Perancangan Piranti Perangkap Serangga (Hama) dengan Intensitas Cahaya
Serangga dan Reaksinya Terhadap Cahaya
Serangga adalah mahluk hidup dengan spesies terbanyak didunia. Total spesies serangga sebesar 4-8 juta sangat dominan dibanding total spesies seluruh mahluk hidup sebanyak 12.5 juta. Jumlah mahluk hidup yang teridentifikasi sebesar 1.5 juta, jumlah serangga yang teridentifikasi sebesar 950 ribu. Ini berarti jumlah serangga yang teridentifikasi lebih dari 1/2 jumlah mahluk hidup yang teridentifikasi. Serangga adalah kelompok utama hama. Menurut pakar perlindungan tanaman, Purnama Hidayat [4], paling tidak ada lima alasan yang dapat mendukung pernyataan tersebut. Pertama: serangga merupakan kelompok terbesar dalam dunia hewan, kurang lebih 2/3 spesies hewan yang telah teridentifikasi adalah serangga. Kedua: serangga memiliki kemampuan adaptasi yang tinggi terhadap kondisi lingkungannya. Ketiga: serangga memiliki jenis makanan yang beragam. Keempat : serangga dapat berkembang biak dengan cepat. Kelima : serangga dapat menjadi resisten terhadap insektisida.
Mengukur Intensitas Cahaya
Salah satu cara untuk mengamati energi cahaya dapat dilakukan dengan mengukur pengaruh besaran dan distribusi partikel dalam Flow cytometers. Flow cytometers pada dasarnya adalah mikroskop yang dilengkapi dengan komponen yang berfungsi untuk melalukan individu cell secara sekuensial melalui berkas cahaya (laser) yang akan dianalisis. Komponennya antara lain:
1. Sumber cahaya, dan komponen pemfokus cahaya.
2. Fluidics, untuk mengarahkan cells melalui cahaya.
3. Detektor Elektronika, untuk mendeteksi cahaya dan mengubahnya ke bentuk sinyal digital.
4. Suatu komputer untuk penyimpanan signals yang akan dianalisis.
Sumber Cahaya
Sumber cahaya pada suatu flowcytometer
adalah laser. Alasan penggunaan laser, karena kemampuannya untuk difokuskan
menjadi berkas cahaya elliptis. Ini terkait dengan komponen-komponen fluidics
terkait. Laser memancarkan cahaya koheren, dan merupakan berkas sangat paralel.
Hal ini memungkinkan dasar pengukuran yang berbasis pada gangguan berkas (beam
disturbance) dapat dilakukan (forward scatter, side scatter). Batasan prinsip
bagi lasers ditentukan oleh panjang gelombang yang dapat menimbulkan eksitasi.
Secara virtual semua cytometers mengikuti standar laser argon, yang memancarkan
cahaya pada 488 nm. Selanjutnya lasers lain dapat digunakan, untuk mendapatkan
panjang gelombang eksitasi lainnya.
Fluidics
Fluidics adalah bagian yang paling sensitif pada setiap flow cytometer. Jika terjadi kesalahan, semuanya akan salah, dan fatal. Masalahnya termasuk:
a. Clogs (celah pada aliran larutan sangat kecil).
b. Gelembung udara (akan menggangu aliran dan yang akan diinterpretasikan sebagai cell).
c. Leaks (Kurangnya tekanan didalam sistem akan menggangu aliran cellular dan mempengaruhi hasil). d. Errors yang paling umum mempengaruhi fluidics adalah:
1) Clumps of cells. Hal ini akan “clog” mesin dan berakibat kesulitan utama dan “headaches” . Kejadian ini dapat diatasi dengan pre-filtrasi populasi cell tidak lebih besar dari 50 um filter.
2) Konsentrasi cell yang tidak sesuai. Semua larutan memiliki proporsi partikel debu yang rendah. Jangan percaya suatu flow rate yang lebih rendah dari 15 cells/sec. Tetapi, flow rates lebih besar dari sekitar 4000 cells/sec meningkatkan risiko pada pengukuran multiple cells secara simultan.
3) Konsentrasi Optimal adalah
sekitar 1x106 s/d 1x107 cells/ml
Detektor Sinyal
Seperti dibahas sebelumnya, deteksi sinyal
dilaksanakan dengan menggunakan kombinasi photomultiplier (cathode-ray) dan
rangkaian elektronika. Sinyal yang dibangkitkan oleh setiap individu cell pada
dasarnya merupakan oscilloscope trace. Dengan melakukan integrasi sinyal ini,
akan dihasilkan suatu nilai numerik bagi fluorescensi maupun nilai side scatter.
3 RANCANGAN ALAT PENANGKAP SERANGGA HAMA
Setelah nilai intensitas cahaya yang efektif diperoleh melalui uji laboratorium, dapat diimplementasikan dalam rancangan alat penangkap serangga hama di lahan pertanian.
Secara umum gambaran cara kerja piranti perangkap
serangga hama ini adalah sebagai berikut ; dengan menyalakan lampu utama (lampu
4 pada gambar ) dalam beberapa waktu untuk mengumpulkan semua serangga. Setelah
lampu utama (lampu 4) padam, lampu perangkap serangga kecil (lampu 3)
dinyalakan, sehingga serangga menuju perangkap serangga kecil yang di atasnya
telah dipasang filter sehingga hanya serangga ukuran kecil saja yang dapat
masuk dan terperangkap. Setelah lampu perangkap serangga kecil (lampu 3) padam,
kemudian lampu perangkap serangga sedang (lampu 2) dinyalakan sehingga sisa
serangga yang tidak masuk perangkap pertama menuju perangkap ke dua (perangkap
serangga sedang). Filter dipasang agar serangga besar tidak terperangkap pada
perangkap ke dua. Setelah lampu perangkap sedang (lampu 2) padam, kemudian
lampu perangkap serangga besar (lampu 1) menyala sehingga serangga besar menuju
perangkap serangga ke tiga. Filter dipasang agar serangga tertentu dalam ukuran
sangat besar—yang biasanya menjadi prodator menguntungan—tidak ikut
terperangkap. Demikian seterusnya proses diulang sehingga diperoleh serangga
dalam tiga kategori ukuran: kecil, sedang, dan besar. Sehingga alur pengamatan
pada saat implementasi prototype dapat dilihat pada diagram alir berikut :
Setelah peralatan diimplementasikan maka nyala lampu siklus penangkapan serangga dapat diuji di laboratorium dalam dua kondisi jumlah siklus tiap jam.
Kondisi pertama dimana diperoleh 6 siklus
penangkapan serangga tiap jam dengan pembagian waktu; 4 menit untuk nyala lampu
4 (mengumpulkan semua serangga); 2 menit untuk nyala lampu 3 (mengarahkan
serangga kecil ke bejana perangkap); 2 menit untuk nyala lampu 2 (mengarahkan
serangga sedang ke bejana perangkap); 2 menit nyala lampu 1 (pengarah serangga
besar ke bejana perangkap). Sehingga jumlah waktu yang dibutuhkan dalam satu
siklus penangkapan selama 10 menit.
Kondisi kedua dimana diperoleh 3 siklus
penangkapan serangga tiap jam dengan pembagian waktu; 8 menit untuk nyala lampu
4 (mengumpulkan semua serangga); 4 menit untuk nyala lampu 3 (mengarahkan
serangga kecil ke bejana perangkap); 4 menit untuk nyala lampu 2 (mengarahkan
serangga sedang ke bejana perangkap); 4 menit nyala lampu 1 (pengarah serangga
besar ke bejana perangkap). Sehingga jumlah waktu yang dibutuhkan dalam satu
siklus penangkapan selama 20 menit.
Untuk menguji ketahanan catu daya yang
diperlukan telah diimplementasikan dua tipe catudaya yang berbeda. Pertama
diimplementasikan catudaya kering jenis GS 7 M 12V, 7 Ah yang memiliki berat
0.35 kg dan sumber tegangan 12 V DC. Kedua diimplementasikan catudaya basah
jenis GS 12 DC 75ยช dengan berat 4.5 Kg sumber tegangan 12 V DC.
Simpulan
Hasil implementasi dan analisis data uji coba yang telah dilakukan menggambarkan bahwa rancangan alat penangkap serangga (hama) yang diimplementasikan telah memiliki mekanisme kerja yang sesuai rancangan dan dapat ditarik simpulan sebagai berikut :
1. Mikrokontroler AT 89C51 yang dirancang telah bekerja sebagaimana yang diharapkan, dan mampu menjalankan software/program untuk mengendalikan Relay JZC-22F-12V DC, dengan mengunakan sumber tegangan sebesar 12V.
2. Relay JZC-22F-12V DC telah berhasil mengendalikan nyala lampu secara berturut turut dalam siklus penangkapan serangga (hama) yang direncanakan.
3. Skenario 6 kali siklus penangkapan serangga setiap jam, telah berhasil dijalankan dengan mengatur nyala lampu 4 selama 4 menit; mengatur nyala lampu 3 selama 2 menit; mengatur nyala lampu 2 selama 2 menit; dan mengatur nyala lampu 1 selama 2 menit.
4. Skenario 3 kali siklus penangkapan serangga setiap jam, telah berhasil dijalankan dengan mengatur nyala lampu 4 selama 8 menit; mengatur nyala lampu 3 selama 4 menit; mengatur nyala lampu 2 selama 4 menit; dan mengatur nyala lampu 1 selama 4 menit.
5. Catudaya Elemen Kering GS 7 M 12V 7 Ah, dapat diterapkan selama 10 jam/hari dengan ketahanan energi sealama 1 hari.
6. Catudaya Elemen Basah GS 12Vb 75A, dapat diterapkan sealam 10 jam/hari dengan ketahanan energi selama 5 hari.
Saran
Implementasi perancangan alat penangkap serangga (hama) dengan intensitas cahaya yang telah dilakukan terbukti memiliki mekanisme kerja yang sesuai rancangan. Adapun untuk optimalisasi penerapan dapat diberikan saran terhadap beberapa hal sebagai berikut:
1. Penentuan lama waktu yang dibutuhkan untuk menyalakan lampu dalam tiap siklus penangkapan serangga dapat diubah-ubah melalui modifikasi software pengendali, dan hal ini perlu diujicobakan secara langsung dilahan pertanian, sehingga dapat diperoleh data berapa lama waktu menyala lampu, sehingga secara efektif dapat menangkap serangga secara optimal.
2. Bila dibutuhkan ketahanan catu daya (sumber energi) yang tahan lama (sealam 5 hari), dapat digunakan Catudaya Elemen Basah GS 12Vb 75A , namun terlebih dahulu dipilih lokasi penempatan peralatan yang tepat, karena penggunaan catu daya ini mengakibatkan peralatan menjadi relatif lebih berat (4.5 Kg), sehingga tidak mudah untuk dipindahpindah.
3. Untuk penggunaan alat secara berpindahpindah dapat digunakan catu daya Elemen Kering GS 7 M 12V 7 Ah, yang relatif lebih ringan (0.45 kg). Namun penggunaan catudaya ini memerlukan pengisian setiap harinya, karena daya tahan energinya cuma 1 hari untuk 10 jam/hari pemakaian.
4. Besar ukuran bejana dapat diubah sesuai kebutuhan, sehingga diperoleh ukuran bejana yang efektif dalam menangkap serangga. Hal ini akan diujicobakan secara langsung dilahan pertanian pada penelitian tahap berikutnya.
5. Sumber catudaya dapat dikembangkan dengan memanfaatkan energi
alternatif (solar cell) yang secara melimpah terdapat di lahanlahan pertanian
Tidak ada komentar:
Posting Komentar