Desain Penetrometer Digital Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535
Abstract
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.
