rancang bangun penetrometer digital berbasis mikrokontroler atmega 8535 skripsi ahmad muzani ...

122 Pages·2013·3.74 MB·Indonesian

RANCANG BANGUN PENETROMETER DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

SKRIPSI
AHMAD MUZANI
F14070109

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2012
DESIGN OF DIGITAL PENETROMETER BASED ON
MICROCONTROLLER ATMEGA 8535
Ahmad Muzani and Radite Praeko Agus Setiawan
Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and
Technology, Bogor Agricultural University (IPB), Darmaga Campus, PO BOX 220, Bogor, West
Java, Indonesia.
Phone [phone], e-mail: [email protected]

ABTRACT

Until recently, most of soil strength measuring instrument still use spring scales penetrometer
such as mechanical penetrometer. Mechanical penetrometer was difficult to use and has recording in
accuracy because manual reading of spring scales and distance simultaneously. Moreover,
mechanical penetrometer need three operator for operation. Therefore, digital penetrometer was
developed to solve this problem.
Penetrometer digital consists two main components : a electronics components and a
mechanical components penetrometer. A mechanical component consists of a handle ring tranducer,
penetrometer rod, and cone. Electronic components consists of sensor temperature LM35, strain
gage, depth sensor , amplifier, microcontroller ATmega 8535, LCD screen, and battery 9 volts.
Methodology use in this research was engineering design based on functional and structural design.
Ergonomic of the developed digital penetrometer were condidered based on the Indonesians average
anthropometries.
Measurement principles the digital penetromter consist of: Compressive force was measured
using strain gage sensors mounted on the ring transducer. Shinkage ring transducer strain gage
sensor response by the form of the resistance value, because it is too small it takes amplifier, then
processed by the microcontroller to be converted into units of kgf. Depth data obtained using
ultrasonic sensors ranger. Ultrasonic signal transmission on soil will be reflected and received again
by ultrasonic. From measuring the reflection will be further processed by a microcontroller and
converted into units of cm. The data read by the LM35 temperature in the form of resistance. After
that, change the resistance of the voltage to the microcontroller unit Celsius degree. The third sensor
measurement results will be displayed through the LCD and stored in the EMS flash memory.
Dimension of the digital penetrometer was 94 cm length, 12 millimeters rod diamater.
Penetration of the developed penetrometer was done manually, while measurement of force was done
by ring transduser, while depth of penetration was measured by ultrasonic sensor. Result of
measurment was displayed on the LCD screen and recorded on EMS data flash memory.

Keys word: penetrometer, microcontroller, design
Ahmad Muzani. F14070109. Desain Penetrometer Digital Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535.
Dibimbingan oleh Radite Praeko Agus Setiawan. 2012.
RINGKASAN
Penetrometer adalah alat untuk mengukur sifat fisik tanah yang disebabkan karena adanya
tahanan penetrasi tanah. Tahanan penetrasi tanah dapat mengetahui kepadatan tanah dan nilai tahanan
tanah. Pegukuran tanah dengan menggunakan penetrometer sangat mudah untuk memperoleh data
tahanan tanah.
Cone index merupakan besaran yang menunjukkan harga ketahanan tanah terhadap gaya
penetrasi dari cone (vertikal) dibagi luas dasar cone. Satuan besaran ini dinyatakan dalam satuan gaya
persatuan luas (kg/cm2). Cone index atau indeks kerucut suatu tanah adalah untuk menahan gaya
penetrasi kerucut, dengan menggunakan penetrometer adalah suatu teknik untuk mendapatkan indeks
kerucut tanah. Pasang cone pada ujung penetrometer, Tegakkan secara vertikal pada tanah yang akan
diuji, tekankan kedalam tanah dengan gaya tekan yang tetap sampai ujung cone berada di bawah
permukaan tanah. Pada kedalaman tertentu dibaca besarnya tekanan vertikal yang diberikan untuk
menekan alat tersebut.
Pengukuran cone index dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu uji duga, uji duga
adalah gaya yang diperlukan untuk menekan atau memancang sebuah alat duga ke dalam tanah,
merupakan ukuran kekuatan tanah. Pengukuran cone index juga dapat dilakukan dengan
menggunakan uji penetrasi standar. Dalam pengujian ini biasanya sebuah sampel tanah terganggu
tetapi representatif didapatkan dari tabung alat sampel guna identifikasi visual.
Data penetrometer banyak manfaatnya baik untuk pertanian maupun lainya, salah satunya adalah
untuk mengetahui daya dukung tanah. Daya dukung tanah adalah kemampuan tanah untuk
mendukung alat yang berada diatasnya. Apabila suatu alat berada di atas tanah, maka alat tersebut
akan memberikan “ground pressure”, sedangkan perlawanan yang diberikan tanah adalah “daya
dukung”. Jika ground pressure alat lebih besar dari daya dukung tanah, maka alat tersebut akan
terbenam. Nilai daya dukung tanah dapat diketahui dengan cara pengukuran atau uji langsung di
lapangan. Alat yang umum digunakan untuk uji daya dukung tanah adalah penetrometer.
Penetrometer yang ada sekarang ini masih berupa analog dan mekanis yang membutuhkan tiga
orang untuk mengoperasikannya. Satu operator untuk membaca jarum penunjuk pengukuran, satu
untuk mencatat dan satu operator lagi untuk mengoprasikan penetrometer (menekan penetrometer).
Tujuan penelitian ini adalah merancang penetrometer digital berbasis mikrokontroler ATmega
8535 yang menggunakan sensor gaya tipe cincin tranduser, sensor kedalaman penetrasi tipe ultrasonik
ranger, dan sensor suhu dengan IC LM35. Data yang akan dihasilkan adalah nilai kekuatan tanah, nilai
kedalaman penetrasi tanah dan suhu udara lingkungan. Data tersebut dapat disimpan melalui EMS
data flash memory sehingga mudah untuk diolah lebih lanjut oleh pengguna, dan untuk mengirim data
dari penetrometer digital kekomputer dibutuhkan kabel USB Serial Port dan program pembacaan
port.
Metode awal dari perancangan penetrometer tanah tipe digital yaitu mengidentifikasi masalah
yang ada dilapangan yang berkaitan dengan penetrometer tanah tipe mekanis, kemudian menganalisa
masalah yang sering terjadi dalam penggunaan penetrometer tanah tipe mekanis. Tahapan berikutnya
adalah pembuatan rancangan penetrometer tanah tipe digital yang berbasis mikrokontroler ATmega
8535. Metode perancangan yang dilakukan adalah proses perancangan yang terdiri dari rancangan
fungsional dan rancangan struktural. Dari segi komponen pembuatan rancangan struktural dan
fungsional terbagi menjadi dua yaitu: 1) Rancangan komponen elektronik. Komponen elektronik yang
digunakan dalam perancangan adalah mikrokontroler ATmega 8535, sensor kedalaman ultasonik
ranger, sensor gaya strain gage, sensor suhu IC LM35, penguat diferensial, LCD karakter 2x16, dan
penyimpanan data dengan EMS data flash memoy. 2) Rancangan komponen mekanik yang digunakan
adalah handle, cincin tranduser, batang penetrometer, kotak penyimpan komponen elektronik, dan
cone. Selain itu, faktor perancangan tersebut nilai ergonomika dari alat juga perlu dipehintungkan
yang mengacu pada data antropometri manusia sebagai acuan dimensi alat.
Cone dari penetrometer yaitu menekan penetrometer hingga batang penekan masuk ke dalam
tanah. Dengan adanya penekanan maka akan didapat nilai penetrasi tanah tersebut sesuai dengan
kemampuan tanah menahan tekanan dari tenaga manusia. Penetrometer digital memberikan data
berupa nilai tekanan tanah, nilai suhu, dan nilai kedalaman batang penekan tanah. Gaya tekan diukur
dengan menggunakan sensor strain gage yang dipasang di cincin tranduser. Pengerutan cincin
tranduser direspon oleh sensor strain gage berupa nilai hambatan, karena terlalu kecil dibutuhkan
penguat, data tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk diubah menjadi satuan kgf. Data
kedalaman diperoleh dengan menggunakan bantuan sensor ultrasonik ranger dengan satuan cm. Data
suhu diperoleh dengan menggunakan sensor suhu LM35 dengan menampilkan satuan oC, suhu yang
diukur adalah suhu lingkungan sekitar pengambilan data. Suhu lingkungan digunakan untuk
menghubungkan antara suhu lingkungan dengan sensor ultrasonik ranger.
Tenaga yang diperoleh dari penetrometer yaitu tenaga manusia untuk pengorasian alat dan
baterai 9 volt untuk komponen elektronika penetrometer. Dimensi dari alat ini dengan tinggi 95 cm
yang terdiri dari panjang batang penekan sebesar 70 cm, cincin sensor sebesar dan sisanya batang
pengubung antara pegangan dengan cincin tranduser.
DESAIN PENETROMETER DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,
Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor

Oleh
AHMAD MUZANI
F 14070109

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Judul Skripsi : Desain Penetrometer Digital Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535
Nama : Ahmad Muzani
NIM : F 14070109

Menyetujui,
Pembimbing

(Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr.)
NIP. 196212231986011001

Mengetahui:
Ketua Departemen

(Dr. Ir. Desrial, M.Eng)
NIP. 19661201 199103 1 004

Tanggal lulus: 18 Oktober 2012

vi
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI
DAN SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “Desain Penetrometer
Digital Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen
pembimbing akademik dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. 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.

Bogor, Oktober 2012
Yang membuat pernyataan

Ahmad Muzani
F 14070109

vii
© Hak cipta milik Ahmad Muzani, tahun 2012
Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak,
Foto kopi, mikrofilm, dan sebagainya

viii
BIODATA PENULIS
Ahmad Muzani, dilahirkan di Tegal dari pasangan H. Sukron Amin dan Hj
Chomisah, merupakan anak ke 11 dari 11 bersaudara. Pada tahun 2000 penulis
lulus dari SD Negeri Kajen 1 Kabupaten Tegal, pada tahun 2003 lulus dari
SMPN 1 Kota Tegal dan lulus dari SMAN 1 Kota Tegal pada tahun 2007.
Penulis terdaftar di Fakultas Teknologi Pertanian, Departemen
Teknik Mesin dan Biosistem pada tahun 2007. Selama kuliah penulis
mengikuti beberapa kegiatan mahasiswa yaitu Persatuan Tenis Meja (PTM)
IPB sebagai anggota, Persatuan Tenis Meja Fakultas Teknologi Pertanian
sebagai Ketua, Organisasi Daerah Tegal IPB sebagai wakil ketua , Himpunan Mahasiswa Teknik
Pertanian bidang Public Relalationsip (PR) sebagai staf dan lain sebagainya. Penulis melaksanakan
praktik lapangan pada tahun 2010 di UPTD Balai Budidaya Benih Kentang, Pangalengan, Bandung,
Jawa Barat dengan judul “Mempelajari Aspek Mekanisasi Pertanian Budidaya Benih Kentang di
UPTD Balai Budidaya Benih Kentang, Pangalengan, Bandung, Jawa Barat”. Penulis mempunyai
olahraga seperti tenis meja, bulutangkis, tenis lapangan. Penulis juga mempunyai hobi memancing.

ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi penelitian dengan judul “Desain
Penetrometer Digital Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535“. Skripsi ini disusun sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan studi program sarjana S1 di Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian
Bogor.
Dalam menyusun skripsi ini, penulis banyak memperoleh bantuan serta bimbingan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiwan, M.Agr, selaku dosen pembimbing yang telah membimbing
penulis selama masa perkuliahan, praktik lapangan, penelitian dan penulisan skripsi dengan penuh
pengertian.
2. Kedua orang tua penulis (Sukron Amin (almarhum) dan Chomisah (almarhum) ) atas segala kasih
sayang dan doa yang tak pernah habis, serta kakak penulis yang selalu memberikan semangat.
3. M Tahir Sapsal yang telah membantu penelitian
4. Tri Yulni, Irfan Nursyfa Efendi, Trya Adhesi Holqi, Satria Asa Negara, Tofan Argandhi Putra,
Muhammad Wiriawan, Yunius Girry Wijaya, dan M. Akhir Natali yang selalu setia bersama penulis
untuk membantu penelitian.
5. Teman-teman Teknik Pertanian angkatan 44 kenangan indah selama proses belajar, penelitian dan
penulisan skripsi ini.
6. Ahmad Arfin yang selalu mendampingi serta memberikan bantuan, dan dorongan semangat dalam
penulisan skripsi ini.
7. Semua pihak yang telah membantu dan mendoakan penulis dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam menyusun makalah ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis
sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun guna sempurnanya skripsi ini. Penulis
berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya.

Bogor, Oktober 2012

Ahmad Muzani

x