ANALISIS DESAIN AKTUATOR SPEAKER ULTRASONIK DENGAN HARMONIC ACOUSTIC ANALYSIS (HAA) PADA SISTEM PENGHALAU BURUNG DALAM MENDUKUNG INTEGRATED PEST MANAGEMENT

Ania Emilia Dewi, 4. Ir. Andri Prima Nugroho, S.T.P., M.Sc., Ph.D, IPU., ASEAN Eng.; 5. Prof. Dr. Ir. Lilik Sutiarso, M.Eng., IPU., ASEAN Eng., APEC Eng.

2025 | Skripsi | TEKNIK PERTANIAN

Burung merupakan hama signifikan pada budidaya padi yang menyebabkan kerugian panen substansial. Metode pengendalian konvensional menunjukkan efektivitas terbatas dan berdampak negatif pada lingkungan. Penelitian ini bertujuan menganalisis kinerja aktuator speaker ultrasonik menggunakan metode Harmonic Acoustic Analysis (HAA) untuk sistem penghalau burung dalam mendukung Integrated Pest Management (IPM). Metodologi mengintegrasikan simulasi ANSYS Harmonic 2024 R1 dengan validasi eksperimental untuk mengkarakterisasi propagasi gelombang ultrasonik pada frekuensi 18.000 – 24.000 Hz. Pemodelan 3D dilakukan menggunakan ANSYS SpaceClaim dengan analisis tiga tahap yaitu modal analysis untuk mengidentifikasi frekuensi natural dan mode shapes, harmonic response analysis untuk evaluasi respons getaran, dan harmonic acoustics simulation untuk memodelkan propagasi gelombang dalam domain akustik eksternal. Hasil menunjukkan sistem memiliki enam mode frekuensi alami dengan Mode 4 pada 6.503,7 Hz menunjukkan kinerja optimal dengan deformasi maksimum 1,5562 mm. Frekuensi resonansi optimal tercapai pada 22.000 Hz dengan SPL maksimum 90,42 dB dan phase angle -8,69° yang mengindikasikan impedansi dominan resistif dengan efisiensi transfer energi maksimal. Analisis delay time pada frekuensi optimal menunjukkan nilai 1,096 ?s yang mengkonfirmasi karakteristik near-instantaneous response dengan total response time kurang dari 10 ms, memastikan timing precision untuk aplikasi deterrent real-time. Pola distribusi menunjukkan karakteristik high directivity dengan radius efektif 18 meter. Validasi eksperimental pada burung pipit menunjukkan efektivitas tertinggi pada jarak 50-100 cm dengan SPL 106-114 dB dengan skor respons maksimum 10/10, sedangkan pada jarak 200-250 cm efektivitas menurun drastis dengan skor < 6>

Birds represent a significant pest in rice cultivation, causing substantial harvest losses and threatening food security. Conventional bird deterrent methods demonstrate limited effectiveness with undesirable environmental impacts. This research evaluates ultrasonic speaker actuator performance using Harmonic Acoustic Analysis (HAA) for bird deterrent systems supporting Integrated Pest Management (IPM). The methodology integrates ANSYS Harmonic 2024 R1 simulation with experimental validation to characterize ultrasonic wave propagation at 18-24 kHz frequencies. 3D modeling was conducted using ANSYS SpaceClaim with three-stage analysis: modal analysis for natural frequency identification, harmonic response analysis for vibration evaluation, and harmonic acoustics simulation for sound wave propagation modeling in external acoustic domains. Results demonstrate the actuator system possesses six primary natural frequency modes, with Mode 4 at 6,503.7 Hz showing optimal performance with maximum deformation of 1.5562 mm and symmetrical energy distribution. Optimal resonance conditions were achieved at 22 kHz frequency, producing maximum Sound Pressure Level (SPL) of 90.42 dB with phase angle of -8.69°, indicating dominant resistive impedance with maximum energy transfer efficiency. Delay time analysis at optimal frequency reveals 1.096 ?s, confirming near-instantaneous response characteristics with total response time less than 10 ms, ensuring timing precision for real-time deterrent applications. Ultrasonic wave propagation patterns exhibit high directivity characteristics with concentrated beam width, generating an effective device radius of 18 meters from the source. Experimental validation using three sparrows at 50-250 cm distance variations demonstrated strong correlation between SPL and bird behavioral responses. Highest effectiveness was achieved at 50-100 cm distance (SPL 106-114 dB) with maximum response scores (10/10), while effectiveness decreased drastically at 200-250 cm distance (scores < 6>

Kata Kunci : aktuator speaker ultrasonik, ANSYS Harmonic, pengendalian hama burung, Integrated Pest Management, simulasi akustik