## SISTEM KENDALI SUHU PENETAS TELUR AYAM BERBASIS JAVA DAN FUZZY LOGIC CONTROL

## Ika Larasati
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: ikalarasati8@gmail.com
Noor Yulita Dwi Setyaningsih Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: noor.yulita@umk.ac.id

## Mohammad Iqbal
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: mohammad.iqbal@umk.ac.id

## ABSTRAK
Dalam  proses  penetasan  telur,  suhu  merupakan  salah  satu  faktor  yang  penting  untuk  dilakukan pengendalian.  Pada  penelitian  ini  elemen  pemanas  dimanfaatkan  sebagai heater .  Suhu  yang  stabil  akan mempengaruhi dari kualitas dan kuantitas dari tetas telur ayam. Setting Point suhu yang digunakan pada penelitian  ini  dikisaran  38°C.  Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  berbasis research  and development ,  dengan  memanfaatkan  sistem  kendali  logika fuzzy tipe  sugeno  orde  nol  sebagai pengendalinya dan pemrograman java untuk aplikasi software yang digunakan. Dari penelitian dihasilkan sistem  kendali  suhu  dengan  respon  sistem  yang  dibutuhkan  sistem  untuk  mencapai  kondisi steady  state selama 1.084,9 detik tanpa adanya  gangguan, sedangkan untuk  kondisi sistem dengan adanya  gangguan membutuhkan waktu untuk mencapai kondisi steady state selama 126.9 detik.
Kata kunci: penetas telur; logika fuzy; sugeno; kendali; loop tertutup.

## ABSTRACT
In  the  process  of  hatching  eggs,  temperature  is  one  of  the important  factors  to  control. In  this study heating elements were used as heaters. A stable temperature will affect the quality and quantity of chicken eggs hatch. Temperature setting points used in this study were around 38 ° C. The method used in this  study  is  based  on  research  and  development,  using  the  zero-order  sugeno  type  fuzzy  logic  control system as its controller and java programming for the software application used. The research produced a  temperature  control  system  with  a  system  response  that  required  the  system  to  reach  steady  state conditions for 1,084.9 seconds without any interference, while for system conditions with interference it took time to reach steady state conditions for 126.9 seconds.
Keywords: egg incubator; fuzy logic; sugeno; control; closed loop.

## 1. PENDAHULUAN
Hasil  Survei  Sosial  Ekonomi  Nasional  (Susenas)  pada  Triwulan  I-2013  dan  Triwulan  I-2014, perkembangan  rata-rata  konsumsi  telur  ayam  ras  dan  ayam  kampung  per  kapita  seminggu  dari  tahun 2015-2016 cenderung meningkat sebesar 3,75%. Dan konsumsi daging ayam ras, ayam kampung rata-rata meningkat 8,01% [1] [2]  .
Variabel  penting  pada  proses penetasan  telur  adalah  suhu  ruangan.  Karena  untuk  proses  penetasan secara  alamiah,  induk  ayam  selalu  mengerami  telurnya  agar  suhu  telur  selalu  terjaga  atau  stabil  [3]. Mekanisme penetasan telur secara alamiah banyak memiliki kekurangan, diantaranya ada beberapa induk ayam  yang  tidak  mau  mengerami,  kemudian  banyak  telur  yang  tidak  jadi  dan  sebagainya.  Sehingga penetasan  telur  menggunakan  bantuan  mesin  sudah  banyak  diminati.  Suhu  yang  baik  dalam  proses penetasan telur ini kisaran 37.2 – 38.2 °C [4] [5] [6].
Pembuatan mesin atau sistem penetas telur secara otomatis sangat diperlukan. Sistem penetas telur dirancang  dan  harus  memiliki  karakteristik  dinamika  yang  sama  seperti  inkubator,  berfungsi  untuk
mengerami  telur  ayam.  Dengan  fungsi  sebagai  penetas  telur  ayam,  maka  penetas  telur  ini  dibuat  sama dengan suhu induk ayam ketika si induk ayam  mengerami telurnya.  Atas dasar itulah banyak penelitian yang  dilakukan  untuk  meningkatkan  daya  tetas,  daya  tampungm  kecepatan  waktu  dan  juga  kestabilan suhu  pada  alat  penetas.  Salah  satunya  adalah  penelitian  yang  dihasilkan  di  Tahun  2014  tentang  kendali penetas telur. Sistem dirancang menggunakan 3 buah lampu pijar dengan daya 5 Watt dan menggunakan sensor DHT11 namun sudah dilengkapi UPS ( Uninterruptible Power Supply ). Hasil penelitian ini adalah pembacaan  sensor  memiliki  selisih  pembacaan  1°C  dan  7%  RH  dengan  pembacaan  hygrometer thermometer analog. Selain itu penyebaran suhu dan kelembaban dapat bekerja cukup baik, dimana suhu dapat dipertahankan pada kondisi 38-40°C dan kelembaban dapat dipertahankan pada kondisi 55% RH  - 75% RH. Pada penelitian ini memiliki kekurangan pada ketahanan UPS yang tidak tahan lama dan juga pemanas memiliki respon yang lambat [7].
Penelitian  yang  terkait  selanjutnya  pada  Tahun  2015.  Penelitian  ini  membuat  rancang  bangun penetas ayam menggunakan mikrokontroler ATMega8535, berbeda dengan penelitian sebelumnya, pada penelitian  yang  dilakukan  Rahmad  Hidayat  Rahim  menggunakan  sensor  SHT11.  Didapatkan  kondisi cukup baik dalam menjaga kestabilan suhu diantara 38ºC – 39ºC. Kekurangan pada penelitian ini adalah membutuhkan waktu lebih lama yakni 27 menit untuk mencapai setting point maksimal yaitu suhu 39°C [8].
Pada  penelitian  kendali  suhu  di  inkubator  bayi  menggunakan  metode  fuzzy  yang  telah  dilakukan, metode  fuzzy  yang  digunakan  menghasilkan  sistem  kendali  yang  baik  [9].  Dimana  saat  tidak  ada gangguan  sistem  dapat  menuju  ke  kondisi steady  state dalam  waktu  171  secon  pada plan  tersebut.  Dari hasil  plant  diberi  gangguan  baik  kecil  maupun  besar,  dengan  metode  pengendalian  fuzzy  logic  sistem dapat mempertahankan dan kembali ke posisi setting point [10].
Dari  beberapa  penelitian  yang  sudah  ada,  muncullah  ide  untuk  membuat  suatu  sistem  Rancang Bangun  Sistem  Kendali  Suhu  Penetas  Telur  Ayam  Berbasis  Java  Dengan  Menggunakan  Kendali Fuzzy Logic Controller . Dimana perancangan ini memiliki perbedaan dari penelitian sebelumnya, yaitu dengan memanfaatkan program java da menggantikan elemen pemanas sebagai heater .

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Perancangan  dari  sistem  yang  akan  dibuat,  dibagi  dalam  beberapa  bagian  yaitu hardware dan software. Seluruh perancangan hardware dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1.  Perancangan Hardware
PC  digunakan  untuk  membuat  program  java,  dimana  logika  alur  yang  digunakan  adalah  sistem kendali fuzzy. Sensor LM35DZ digunakan untuk mendeteksi kondisi suhu ruang inkubator penetas telur, data tersebut selanjutnya dibaca dan diproses oleh arduino. Arduino juga membaca keluaran nilai PWM dari program java, nilai PWM digunakan untuk mengatur driver dari elemen pemanas.

## Gambar 2. Perancangan Software
Metode logika fuzzy dikonversi ke dalam bahasa pemrograman java untuk mengolah keluaran yang berupa  PWM  dikirim  ke  Arduino  lagi  dan  diteruskan  ke heater .  Pada  proses  pengendalian,  logika  yang digunakan untuk memecahkan keluaran dari kondisi yang ada adalah pemanfaatan logika fuzzy. Variabel yang  digunakan  adalah error dan delta  error .  Nilai error dan delta  error didapatkan  dari  nilai Present Value suhu yang terbaca oleh sensor.

## 2.1 Perancangan Logika Fuzzy
Fuzzifikasi  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu error ,  delta error dan  keluaran  PWM heater . Desain  fuzzikasi  yang  digunakan  dapat  dilihat  pada  Gambar  2  untuk  fuzzifikasi error ,  Gambar  3  untuk fuzzifikasi delta error dan Gambar 4 untuk fuzzifikasi keluaran.

## Gambar 3. Fuzzifikasi Error
Pada  Gambar  2  dapat  dilihat  bahwa  untuk  variabel  sumbu  X  merupakan  nilai error ,  dimana error merupakan  nilai  selisih  antara  nilai setting  point dengan  nilai present  value dari  sistem  ini.  Sedangkan sumbu Y memperlihatkan nilai dari membersip function dari variabel error .

## Gambar 4. Fuzzifikasi Delta Error
Pada Gambar 3, dapat diketahui parameter input kedua yang digunakan yaitu parameter delta error , dimana  pada  sumbu  X  merupakan  nilai  dari  variabel  delta error .  Delta error merupakan  nilai  selisih antara kesalahan sekarang dengan kesalahan sebelumnya dari sistem.
Gambar 5. Fuzzifikasi Keluaran PWM
Gambar 4, memperlihatkan bahwa tipe yang digunakan adalah Fuzzy Sugeno Orde Nol, karena jenis keluarannya  adalah sigle  toon .  Jadi  keluaranya  langsung  satu  tanpa  membutuhkan  tambahan  langkah untuk defuzzifikasi.

## 2.2 Perancangan Prototype
Prototipe  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  memanfaatkan  bahan  baku  kayu  untuk  box inkubatornya. Desain dari rancang bangun ini dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Desain Rancang Bangun Penetas Telur
Keterangan Gambar 6:
a) Tombol Power berfungsi sebagai saklar
b) Fentilasi berfungsi sebagai sirkulasi udara
c) Tuas Pemutar berfungsi untuk memutar rak telur
d) Rak tempat telur berfungsi sebagai tempat untuk telur

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian kendali suhu pada penetas telur menggunakan logika fuzzy meliputi uji sensor LM35, uji sistem fuzzy logic control dan respon sistem kendali.

## 3.1 Pengujian Sensor LM35DZ
Pengujian dilakukan dalam dua kondisi yaitu dari suhu tinggi ke rendah, dan suhu rendah ke tinggi. Untuk data pengujian dari kondisi suhu rendah ke tinggi dapat dilihatkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengujian LM35DZ pada kondisi naik No. V(mV) Suhu LM35(°C) Faktor Skala (mV/°C) Alat Ukur(°C) Error(%) Akurasi Presisi 1 235 25.1 9.36 25.80 -0.028 1.03 1.03 2 225 24.17 9.31 24.00 0.007 0.99 0.99 3 223 23.96 9.31 23.80 0.007 0.99 0.99 4 213 22.88 9.31 22.60 0.012 0.99 0.99 5 197 21.16 9.31 21.80 -0.030 1.03 1.03 6 188 20.20 9.31 20.40 -0.010 1.01 1.01 7 178 19.12 9.31 19.10 0.001 1.00 1.00 8 169 18.15 9.31 18.00 0.008 0.99 0.99
No. V(mV) Suhu LM35(°C) Faktor Skala (mV/°C) Alat Ukur(°C) Error(%) Akurasi Presisi 9 159 17.08 9.31 17.60 -0.030 1.03 1.03 10 158 16.12 9.80 16.00 0.007 0.99 0.99
Tabel 1 memperlihatkan bahwa  sensor  LM35DZ dapat  mengikuti perubahan suhu dari  posisi suhu rendah ke tinggi, dengan kesalahan bacaan yang kecil.

## Tabel 2. Pengujian LM35DZ pada kondisi turun
No. V(mV) Suhu LM35(°C) Faktor Skala (mV/°C) Alat Ukur(°C) Error(%) Akurasi Presisi 1 251 26.75 9.38 26.6 0.006 0.994 0.99 2 258 27.72 9.31 27.6 0.004 0.996 1.00 3 267 28.68 9.31 28 0.024 0.976 0.98 4 279 29.97 9.31 29.8 0.006 0.994 0.99 5 284 30.51 9.31 30.4 0.004 0.996 1.00 6 290 31.15 9.31 31.1 0.002 0.998 1.00 7 306 32.87 9.31 32.6 0.008 0.992 0.99 8 312 33.52 9.31 33.4 0.004 0.996 1.00 9 323 34.70 9.31 34.5 0.006 0.994 0.99 10 333 35.77 9.31 35.7 0.002 0.998 1.00
Dilakukan pengambilan data  untuk  sensor LM35DZ  guna  mengetahui persamaan antara nilai suhu yang  dideteksi  oleh  sensor  LM35DZ  dengan  tegangan  yang  dikeluarkan  sehingga  diperoleh  kesesuaian ouput  LM35DZ  dengan datasheet yakni  sebesar  10mV/°C,  selain  itu  diperoleh  pula  nilai  akurasi  dan presisi  antara  sensor  suhu  LM35DZ  dengan  alat  ukur termometer digital  HTC-01.  Pengujian  terhadap sensor LM35DZ dilakukan pada kondisi suhu naik (suhu rendah ke suhu tinggi) dan dilakukan pengujian pada  kondisi  suhu  turun  (suhu  tinggi  ke  suhu  rendah).  Dari  hasil  pengujian  didapati  bahwa  faktor  skala LM35DZ  yakni  9.3  mV/°C,  dengan error sebesar  0.062 %, tingkat  akurasi  99.59 % dan  presisi  sebesar 0.995.  Sesuai  dengan  toleransi  error  yakni  ±5%  maka  sensor  LM35DZ  dinyatakan  valid  dan  bisa digunakan.

## 3.2 Pengujian Respon Sistem
Pengujian respon sistem digunakan  untuk  mengetahui kondisi dari sistem  kendali  yang  digunakan. Kondisi  ini  juga  dapat  digunakan  untuk  mengetahui  apakah  sistem  sudah  stabil  atau  tidak,  serta  dapat digunakan  untuk  mengetahui  apakah sistem bisa dengan baik  menjaga di kondisi suhu  yang diinginkan. Kondisi Setting Point yang digunakan pada penelitian ini yaitu pada suhu 38°C dan 39°C.
Tabel 3. Karakteristik respon sistem pada setting point 38°C
Waktu Pengujian Td (Detik) Tr (Detik) Ovs (%) Tp (Detik) Ts (Detik) Pagi 388 677 10.5% 1.047 1.192 Siang 388 957 13.15% 1.000 1.198,9 Malam 729.6 1.004 7.89% 1.047 1.084,9
Berdasarkan pengujian keseluruhan yang dilakukan dengan setting point 38°C baik pada pagi hari, siang hari dan malam hari didapati hasil bahwa pengujian respon sistem dengan waktu pencapaian setting point cepat  yakni  pada  pengujian  pagi  malam.  Pada  malam  hari  memiliki  waktu  pencapaian  kondisi steady state lebih cepat dibandingkan pengujian pagi dan siang hari yakni 1.084,9 detik (18,08 menit).

## Tabel 4 Karakteristik respon sistem pada setting point 39°C
Waktu Pengujian Td (Detik) Tr (Detik) Ovs (%) Tp (Detik) Ts (Detik) Pagi 808.5 996 10.25% 1.262 1.401,10 Siang 790 983 7.69% 1.080 1.083,04 Malam 726.5 783 7.69% 1.409 1.483,00
Berdasarkan ke-3 pengujian pada setting point 39°C, baik pada pagi hari, siang hari dan malam hari, didapati hasil bahwa respon sistem dengan pencapaian kondisi steady state yang cepat ditunjukkan pada pengujian siang hari dengan kondisi di luar penetasan 27°C, waktu yang dibutuhkan yakni 1.083,04 detik.

## Tabel 5. Karakteristik respon sistem pada setting point 38°C (gangguan)
Panas Td (Detik) Tr (Detik) Ovs (%) Uns (%) Tp (Detik) Ts (Detik) 480 990 15.78% - 1.420 1.672,55 Dingin Td (Detik) Tr (Detik) Ovs (%) Uns (%) Tp (Detik) Ts (Detik) 230 835 - 18.42% 1.458 1.584,9
Berdasarkan Tabel 5 didapati hasil bahawa pengujian dengan respon sistem yang waktu pencapaian ke  kondisi steady  state cepat  setelah  mendapat  gangguan  yakni  pada  pengujian  respon  sistem  dengan gangguan dingin, yang hanya membutuhkan waktu  pencapaian ke kondisi steady state 126.9 detik.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan didapati sebagai berikut :
a) Telah berhasil dibuat suatu perancangan sistem  kendali suhu inkubator penetas telur  menggunakan sistem kendali fuzzy.
b) Waktu  yang  dibutuhkan  sistem  untuk  mencapai  kondisi steady  state dengan setting  point 39°C adalah 1.083,04 detik (18,05 menit).
c) Saat kondisi sudah stabil dan diberikan gangguan suhu luar dingin, sistem dapat kembali ke kondisi steady state dalam waktu 126.9 detik (2,115 menit).

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A. H. Iriawan, “Indonesia - Survei Sosial Ekonomi Nasional 2014 Triwulan 1,” 2016.
[2]  S. Rr Rokhidah, “Indonesia - Survei Sosial Ekonomi Nasional 2013 Triwulan 1,” 2014.
[3]  P. Bidang, K. Sains, H. Mulyono, and Y. N. Yudistira, “Jurnal Edik Informatika Sistem Monitoring Suhu dan Kelembaban pada Inkubator Bayi Berbasis Mikrokontroler Jurnal Edik Informatika.”
[4]  Y.  K.  R.  Rama  Agustira,  “Lama  Penyimpanan  dan  Temperatur  Penetasan  Terhadap  Daya  Tetas Telur Ayam Kampung,” J. Ilm. Peternak. , vol. 5, no. 2, pp. 95–101, 2017.
[5]  F.  S.  R.  Riana  Amalia,  Suryasatriya  Trihandaru,  “Identifikasi  Telur  Ayam  Dari  Induk  Muda  Dan Tua Menggunakan Spektroskopi Inframerah Dekat,” Berk. Fis. , vol. 16, no. 4, pp. 125–130, 2013.
[6]  E.  Fadhila  and  H.  H.  Rachmat,  “Pengendalian  Suhu  Berbasis  Mikrokontroler  Pada  Ruang  Penetas Telur,” J. Reka Elkomika , vol. 2, no. 4, pp. 275–284, 2014.
[7]  D.  Supriyono,  “Rancang  Bangun  Pengontrol  Suhu  dan  Kelembaban  Udara  Pada  Penetas  Telur Ayam Berbasis Arduino Mega 2560 Dilengkapi UPS,” 2014.
[8]  A.  S.  M.  L.  Rahmad  Hidayat  Rahim,  Arthur  M.  Rumagit,  “Rancang  Bangun  Alat  Penetas  Telur Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega8535,” E-Journal Tek. Elektro dan Komput. , vol. 4, no. 1, pp. 1–7, 2015.
[9]  K.  D.  Kw  and  Z.  Noviardi,  “Penerapan  Inferensi  Fuzzy  Untuk  Kendali  Suhu  Ruangan  Pada Pendingin Ruangan ( AC ),” in Seminar Nasional Informatika 2010 , 2010, no. 1979–2328, pp. 22– 27.
[10]  N.  Yulita,  D.  Setyaningsih,  and  A.  C.  Murti,  “Control  Temperature  on  Plant  Baby  Incubator  With
Fuzzy Logic,” Simetris , vol. 7, no. 1, pp. 273–282, 2016.