SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN PENETAS TELUR MENGGUNAKAN SENSOR DHT22 DAN MIKROKONTROLER RASPBERRY PI PICO

 

SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN PENETAS TELUR MENGGUNAKAN SENSOR DHT22 DAN MIKROKONTROLER RASPBERRY PI PICO

 

Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknologi Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

Danu Satrio¹, Hilmy Ade Gyasi², R.Rendy Widyacandra Anditya³, Zahra Nurani Rahmawati⁴

danu.43423205@mhs.polines.ac.id ¹,  hilmy.43423211@mhs.polines.ac.id ², rendy.43423218@mhs.polines.ac.id ³, zahra.43423225@mhs.polines.ac.id ⁴

 

ABSTRAK

Keberhasilan penetasan telur pada mesin inkubator sangat bergantung pada stabilitas suhu dan kelembaban. Pengawasan manual yang selama ini dilakukan peternak dinilai kurang efisien dan berisiko tinggi terhadap kematian embrio. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem pemantauan suhu dan kelembaban mesin penetas telur secara otomatis dan real-time. Sistem ini dibuat menggunakan mikrokontroler Raspberry Pi Pico sebagai pusat kendali dan sensor DHT22 untuk membaca parameter lingkungan dengan akurasi tinggi dan presisi desimal. Hasil dari penelitian ini adalah sebuah prototipe sistem monitoring yang mampu mendeteksi fluktuasi kondisi ruangan secara cepat dan akurat. Penerapan sistem ini diharapkan dapat menekan angka kegagalan tetas dan mempermudah kerja para peternak.

 

Kata Kunci: Pemantauan, Penetas Telur, Raspberry Pi Pico, Sensor DHT22, Suhu dan Kelembaban.

 

BAB I    Pendahuluan
1.1         Latar Belakang

Usaha peternakan ayam, khususnya dalam sektor pembibitan dan penyediaan bibit anak ayam (Day Old Chick/DOC), memiliki peran yang sangat strategis dalam memenuhi kebutuhan pangan masyarakat akan protein hewani. Dalam prosesnya, keberhasilan penyediaan DOC sangat bergantung pada efektivitas proses penetasan telur. Secara alami, proses ini dilakukan oleh induk ayam, namun kapasitasnya sangat terbatas. Oleh karena itu, para peternak beralih menggunakan mesin penetas telur buatan untuk meningkatkan kapasitas produksi dan efisiensi waktu.

Namun, kendala utama yang sering dihadapi dalam penggunaan mesin penetas telur adalah tingginya angka kegagalan menetas akibat ketidakstabilan kondisi lingkungan di dalam mesin. Dua faktor paling krusial yang memengaruhi perkembangan embrio di dalam telur adalah suhu dan kelembaban udara. Secara ideal, suhu di dalam mesin penetas harus dijaga secara konsisten pada kisaran 37°C hingga 38°C, dengan kelembaban berkisar antara 50% hingga 60% pada fase awal, dan meningkat menjelang menetas. Sedikit saja pergeseran parameter ini bisa berakibat fatal pada kematian embrio di dalam cangkang.

Banyak mesin penetas telur tradisional yang masih mengandalkan pengecekan manual menggunakan termometer analog. Pengawasan manual ini tidak efisien karena rentan terhadap kelalaian manusia (human error), tidak dapat dipantau selama 24 jam secara real-time, dan perubahan suhu yang drastis seringkali terlambat disadari. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan sebuah sistem otomatisasi yang mampu memantau (monitoring) kondisi suhu dan kelembaban secara akurat, cepat, dan terus-menerus.

Salah satu kombinasi komponen yang sangat potensial untuk solusi ini adalah penggunaan Sensor DHT22 dan mikrokontroler Raspberry Pi Pico. Sensor DHT22 dipilih karena memiliki tingkat akurasi yang jauh lebih tinggi dan rentang pengukuran yang lebih luas dibandingkan sensor generasi sebelumnya (seperti DHT11). DHT22 juga mampu membaca data dengan resolusi desimal (hingga 0,1 angka di belakang koma), sehingga sangat cocok untuk kebutuhan penetasan telur yang memerlukan presisi ketat. Sementara itu, Raspberry Pi Pico digunakan sebagai pusat kendali karena memiliki performa tinggi dengan prosesor dual-core ARM Cortex-M0+ namun dengan konsumsi daya yang sangat rendah.

Berdasarkan urgensi di atas, maka dilakukan penelitian dan pengembangan sistem dengan judul "SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN PENETAS TELUR MENGGUNAKAN SENSOR DHT22 DAN MIKROKONTROLER RASPBERRY PI PICO". Melalui sistem ini, diharapkan proses monitoring penembasan telur dapat berjalan lebih optimal, mendeteksi fluktuasi sekecil apa pun, dan menekan angka kegagalan tetas bagi para peternak.

 

1.2         Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.       Bagaimana cara merancang dan mengintegrasikan sensor DHT22 dengan mikrokontroler Raspberry Pi Pico menjadi sebuah sistem pemantau suhu dan kelembaban pada mesin penetas telur?

2.      Bagaimana mengimplementasikan program pada Raspberry Pi Pico agar dapat membaca parameter suhu dan kelembaban dari sensor DHT22 secara real-time dan akurat?

3.   Seberapa efektif sistem berbasis Raspberry Pi Pico dan DHT22 ini dalam mendeteksi fluktuasi kondisi lingkungan di dalam ruang penetasan telur?

 

1.3         Tujuan

Berdasarkan latar belakang diatas, berikut adalah tujuan dari pembuatan projek ini:

1.       Merancang Perangkat Keras (Hardware) & Otomatisasi Kontrol

Mengintegrasikan mikrokontroler Raspberry Pi Pico dengan sensor DHT22, relay, lampu pemanas, LCD display, dan buzzer menjadi satu kesatuan sistem kontrol cerdas berbasis real-time untuk menggantikan sistem manual.

2.       Mengimplementasikan Perangkat Lunak (Software) & Metode Histeresis

Membuat dan menguji program pada Raspberry Pi Pico untuk membaca parameter suhu dan kelembaban, serta menerapkan metode kontrol On-Off dengan histeresis (rentang toleransi) agar lampu pemanas bekerja otomatis tanpa merusak komponen akibat saklar yang terlalu sering hidup-mati.

3.       Mengoptimalkan Akurasi Monitoring & Stabilitas Suhu

Memastikan sistem dapat mendeteksi fluktuasi kondisi ruangan secara cepat dan presisi untuk mempertahankan suhu ideal di dalam inkubator (sekitar 37,5°C) secara konstan demi mencegah kematian embrio.

4.       Mempermudah Pemantauan & Efisiensi Peternak

Menyediakan antarmuka visual melalui LCD display agar peternak dapat memonitor kondisi inkubator dengan mudah tanpa perlu membuka pintu ruang inkubasi, sekaligus menghadirkan teknologi tepat guna yang ekonomis untuk meminimalkan human error.

 

1.4         Manfaat

1.    Bagi Peternak dan Pelaku Usaha Penetasan

a.   Meminimalkan Risiko Kerugian: Peternak tidak perlu lagi khawatir kehilangan banyak bibit akibat suhu mesin yang tiba-tiba melonjak atau turun drastis tanpa disadari, sehingga angka keberhasilan menetas (hatching rate) bisa lebih maksimal.

b.  Efisiensi Waktu dan Tenaga: Mengubah pola kerja peternak dari yang dulunya harus bolak-balik mengecek termometer manual setiap beberapa jam sekali, kini menjadi lebih praktis karena kondisi di dalam mesin bisa terpantau secara otomatis.

c.  Solusi Hemat Biaya: Menjadi alternatif teknologi tepat guna yang murah karena menggunakan komponen Raspberry Pi Pico dan DHT11 yang ramah di kantong, sehingga cocok diterapkan oleh peternak skala rumahan maupun UMKM.

2.    Bagi Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi

a. Referensi Otomatisasi Peternakan: Menjadi studi kasus nyata mengenai penerapan teknologi embedded system (sistem tertanam) di dunia nyata, khususnya dalam bidang pemeliharaan ternak (smart farming).

b. Pengembangan Riset Raspberry Pi Pico: Menambah referensi akademis mengenai optimalisasi performa Raspberry Pi Pico dan sensor DHT11 yang masih tergolong baru dan punya potensi besar untuk dikembangkan lebih jauh.

3.    Bagi Penulis / Peneliti Selanjutnya

a. Melatih kemampuan dalam merancang, merakit, dan memprogram perangkat keras berbasis mikrokontroler.

b.   Menjadi dasar atau batu loncatan bagi peneliti lain yang ingin mengembangkan sistem ini ke arah yang lebih luas, seperti menambahkan fitur berbasis Internet of Things (IoT) atau sistem kendali otomatis (bukan sekadar pemantauan).

 

BAB II    Perancangan Sistem

2.1         Alat dan Bahan

1.     Raspberry Pi Pico

2.     DHT22

3.     Modul Relay 2 Channel

4.     Lampu bohlaam 10W

5.     Kipas DC 12V

6.     LCD

7.     Buzzer Aktif

8.     Step down

 

2.2         Software

         1.    Thonny Python

 

2.3         Diagram Blok Sistem

2.4         Rencana Hardware

2.5         Flowchart

 

2.6         Alur Kerja Sistem

2.6.1    Tahap Pembacaan Data (Input) secara Real-Time

Proses dimulai dari elemen sensorik, di mana sensor DHT22 yang ditempatkan di titik strategis dalam inkubator melakukan pemindaian kondisi udara. Sensor ini bekerja menggunakan elemen termistor untuk suhu dan sensor kelembaban kapasitif.

·  Secara berkala (biasanya dengan jeda pembacaan minimal 2 detik untuk menjaga akurasi), sensor mengonversi kondisi fisik lingkungan menjadi sinyal digital terkalibrasi.

·  Data suhu (dalam derajat Celsius) dan kelembaban (dalam persen Relative Humidity / %RH) dikirimkan melalui jalur komunikasi data tunggal (single-bus) menuju pin GPIO (General Purpose Input Output) pada Raspberry Pi Pico.

2.6.2    Tahap Pengolahan Data dan Logika Kontrol (Proses)

Setelah data digital diterima oleh pin GPIO, mikrokontroler Raspberry Pi Pico yang ditenagai oleh chip RP2040 akan langsung memproses informasi tersebut. Di dalam memori Pico, terdapat algoritma pemrograman yang menampung nilai acuan atau Set Point (misalnya target suhu ideal sebesar 37,5°C).

·  Untuk mencegah komponen output menyala-mati terlalu cepat akibat fluktuasi suhu kecil (kondisi chattering), Pico menerapkan metode Kontrol Histeresis (rentang batas toleransi atas dan bawah).

·   Sebagai contoh, jika batas toleransi ditetapkan sebesar 0,5°C, maka batas atas sistem adalah 38,0°C dan batas bawahnya adalah 37,0°C. Mikrokontroler akan terus membandingkan data riil dari sensor dengan rumus logika matematika histeresis ini di setiap siklus perulangan (looping).

2.6.3    Tahap Eksekusi Aksi berdasarkan Kondisi Lingkungan (Output)

Berdasarkan hasil komparasi logika pada tahap proses, Raspberry Pi Pico akan mengirimkan sinyal pemicu low-current ke modul Relay Dual-Channel yang bertindak sebagai saklar elektronik tegangan tinggi. Eksekusi tindakan dibagi menjadi dua skenario:

·   Skenario Suhu Terlalu Dingin: Jika sensor membaca suhu berada di bawah batas toleransi minimum (≤37,0°C), pin GPIO Pico akan mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan Relay 1. Modul Relay 1 kemudian menghubungkan arus listrik utama untuk menyalakan Lampu Pemanas (Heater/Pijar). Lampu akan tetap menyala guna menyuplai panas hingga suhu merangkak naik mencapai Set Point.

·  Skenario Suhu Terlalu Panas: Jika suhu ruangan naik dan melebihi batas toleransi maksimum (≥38,0°C), Pico akan mematikan Relay 1 dan segera mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan Relay 2. Modul Relay 2 akan menyalurkan daya ke Kipas DC 5V (Exhaust Fan). Kipas ini berfungsi menghembuskan udara panas keluar ruangan dan menarik udara segar masuk, sehingga suhu di dalam inkubator turun kembali ke zona aman.

2.6.4    Tahap Pemantauan dan Antarmuka Pengguna (Display)

Bersamaan dengan proses kendali motorik di atas, sistem menjalankan fungsi pemantauan (monitoring) secara paralel. Raspberry Pi Pico mengirimkan data terenkripsi melalui protokol komunikasi (seperti I2C) menuju LCD Display (misalnya LCD 16x2 atau 20x4 dengan modul PCF8574).

· Layar LCD ini berfungsi sebagai antarmuka visual utama bagi pengguna (Human-Machine Interface).

·   Informasi yang ditampilkan diperbarui secara dinamis setiap detiknya, mencakup angka suhu riil, persentase kelembaban saat itu, serta indikator teks mengenai status aktif/mati dari lampu pemanas dan kipas DC. Hal ini memudahkan pengguna memantau kinerja sistem secara langsung tanpa perlu menghubungkan mikrokontroler ke komputer.

 

BAB III    Penutup
3.1         Kesimpulan

Sistem ini dirancang dengan mengintegrasikan Raspberry Pi Pico sebagai pusat pemroses data, sensor DHT22 sebagai input, serta relay, pemanas, kipas, dan LCD sebagai komponen output. Pengondisian suhu ruang (target 37,5°C) diatur secara otomatis dengan menyalakan lampu pemanas saat dingin dan mengaktifkan kipas saat panas berlebih. Selain itu, penerapan metode rentang toleransi (histeresis) pada sistem kontrol ini bertujuan untuk mengoptimalkan kinerja saklar relay sekaligus mencegah kerusakan komponen akibat kondisi chattering (saklar hidup-mati terlalu cepat).

 

LAMPIRAN

Link YouTube: https://youtu.be/R-WnkBdfJy8