Analisis Pengaruh Gelombang Ultrasonik Terhadap Tikus dengan Menggunakan Alat Pengusir Tikus Berbasis Mikrokontroler
1
ANALISIS PENGARUH GELOMBANG ULTRASONIK TERHADAP
TIKUS DENGAN MENGGUNAKAN ALAT PENGUSIR
TIKUS BERBASIS MIKROKONTROLER
FITHRANTO FATURAKHMAN
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN
BOGOR
PERNYATAAN
MENGENAI
SKRIPSI DAN
BOGOR
2015
3
PERNYATAAN MENGENI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Pengaruh
Gelombang Ultrasonik Terhadap Tikus dengan Menggunakan Alat Pengusir Tikus
Berbasis Mikrokontroler adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2015
Fithranto Faturakhman
NIM G64124002
ABSTRAK
FITHRANTO FATURAKHMAN. Analisis Pengaruh Gelombang
Ultrasonik Terhadap Tikus dengan Menggunakan Alat Pengusir Tikus Berbasis
Mikrokontroler. Dibimbing oleh KARLISA PRIANDANA.
Tikus merupakan salah satu hewan yang peka terhadap gelombang
ultrasonik karena memiliki jangkauan pendengaran di atas manusia. Penelitian ini
bertujuan untuk membuat alat pengusir tikus berbasis mikrokontroler dan
menganalisis pengaruh gelombang ultrasoniknya. Alat yang akan dibuat dapat
menghasilkan 13 frekuensi antara 5 – 60 kHz yang dapat dipilih melalui keypad.
Skema pengujian yang dilakukan terhadap tikus menggunakan 2 kandang yang
dihubungkan oleh pipa. Pengujian dilakukan secara langsung dengan mengamati
perilaku tikus terhadap makanannya selama 1 bulan. Hasil pengujian frekuensi
menunjukkan bahwa alat memiliki rataan akurasi frekuensi alat sebesar 99%.
Pengujian gelombang ultrasonik terhadap tikus dilakukan sebanyak 3 kali untuk
setiap frekuensi dengan hasil tikus tidak merespon terhadap alat. Namun,
beberapa pengujian untuk frekuensi diatas 20 kHz, posisi makan tikus berubah
dari kandang ke pipa. Oleh karena itu, efek gelombang ultrasonik terhadap tikus
selama pengamatan 1 bulan pada penelitian ini belum efektif untuk mengusir
tikus.
Kata kunci : alat pengusir tikus, gelombang ultrasonik, mikrokontroler, tikus
ABSTRACT
FITHRANTO FATURAKHMAN. Analysis Ultrasonic Wave Effect to Rat using
Rat Repellent Based Microcontroller. Supervised by KARLISA PRIANDANA.
Rats are sensitive to ultrasound because their frequency hearing range lies
above humans. This study aims to build a microcontroller-based rat repeller tool
and to analyze the effect of the ultrasonic waves to the rats. The tool can generate
13 frequencies ranging from 5 – 60 kHz, which are selected through a keypad.
The test was performed by using two cages connected by a pipe. The test was
performed directly on rats by observing the behavior of rats against their food for
one month. The results show that the average accuracy of generated frequencies
are of 99%. We found that the rats do not respond to the tool from 3 tests each of
frequency. However, for some tests above 20 kHz, their eating positions change
from the cage to the pipe. It can be concluded that the ultrasonic wave does not
have a significant effect on rats during one month.
Keywords : microcontroler , rat, rat repellent, ultrasonic wave
5
ANALISIS PENGARUH GELOMBANG ULTRASONIK TERHADAP
TIKUS DENGAN MENGGUNAKAN ALAT PENGUSIR
TIKUS BERBASIS MIKROKONTROLER
FITHRANTO FATURAKHMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Nama
: Fithranto Faturakhman
2015
Penguji :
1.
2.
DrEng Heru Sukoco, SSi MT
Ir Sri Wahjuni, MT
7
Judul Skripsi : Analisis Pengaruh Gelombang Ultrasonik Terhadap Tikus dengan
Menggunakan Alat Pengusir Tikus Berbasis Mikrokontroler
Nama
: Fithranto Faturakhman
NIM
: G64124002
Disetujui oleh
Karlisa Priandana, ST MEng
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi MKom
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.
Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini
yakni mikrokontroler, dengan judul Analisis Alat Pengusir Tikus dengan
Gelombang Ultrasonik Berbasis Mikrokontroller.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak saya, Budi Santoso, dan Ibu
saya, Ety Farida yang selalu mendoakan dan mendukung baik moral dan material.
Ucapan terima kasih juga kepada Ibu Karlisa Priandana, ST MEng selaku
pembimbing dari Departemen Ilmu Komputer IPB yang memberikan bantuan, dan
juga kepada Bapak DrEng Heru Sukoco, SSi MT serta Ibu Ir Sri Wahjuni, MT
selaku penguji yang telah memberikan saran. Terima kasih juga untuk saudarasaudara saya, Fernissa dan Tri yang selalu menyemangati dan mendukung. Tidak
lupa untuk teman-teman Dody, Adi, Didi, Asep, Puguh, Riko, Widi, Beben,
Indah, Bentar yang membantu dan menyemangati, serta teman-teman Ilmu
Komputer Alih Jenis angkatan 7.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2015
Fithranto Faturakhman
ix
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
x
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Analisis Kebutuhan dan Perancangan
2
Persiapan Alat dan Bahan
3
Implementasi
4
Pengujian
5
Evaluasi
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Analisis Kebutuhan dan Perancangan
7
Perancangan alat pengusir tikus
7
Perancangan alat pengujian
7
Persiapan Alat dan Bahan
8
Implementasi
9
Alat pengusir tikus
Alat pengujian
Pengujian
9
11
11
Pengujian frekuensi
12
Pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
12
Evaluasi
14
SIMPULAN DAN SARAN
15
Simpulan
15
Saran
15
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Hasil pengecekan alat dan bahan
Tabel 2 Daftar nilai frekuensi yang dipasang
Tabel 3 Hasil pengujian frekuensi
Tabel 4 Hasil pengujian gelombang ultrasonik terhadap tikus
9
10
12
14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Flowchart proses penelitian
Gambar 2 Arduino Uno Rev3
Gambar 3 Ilustrasi jarak sumber suara terhadap tikus
Gambar 4 Ilustrasi pengujian alat
Gambar 5 Rangkaian alat pengusir tikus
Gambar 6 Implementasi kandang 1
Gambar 7 Implementasi kandang 2
Gambar 8 Skema pengujian alat terhadap
3
4
6
8
10
11
11
13
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Skematik dan deskripsi Arduino Uno Rev3
Lampiran 2 Implementasi kode program
Lampiran 3 Implementasi alat
Lampiran 4 Hasil pengujian frekuensi dengan menggunakan osiloskop
Lampiran 5 Contoh pembangkitan frekuensi acak
17
18
20
20
22
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tikus merupakan hewan pengganggu bagi perumahan dan industri, bahkan
beberapa spesiesnya digolongkan menjadi hama pertanian. Beberapa cara yang
dapat dilakukan untuk membasmi atau mengusir tikus yaitu dengan menggunakan
perangkap, racun, atau memelihara predator alami. Usaha tersebut bermanfaat,
tetapi mengandung risiko yang dapat membahayakan atau bahkan mengganggu
pemakainya.
Salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk mengusir tikus adalah
menggunakan gelombang. Tikus merupakan salah satu hewan yang peka terhadap
gelombang ultrasonik karena tikus memiliki jangkauan pendengaran antara 5-60
kHz (Heffner Henry 2007; Heffner Rickye 2007). Akan tetapi, berbagai penelitian
mengenai efek gelombang ultrasonik yang dapat mengusir tikus masih
menimbulkan hasil yang pro dan kontra sampai saat ini.
Timm (1994) pada penelitiannya menyatakan bahwa alat pengusir tikus
berbasis ultrasonik hanya memberikan sedikit sekali efek terhadap tikus. Tikus
mungkin pergi untuk beberapa menit atau beberapa hari, tetapi tikus tersebut akan
kembali lagi pada habitatnya meskipun merasakan adanya gelombang ultrasonik.
Hal serupa dikemukakan oleh Bomford dan O’Brien (1990) bahwa gelombang
ultrasonik yang dihasilkan oleh alat pengusir tikus tidak efektif dan sebatas alat
penghasil suara biasa.
Hasil yang berbeda dialami oleh John (2002) dalam penelitiannya mengenai
efek gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh alat komersial terhadap tikus.
Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa tingkah laku tikus yang terkena
gelombang ultrasonik berubah dan cenderung menjauh dari alat. Tito et al (2011)
juga melakukan penelitian mengenai pengaruh gelombang ultrasonik, yaitu
dengan menggunakan gelombang ultrasonik yang berasal dari jangkrik terhadap
tikus sawah. Hasil yang diperoleh adalah gelombang tersebut dapat menimbulkan
perubahan terhadap pola perilaku makan dan gerak tikus sawah. Tetapi, intensitas
frekuensi yang dikeluarkan oleh jangkrik tidak konstan sehingga hasilnya tidak
maksimal.
Penelitian selanjutnya dilakukan oleh Simeon et al (2013) dengan membuat
alat pengusir tikus berbasis rangkaian elektronika. Alat tersebut mengeluarkan
variasi frekuensi acak antara 31-105 kHz dengan efisiensi frekuensi rata-rata
sebesar 86.5%. Kesimpulan dari penelitiannya adalah alat tersebut memiliki
potensi untuk mengusir tikus dan hama lain. Kinerja dari alat dapat ditingkatkan,
misalnya dengan menggunakan mikrokontroler yang dipasang untuk mengirimkan
suara pada pita frekuensi yang khusus.
Penelitian tentang pengaruh gelombang ultrasonik terhadap hewan yang
peka terhadap gelombang ultrasonik dilakukan juga oleh Bhadriraju (2001).
Penelitian tersebut menggunakan 9 tipe serangga, 5 alat pengusir serangga
ultrasonik komersil dengan karakteristik suara yang berbeda, 1 alat generator
ultrasonik dan 3 tempat percobaan yang berbeda. Hasil terbaik diperoleh pada
hewan ngengat. Penelitian tersebut juga menyimpulkan bahwa jumlah hewan
2
yang terusir bukanlah satu-satunya kriteria untuk mengevaluasi efektivitas
ultrasonik.
Beberapa pro dan kontra dari berbagai penelitian menunjukkan bahwa
keberhasilan gelombang ultrasonik dalam mengusir tikus dan efektivitasnya masih
dipertanyakan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan menganalisis alat pengusir
tikus menggunakan mikrokontroler dan efek gelombang ultrasoniknya terhadap
tikus. Gelombang ultrasonik yang dihasilkan dapat diatur secara manual dengan
beberapa variasi frekuensi. Hal ini bertujuan menghindari dampak adaptasi tikus
pada alat dan mencari frekuensi terbaik untuk mengusir tikus.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1 Membuat alat pengusir tikus dengan menggunakan gelombang ultrasonik yang
berbasis mikrokontroler.
2 Melihat pengaruh gelombang ultrasonik yang dihasilkan alat terhadap tikus.
Ruang Lingkup Penelitian
1
2
3
4
Ruang lingkup penelitian adalah:
Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Uno Rev3.
Hewan yang dijadikan percobaan pada penelitian adalah tikus putih (galur SD).
Tempat pengujian adalah ruangan tertutup.
Efek gelombang ultrasonik pada penelitian hanya melihat apakah tikus merasa
terganggu atau ketakutan jika diberikan gelombang ultrasonik dari alat.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan untuk dikembangkan sebagai alat pengusir tikus
rumah tangga jika efek gelombang ultrasonik ternyata berhasil mengusir tikus.
METODE
Penelitian yang dilakukan terbagi menjadi beberapa tahapan proses, yaitu
analisis kebutuhan dan perancangan, persiapan alat dan bahan, implementasi,
pengujian, dan evaluasi. Gambar 1 menunjukkan tahapan proses tersebut.
1 Analisis Kebutuhan dan Perancangan
Tahapan ini menentukan komponen yang diperlukan dalam
pembuatan alat. Perancangan dibagi menjadi 2 tahap, yaitu perancangan alat
pengusir tikus dan perancangan alat pengujian. Perancangan alat pengusir
tikus menentukan gambaran umum dari alat yang akan dibuat. Alat yang
akan dibuat diharapkan dapat menghasilkan gelombang ultrasonik dengan
3
Gambar 1 Flowchart proses penelitian
berbagai variasi frekuensi. Perancangan alat pengujian menentukan
gambaran umum mengenai
proses pengujian gelombang ultrasonik
terhadap tikus. Alat pengujian yang akan dibuat merupakan kandang tikus
dengan skema 2 kandang yang dihubungkan dengan saluran penghubung
sehingga tikus dapat berpindah dari kandang satu ke kandang lainnya.
2 Persiapan Alat dan Bahan
Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah mengumpulkan alat
dan bahan yang akan digunakan pada penelitian, serta menguji masingmasing alat. Persiapan dibagi menjadi 2, yaitu persiapan alat dan bahan
untuk pembuatan alat dan persiapan alat dan bahan untuk pengujian alat.
Speaker yang digunakan adalah yang memiliki jangkauan frekuensi antara
2–60 kHz. Komponen utama yang akan digunakan pada penelitian adalah
mikrokontroler Arduino Uno, sedangkan komponen lain sebagai pendukung
di antaranya kabel, resistor, speaker, dan sebagainya. Arduino Uno
digunakan karena mempunyai berbagai fungsi yang sudah terintegrasi di
dalam satu modul mikrokontroler dan sudah siap pakai . Model skematik
sederhana dari mikrokontroler Arduino Uno (circuit-diagram.org) terbaru
atau Rev3 dapat dilihat pada Gambar 2. Model skematik Arduino Uno
secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.
Gambar 2 menunjukkan bahwa Arduino Uno memiliki 29 pin dengan
deskripsi sebagai berikut :
Digital pin I/O D0-D13: pin ini berfungsi untuk menerima data masukan
atau memberi nilai keluaran berupa data digital, selain itu beberapa pin
diantaranya dapat digunakan sebagai pulse width modulation (PWM)
untuk melakukan pengontrolan servo dan lain sebagainya.
Pin A0-A1: pin ini berfungsi untuk mengkonversi data masukan berupa
data analog yang dikonversi menjadi data digital (ADC).
RESET: pin ini berfungsi untuk mengatur kembali chip Atmega328
seperti keadaan awal.
Vin: pin ini perlu dihubungkan dengan tegangan positif bila board
bekerja tanpa melalui adaptor atau kabel USB.
4
GND: pin ini perlu dih
dihubungkan dengan tegangan negatif bila board
bekerja tanpa melalui adaptor atau kabel USB.
5 V dan 3.3 V: pin ini memberikan tegangan keluaran senilai 5 V dan
3.3 V.
IOREF: pin ini berfungsi untuk membantu chip Atmega328 untuk
melakukan penyesuaian tegangan masukan dengan tegangan yang
dibutuhkan oleh chip untuk beroperasi.
AREF: pin ini
ni berfungsi untuk mengkonfigurasi tegangan referensi
ferensi yang
digunakan untuk inpu
input analog.
.
Sumber : circuit-diagram.org
Gambar 2 Arduino Uno Rev3
Jenis tikus yang digunakan sebagai objek percobaan adalah tikus
putih galur sprague dawley.
dawley Tikus sprague dawley digunakan sebagai
pengganti tikus rumah karena masih satu genus dengan tikus rumah. Tikus
ini merupakan salah satu jenis tikus albino dari tikus Norway (R
Rattus
norvegicus) yang biasa dipakai dalam percobaan. Tikus jenis albino
mempunyai jangkauan pendengaran
pendengara yang sama dengan tikus normal dan
dapat mendengar gelombang ultrasonik (Heffner Henry 1985; Heffner
Rikye 1985).
3
Implementasi
Tahapan ini adalah melakukan implementasi dengan alat dan bahan
yang telah dipersiapkan sebelumnya. Alat yang telah dirangkai, kemudian
diprogram agar dapat membangkitkan
memb
gelombang ultrasonik. Frekuensi
rekuensi
yang akan dihasilkan oleh alat
a adalah antara 5 sampai 60 kHz sesuai dengan
jangkauan suara tikus (Heffner
(Heffne Henry 2007; Heffner Rickye 2007). Nilai
tersebut digunakan berdasarkan jangkauan suara yang
ng dimiliki oleh tikus
tikus.
Pemakaian resistor secara seri pada speaker sangat diperlukan untuk
membagi arus antara speaker dan mikrokontroller. Mikrokontroler dapat
mengalami kerusakan akibat arus balik yang dikirim oleh speaker karena
impendansi speaker sangat
sang kecil. Hambatan minimum dari resistor yang
digunakan dapat dihitung dengan
de
menggunakan hukum ohm sebagai
ebagai berikut
(Giancoli, 2005):
5
=
dengan :
R = nilai hambatan (Ohm)
V= nilai tegangan (Volt)
I = nilai arus (Ampere)
(1)
4 Pengujian
Pengujian dibagi menjadi 2 tahap, yaitu pengujian frekuensi alat dan
pengujian pengaruh gelombang ultrasonik. Pengujian frekuensi dilakukan
untuk melihat nilai frekuensi yang dihasilkan oleh alat sesuai dengan nilai
frekuensi yang dipasang di alat. Nilai frekuensi yang dihasilkan oleh alat
diamati dengan menggunakan osiloskop. Nilai frekuensi alat yang
didapatkan berdasarkan keluaran pada osiloskop dapat dihitung dengan
menggunakan rumus berikut:
=
1
(2)
dengan:
f = nilai frekuensi
T = periode, yang dihitung dari jumlah kotak dalam 1 gelombang dikali span
waktu pada osiloskop
Persentase kesalahan antara frekuensi masukan dengan frekuensi keluaran
setelah pengujian frekuensi alat perlu dihitung dengan rumus :
sehingga
Galat (%) =
−
x 100%
Akurasi (%) = 100%
dengan:
= nilai yang diharapkan
= nilai yang terukur
Galat
(3)
(4)
Pengujian kedua adalah pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
terhadap tikus. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui efek dari suara
ultrasonik terhadap tikus. Pengujian yang dilakukan menggunakan skema 2
kandang. Oleh karena itu, intensitas gelombang ultrasonik antara kandang 1
dan kandang 2 dapat dihitung. Intensitas merupakan kekuatan dari
gelombang suara. Intensitas gelombang akan menurun dengan jarak sumber
suara. Perbedaan intensitas antara kandang 1 dan kandang 2 dapat
ditentukan dengan menggunakan Persamaan (5) (Giancoli, 2005). Asumsi
yang digunakan pada penelitian ini adalah sumber bunyi memancar ke
segala arah (omnidirectional) dengan daya yang sama besar. Oleh karena
itu, luas yang digunakan adalah luas permukaan bola (Giancoli, 2005). Jarijari yang digunakan pada kasus ini adalah jarak dari sumber suara dengan
6
posisi tikus seperti ilustrasi yang terdapat pada Gambar 3, sehingga
Persamaan (5) dapat diturunkan menjadi Persamaan (6).
(5)
(6)
dengan:
I = Intensitas bunyi (W/m)2
P = Energi tiap satuan waktu
A = Luas (m2)
r = jari-jari (jarak antara sumber bunyi dengan tikus)
Gambar 3 Ilustrasi jarak sumber suara terhadap tikus
Daya yang dikeluarkan oleh alat pada penelitian ini diasumsikan sama. Oleh
karena itu, perbandingan intensitas antar kandang dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (7) sebagai berikut :
(7)
dengan:
I1 = intensitas kandang 1
I2 = intensitas kandang 2
r1 = jarak kandang 1 dengan alat
r2 = jarak kandang 2 dengan alat
5
Evaluasi
Tahapan ini mengevaluasi hasil pengujian yang dilakukan pada
penelitian. Pengujian frekuensi dinyatakan berhasil dengan baik apabila
7
frekuensi yang dirancang sama dengan frekuensi yang dikeluarkan. Hasil
pengujian pengaruh gelombang ultrasonik dievaluasi untuk melihat apakah
gelombang ultrasonik berpengaruh atau tidak terhadap tikus.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kebutuhan dan Perancangan
Perancangan alat yang dilakukan pada penelitian terdiri atas 2 jenis, yaitu:
1 Perancangan alat pengusir tikus
Alat pengusir tikus yang dibuat dapat menghasilkan beberapa variasi
frekuensi dengan jangkauan antara 5-60 kHz sesuai dengan jangkauan suara
yang dimiliki oleh tikus (Heffner Henry 2007; Heffner Rickye 2007).
Pemakai dapat memilih frekuensi yang akan dihasilkan dengan menekan
keypad yang terpasang pada alat. Keypad tersebut mewakili nilai frekuensi
yang bisa dihasilkan oleh alat. Selain itu alat tersebut juga dapat
menghasilkan frekuensi acak antara 20-60 kHz untuk mengatasi adaptasi
tikus terhadap suara. Ilustrasi alat pengusir tikus yang dibuat dapat dilihat
pada Gambar 4.
Keterangan yang terdapat pada Gambar 4 menunjukkan deskripsi nilai
frekuensi yang terdapat pada setiap tombol keypad. Lampu LED yang
terpasang pada alat menunjukkan status alat. Lampu LED pertama
menunjukkan status bahwa alat tersebut menyala, sedangkan Lampu LED
kedua menunjukkan status bahwa alat sedang mengeluarkan suara.
Gambar 4 Ilustrasi alat
2 Perancangan alat pengujian
Pengujian yang dilakukan terdiri atas 2 tahap, yaitu pengujian
frekuensi dan pengujian fungsi alat. Pengujian frekuensi dilakukan dengan
mengecek nilai frekuensi yang dihasilkan oleh alat menggunakan osiloskop.
Sedangkan pengujian fungsi alat, yaitu melihat efek gelombang ultrasonik
terhadap tikus. Tikus yang dijadikan objek percobaan adalah tikus putih
yang biasa digunakan sebagai tikus percobaan penelitian. Pengujian
dilakukan di tempat tertutup dengan menggunakan 2 kandang berbeda.
8
Pengamatan dilakukan dengan cara merekam tingkah laku tikus dengan alat
perekam video yang telah dipasang pada setiap kandang. Ilustrasi dari
pengujian fungsi alat dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 memperlihatkan skema 2 kandang yang dihubungkan
dengan suatu saluran penghubung yang dapat dilewati oleh tikus. Pengujian
ini bertujuan melihat apakah tikus akan berpindah tempat atau merasa
terganggu jika terkena gelombang ultrasonik.
Gambar 4 Ilustrasi pengujian alat
Persiapan Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan untuk membuat alat pengusir tikus pada
penelitian adalah sebagai berikut:
Mikrokontroler Arduino Uno R3
Breadboard mini
Speaker piezo L010 8 Ω
Resistor
LED
Membran keypad matriks 4 x 4
Kabel penghubung male to male
Alat dan bahan yang digunakan untuk tahapan pengujian adalah sebagai
berikut:
Kawat persegi 4 meter
Kardus
Pipa air 3 inchi 4 meter
Pipa berbentuk L
Perlengkapan hewan peliharaan
Tikus putih sprague dawley 2 ekor masing masing jantan dan betina
Webcam
Osiloskop GOS-6103
Alat dan bahan yang telah dipersiapkan dicek terlebih dahulu. Hal ini
dilakukan untuk melihat apakah alat dan bahan tersebut berfungsi dengan baik
atau tidak. Beberapa alat dan bahan yang dicek adalah mikrokontroler, resistor,
LED, speaker, dan lain-lain. Tabel 1 menunjukkan hasil pengecekan alat dan
bahan pada penelitian. Semua alat dan bahan yang telah dicek berfungsi dengan
baik seperti yang telah ditunjukkan di Tabel 1.
9
Tabel 1 Hasil pengecekan alat dan bahan
Nama alat/bahan
Mikrokontroler
Breadboard
Speaker
LED
Resistor
Keypad
Kabel
Webcam
Osiloskop
Hasil Pengecekan
Berfungsi
Tidak Berfungsi
√
√
√
√
√
√
√
√
√
-
Implementasi
Implementasi yang dilakukan pada penelitian terdiri atas 2 jenis, yaitu:
1 Alat pengusir tikus
Alat pengusir tikus yang dibuat memiliki beberapa variasi frekuensi
yang diwakili oleh tombol keypad yang dipasang pada alat. Frekuensi yang
dapat dihasilkan oleh alat adalah 5-60 kHz. Rangkaian alat pengusir tikus
yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 5.
Pin arduino yang digunakan pada rangkaian pada Gambar 5
menghubungkan keypad dan Arduino sebanyak 8 pin digital, yaitu pin
2,3,4,5,6,7,8, dan 11 karena keypad membutuhkan 8 pin data. Pin yang
digunakan speaker pada arduino adalah fixed pin yaitu pin 9 dan pin 10
karena library suara yang digunakan adalah toneAc library. ToneAc library
adalah salah satu open source library yang disediakan oleh arduino untuk
menghasilkan suara. Lampu LED sebanyak 2 buah berfungsi untuk
menandakan status hidupnya alat dan hidupnya suara.
Arus maksimum pada pin I/O Arduino Uno adalah 40 mA. Oleh
karena itu, jika tegangan keluaran dari pin sebesar 5V, hambatan minimum
dari resistor yang digunakan apabila menggunakan Persamaan (1) adalah
sebagai berikut:
5
= 125 Ω
=
0.04
Hambatan minimum yang harus digunakan adalah 125 Ω. Resistor yang
dipakai pada rangkaian alat sebesar 120 Ω. Nilai hambatan akan bertambah
menjadi 128 Ω karena dipasang secara seri dengan speaker yang
mempunyai hambatan sebesar 8 Ω.
10
Gambar 5 Rangkaian alat pengusir tikus
Maksimal frekuensi yang bisa dihasilkan oleh Arduino Uno R3 adalah
8 MHz (arduino.cc). Frekuensi yang diimplementasikan pada alat adalah 13
nilai frekuensi dengan rentang 5 – 60 kHz dan pemilihannya dilakukan
dengan menekan tombol keypad. Nilai frekuensi untuk setiap tombol yang
diimplementasikan dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan
representasi tombol terhadap frekuensi yang akan dihasilkan oleh alat.
Tombol 1 menghasilkan frekuensi 5 kHz, tombol 2 menghasilkan frekuensi
10 kHz, tombol 3 menghasilkan 15 kHz dan seterusnya. Tombol D
digunakan untuk menghasilkan frekuensi acak.
Tombol yang tersisa seperti ‘#’ dan ‘*’ pada keypad digunakan untuk
pengaturan volume. Tombol ’#’ untuk volume up dan tombol ‘*’ untuk
volume down. Tombol 0 digunakan untuk menghentikan suara. Delay
selama 1 detik diberikan pada tombol frekuensi acak untuk menghindari
adaptasi pendengaran tikus terhadap gelombang ultrasonik.
Tabel 2 Daftar nilai frekuensi yang dipasang
Tombol Frekuensi yang dipasang (kHz)
1
5
2
10
3
15
4
20
5
25
6
30
7
35
8
40
9
45
A
50
B
55
C
60
D
20 – 60
11
Library suara yang digunakan adalah toneAc library karena library ini
dapat menghasilkan kualitas suara yang baik dan tinggi (arduino.cc).
Volume suara yang dimiliki oleh toneAc library memiliki rentang antara 110 yang menandakan bahwa nilai 1 merupakan volume terkecil dan nilai 10
merupakan volume terbesar. Kode program yang diimplementasikan pada
alat dapat dilihat pada Lampiran 2. Hasil implementasi pembuatan alat dapat
dilihat pada Lampiran 3.
2 Alat pengujian
Kandang tikus yang digunakan terbuat dari kawat persegi yang
dimodifikasi dengan sambungan pipa air berbentuk L. Pipa air digunakan
sebagai saluran penghubung antar kandang sehingga tikus dapat berpindah
dari kandang satu ke kandang lain. Setiap kandang dipasang webcam untuk
merekam tingkah laku tikus. Gambar 6 dan Gambar 7 merupakan
implementasi dari kandang tikus yang telah dibuat untuk tahap pengujian.
Gambar 6 Implementasi kandang 1
Gambar 7 Implementasi kandang 2
Pengujian
Pengujian pada penelitian dibagi menjadi 2 tahap, yaitu:
12
1 Pengujian frekuensi
Pengujian frekuensi dilakukan untuk melihat frekuensi yang
dihasilkan oleh alat sesuai dengan frekuensi yang dipasang. Hasil pengujian
frekuensi dicek dengan menggunakan osiloskop. Nilai frekuensi pada
osiloskop dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (1). Sedangkan
akurasi setiap frekuensi dihitung dengan menggunakan Persamaan (2) dan
(3). Hasil pengujian frekuensi alat dapat dilihat pada Tabel 3.
Hasil pengujian pada Tabel 3 menunjukkan adanya sedikit perbedaan
pada frekuensi yang dihasilkan alat dengan nilai frekuensi yang dipasang
ketika diukur dengan osiloskop. Hal ini terjadi karena keterbatasan detail
pengukuran pada osiloskop yang digunakan. Hasil akurasi frekuensi yang
dihasilkan mencapai 99%. Artinya, frekuensi yang dikeluarkan oleh alat
hampir sama dengan frekuensi yang diharapkan. Ketelitian angka pada
osiloskop yang digunakan untuk menghitung jumlah kotak pada layar
adalah 1 digit di belakang angka, sehingga ada beberapa nilai frekuensi yang
tidak sesuai dengan frekuensi yang telah dipasang pada alat. Gelombang
hasil pengujian alat menggunakan osiloskop dapat dilihat pada Lampiran 4.
Tombol
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
Tabel 3 Hasil pengujian frekuensi
Frekuensi yang Frekuensi yang dihasilkan
(Hz)
dipasang (Hz)
5000
5000
10000
10000
15000
15037
20000
20000
25000
25000
30000
30303
35000
35087
40000
40000
45000
45454
50000
50000
55000
55555
60000
60606
20000 – 60000 Min 20000, Max 60606
Rataan akurasi frekuensi
Akurasi
100%
100%
99%
100%
100%
98%
99%
100%
98%
100%
98%
98%
99 %
99%
2 Pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
Pengujian fungsi alat dilakukan untuk melihat efek dari suara yang
dihasilkan oleh alat terhadap tikus. Tikus yang dijadikan objek percobaan
dibiarkan beradaptasi terlebih dahulu terhadap lingkungan baru di
sekitarnya. Adaptasi terhadap kandang 1 dan kandang 2 dilakukan selama 6
hari untuk masing masing setiap kandang 3 hari. Pengujian dilakukan
dengan memberikan makanan di kandang yang telah dipasang alat pengusir
tikus. Makanan dan minuman untuk tikus diletakkan di kandang 1. Gambar
8 merupakan skema pengujian fungsi alat yang diterapkan pada penelitian.
13
Gambar 8 Skema pengujian alat terhadap
Gambar 8 menunjukkan jarak alat terhadap kandang 1 sebesar 1 meter
mengacu pada penelitian Tito et al (2013). Penelitiannya menunjukkan
bahwa pemaparan gelombang ultrasonik dengan jarak 1 meter merupakan
hasil terbaik yang dapat diperoleh. Gelombang ultrasonik dari alat akan
menyebar ke kandang 1 dan kandang 2, tetapi intensitas dari gelombang
yang diterima pada kandang 2 akan berbeda dengan kandang 1. Hasil yang
perbandingan instensitas yang diperoleh dengan menggunakan Persamaan
(7) adalah sebagai berikut :
=
3.2
10.24
=
1
1
kandang 1 memiliki intensitas 10.24 kali lebih besar dibandingkan dengan
intensitas yang terdapat pada kandang 2.
Pengujian dilakukan pada sebanyak 3 kali untuk setiap frekuensi
dengan melihat rata-rata perilaku tikus terhadap gelombang ultrasonik dari
alat selama 1 bulan, dengan total sebanyak 39 kali. Parameter yang diamati
adalah perilaku dan posisi makan tikus. Tikus dibiarkan puasa makanan
selama 12 - 24 jam untuk setiap pengujian. Hal ini bertujuan memicu nafsu
makan tikus dan melihat apakah tikus akan memakan makanan yang
diberikan meskipun alat sedang dinyalakan. Hasil pengujian terhadap tikus
dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 menunjukkan bahwa perilaku tikus tidak berubah terhadap
gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh alat untuk semua tingkat
frekuensi di semua percobaan. Keterangan tidak merespon yang tercantum
pada Tabel 4 memberikan arti bahwa tikus selalu mengambil makanan yang
telah disediakan meskipun alat sudah dinyalakan. Posisi makan tikus ketika
alat sedang dinyalakan hanya berada pada kandang 1 atau pipa.Tikus tidak
terpengaruh oleh suara alat pada frekuensi 5 – 15 kHz karena posisi makan
tikus berada pada kandang 1 untuk semua percobaan. Hal ini mungkin
disebabkan karena frekuensi 5 – 15 kHz bukan frekuensi ultrasonik . Posisi
14
makan tikus mengalami perubahan untuk beberapa percobaan pada
frekuensi tinggi di atas 45 kHz. Namun, hal tersebut tidak terulang di
pengujian 2 dan pengujian 3. Posisi makan tikus secara dominan berada di
pipa pada frekuensi 50 dan 60 kHz, yaitu dua dari tiga pengujian yang
dilakukan. Namun, hal tersebut juga belum bisa menunjukkan bahwa tikus
takut terhadap nilai frekuensi tersebut karena pada pengamatan ini, jarak
pipa yang ditempati oleh tikus ketika makan tidak diketahui.
Frekuensi acak yang dipasang pada pengujian 1, 2, dan 3 memiliki
rata-rata sebesar 39 kHz, 40 kHz, dan 30 kHz. Contoh pembangkitan
frekuensi acak dapat dilihat pada Lampiran 5. Frekuensi tersebut ternyata
tidak memberikan pengaruh terhadap tikus. Data pengamatan pada Tabel 4
menunjukkan bahwa tikus tidak merespon sama sekali terhadap gelombang
ultrasonik yang frekuensinya dipasang secara acak. Posisi makan tikus pada
frekuensi acak dominan berada di kandang 1.
Tabel 4 Hasil pengujian gelombang ultrasonik terhadap tikus
Frekuensi
5 kHz
10 kHz
15 kHz
20 kHz
25 kHz
30 kHz
35 kHz
40 kHz
45 kHz
50 kHz
55 kHz
60 kHz
20 – 60 kHz
I
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
c
Perilaku Tikusa
II
III
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
Posisi Makanb
I
II
III
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
P
K1
K1
K1
K1
K1
P
K1
K1
K1
K1
K1
P
K1
P
K1
P
K1
P
P
K1
K1
P
P
K1
P
K1
K1
a
Respon tikus terhadap alat, TM = Tidak Merespon ; M = Merespon
Posisi tikus ketika sedang makan, K1 = Kandang 1 ; K2 = Kandang 2 ; P = Pipa
c
Percobaan, I = Kesatu ; II = Kedua ; III = Ketiga
b
Evaluasi
Alat pengusir tikus menggunakan gelombang ultrasonik yang dibuat pada
penelitian ini telah berhasil dengan baik. Hal ini ditunjukkan dengan rataan
akurasi frekuensi alat yang mencapai 99%. Nilai frekuensi gelombang yang keluar
dari alat sebagian besar sama dengan frekuensi masukan yang dipasang pada alat
melalui tombol keypad. Alat belum bisa menunjukkan frekuensi berapa yang
sedang dinyalakan atau dipilih oleh pengguna karena status frekuensi hanya
diwakili oleh lampu LED yang memberikan status hidup atau tidaknya suara.
Gelombang ultrasonik yang dihasilkan mempunyai pengaruh yang tidak
signifikan dalam mengusir tikus. Tikus tidak merasa terganggu terhadap suara
yang dihasilkan, karena makanan yang disediakan selalu dimakan ketika alat
15
dipasang di dekat kandang. Hal tersebut mungkin disebabkan karena parameter
yang digunakan dalam pengujian ini hanya tingkat frekuensi, perilaku tikus, dan
posisi makan, sedangkan parameter pengujian yang dilakukan oleh Tito et al
(2011) adalah waktu, jarak, tingkat frekuensi, dan perilaku. Waktu pengujian yang
dilakukan pada penelitian ini hanya 1 bulan, sedangkan pada oleh Tito et al
(2011) 3 bulan.
Posisi makan tikus secara dominan berada di kandang yang posisinya dekat
dengan alat, sehingga dapat disimpulkan bahwa tikus mengabaikan gelombang
ultrasonik yang dihasilkan oleh alat. Perpindahan posisi makan mungkin
disebabkan oleh kebiasaan tikus yang memilih untuk makan di tempat gelap.
Habitat yang disukai oleh tikus merupakan tempat gelap seperti lorong-lorong
(Timm,1994).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Alat pengusir tikus yang diimplementasikan dapat menghasilkan
gelombang ultrasonik dengan 13 frekuensi pada rentang 5- 60 kHz, yang dapat
dipilih dengan keypad. Rataan akurasi frekuensi alat yang diimplementasikan
mencapai 99%. Namun, tikus tidak merespon gelombang ultrasonik yang
dihasilkan oleh alat pada 39 kali pengujian selama 1 bulan. Oleh karena itu,
gelombang ultrasonik yang diimplementasikan pada penelitian ini belum efektif
untuk mengusir tikus.
Saran
Penelitian ini belum berhasil membuktikan pengaruh gelombang
ultrasonik terhadap tikus. Namun, beberapa efek lain seperti perubahan pola
makan atau pendekatan biofisik mungkin dapat dikaji lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
Baroch John. 2002. Laboratory Evaluation of the Efficacy of the Pest-ACator/Riddex System to Exclude Wild Mice. Colorado (US): Genesis
Laboratories,Inc.[internet].[diunduh 2014 maret 4]. Tersedia pada:
http://greenshiLED.com/download/2002-Genesis-Labs.pdf.
Bhadriraju S. 2001 .Ultrasound and Arthropod Pest Control: Hearing is believing.
Kansas (US): Kansas State University.[internet].[diunduh 2014 maret 4]
Tersedia pada: http://www.ksre.ksu.Edu/grsc subi/Re-search/archives.
Bomford, M., and P.H. O'Brien. 1990. Sonic deterrents in animal damage control:
a review of device tests and effectiveness. Wildl. Soc. Bull. 18:411422.[internet][diunduh
2014
oktober
17]
Tersedia
pada
:
http://www.jstor.org/stable/3782740.
Giancoli,D.C.2005.Physcis 6th edition.New Jersey(US):Prantice Hall.
16
Henry E Heffner, Rickye E Heffner. 1985. Sound localization in wild Norway rats
(Rattus norvegicus). Hearing Research. 19(2):151-155.[internet].[diunduh
2014 oktober 17] Tersedia pada: www.psychology.utoLEDo.edu/images/users/74/SoundLocalisation WildNorwayRats_1985.pdf.
Henry E Heffner, Rickye E Heffner. 2007. Hearing Range of Laboratory Animals.
Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 46(1) :1113.[internet].[diunduh 2014 juni 5] Tersedia pada: http://laboratoryofcompara
tivehearing.com/- uploads/21.JAALAS Revised.pdf.
Iradat Tito, Yanuwiadi Bagyo , Sulistya Chomsin.2011. Pengaruh Gelombang
Ultrasonik Jangkrik (Acheta domesticus) terhadap Pola Perilaku Makan Pasif
dan Gerak Pasif Tikus Sawah (Rattus argentiventer). J-PAL.[internet] 103147-1-PB.
[diunduh
2014
maret
10]Tersedia
pada:
http://jpal.ub.ac.id/indx.php/jpal/aricle/view/103.
M Simeon, A.S Mohammed , S.E Adebayo. 2013. Development and preliminary
testing pest reppeler with automatic frequency variation. International Journal
of Enggineering Science Invention.2(1).[internet].[diunduh 2014 maret 17]
Tersedia pada: www.ijesi.org/papers/Vol(2)-/D211420.
Timm, R. M. 1994. Norway Rats. Prevention and control of wildlife damage.
Cooperative
Extension
Division.
Lincoln(US)
:University
of
Nebraska.[internet] [diunduh pada 2014 oktober 17]. Tersedia pada :
http://icwdm.org/handbook/rodents/rob105.pdf
17
Lampiran 1 Skematik dan deskripsi Arduino Uno Rev3
Mikrokontroler
Operating Voltage
Input Voltage(recommend)
Input voltage (limit)
DC Current per I/O Pin
DC Current for 3,3V pin
Flash Memory
SRAM
EEPROM
Clock Speed
ATMega328
5V
7-12V
6-20V
40 mA
50 mA
32 KB
2 KB
1 KB
16 MHz
18
Lampiran 2 Implementasi kode program
#include //panggil library toneAC
#include //panggil library keypad
int i,ledPin = 13, ledPin2=12,vol=10;
long int acak; //memakai long karena nilai integer tidak
bisa mengenerate
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}
}; // inisialisasi array untuk tombol keypad
byte rowPins[ROWS] = {2,3,4,5};
byte colPins[COLS] = {6,7,8,11};
Keypad keypad = Keypad(
colPins, ROWS, COLS );
makeKeymap(keys),
rowPins,
void setup(){
//Serial.begin(9600);
pinMode(ledPin, OUTPUT);//memasang pin sebagai output
pinMode(ledPin2, OUTPUT);
}
void loop(){
digitalWrite(ledPin, HIGH); //led menyala
char key = keypad.getKey();
if(key){
switch (key){
case '1':
toneAC(5000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '2':
toneAC(10000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '3':
toneAC(15000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '4':
toneAC(20000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '5':
toneAC(25000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
19
Lampiran 2 lanjutan Implementasi kode program
case '8':
toneAC(40000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '19':
toneAC(45000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'A':
toneAC(50000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'B':
toneAC(55000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'C':
toneAC(60000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'D':
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
for(;;){
acak =random(20000,60000);
toneAC(acak,vol);
delay(1000);
char key2 = keypad.getKey();
if(key2!='D'){
break;
}
}
case '*':
noToneAC() ;
if(vol>1){
vol=vol-1;
}
break;
case '#':
noToneAC() ;
if(vol
ANALISIS PENGARUH GELOMBANG ULTRASONIK TERHADAP
TIKUS DENGAN MENGGUNAKAN ALAT PENGUSIR
TIKUS BERBASIS MIKROKONTROLER
FITHRANTO FATURAKHMAN
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN
BOGOR
PERNYATAAN
MENGENAI
SKRIPSI DAN
BOGOR
2015
3
PERNYATAAN MENGENI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Pengaruh
Gelombang Ultrasonik Terhadap Tikus dengan Menggunakan Alat Pengusir Tikus
Berbasis Mikrokontroler adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2015
Fithranto Faturakhman
NIM G64124002
ABSTRAK
FITHRANTO FATURAKHMAN. Analisis Pengaruh Gelombang
Ultrasonik Terhadap Tikus dengan Menggunakan Alat Pengusir Tikus Berbasis
Mikrokontroler. Dibimbing oleh KARLISA PRIANDANA.
Tikus merupakan salah satu hewan yang peka terhadap gelombang
ultrasonik karena memiliki jangkauan pendengaran di atas manusia. Penelitian ini
bertujuan untuk membuat alat pengusir tikus berbasis mikrokontroler dan
menganalisis pengaruh gelombang ultrasoniknya. Alat yang akan dibuat dapat
menghasilkan 13 frekuensi antara 5 – 60 kHz yang dapat dipilih melalui keypad.
Skema pengujian yang dilakukan terhadap tikus menggunakan 2 kandang yang
dihubungkan oleh pipa. Pengujian dilakukan secara langsung dengan mengamati
perilaku tikus terhadap makanannya selama 1 bulan. Hasil pengujian frekuensi
menunjukkan bahwa alat memiliki rataan akurasi frekuensi alat sebesar 99%.
Pengujian gelombang ultrasonik terhadap tikus dilakukan sebanyak 3 kali untuk
setiap frekuensi dengan hasil tikus tidak merespon terhadap alat. Namun,
beberapa pengujian untuk frekuensi diatas 20 kHz, posisi makan tikus berubah
dari kandang ke pipa. Oleh karena itu, efek gelombang ultrasonik terhadap tikus
selama pengamatan 1 bulan pada penelitian ini belum efektif untuk mengusir
tikus.
Kata kunci : alat pengusir tikus, gelombang ultrasonik, mikrokontroler, tikus
ABSTRACT
FITHRANTO FATURAKHMAN. Analysis Ultrasonic Wave Effect to Rat using
Rat Repellent Based Microcontroller. Supervised by KARLISA PRIANDANA.
Rats are sensitive to ultrasound because their frequency hearing range lies
above humans. This study aims to build a microcontroller-based rat repeller tool
and to analyze the effect of the ultrasonic waves to the rats. The tool can generate
13 frequencies ranging from 5 – 60 kHz, which are selected through a keypad.
The test was performed by using two cages connected by a pipe. The test was
performed directly on rats by observing the behavior of rats against their food for
one month. The results show that the average accuracy of generated frequencies
are of 99%. We found that the rats do not respond to the tool from 3 tests each of
frequency. However, for some tests above 20 kHz, their eating positions change
from the cage to the pipe. It can be concluded that the ultrasonic wave does not
have a significant effect on rats during one month.
Keywords : microcontroler , rat, rat repellent, ultrasonic wave
5
ANALISIS PENGARUH GELOMBANG ULTRASONIK TERHADAP
TIKUS DENGAN MENGGUNAKAN ALAT PENGUSIR
TIKUS BERBASIS MIKROKONTROLER
FITHRANTO FATURAKHMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Nama
: Fithranto Faturakhman
2015
Penguji :
1.
2.
DrEng Heru Sukoco, SSi MT
Ir Sri Wahjuni, MT
7
Judul Skripsi : Analisis Pengaruh Gelombang Ultrasonik Terhadap Tikus dengan
Menggunakan Alat Pengusir Tikus Berbasis Mikrokontroler
Nama
: Fithranto Faturakhman
NIM
: G64124002
Disetujui oleh
Karlisa Priandana, ST MEng
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi MKom
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.
Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini
yakni mikrokontroler, dengan judul Analisis Alat Pengusir Tikus dengan
Gelombang Ultrasonik Berbasis Mikrokontroller.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak saya, Budi Santoso, dan Ibu
saya, Ety Farida yang selalu mendoakan dan mendukung baik moral dan material.
Ucapan terima kasih juga kepada Ibu Karlisa Priandana, ST MEng selaku
pembimbing dari Departemen Ilmu Komputer IPB yang memberikan bantuan, dan
juga kepada Bapak DrEng Heru Sukoco, SSi MT serta Ibu Ir Sri Wahjuni, MT
selaku penguji yang telah memberikan saran. Terima kasih juga untuk saudarasaudara saya, Fernissa dan Tri yang selalu menyemangati dan mendukung. Tidak
lupa untuk teman-teman Dody, Adi, Didi, Asep, Puguh, Riko, Widi, Beben,
Indah, Bentar yang membantu dan menyemangati, serta teman-teman Ilmu
Komputer Alih Jenis angkatan 7.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2015
Fithranto Faturakhman
ix
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
x
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Analisis Kebutuhan dan Perancangan
2
Persiapan Alat dan Bahan
3
Implementasi
4
Pengujian
5
Evaluasi
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Analisis Kebutuhan dan Perancangan
7
Perancangan alat pengusir tikus
7
Perancangan alat pengujian
7
Persiapan Alat dan Bahan
8
Implementasi
9
Alat pengusir tikus
Alat pengujian
Pengujian
9
11
11
Pengujian frekuensi
12
Pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
12
Evaluasi
14
SIMPULAN DAN SARAN
15
Simpulan
15
Saran
15
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Hasil pengecekan alat dan bahan
Tabel 2 Daftar nilai frekuensi yang dipasang
Tabel 3 Hasil pengujian frekuensi
Tabel 4 Hasil pengujian gelombang ultrasonik terhadap tikus
9
10
12
14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Flowchart proses penelitian
Gambar 2 Arduino Uno Rev3
Gambar 3 Ilustrasi jarak sumber suara terhadap tikus
Gambar 4 Ilustrasi pengujian alat
Gambar 5 Rangkaian alat pengusir tikus
Gambar 6 Implementasi kandang 1
Gambar 7 Implementasi kandang 2
Gambar 8 Skema pengujian alat terhadap
3
4
6
8
10
11
11
13
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Skematik dan deskripsi Arduino Uno Rev3
Lampiran 2 Implementasi kode program
Lampiran 3 Implementasi alat
Lampiran 4 Hasil pengujian frekuensi dengan menggunakan osiloskop
Lampiran 5 Contoh pembangkitan frekuensi acak
17
18
20
20
22
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tikus merupakan hewan pengganggu bagi perumahan dan industri, bahkan
beberapa spesiesnya digolongkan menjadi hama pertanian. Beberapa cara yang
dapat dilakukan untuk membasmi atau mengusir tikus yaitu dengan menggunakan
perangkap, racun, atau memelihara predator alami. Usaha tersebut bermanfaat,
tetapi mengandung risiko yang dapat membahayakan atau bahkan mengganggu
pemakainya.
Salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk mengusir tikus adalah
menggunakan gelombang. Tikus merupakan salah satu hewan yang peka terhadap
gelombang ultrasonik karena tikus memiliki jangkauan pendengaran antara 5-60
kHz (Heffner Henry 2007; Heffner Rickye 2007). Akan tetapi, berbagai penelitian
mengenai efek gelombang ultrasonik yang dapat mengusir tikus masih
menimbulkan hasil yang pro dan kontra sampai saat ini.
Timm (1994) pada penelitiannya menyatakan bahwa alat pengusir tikus
berbasis ultrasonik hanya memberikan sedikit sekali efek terhadap tikus. Tikus
mungkin pergi untuk beberapa menit atau beberapa hari, tetapi tikus tersebut akan
kembali lagi pada habitatnya meskipun merasakan adanya gelombang ultrasonik.
Hal serupa dikemukakan oleh Bomford dan O’Brien (1990) bahwa gelombang
ultrasonik yang dihasilkan oleh alat pengusir tikus tidak efektif dan sebatas alat
penghasil suara biasa.
Hasil yang berbeda dialami oleh John (2002) dalam penelitiannya mengenai
efek gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh alat komersial terhadap tikus.
Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa tingkah laku tikus yang terkena
gelombang ultrasonik berubah dan cenderung menjauh dari alat. Tito et al (2011)
juga melakukan penelitian mengenai pengaruh gelombang ultrasonik, yaitu
dengan menggunakan gelombang ultrasonik yang berasal dari jangkrik terhadap
tikus sawah. Hasil yang diperoleh adalah gelombang tersebut dapat menimbulkan
perubahan terhadap pola perilaku makan dan gerak tikus sawah. Tetapi, intensitas
frekuensi yang dikeluarkan oleh jangkrik tidak konstan sehingga hasilnya tidak
maksimal.
Penelitian selanjutnya dilakukan oleh Simeon et al (2013) dengan membuat
alat pengusir tikus berbasis rangkaian elektronika. Alat tersebut mengeluarkan
variasi frekuensi acak antara 31-105 kHz dengan efisiensi frekuensi rata-rata
sebesar 86.5%. Kesimpulan dari penelitiannya adalah alat tersebut memiliki
potensi untuk mengusir tikus dan hama lain. Kinerja dari alat dapat ditingkatkan,
misalnya dengan menggunakan mikrokontroler yang dipasang untuk mengirimkan
suara pada pita frekuensi yang khusus.
Penelitian tentang pengaruh gelombang ultrasonik terhadap hewan yang
peka terhadap gelombang ultrasonik dilakukan juga oleh Bhadriraju (2001).
Penelitian tersebut menggunakan 9 tipe serangga, 5 alat pengusir serangga
ultrasonik komersil dengan karakteristik suara yang berbeda, 1 alat generator
ultrasonik dan 3 tempat percobaan yang berbeda. Hasil terbaik diperoleh pada
hewan ngengat. Penelitian tersebut juga menyimpulkan bahwa jumlah hewan
2
yang terusir bukanlah satu-satunya kriteria untuk mengevaluasi efektivitas
ultrasonik.
Beberapa pro dan kontra dari berbagai penelitian menunjukkan bahwa
keberhasilan gelombang ultrasonik dalam mengusir tikus dan efektivitasnya masih
dipertanyakan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan menganalisis alat pengusir
tikus menggunakan mikrokontroler dan efek gelombang ultrasoniknya terhadap
tikus. Gelombang ultrasonik yang dihasilkan dapat diatur secara manual dengan
beberapa variasi frekuensi. Hal ini bertujuan menghindari dampak adaptasi tikus
pada alat dan mencari frekuensi terbaik untuk mengusir tikus.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1 Membuat alat pengusir tikus dengan menggunakan gelombang ultrasonik yang
berbasis mikrokontroler.
2 Melihat pengaruh gelombang ultrasonik yang dihasilkan alat terhadap tikus.
Ruang Lingkup Penelitian
1
2
3
4
Ruang lingkup penelitian adalah:
Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Uno Rev3.
Hewan yang dijadikan percobaan pada penelitian adalah tikus putih (galur SD).
Tempat pengujian adalah ruangan tertutup.
Efek gelombang ultrasonik pada penelitian hanya melihat apakah tikus merasa
terganggu atau ketakutan jika diberikan gelombang ultrasonik dari alat.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan untuk dikembangkan sebagai alat pengusir tikus
rumah tangga jika efek gelombang ultrasonik ternyata berhasil mengusir tikus.
METODE
Penelitian yang dilakukan terbagi menjadi beberapa tahapan proses, yaitu
analisis kebutuhan dan perancangan, persiapan alat dan bahan, implementasi,
pengujian, dan evaluasi. Gambar 1 menunjukkan tahapan proses tersebut.
1 Analisis Kebutuhan dan Perancangan
Tahapan ini menentukan komponen yang diperlukan dalam
pembuatan alat. Perancangan dibagi menjadi 2 tahap, yaitu perancangan alat
pengusir tikus dan perancangan alat pengujian. Perancangan alat pengusir
tikus menentukan gambaran umum dari alat yang akan dibuat. Alat yang
akan dibuat diharapkan dapat menghasilkan gelombang ultrasonik dengan
3
Gambar 1 Flowchart proses penelitian
berbagai variasi frekuensi. Perancangan alat pengujian menentukan
gambaran umum mengenai
proses pengujian gelombang ultrasonik
terhadap tikus. Alat pengujian yang akan dibuat merupakan kandang tikus
dengan skema 2 kandang yang dihubungkan dengan saluran penghubung
sehingga tikus dapat berpindah dari kandang satu ke kandang lainnya.
2 Persiapan Alat dan Bahan
Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah mengumpulkan alat
dan bahan yang akan digunakan pada penelitian, serta menguji masingmasing alat. Persiapan dibagi menjadi 2, yaitu persiapan alat dan bahan
untuk pembuatan alat dan persiapan alat dan bahan untuk pengujian alat.
Speaker yang digunakan adalah yang memiliki jangkauan frekuensi antara
2–60 kHz. Komponen utama yang akan digunakan pada penelitian adalah
mikrokontroler Arduino Uno, sedangkan komponen lain sebagai pendukung
di antaranya kabel, resistor, speaker, dan sebagainya. Arduino Uno
digunakan karena mempunyai berbagai fungsi yang sudah terintegrasi di
dalam satu modul mikrokontroler dan sudah siap pakai . Model skematik
sederhana dari mikrokontroler Arduino Uno (circuit-diagram.org) terbaru
atau Rev3 dapat dilihat pada Gambar 2. Model skematik Arduino Uno
secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.
Gambar 2 menunjukkan bahwa Arduino Uno memiliki 29 pin dengan
deskripsi sebagai berikut :
Digital pin I/O D0-D13: pin ini berfungsi untuk menerima data masukan
atau memberi nilai keluaran berupa data digital, selain itu beberapa pin
diantaranya dapat digunakan sebagai pulse width modulation (PWM)
untuk melakukan pengontrolan servo dan lain sebagainya.
Pin A0-A1: pin ini berfungsi untuk mengkonversi data masukan berupa
data analog yang dikonversi menjadi data digital (ADC).
RESET: pin ini berfungsi untuk mengatur kembali chip Atmega328
seperti keadaan awal.
Vin: pin ini perlu dihubungkan dengan tegangan positif bila board
bekerja tanpa melalui adaptor atau kabel USB.
4
GND: pin ini perlu dih
dihubungkan dengan tegangan negatif bila board
bekerja tanpa melalui adaptor atau kabel USB.
5 V dan 3.3 V: pin ini memberikan tegangan keluaran senilai 5 V dan
3.3 V.
IOREF: pin ini berfungsi untuk membantu chip Atmega328 untuk
melakukan penyesuaian tegangan masukan dengan tegangan yang
dibutuhkan oleh chip untuk beroperasi.
AREF: pin ini
ni berfungsi untuk mengkonfigurasi tegangan referensi
ferensi yang
digunakan untuk inpu
input analog.
.
Sumber : circuit-diagram.org
Gambar 2 Arduino Uno Rev3
Jenis tikus yang digunakan sebagai objek percobaan adalah tikus
putih galur sprague dawley.
dawley Tikus sprague dawley digunakan sebagai
pengganti tikus rumah karena masih satu genus dengan tikus rumah. Tikus
ini merupakan salah satu jenis tikus albino dari tikus Norway (R
Rattus
norvegicus) yang biasa dipakai dalam percobaan. Tikus jenis albino
mempunyai jangkauan pendengaran
pendengara yang sama dengan tikus normal dan
dapat mendengar gelombang ultrasonik (Heffner Henry 1985; Heffner
Rikye 1985).
3
Implementasi
Tahapan ini adalah melakukan implementasi dengan alat dan bahan
yang telah dipersiapkan sebelumnya. Alat yang telah dirangkai, kemudian
diprogram agar dapat membangkitkan
memb
gelombang ultrasonik. Frekuensi
rekuensi
yang akan dihasilkan oleh alat
a adalah antara 5 sampai 60 kHz sesuai dengan
jangkauan suara tikus (Heffner
(Heffne Henry 2007; Heffner Rickye 2007). Nilai
tersebut digunakan berdasarkan jangkauan suara yang
ng dimiliki oleh tikus
tikus.
Pemakaian resistor secara seri pada speaker sangat diperlukan untuk
membagi arus antara speaker dan mikrokontroller. Mikrokontroler dapat
mengalami kerusakan akibat arus balik yang dikirim oleh speaker karena
impendansi speaker sangat
sang kecil. Hambatan minimum dari resistor yang
digunakan dapat dihitung dengan
de
menggunakan hukum ohm sebagai
ebagai berikut
(Giancoli, 2005):
5
=
dengan :
R = nilai hambatan (Ohm)
V= nilai tegangan (Volt)
I = nilai arus (Ampere)
(1)
4 Pengujian
Pengujian dibagi menjadi 2 tahap, yaitu pengujian frekuensi alat dan
pengujian pengaruh gelombang ultrasonik. Pengujian frekuensi dilakukan
untuk melihat nilai frekuensi yang dihasilkan oleh alat sesuai dengan nilai
frekuensi yang dipasang di alat. Nilai frekuensi yang dihasilkan oleh alat
diamati dengan menggunakan osiloskop. Nilai frekuensi alat yang
didapatkan berdasarkan keluaran pada osiloskop dapat dihitung dengan
menggunakan rumus berikut:
=
1
(2)
dengan:
f = nilai frekuensi
T = periode, yang dihitung dari jumlah kotak dalam 1 gelombang dikali span
waktu pada osiloskop
Persentase kesalahan antara frekuensi masukan dengan frekuensi keluaran
setelah pengujian frekuensi alat perlu dihitung dengan rumus :
sehingga
Galat (%) =
−
x 100%
Akurasi (%) = 100%
dengan:
= nilai yang diharapkan
= nilai yang terukur
Galat
(3)
(4)
Pengujian kedua adalah pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
terhadap tikus. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui efek dari suara
ultrasonik terhadap tikus. Pengujian yang dilakukan menggunakan skema 2
kandang. Oleh karena itu, intensitas gelombang ultrasonik antara kandang 1
dan kandang 2 dapat dihitung. Intensitas merupakan kekuatan dari
gelombang suara. Intensitas gelombang akan menurun dengan jarak sumber
suara. Perbedaan intensitas antara kandang 1 dan kandang 2 dapat
ditentukan dengan menggunakan Persamaan (5) (Giancoli, 2005). Asumsi
yang digunakan pada penelitian ini adalah sumber bunyi memancar ke
segala arah (omnidirectional) dengan daya yang sama besar. Oleh karena
itu, luas yang digunakan adalah luas permukaan bola (Giancoli, 2005). Jarijari yang digunakan pada kasus ini adalah jarak dari sumber suara dengan
6
posisi tikus seperti ilustrasi yang terdapat pada Gambar 3, sehingga
Persamaan (5) dapat diturunkan menjadi Persamaan (6).
(5)
(6)
dengan:
I = Intensitas bunyi (W/m)2
P = Energi tiap satuan waktu
A = Luas (m2)
r = jari-jari (jarak antara sumber bunyi dengan tikus)
Gambar 3 Ilustrasi jarak sumber suara terhadap tikus
Daya yang dikeluarkan oleh alat pada penelitian ini diasumsikan sama. Oleh
karena itu, perbandingan intensitas antar kandang dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (7) sebagai berikut :
(7)
dengan:
I1 = intensitas kandang 1
I2 = intensitas kandang 2
r1 = jarak kandang 1 dengan alat
r2 = jarak kandang 2 dengan alat
5
Evaluasi
Tahapan ini mengevaluasi hasil pengujian yang dilakukan pada
penelitian. Pengujian frekuensi dinyatakan berhasil dengan baik apabila
7
frekuensi yang dirancang sama dengan frekuensi yang dikeluarkan. Hasil
pengujian pengaruh gelombang ultrasonik dievaluasi untuk melihat apakah
gelombang ultrasonik berpengaruh atau tidak terhadap tikus.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kebutuhan dan Perancangan
Perancangan alat yang dilakukan pada penelitian terdiri atas 2 jenis, yaitu:
1 Perancangan alat pengusir tikus
Alat pengusir tikus yang dibuat dapat menghasilkan beberapa variasi
frekuensi dengan jangkauan antara 5-60 kHz sesuai dengan jangkauan suara
yang dimiliki oleh tikus (Heffner Henry 2007; Heffner Rickye 2007).
Pemakai dapat memilih frekuensi yang akan dihasilkan dengan menekan
keypad yang terpasang pada alat. Keypad tersebut mewakili nilai frekuensi
yang bisa dihasilkan oleh alat. Selain itu alat tersebut juga dapat
menghasilkan frekuensi acak antara 20-60 kHz untuk mengatasi adaptasi
tikus terhadap suara. Ilustrasi alat pengusir tikus yang dibuat dapat dilihat
pada Gambar 4.
Keterangan yang terdapat pada Gambar 4 menunjukkan deskripsi nilai
frekuensi yang terdapat pada setiap tombol keypad. Lampu LED yang
terpasang pada alat menunjukkan status alat. Lampu LED pertama
menunjukkan status bahwa alat tersebut menyala, sedangkan Lampu LED
kedua menunjukkan status bahwa alat sedang mengeluarkan suara.
Gambar 4 Ilustrasi alat
2 Perancangan alat pengujian
Pengujian yang dilakukan terdiri atas 2 tahap, yaitu pengujian
frekuensi dan pengujian fungsi alat. Pengujian frekuensi dilakukan dengan
mengecek nilai frekuensi yang dihasilkan oleh alat menggunakan osiloskop.
Sedangkan pengujian fungsi alat, yaitu melihat efek gelombang ultrasonik
terhadap tikus. Tikus yang dijadikan objek percobaan adalah tikus putih
yang biasa digunakan sebagai tikus percobaan penelitian. Pengujian
dilakukan di tempat tertutup dengan menggunakan 2 kandang berbeda.
8
Pengamatan dilakukan dengan cara merekam tingkah laku tikus dengan alat
perekam video yang telah dipasang pada setiap kandang. Ilustrasi dari
pengujian fungsi alat dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 memperlihatkan skema 2 kandang yang dihubungkan
dengan suatu saluran penghubung yang dapat dilewati oleh tikus. Pengujian
ini bertujuan melihat apakah tikus akan berpindah tempat atau merasa
terganggu jika terkena gelombang ultrasonik.
Gambar 4 Ilustrasi pengujian alat
Persiapan Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan untuk membuat alat pengusir tikus pada
penelitian adalah sebagai berikut:
Mikrokontroler Arduino Uno R3
Breadboard mini
Speaker piezo L010 8 Ω
Resistor
LED
Membran keypad matriks 4 x 4
Kabel penghubung male to male
Alat dan bahan yang digunakan untuk tahapan pengujian adalah sebagai
berikut:
Kawat persegi 4 meter
Kardus
Pipa air 3 inchi 4 meter
Pipa berbentuk L
Perlengkapan hewan peliharaan
Tikus putih sprague dawley 2 ekor masing masing jantan dan betina
Webcam
Osiloskop GOS-6103
Alat dan bahan yang telah dipersiapkan dicek terlebih dahulu. Hal ini
dilakukan untuk melihat apakah alat dan bahan tersebut berfungsi dengan baik
atau tidak. Beberapa alat dan bahan yang dicek adalah mikrokontroler, resistor,
LED, speaker, dan lain-lain. Tabel 1 menunjukkan hasil pengecekan alat dan
bahan pada penelitian. Semua alat dan bahan yang telah dicek berfungsi dengan
baik seperti yang telah ditunjukkan di Tabel 1.
9
Tabel 1 Hasil pengecekan alat dan bahan
Nama alat/bahan
Mikrokontroler
Breadboard
Speaker
LED
Resistor
Keypad
Kabel
Webcam
Osiloskop
Hasil Pengecekan
Berfungsi
Tidak Berfungsi
√
√
√
√
√
√
√
√
√
-
Implementasi
Implementasi yang dilakukan pada penelitian terdiri atas 2 jenis, yaitu:
1 Alat pengusir tikus
Alat pengusir tikus yang dibuat memiliki beberapa variasi frekuensi
yang diwakili oleh tombol keypad yang dipasang pada alat. Frekuensi yang
dapat dihasilkan oleh alat adalah 5-60 kHz. Rangkaian alat pengusir tikus
yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 5.
Pin arduino yang digunakan pada rangkaian pada Gambar 5
menghubungkan keypad dan Arduino sebanyak 8 pin digital, yaitu pin
2,3,4,5,6,7,8, dan 11 karena keypad membutuhkan 8 pin data. Pin yang
digunakan speaker pada arduino adalah fixed pin yaitu pin 9 dan pin 10
karena library suara yang digunakan adalah toneAc library. ToneAc library
adalah salah satu open source library yang disediakan oleh arduino untuk
menghasilkan suara. Lampu LED sebanyak 2 buah berfungsi untuk
menandakan status hidupnya alat dan hidupnya suara.
Arus maksimum pada pin I/O Arduino Uno adalah 40 mA. Oleh
karena itu, jika tegangan keluaran dari pin sebesar 5V, hambatan minimum
dari resistor yang digunakan apabila menggunakan Persamaan (1) adalah
sebagai berikut:
5
= 125 Ω
=
0.04
Hambatan minimum yang harus digunakan adalah 125 Ω. Resistor yang
dipakai pada rangkaian alat sebesar 120 Ω. Nilai hambatan akan bertambah
menjadi 128 Ω karena dipasang secara seri dengan speaker yang
mempunyai hambatan sebesar 8 Ω.
10
Gambar 5 Rangkaian alat pengusir tikus
Maksimal frekuensi yang bisa dihasilkan oleh Arduino Uno R3 adalah
8 MHz (arduino.cc). Frekuensi yang diimplementasikan pada alat adalah 13
nilai frekuensi dengan rentang 5 – 60 kHz dan pemilihannya dilakukan
dengan menekan tombol keypad. Nilai frekuensi untuk setiap tombol yang
diimplementasikan dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan
representasi tombol terhadap frekuensi yang akan dihasilkan oleh alat.
Tombol 1 menghasilkan frekuensi 5 kHz, tombol 2 menghasilkan frekuensi
10 kHz, tombol 3 menghasilkan 15 kHz dan seterusnya. Tombol D
digunakan untuk menghasilkan frekuensi acak.
Tombol yang tersisa seperti ‘#’ dan ‘*’ pada keypad digunakan untuk
pengaturan volume. Tombol ’#’ untuk volume up dan tombol ‘*’ untuk
volume down. Tombol 0 digunakan untuk menghentikan suara. Delay
selama 1 detik diberikan pada tombol frekuensi acak untuk menghindari
adaptasi pendengaran tikus terhadap gelombang ultrasonik.
Tabel 2 Daftar nilai frekuensi yang dipasang
Tombol Frekuensi yang dipasang (kHz)
1
5
2
10
3
15
4
20
5
25
6
30
7
35
8
40
9
45
A
50
B
55
C
60
D
20 – 60
11
Library suara yang digunakan adalah toneAc library karena library ini
dapat menghasilkan kualitas suara yang baik dan tinggi (arduino.cc).
Volume suara yang dimiliki oleh toneAc library memiliki rentang antara 110 yang menandakan bahwa nilai 1 merupakan volume terkecil dan nilai 10
merupakan volume terbesar. Kode program yang diimplementasikan pada
alat dapat dilihat pada Lampiran 2. Hasil implementasi pembuatan alat dapat
dilihat pada Lampiran 3.
2 Alat pengujian
Kandang tikus yang digunakan terbuat dari kawat persegi yang
dimodifikasi dengan sambungan pipa air berbentuk L. Pipa air digunakan
sebagai saluran penghubung antar kandang sehingga tikus dapat berpindah
dari kandang satu ke kandang lain. Setiap kandang dipasang webcam untuk
merekam tingkah laku tikus. Gambar 6 dan Gambar 7 merupakan
implementasi dari kandang tikus yang telah dibuat untuk tahap pengujian.
Gambar 6 Implementasi kandang 1
Gambar 7 Implementasi kandang 2
Pengujian
Pengujian pada penelitian dibagi menjadi 2 tahap, yaitu:
12
1 Pengujian frekuensi
Pengujian frekuensi dilakukan untuk melihat frekuensi yang
dihasilkan oleh alat sesuai dengan frekuensi yang dipasang. Hasil pengujian
frekuensi dicek dengan menggunakan osiloskop. Nilai frekuensi pada
osiloskop dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (1). Sedangkan
akurasi setiap frekuensi dihitung dengan menggunakan Persamaan (2) dan
(3). Hasil pengujian frekuensi alat dapat dilihat pada Tabel 3.
Hasil pengujian pada Tabel 3 menunjukkan adanya sedikit perbedaan
pada frekuensi yang dihasilkan alat dengan nilai frekuensi yang dipasang
ketika diukur dengan osiloskop. Hal ini terjadi karena keterbatasan detail
pengukuran pada osiloskop yang digunakan. Hasil akurasi frekuensi yang
dihasilkan mencapai 99%. Artinya, frekuensi yang dikeluarkan oleh alat
hampir sama dengan frekuensi yang diharapkan. Ketelitian angka pada
osiloskop yang digunakan untuk menghitung jumlah kotak pada layar
adalah 1 digit di belakang angka, sehingga ada beberapa nilai frekuensi yang
tidak sesuai dengan frekuensi yang telah dipasang pada alat. Gelombang
hasil pengujian alat menggunakan osiloskop dapat dilihat pada Lampiran 4.
Tombol
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
Tabel 3 Hasil pengujian frekuensi
Frekuensi yang Frekuensi yang dihasilkan
(Hz)
dipasang (Hz)
5000
5000
10000
10000
15000
15037
20000
20000
25000
25000
30000
30303
35000
35087
40000
40000
45000
45454
50000
50000
55000
55555
60000
60606
20000 – 60000 Min 20000, Max 60606
Rataan akurasi frekuensi
Akurasi
100%
100%
99%
100%
100%
98%
99%
100%
98%
100%
98%
98%
99 %
99%
2 Pengujian pengaruh gelombang ultrasonik
Pengujian fungsi alat dilakukan untuk melihat efek dari suara yang
dihasilkan oleh alat terhadap tikus. Tikus yang dijadikan objek percobaan
dibiarkan beradaptasi terlebih dahulu terhadap lingkungan baru di
sekitarnya. Adaptasi terhadap kandang 1 dan kandang 2 dilakukan selama 6
hari untuk masing masing setiap kandang 3 hari. Pengujian dilakukan
dengan memberikan makanan di kandang yang telah dipasang alat pengusir
tikus. Makanan dan minuman untuk tikus diletakkan di kandang 1. Gambar
8 merupakan skema pengujian fungsi alat yang diterapkan pada penelitian.
13
Gambar 8 Skema pengujian alat terhadap
Gambar 8 menunjukkan jarak alat terhadap kandang 1 sebesar 1 meter
mengacu pada penelitian Tito et al (2013). Penelitiannya menunjukkan
bahwa pemaparan gelombang ultrasonik dengan jarak 1 meter merupakan
hasil terbaik yang dapat diperoleh. Gelombang ultrasonik dari alat akan
menyebar ke kandang 1 dan kandang 2, tetapi intensitas dari gelombang
yang diterima pada kandang 2 akan berbeda dengan kandang 1. Hasil yang
perbandingan instensitas yang diperoleh dengan menggunakan Persamaan
(7) adalah sebagai berikut :
=
3.2
10.24
=
1
1
kandang 1 memiliki intensitas 10.24 kali lebih besar dibandingkan dengan
intensitas yang terdapat pada kandang 2.
Pengujian dilakukan pada sebanyak 3 kali untuk setiap frekuensi
dengan melihat rata-rata perilaku tikus terhadap gelombang ultrasonik dari
alat selama 1 bulan, dengan total sebanyak 39 kali. Parameter yang diamati
adalah perilaku dan posisi makan tikus. Tikus dibiarkan puasa makanan
selama 12 - 24 jam untuk setiap pengujian. Hal ini bertujuan memicu nafsu
makan tikus dan melihat apakah tikus akan memakan makanan yang
diberikan meskipun alat sedang dinyalakan. Hasil pengujian terhadap tikus
dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 menunjukkan bahwa perilaku tikus tidak berubah terhadap
gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh alat untuk semua tingkat
frekuensi di semua percobaan. Keterangan tidak merespon yang tercantum
pada Tabel 4 memberikan arti bahwa tikus selalu mengambil makanan yang
telah disediakan meskipun alat sudah dinyalakan. Posisi makan tikus ketika
alat sedang dinyalakan hanya berada pada kandang 1 atau pipa.Tikus tidak
terpengaruh oleh suara alat pada frekuensi 5 – 15 kHz karena posisi makan
tikus berada pada kandang 1 untuk semua percobaan. Hal ini mungkin
disebabkan karena frekuensi 5 – 15 kHz bukan frekuensi ultrasonik . Posisi
14
makan tikus mengalami perubahan untuk beberapa percobaan pada
frekuensi tinggi di atas 45 kHz. Namun, hal tersebut tidak terulang di
pengujian 2 dan pengujian 3. Posisi makan tikus secara dominan berada di
pipa pada frekuensi 50 dan 60 kHz, yaitu dua dari tiga pengujian yang
dilakukan. Namun, hal tersebut juga belum bisa menunjukkan bahwa tikus
takut terhadap nilai frekuensi tersebut karena pada pengamatan ini, jarak
pipa yang ditempati oleh tikus ketika makan tidak diketahui.
Frekuensi acak yang dipasang pada pengujian 1, 2, dan 3 memiliki
rata-rata sebesar 39 kHz, 40 kHz, dan 30 kHz. Contoh pembangkitan
frekuensi acak dapat dilihat pada Lampiran 5. Frekuensi tersebut ternyata
tidak memberikan pengaruh terhadap tikus. Data pengamatan pada Tabel 4
menunjukkan bahwa tikus tidak merespon sama sekali terhadap gelombang
ultrasonik yang frekuensinya dipasang secara acak. Posisi makan tikus pada
frekuensi acak dominan berada di kandang 1.
Tabel 4 Hasil pengujian gelombang ultrasonik terhadap tikus
Frekuensi
5 kHz
10 kHz
15 kHz
20 kHz
25 kHz
30 kHz
35 kHz
40 kHz
45 kHz
50 kHz
55 kHz
60 kHz
20 – 60 kHz
I
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
c
Perilaku Tikusa
II
III
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
Posisi Makanb
I
II
III
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
P
K1
K1
K1
K1
K1
P
K1
K1
K1
K1
K1
P
K1
P
K1
P
K1
P
P
K1
K1
P
P
K1
P
K1
K1
a
Respon tikus terhadap alat, TM = Tidak Merespon ; M = Merespon
Posisi tikus ketika sedang makan, K1 = Kandang 1 ; K2 = Kandang 2 ; P = Pipa
c
Percobaan, I = Kesatu ; II = Kedua ; III = Ketiga
b
Evaluasi
Alat pengusir tikus menggunakan gelombang ultrasonik yang dibuat pada
penelitian ini telah berhasil dengan baik. Hal ini ditunjukkan dengan rataan
akurasi frekuensi alat yang mencapai 99%. Nilai frekuensi gelombang yang keluar
dari alat sebagian besar sama dengan frekuensi masukan yang dipasang pada alat
melalui tombol keypad. Alat belum bisa menunjukkan frekuensi berapa yang
sedang dinyalakan atau dipilih oleh pengguna karena status frekuensi hanya
diwakili oleh lampu LED yang memberikan status hidup atau tidaknya suara.
Gelombang ultrasonik yang dihasilkan mempunyai pengaruh yang tidak
signifikan dalam mengusir tikus. Tikus tidak merasa terganggu terhadap suara
yang dihasilkan, karena makanan yang disediakan selalu dimakan ketika alat
15
dipasang di dekat kandang. Hal tersebut mungkin disebabkan karena parameter
yang digunakan dalam pengujian ini hanya tingkat frekuensi, perilaku tikus, dan
posisi makan, sedangkan parameter pengujian yang dilakukan oleh Tito et al
(2011) adalah waktu, jarak, tingkat frekuensi, dan perilaku. Waktu pengujian yang
dilakukan pada penelitian ini hanya 1 bulan, sedangkan pada oleh Tito et al
(2011) 3 bulan.
Posisi makan tikus secara dominan berada di kandang yang posisinya dekat
dengan alat, sehingga dapat disimpulkan bahwa tikus mengabaikan gelombang
ultrasonik yang dihasilkan oleh alat. Perpindahan posisi makan mungkin
disebabkan oleh kebiasaan tikus yang memilih untuk makan di tempat gelap.
Habitat yang disukai oleh tikus merupakan tempat gelap seperti lorong-lorong
(Timm,1994).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Alat pengusir tikus yang diimplementasikan dapat menghasilkan
gelombang ultrasonik dengan 13 frekuensi pada rentang 5- 60 kHz, yang dapat
dipilih dengan keypad. Rataan akurasi frekuensi alat yang diimplementasikan
mencapai 99%. Namun, tikus tidak merespon gelombang ultrasonik yang
dihasilkan oleh alat pada 39 kali pengujian selama 1 bulan. Oleh karena itu,
gelombang ultrasonik yang diimplementasikan pada penelitian ini belum efektif
untuk mengusir tikus.
Saran
Penelitian ini belum berhasil membuktikan pengaruh gelombang
ultrasonik terhadap tikus. Namun, beberapa efek lain seperti perubahan pola
makan atau pendekatan biofisik mungkin dapat dikaji lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
Baroch John. 2002. Laboratory Evaluation of the Efficacy of the Pest-ACator/Riddex System to Exclude Wild Mice. Colorado (US): Genesis
Laboratories,Inc.[internet].[diunduh 2014 maret 4]. Tersedia pada:
http://greenshiLED.com/download/2002-Genesis-Labs.pdf.
Bhadriraju S. 2001 .Ultrasound and Arthropod Pest Control: Hearing is believing.
Kansas (US): Kansas State University.[internet].[diunduh 2014 maret 4]
Tersedia pada: http://www.ksre.ksu.Edu/grsc subi/Re-search/archives.
Bomford, M., and P.H. O'Brien. 1990. Sonic deterrents in animal damage control:
a review of device tests and effectiveness. Wildl. Soc. Bull. 18:411422.[internet][diunduh
2014
oktober
17]
Tersedia
pada
:
http://www.jstor.org/stable/3782740.
Giancoli,D.C.2005.Physcis 6th edition.New Jersey(US):Prantice Hall.
16
Henry E Heffner, Rickye E Heffner. 1985. Sound localization in wild Norway rats
(Rattus norvegicus). Hearing Research. 19(2):151-155.[internet].[diunduh
2014 oktober 17] Tersedia pada: www.psychology.utoLEDo.edu/images/users/74/SoundLocalisation WildNorwayRats_1985.pdf.
Henry E Heffner, Rickye E Heffner. 2007. Hearing Range of Laboratory Animals.
Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 46(1) :1113.[internet].[diunduh 2014 juni 5] Tersedia pada: http://laboratoryofcompara
tivehearing.com/- uploads/21.JAALAS Revised.pdf.
Iradat Tito, Yanuwiadi Bagyo , Sulistya Chomsin.2011. Pengaruh Gelombang
Ultrasonik Jangkrik (Acheta domesticus) terhadap Pola Perilaku Makan Pasif
dan Gerak Pasif Tikus Sawah (Rattus argentiventer). J-PAL.[internet] 103147-1-PB.
[diunduh
2014
maret
10]Tersedia
pada:
http://jpal.ub.ac.id/indx.php/jpal/aricle/view/103.
M Simeon, A.S Mohammed , S.E Adebayo. 2013. Development and preliminary
testing pest reppeler with automatic frequency variation. International Journal
of Enggineering Science Invention.2(1).[internet].[diunduh 2014 maret 17]
Tersedia pada: www.ijesi.org/papers/Vol(2)-/D211420.
Timm, R. M. 1994. Norway Rats. Prevention and control of wildlife damage.
Cooperative
Extension
Division.
Lincoln(US)
:University
of
Nebraska.[internet] [diunduh pada 2014 oktober 17]. Tersedia pada :
http://icwdm.org/handbook/rodents/rob105.pdf
17
Lampiran 1 Skematik dan deskripsi Arduino Uno Rev3
Mikrokontroler
Operating Voltage
Input Voltage(recommend)
Input voltage (limit)
DC Current per I/O Pin
DC Current for 3,3V pin
Flash Memory
SRAM
EEPROM
Clock Speed
ATMega328
5V
7-12V
6-20V
40 mA
50 mA
32 KB
2 KB
1 KB
16 MHz
18
Lampiran 2 Implementasi kode program
#include //panggil library toneAC
#include //panggil library keypad
int i,ledPin = 13, ledPin2=12,vol=10;
long int acak; //memakai long karena nilai integer tidak
bisa mengenerate
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}
}; // inisialisasi array untuk tombol keypad
byte rowPins[ROWS] = {2,3,4,5};
byte colPins[COLS] = {6,7,8,11};
Keypad keypad = Keypad(
colPins, ROWS, COLS );
makeKeymap(keys),
rowPins,
void setup(){
//Serial.begin(9600);
pinMode(ledPin, OUTPUT);//memasang pin sebagai output
pinMode(ledPin2, OUTPUT);
}
void loop(){
digitalWrite(ledPin, HIGH); //led menyala
char key = keypad.getKey();
if(key){
switch (key){
case '1':
toneAC(5000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '2':
toneAC(10000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '3':
toneAC(15000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '4':
toneAC(20000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '5':
toneAC(25000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
19
Lampiran 2 lanjutan Implementasi kode program
case '8':
toneAC(40000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case '19':
toneAC(45000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'A':
toneAC(50000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'B':
toneAC(55000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'C':
toneAC(60000,vol);
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
break;
case 'D':
digitalWrite(ledPin2, HIGH);
for(;;){
acak =random(20000,60000);
toneAC(acak,vol);
delay(1000);
char key2 = keypad.getKey();
if(key2!='D'){
break;
}
}
case '*':
noToneAC() ;
if(vol>1){
vol=vol-1;
}
break;
case '#':
noToneAC() ;
if(vol