pada  perangkat  tabung semprot  menggunakan  beberapa  komponen elektronis  yang  dirancang  secara  otomatis  dan dapat bekerja secara otomatis sebagai berikut:
1. Mikrokontroler
Gambar 6 . Skematik mikrokontroller ATmega8 Tipe chip mikrokontroler ATmega8 produk AVR Atmel dengan kemampuan mengolah data 8  bit  dan  dapat  bekerja  dengan  tegangan  4,5  -
5,5  Volt.  Mikrokontroler  ini  termasuk  kategori rendah pembiayaan dan berkemampuan tinggi.
2. Driver motor
Perangkat  motor  membutuhkan  perangkat keras  bantu  driver  yang  berfungsi  mengontrol daya dan pergerakan motor secara teratur.
Gambar 7. Skematik driver motor
Rangkaian driver motor menggunakan relay dan  swith  motor  dibantu  dengan  rangkaian komparator op-amp tipe LM328 sebagai penguat sinyal  pengaturan  PWM  driver  motor  terhadap komunikasi data pada telemetri ardupilot .

## D. Perhitungan Matematika
Penelitian ini
menggunakan rumus matematika untuk mengetahui batasan kemampuan  perangkat  dalam  beroperasi  secara kuantitas. Tujuan perhitungan untuk menentukan  perbandingan  kualitas  pengujian yang  dilakukan  berulangkali  secara  signifikan dan  adanya  perbedaan  yang  dapat  diketahui melalui  data  statistik.  Rumusan  matematis  yang digunakan yakni mengetahui rerata dan simpangan baku.
n x x i xi    1 ……………………….…….(1)
Rumus  di  atas  untuk  mencari  nilai  rerata, dimana   =  data  ke  i  ,  dan  n  =  jumlah  sampel. Hasil  nilai  rerata  keseluruhan  untuk  mengukur estimasi waktu yang dibutuhkan pada pengujian perangkat  yang  dilakukan.  Selain  itu  untuk mengetahui  nilai  statistik  simpangan  baku dirumuskan sebagai berikut :
………………………….(2) dimana   = nilai rerata, Kemudian, nilai debit air yang menjadi tolak ukur seberapa banyakpupuk cari dapat tersebar dalam satu area.

## t v D  ………………………………………(3)
dimana  D  =  debit  (liter/detik),  v  =  volume  air (liter), t  = waktu (detik)
III.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengujian telah dilakukan uji  terbang dan  penyebaran  pupuk  cair  pada  kawasan pertanian  didaerah  Sleman  DIY  dengan  luasan area 20x6 m 2 .
Pembahasan  pada  makalah  penelitian  ini meliputi  beberapa  pengujian  yang  dilakukan untuk  mengetahui  kemampuan  alat  bekerja dibeberapa  kondisi  yang  berbeda  sebagai berikut :
1. Pengujian menggunakan dua kondisi jumlah luaran selang semprot
2. Pengujian menggunakan dua kondisi penyebaran  (stabil  dan  tidak  stabil)  saat penerbangan
3. Pengujian menggunakan dua kondisi
volume  tabung  semprot  (1000  ml  dan  500
ml)
4. Pengujian  mengetahui  estimasi  waktu,  dan debit cairan saat proses penyebaran

## A. Pengujian Satu Selang Semprot
Pada pegujian pertama digunakan satu buah luaran dari selang semprot pada tabung semprot untuk  mengetahui  kemampuan  alat  tabung semprot  menggunakan  satu  luaran  selang semprot.  Pada  Gambar  8  dan  Gambar  9 menunjukkan  hasil  pengujian  yang  berskala grafik.
Tabel 1 . Nilai statistik volume pupuk cair 1000 ml
Kondisi Rerata (detik) Simpangan baku (detik) Debit air (liter/detik) Stabil 8.14 0.46 122.95 Tidakstabil 7.83 0.45 127.67
Gambar 8 . Grafik penyebaran pupuk bervolume 1000 ml
Tabel 2 . Nilai statistik volume pupuk cair 500 ml
Kondisi Rerata (detik) Simpangan baku (detik) Debit air (liter/detik) Stabil 3.43 0.24 145.94 Tidakstabil 3.19 0.28 156.99
Gambar 9 . Grafik penyebaran pupuk bervolume 500 ml

## B. Pengujian Dua Selang Semprot
Pada pegujian pertama digunakan dua buah luaran dari selang semprot pada tabung semprot untuk  mengetahui  kemampuan  alat  tabung semprot  menggunakan  satu  luaran  selang semprot.  Pada  Gambar  10  dan  Gambar  11 menunjukkan  hasil  pengujian  yang  berskala grafik.
Tabel 3 . Nilai statistik volume pupuk cair 1000 ml
Kondisi Rerata (detik) Simpangan baku (detik) Debit air (liter/detik) Stabil 1.35 0.08 741.84 Tidakstabil 1.43 0.04 701.26
Gambar 10 . Grafik penyebaran pupuk bervolume
1000 ml
Tabel 4 . Nilai statistik volume pupuk cair 500 ml
Kondisi Rerata (detik) Simpangan baku (detik) Debit air (liter/detik) Stabil 0.50 0.02 1006.04 Tidakstabil 0.66 0.18 758.73
Gambar 11 . Grafik penyebaran pupuk bervolume
500 ml

## V. KESIMPULAN
Dari  hasil  beberapa  pengujian  yang dilakukan  pada  penelitian  ini  diperoleh  dapat dianalisis perbandingan dari setiap uji kemampuan  alat  pada  kondisi  yang  berbeda- beda.  Pada  dua  pengujian  luaran  dari  selang semprot  yang  dihasilkan  menunjukkan  bahwa dengan menggunakan dua buah selang semprot, estimasi  waktu  dan  jumlah  debit  cairan  pada proses penyebaran pupuk berbanding lebih cepat dan  lebih  banyak  dari  pada  dengan  pengujian menggunakan  luaran  satu  buah  selang  semprot. Pengujian  yang  dilakukan  dengan  dua  kondisi penerbangan  yakni  stabil  dan  tidak  stabil (goncangan)  juga  menunjukkan  luaran  berbeda yang  disebabkan  pengaruh  faktor  alam  seperti
halnya  kondisi  angin  yang  tidak  beraturan. Penelitian selanjutnya akan melakukan pengujian  dengan  menambah  volume  alat tabung  semprot  dan  jumlah  luaran  selang semprot.

## REFERENSI
[1] N.  S.  Widodo,  A.  Yudhana,  and  Sunardi, “Low  Cost  Open  Source  based  UAV  for Aerial  Photography,” Int.  J.  Innov.  Res. Adv.  Eng. ,  vol.  1,  no.  10,  pp.  416–424, 2014.
[2] P.  Tripicchio,  M.  Satler,  G.  Dabisias,  E.
Ruffaldi,  and  C.  A.  Avizzano,  “Towards Smart Farming and Sustainable
Agriculture with  Drones,” 2015 Int. Conf. Intell. Environ. , pp. 140–143, 2015.
[3] A.  A.  Saputra  and  A.  Dharmawan, “Rancang  Bangun  Quadcopter  untuk Pemantauan  Kadar  Karbon  Monoksida  di Udara,” vol. 3, no. 1, pp. 11–22, 2013.
[4] N. M. Sari and D. Kushardono, “Klasifikasi  Penutup  Lahan  Berbasis Obyek  Pada  Data  Foto  Uav  Untuk Mendukung Penyediaan Informasi Penginderaan  Jauh  Skala  Rinci  (Object Based  Classification  Of  Land  Cover  On Uav Photo Data To Support The Provision Of Detailed-Scale Remote Sensing
Informati,”  vol.  11,  no.  2,  pp.  114–127, 2014. [5] A. D. Team, “Mission Planner Overview,” 2016. [Online]. Available:
http://ardupilot.org/planner/docs/mission- planner-overview.html.