Perancangan Alat Pengusir Hama Lalat Buah Menggunakan Gelombang Ultrasonik Berbasis Arduino

 

SKRIPSI

PERANCANGAN ALAT PENGUSIR HAMA LALAT BUAH
MENGGUNAKAN GELOMBANG ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO

Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Komputer
Oleh

Yolanda Iqnatius Sirait
NIM: 100402093

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

 
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Lalat buah adalah salah satu hama yang banyak merusak tanaman
hortikultura. Salah satu cara untuk mengusir hama adalah dengan memanfaatkan
gelombang ultrasonik pada frekuensi yang dapat mengganggu hama tersebut.
Penelitian dan pemanfaatan gelombang ultrasonik untuk mengusir beberapa hama
sudah pernah dilakukan, namun untuk lalat buah belum ada. Dalam tugas akhir ini
dirancang prototipe yang mampu membangkitkan gelombang utrasonik dengan
menggunakan Arduino Uno yang frekuensinya dapat diubah-ubah sampai 60 kHz.
Dengan menggunakan prototipe ini dilakukan pengujian terhadap lalat buah untuk
mendapatkan frekuensi yang dapat dimanfaatkan untuk mengusir hama lalat buah.
Hasil yang diperoleh bahwa prototipe yang dirancang mampu menghasilkan
gelombang ultrasonik 20 kHz sampai 60 kHz dengan nilai akurasi 99,54%.
Melalui pengujian terhadap lalat buah juga didapat bahwa lalat buah merasa
terganggu ketika diberi paparan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 25-30
kHz.

Kata Kunci: Arduino Uno, Lalat Buah, Ultrasonik

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Penulis memanjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan hikmat yang diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul “PERANCANGAN ALAT PENGUSIR HAMA LALAT
BUAH MENGGUNAKAN GELOMBANG ULTRASONIK BERBASIS
ARDUINO”. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan
Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa dalam selama masa kuliah dan pengerjaan Tugas
Akhir ini, penulis mendapat banyak dukungan, bimbingan, dan bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Orangtua, abang, kakak, dan semua keluarga yang telah mendoakan
dan memberikan banyak bantuan selama penulis menjalani masa
perkuliahan.
2. Bapak Emerson P. Sinulingga, ST, M.Sc, Ph.D, selaku Dosen

Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan banyak bimbingan
dan pengarahan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Soeharwinto, ST, MT, selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang
telah memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Kasmir Tanjung, MT, selaku Dosen Penguji Tugas Akhir
yang telah memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si, selaku Ketua Departemen
Teknik Elektro FT USU serta Bapak Rachmad Fauzi S.T, M.T selaku
sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi
motivasi selama penulis menjalani kuliah.

ii
Universitas Sumatera Utara

6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis selama
masa perkuliahan.
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
8. Keluarga (Mama, Kak Dona, Bang Sando, Kak Sukma, Yuki, Novelina
Turnip) yang selalu mendukung dan memberi semangat sampai saat

ini.
9. Kelompok d’B2B (Kak Sonak, Tommy, Novika, dan Bang Sandi), dan
adik-adikku (Nelson, Yogi, Romario, Albertwan, Alexander, Adi,
Saor, Rony, Rieska, Arni, Tanti, dan Valdi), terima kasih untuk
dukungan, bantuan, semangat, dan doanya selama ini.
10. Keluarga Harmonika 76 (Bang Bonar, Bang Baga, Bang Rianto, Bang
Ramson, Tommy, Hans, Admiron, dan Lela), terima kasih untuk
dukungan, doa, dan kebersamaannya.
11. Teman-teman pelayanan UKM KMK USU dan UKM KMK USU UP
FT, terkhusus Koordinasi UKM KMK USU 2014 (Putra, Erika, Octa,
Elinsa, dan Tiana), Timreg UKM KMK USU 2015, dan Koordinasi UP
FT 2012 & 2013, terima kasih untuk dukungan dan doanya selama ini.
12. Teman-teman stambuk 2010 (Hamdan, Kolin, Jefry, Kevin, Antoni,
Kosasi, Fransisco, Chandra, Afron, Milan, Christover, Martua,
Yehezkiel, Tommy, Martin, Angel, Andry, Sylvester, Novenri,
Reikson, Ronaldo, Enjoi, dan semua stambuk 2010 lainnya yang tidak
dapat disebutkan satu per satu) yang selalu saling memberi semangat,
bantuan dan cerita selama perkuliahan.

iii

Universitas Sumatera Utara

13. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah
memberi dukungan dan bantuan.
14. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dalam rangka memperbaiki dan
melengkapi Tugas Akhir ini. Penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini
dapat berguna dan dikembangkan di kemudian hari.

Medan,

2016

Penulis

Yolanda Iqnatius Sirait
NIM. 100402093

iv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1

Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1

1.2

Perumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3

Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.4

Tujuan Penulisan Tugas Akhir ................................................................. 4

1.5

Metode Penelitian ..................................................................................... 4

1.6

Sistematika Penulisan ............................................................................... 5

BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 7
2.1

Umum ....................................................................................................... 7

2.2

Gelombang Bunyi ..................................................................................... 8

2.2.1

Frekuensi dan Amplitudo .................................................................. 8

2.2.2

Gelombang Ultrasonik ...................................................................... 9

2.2.3

Intensitas Bunyi dan Tingkat Intensitas Bunyi ............................... 10

v
Universitas Sumatera Utara

2.3

Lalat Buah .............................................................................................. 12

2.4

Arduino ................................................................................................... 13

2.4.1

Arduino Uno ................................................................................... 13

2.4.2

Pemrograman Arduino .................................................................... 16

2.5

LCD 2x16 ............................................................................................... 20

2.6

Transistor Bipolar ................................................................................... 21

2.6.1

Prinsip Kerja ................................................................................... 22

2.6.2

Transistor 2SC1162......................................................................... 23

2.7

Transduser .............................................................................................. 25

2.7.1

Piezoelektrik.................................................................................... 25

2.7.2

Prinsip kerja piezzoelektrik ............................................................. 25

2.7.3

Speaker piezzoelektrik .................................................................... 27

BAB III PERANCANGAN ALAT ....................................................................... 28
3.1

Gambaran umum alat ............................................................................. 28

3.2

Perancangan Perangkat Keras ................................................................ 29

3.2.1

Penampil Frekuensi ......................................................................... 29

3.2.2

Rangkaian Pengendali Frekuensi .................................................... 29

3.2.3

Rangkaian penguat .......................................................................... 30

3.2.4

Rangkaian LED Indikator ............................................................... 35

3.2.5

Rangkaian Catu Daya ...................................................................... 36

3.3

Perancangan Perangkat Lunak ............................................................... 38

vi
Universitas Sumatera Utara

3.3.1

Inisialisasi program ......................................................................... 39

3.3.2

Fungsi setup .................................................................................... 39

3.3.3

Fungsi debounce ............................................................................. 40

3.3.4

Fungsi loop ...................................................................................... 43

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................. 44
4.1

Metode Pengujian ................................................................................... 44

4.2

Pengujian Rangkaian Catu Daya ............................................................ 44

4.3

Pengujian LCD 2x16 .............................................................................. 45

4.4

Pengujian Frekuensi Ultrasonik yang Dibangkitkan .............................. 45

4.5

Pengujian Rangkaian Penguat ................................................................ 48

4.6

Pengaruh gelombang ultrasonik terhadap hama lalat buah .................... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 53
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 53
5.2 Saran ............................................................................................................ 53
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54
LAMPIRAN

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gelombang transversal ........................................................................ 9
Gambar 2.2Arduino Uno ....................................................................................... 14
Gambar 2.3 LCD 2x16 .......................................................................................... 20
Gambar 2.4 Simbol transistor. .............................................................................. 22
Gambar 2.5 Transistor 2SC1162 ........................................................................... 24
Gambar 2.6 Prinsip kerja piezoelektrik ................................................................. 26
Gambar 2.7 Speaker KEMO L010 ........................................................................ 27
Gambar 3.1 Diagram blok rancangan alat............................................................. 28
Gambar 3.2 Rancangan Prototipe ......................................................................... 28
Gambar 3.3 Rangkaian skematik penampil frekuensi .......................................... 29
Gambar 3.4 Rangkaian skematik tombol pengendali frekuensi............................ 30
Gambar 3.5 Rangkaian skematik penguat ............................................................. 31
Gambar 3.6 Rangkaian LED indikator.................................................................. 36
Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya ........................................................................ 37
Gambar 3.8 Diagram alir perangkat lunak ............................................................ 38
Gambar 3.9 Diagram alir fungsi pembacaan tombol ............................................ 40
Gambar 3.10 Lanjutan diagram alir fungsi pembacaan tombol ............................ 41
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian catu daya ......................................................... 44
Gambar 4.2 Hasil pengujian LCD ......................................................................... 45
Gambar 4.3 Grafik selisih frekuensi dalam setiap frekuensi pengujian................ 47
Gambar 4.4 Grafik tingkat akurasi alat dalam setiap frekuensi pengujian ........... 47
Gambar 4.5 Hasil pengujian frekuensi menggunakan Osiloskop ......................... 48
Gambar 4.6 Rangkaian pengujian rangkaian penguat........................................... 49

viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.7 Perbandingan sinyal masukan dan sinyal keluaran ........................... 49
Gambar 4.8 Grafik jumlah lalat buah yang pingsan selama pengujian................. 52

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Keterangan pin LCD 2x16 .................................................................... 21
Tabel 4.1 Hasil pengujian frekuensi ultrasonik yang dibangkitkan ...................... 46
Tabel 4.2 Hasil pengamatan pengujian pengaruh gelombang ultrasonik ............. 51

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. Kode Program Lengkap
LAMPIRAN 2. Datasheet
LAMPIRAN 3. Rangkaian Keseluruhan

xi
Universitas Sumatera Utara