realisasi sistem pengukuran kadar nutrisi, ph, dan suhu pada hidroponik ... · realisasi sistem...

i

Universitas Kristen Maranatha

REALISASI SISTEM PENGUKURAN KADAR NUTRISI, PH,

DAN SUHU PADA HIDROPONIK SECARA JARAK JAUH

Valdryan Ivandito

NRP : 1322001

Email : [email protected]

ABSTRAK

Budidaya tanaman dengan metode hidroponik memerlukan pemeliharaan

yang baik meliputi pengukuran parameter kadar nutrisi, pH, dan suhu secara berkala

sehingga pekerjaan ini membutuhkan tenaga dan waktu yang terus menerus. Dari

isu-isu yang telah disebutkan maka penulis merealisasikan sistem pengukuran pada

hidroponik secara jarak jauh yang dapat memantau parameter kadar nutrisi, pH,

suhu dan tersedia fitur tambahan yang dapat memberikan nutrisi dengan takaran

yang diinginkan melalui aplikasi Blynk di smartphone android sebagai

antarmukanya serta dilengkapi dengan lampu pertumbuhan tanaman (grow light)

sebagai pengganti cahaya matahari sehingga sistem dapat diterapkan di dalam

ruangan.

Pengujian dilakukan dangan menyesuaikan dan membandingkan sensor

kadar nutrisi, sensor pH, sensor suhu, dan volume nutrisi dengan alat-alat ukur yang

sudah baku dan dijual di pasaran, sehingga besaran-besaran yang diukur nilainya

mendekati dengan alat-alat ukur yang sudah baku. Setelah mendapatkan data-data

hasil pengukuran, data-data tersebut dikirim ke cloud kemudian praktisi hidroponik

dapat memantau data-data tersebut melalui aplikasi Blynk di smartphone android.

Berdasarkan data pengamatan disimpulkan bahwa selisih rata-rata

pembacaan sensor kadar nutrisi terhadap TDS meter merk nutron.tech sebesar

34ppm, selisih rata-rata pembacaan sensor pH terhadap pH meter merk ATC

sebesar 0,3, selisih rata-rata pembacaan sensor suhu terhadap termometer alkohol

sebesar 1°C, selisih rata-rata pembacaan volume nutrisi di gelas ukur terhadap

keluaran dossing pump A sebesar 0,35ml, dan selisih rata-rata pembacaan volume

nutrisi di gelas ukur terhadap keluaran dossing pump B sebesar 1,1ml.

Kata Kunci : hidroponik, sensor kadar nutrisi, sensor pH, sensor suhu, aplikasi

Blynk

mailto:[email protected]

ii


REALIZATION OF MEASUREMENT SYSTEM FOR

NUTRITION LEVELS, PH, AND TEMPERATURE AT

HYDROPONIC IN LONG DISTANCE

Valdryan Ivandito

NRP : 1322001

Email : [email protected]

ABSTRACT

The cultivation of plants with hydroponic methods requires good

maintenance including the measurement of the parameters of nutrition levels, pH,

and temperature regularly so that this work requires effort and continuous time.

From the mentioned issues, the author realizes the hydroponic measuring system

remotely that can monitor the parameters of nutrition levels, pH, temperature and

additional features that can provide nutrients with the desired dosage through

Blynk applications on android smartphone as its interface and equipped with grow

light as a substitute for sunlight so that the system can be applied indoors.

The tests were conducted to adjust and compare nutrition levels, pH,

temperature, and nutrition volume with standard measuring instruments sold in the

market, so the quantities measured were close to standard measuring intstruments.

After getting the data measurement results, the data is sent to the cloud then

hydroponic practitioners can monitor the data through Blynk applications on

android smartphone.

Based on observation data, it was concluded that the average difference of

sensory nutrient value reading to TDS meter of nutron.tech brand is 34ppm, the

average difference of pH sensor reading on pH meter of ATC brand is 0,3, the

average difference of temperature sensor reading reading to alcohol thermometer

is 1°C, the average difference of nutritional volume reading in measuring glass to

the output of dosage pump A is 0.35ml, and the average difference of nutritional

volume reading in measuring glass to the output of dosage pump B is 1.1ml.

Keywords: hydroponics, nutrition level sensors, pH sensors, temperature sensors,

Blynk applications

mailto:[email protected]

iii


DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN TUGAS AKHIR

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR

KATA PENGANTAR

ABSTRAK ............................................................. Error! Bookmark not defined.

ABSTRACT ............................................................. Error! Bookmark not defined.

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................. vi

DAFTAR TABEL.................................................................................................. ix

DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN........................................................................................

Error! Bookmark not defined.

I.1 Latar Belakang Masalah..................................................................................... 1

I.2 Perumusan Masalah............................................................................................ 2

I.3 Tujuan................................................................................................................. 2

I.4 Rumusan Masalah............................................................................................... 2

I.5 Sistematika Penulisan......................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI.................................................................................. 4

II.1 Hidroponik DFT............................................................................................ 4

II.2 Masa Pertumbuhan Sayur Kangkung............................................................ 5

II.3 Nutrisi AB mix.............................................................................................. 6

II.4 Blynk............................................................................................................. 6

II.5 ESP32 Development Board........................................................................... 9

II.6 Sensor Suhu LM35DZ................................................................................. 10

II.7 Sensor Kadar Nutrisi................................................................................... 10

II.8 Sensor pH SEN 0161................................................................................... 15

II.9 Motor Servo MG90S................................................................................... 15

II.10 Dossing Pump D2...................................................................................... 16

II.11 Pompa At-103........................................................................................... 17

iv


II.12 Motor DC.................................................................................................. 17

II.13 Lampu Pertumbuhan Tanaman (Grow Light)............................................ 19

II.14 Modul RTC DS3231.................................................................................. 20

II.15 Interpolasi Kuadrat.................................................................................... 21

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI.................................................... 23

III.1 Perancangan Perangkat Keras.................................................................... 23

III.1.1 ESP32 Development Board............................................................. 26

III.1.2 Sensor Suhu LM35DZ.................................................................... 28

III.1.3 Sensor pH SEN0161....................................................................... 28

III.1.4 Sensor Kadar Nutri.......................................................................... 28

III.1.5 Modul RTC DS3231....................................................................... 31

III.1.6 Modul Switching ULN2803............................................................ 32

III.1.7 Motor Servo MG90S....................................................................... 32

III.1.8 Modul Relay.................................................................................... 33

III.2 Diagram Alir.............................................................................................. 33

III.2.1 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Status Grow Light............. 35

III.2.2 Diagram Alir Subrutin Menerima Data Volume Nutrisi................. 35

III.2.3 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Suhu....................... 37

III.2.4 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Kadar Nutrisi......... 37

III.2.5 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor pH.......................... 38

III.2.6 Diagram Alir Subrutin Mengirim Notifikasi................................... 39

III.3 Pembuatan Antarmuka Pengguna Melalui Aplikasi Blynk......................... 44

III.3.1 Membuat Project Baru.................................................................... 44

III.3.2 Memberi Nama Project dan Memilih Kontroler yang digunakan....45

III.3.3 Mendapatkan Authentication Token................................................ 45

III.3.4 Widget Box...................................................................................... 46

III.3.5 Memilih Widget-Widget Yang Digunakan...................................... 46

III.3.6 Pengaturan Widget LED.................................................................. 48

III.3.7 Pengaturan Widget Display Value................................................... 49

III.3.8 Pengaturan Widget Step H............................................................... 49

III.3.9 Pengaturan Widget Button............................................................... 49

III.3.10 Pengaturan Widget SuperChart..................................................... 51

v


III.4. Perancangan Sistem.................................................................................. 52

III.5 Realisasi Sistem......................................................................................... 53

III.5.1 Realisasi Pengendali Utama Beserta Power Supply........................ 53

III.5.2 Realisasi Sistem Pengangkatan Probe............................................ 54

III.5.3 Realisasi Sistem Pemberi Nutrisi AB mix....................................... 55

III.5.4 Realisasi Sistem Hidroponik........................................................... 56

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS............................................. 57

IV.1 Pengujian Sensor Kadar Nutrisi................................................................. 57

IV.2 Pengujian Sensor pH.................................................................................. 58

IV.3 Pengujian Sensor Suhu.............................................................................. 60

IV.4 Pengujian Dossing Pump A....................................................................... 61

IV.5 Pengujian Dossing Pump B........................................................................ 62

IV.6 Pengujian Sistem....................................................................................... 63

IV.7 Analisis Data.............................................................................................. 65

BAB V SIMPULAN DAN SARAN...................................................................... 66

V.1 Simpulan..................................................................................................... 66

V.2 Saran........................................................................................................... 67

DAFTAR REFERENSI......................................................................................... 68

LAMPIRAN A SYNTAX PROGRAM.......……………………………………... A-1

vi


DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Skema Hidroponik DFT....................................................................... 5

Gambar II.2 Nutrisi AB mix.................................................................................... 6

Gambar II.3 Diagram Blok Blynk............................................................................ 7

Gambar II.4 Button.................................................................................................. 8

Gambar II.5 Step H.................................................................................................. 8

Gambar II.6 Step V.................................................................................................. 8

Gambar II.7 Value Display...................................................................................... 8

Gambar II.8 LED..................................................................................................... 8

Gambar II.9 SuperChart........................................................................................... 8

Gambar II.10 Push Notification............................................................................... 9

Gambar II.11 Konfigurasi ESP32 Development Board........................................... 9

Gambar II.12 LM35DZ.......................................................................................... 10

Gambar II.13 Skema Rangkaian Osilator............................................................... 12

Gambar II.14 Skema Rangkaian Gain Loop........................................................... 13

Gambar II.15 Skema Rangkaian AC to DC Converter........................................... 13

Gambar II.16 Skema Rangkaian Sensor Kadar Nutrisi.......................................... 14

Gambar II.17 Modul Sensor pH SEN0161............................................................. 15

Gambar II.18 Motor Servo MG90S....................................................................... 16

Gambar II.19 Dossing Pump D2............................................................................ 16

Gambar II.20 Pompa At-103.................................................................................. 17

Gambar II.21 Prinsip Kerja Motor DC................................................................... 18

Gambar II.22 PAR................................................................................................. 19

Gambar II.23 Modul RTC DS3231........................................................................ 20

Gambar II.24 Proses Write Data............................................................................ 20

Gambar II.25 Proses Read Data............................................................................. 21

Gambar III.1 Diagram Blok Sistem....................................................................... 24

Gambar III.2 Skema Utama Rangkaian Elektronik................................................ 25

Gambar III.3 Skema Rangkaian Elektronik ESP32 Development Board............... 26

Gambar III.4 Konfigurasi Pin Sensor Suhu LM35................................................. 28

vii


Gambar III.5 Skema Rangkaian Elektronik Sensor pH SEN0161.......................... 29

Gambar III.6 Skema Rangkaian Elektronik Sensor Kadar Nutrisi......................... 30

Gambar III.7 Skema Rangkaian Elektronik Modul RTC DS3231......................... 31

Gambar III.8 Skema Modul Switching ULN2803................................................. 32

Gambar III.9 Konfigurasi Pin Motor Servo MG90S.............................................. 32

Gambar III.10 Skema Rangkaian Elektronik Modul Relay.................................... 33

Gambar III.11 Diagram Alir Utama....................................................................... 34

Gambar III.12 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Status Growlight............... 35

Gambar III.13 Diagram Alir Subrutin Menerima Data Volume Nutrisi................. 36

Gambar III.14 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Suhu...................... 37

Gambar III.15 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Kadar Nutrisi........ 38

Gambar III.16 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor pH......................... 39

Gambar III.17.1 Diagram Alir Subrutin Mengirim Notifikasi Bagian ke-1........... 40




Gambar III.18 Tampilan Membuat Project Baru.................................................... 44

Gambar III.19 Tampilan Memberi Nama Project................................................... 45

Gambar III.20 Tampilan Mendapatkan Authentication Code................................ 46

Gambar III.21 Widget Box.................................................................................... 47

Gambar III.22 Tampilan Widget-Widget Yang Digunakan................................... 48

Gambar III.23 Pengaturan Widget LED................................................................. 48

Gambar III.24 Tampilan Pengaturan Widget Display Value.................................. 49

Gambar III.25 Tampilan Pengaturan Widget Step H.............................................. 50

Gambar III.26 Tampilan Pengaturan Widget Button............................................. 50

Gambar III.27 Tampilan Pengaturan Widget SuperChart...................................... 51

Gambar III.28 Desain Perancangan Sistem............................................................ 52

Gambar III.29 Realisasi Pengendali Utama Beserta Power Supply....................... 53

Gambar III.30 Realisasi Sistem Pengangkatan Probe............................................ 54

Gambar III.31 Realisasi Sistem Pemberi Nutrisi AB Mix...................................... 55

Gambar III.32 Realisasi Sistem Hidroponik.......................................................... 56

Gambar IV.1 Hasil Plot Pembacaan Sensor Kadar Nutrisi..................................... 58

viii


Gambar IV.2 Hasil Plot Pembacaan Sensor pH...................................................... 59

ix


DAFTAR TABEL

Tabel II.1 SOP Pemberian Nutrisi Tanaman Kangkung Metode Hidroponik......... 5

Tabel III.1 Konfigurasi Pin I/O.............................................................................. 27

Tabel IV.1 Hasil Pengujian 3 Titik Pembacaan Sensor Kadar Nutrisi................... 57

Tabel IV.2 Koefisien dan Persamaan Kuadrat Untuk Mencari Nilai ppm............. 57

Tabel IV.3 Hasil Pengujian Sensor Kadar Nutrisi.................................................. 58

Tabel IV.4 Hasil Pengujian 3 Titik Pembacaan Sensor pH.................................... 59

Tabel IV.5 Koefisien dan Persamaan Kuadrat Untuk Mencari Nilai pH............... 59

Tabel IV.6 Hasil Pengujian Sensor pH................................................................... 59

Tabel IV.7 Hasil Pengujian Sensor Suhu............................................................... 60

Tabel IV.8 Debit Rata-Rata Acuan Dossing Pump A............................................. 61

Tabel IV.9 Hasil Pengujian Dossing Pump A........................................................ 61

Tabel IV.10 Debit Rata-Rata Acuan Dossing Pump B........................................... 62

Tabel IV.11 Hasil Pengujian Dossing Pump B....................................................... 62

Tabel IV.12 Pengujian Sistem................................................................................ 63

x


DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A SYNTAX PROGRAM....................................................................... A-1

1


BAB I

PENDAHULUAN

BAB pendahuluan berisi tentang latar belakang, perumusan masalah,

tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan

I.1 Latar Belakang

Hidroponik adalah metode budidaya tanaman yang cukup populer, praktisi

hidroponik wajib melakukan pengukuran kadar nutrisi, pH, suhu, dan parameter

lainnya secara berkala.[1] Praktisi hidroponik wajib memberikan nutrisi secara

berkala, sehingga pekerjaan ini membutuhkan tenaga dan waktu yang terus-

menerus. Jika sistem hidroponik ditempatkan di luar ruangan bukan di dalam rumah

kaca atau di sebuah ruangan maka praktisi hidroponik harus mengeluarkan usaha

ekstra untuk merawat tanaman karena perubahan cuaca dan intensitas cahaya

matahari akan mempengaruhi faktor keberhasilan panen.[2]

Berdasarkan penelitian berjudul “Internet of Things For Planting in Smart

Farm Hydroponics Style” yang dipublikasikan di ResearchGate oleh Jumras

Pitakphongmetha dkk, dengan memanfaatkan teknologi IoT sangat memungkinkan

praktisi hidroponik untuk mengukur suhu dan kelembaban lingkungan hidroponik

dan mengontrol aktuator seperti selenoid valve. Dengan adanya teknologi ini

pekerjaan praktisi hidroponik dimudahkan karena praktisi hidroponik dapat

mengukur parameter-parameter hidroponik serta mengontrol aktuator-aktuator

tanpa harus datang ke lingkungan hidroponik.[3]

Atas dasar permasalahan yang telah dibahas maka kontribusi penulis

merealisasikan sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh yang dapat

mengukur parameter kadar nutrisi dan pH dengan sistem pengangkatan probe (yang

belum dilakukan oleh Jumras Pitakphongmetha dkk), serta parameter suhu. Selain

itu sistem mempunyai fitur pelengkap berupa sistem pemberian takaran nutrisi

2


melalui aplikasi Blynk di smartphone android dan dilengkapi dengan lampu

pertumbuhan tanaman (grow light) yang dapat menyala otomatis mulai pukul 06.00

– 18.00 sehingga sistem dapat ditempatkan di dalam ruangan agar tidak terpengaruh

cuaca buruk.

I.2 Perumusan Masalah

Bagaimana cara merealisasikan sistem pengukuran pada hidroponik secara

jarak jauh yang dapat mengukur parameter kadar nutrisi, pH, dan suhu dan dapat

memberikan takaran nutrisi melalui sebuah aplikasi di smartphone android serta

dilengkapi dengan grow light?

I.3 Tujuan

Merealisasikan sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh yang

dapat mengukur parameter kadar nutrisi, pH, dan suhu dan dapat memberikan

takaran nutrisi melalui sebuah aplikasi di smartphone android serta dilengkapi

dengan grow light.

I.4 Pembatasan Masalah

Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Jenis tanaman hidroponik yang ditanam adalah kangkung.

2. Teknik penanaman hidroponik menggunakan DFT (Deep Flow Technique).

3. Nutrisi yang digunakan adalah AB mix.

4. Hanya mengukur tiga parameter yaitu suhu, PH, dan kadar nutrisi (ppm).

5. Batas pengukuran sensor pH adalah 4,00-9,18.

6. Batas pengukuran sensor kadar nutrisi adalah 500ppm-1400ppm.

7. Sensor temperatur, sensor pH, dan sensor kadar nutrisi akan dibandingkan dan

dikalibrasi terhadap termometer alkohol, gelas ukur 25ml, pH meter digital

merk ATC, dan TDS meter digital tipe TDSEC-2-DB merk nutron.tech yang

3


sudah dijual dipasaran serta sudah baku digunakan oleh para petani dan praktisi

hidroponik.

8. User interface menggunakan aplikasi Blynk dan terhubung dengan server

blynk-cloud.com, 8442.

9. Perangkat harus terhubung jaringan internet dan menggunakan sumber energi

listrik dari jala – jala listrik PLN yang stabil.

I.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini disusun menjadi beberapa

bab sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan,

pembatasan masalah dan sistematika penulisan pada laporan Tugas Akhir ini.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini berisi penjelasan teori-teori penunjang yang diperlukan dalam

merealisasikan sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh. Teori-teori

penunjang tersebut meliputi penjelasan mengenai hidroponik DFT, masa

pertumbuhan sayur kangkung, Nutrisi AB mix, Blynk, ESP32, sensor kadar nutrisi,

sensor pH SEN0161, sensor suhu LM35DZ, motor servo MG90S, dossing pump

D2, pompa At-103, motor DC, lampu pertumbuhan tanaman (growlight), modul

RTC DS3231, Interpolasi Kuadrat.

BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI

Bab ini berisi penjelasan desain rangkaian elektronik, diagram blok sistem,

diagram alir, pengaturan widget untuk user interface-nya, desain alat dan realisasi

sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh.

BAB IV : DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS

Bab ini berisi data pengamatan dan analisis rata-rata selisih pembacaan

sensor kadar nutrisi, sensor pH, sensor suhu, dan dossing pump terhadap alat ukur

referensi serta pengujian sistem dari masa semaian, peremajaan, hingga panen.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi simpulan dan saran.

4


BAB II

LANDASAN TEORI

Bab ini berisi penjelasan teori-teori penunjang yang diperlukan dalam

merealisasikan sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh. Teori-teori

penunjang tersebut meliputi penjelasan mengenai hidroponik DFT, masa

pertumbuhan sayur kangkung, Nutrisi AB mix, Blynk, ESP32, sensor kadar nutrisi,

sensor pH SEN0161, sensor suhu LM35DZ, motor servo MG90S, dossing pump

D2, pompa At-103, motor DC, lampu pertumbuhan tanaman (growlight), modul

RTC DS3231, Interpolasi Kuadrat.

II.1 Hidroponik DFT (Deep Flow Technique)

Hidroponik adalah metode menanam tanaman yang media utamanya adalah

air dengan menekankan pada pemenuhan kebutuhan nutrisi bagi tanaman. Ada dua

kategori metode hidroponik yaitu metode statis yaitu ketika air tidak mengalir dan

metode dinamis ketika air mengalir melalui jalur-jalur sirkulasi. Pada metode statis

terdapat dua teknik hidroponik yaitu sistem sumbu dan rakit apung, sedangkan pada

metode dinamis terdapat empat teknik hidroponik yaitu drip irrigation, NFT

(Nutrient Film Technique), DFT (Deep Flow Technique), dan aeroponics.[1]

Pada tugas akhir ini digunakan metode dinamis dengan teknik hidroponik

DFT. Teknik hidroponik DFT adalah teknik hidroponik yang terdapat genangan air

di pipa sehingga akar tanaman berada di dalam genangan air. Tujuan adanya

genangan air agar ketika terjadi pemadaman listrik atau ketika pompa tidak

mengalirkan air maka tanaman tidak akan kekurangan air karena akar tanaman

tergenang air. Cara kerja hidroponik DFT yaitu pertama-tama pompa akan

menyedot air yang terdapat di wadah air melalui pipa input kemudian

mengalirkannya ke pipa. Di dalam pipa terdapat aliran air yang menimbulkan

genangan air. Ketika genangan air mulai naik maka air mencapai pipa output dan


mengalir lagi ke wadah air sehingga terjadi sirkulasi.[4] Pada Gambar II.1

diperlihatkan skema hidroponik DFT.

Gambar II.1 Skema Hidroponik DFT

II.2 Masa Pertumbuhan Sayur Kangkung

Kangkung (Ipomoea Aquatica Forsk) adalah tumbuhan jenis sayur daun.

Kangkung banyak ditemukan di kawasan berair maka dari itu kangkung cocok

dibudidayakan dengan hidroponik. Pertumbuhan kangkung terdiri dari tiga tahap

yaitu masa semaian, peremajaan, hingga masa panen.[5] Dari masa semaian hingga

masa panen sekitar 15 hari hingga 30 hari.[1] Dari masa semaian hingga masa panen

tanaman tentunya memiliki kebutuhan nutrisi yang berbeda. Pada Tabel II.1

diperlihatkan SOP (Standard Operating Procedure) pemberian nutrisi pada

tanaman sayur kangkung dengan metode hidroponik.

Tabel II.1 SOP Pemberian Nutrisi Tanaman Kangkung Metode Hidroponik

Jenis

Sayur

Masa

Panen

(Hari)

Semaian

Hari ke

Peremajaan

Hari ke

Panen

Hari ke

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15-21 22-28

Kangkung 15-30 Air Normal 250ppm 500ppm 700ppm 900ppm 1200ppm

Keterangan :

Nilai di atas tidak menjadi patokan baku tetapi disesuaikan dengan kondisi

tanaman.

Nilai di atas rangkuman dari berbagai sumber dan berdasarkan pengarang

buku Bpk.Nurdin Q.


II.3 Nutrisi AB mix

Pada Tugas Akhir ini digunakan nutrisi AB mix. Nutrisi AB mix adalah

nutrisi yang terdiri dari unsur mikro (A) dan unsur makro (B). Pada unsur mikro

(A) mengandung campuran kalsium nitrat, kalium nitrat, dan zat besi. Sedangkan

pada unsur makro (B) mengandung campuran kalium di-hidro fostat, ammonium

sulfat, kalium sulfat, seng sulfat serta beragam unsur lainnya.[1] Ketika proses

pencampuran nutrisi A dan nutrisi B dengan air tidak boleh nutrisi A langsung

dicampur dengan nutrisi B karena nutrisi A yang mengandung kalsium jika

tercampur langsung dengan nutrisi B yang mengandung sulfat.[2] Jika kedua zat

tercampur secara langsung maka akan terbentuk kalsium sulfat yang berupa

endapan sehingga larutan nutrisi sulit untuk diserap oleh tanaman.[6] Pada Gambar

II.2 diperlihatkan nutrisi AB mix.

Gambar II.2 Nutrisi AB mix

II.4 Blynk

Blynk adalah sebuah platform untuk mengendalikan perangkat keras seperti

mikrokontroler dan single board computer yang terintegrasi dengan jaringan

internet melalui sebuah aplikasi di smartphone android sebagai user interface-nya.

Aplikasi Blynk dapat diunduh dan di-install di sistem operasi Android maupun iOS.

Blynk dibuat oleh Pasha Baiborodin (founder), Dmytro Dumanskiy (co-founder)

dan timnya.[7] Pada Gambar II.3 diperlihatkan diagram blok Blynk secara garis

besar.

Blynk terdiri dari tiga komponen utama, yaitu :


Blynk App adalah aplikasi dengan user diberi kebebasan untuk membuat

sebuah tampilan antarmuka menggunakan berbagai macam widget yang

tersedia.

Blynk Server mengatur komunikasi antara aplikasi Blyk di smartphone

dengan perangkat keras yang dikendalikan.

Blynk Libraries sebagai media untuk mengatur dan memroses semua

perintah masuk atau perintah keluar antara server dengan perangkat keras.

Gambar II.3 Diagram Blok Blynk

Pada Blynk app terdapat empat kategori widget yaitu Controllers, Displays, dan

Notifications.

Controllers yang akan digunakan terdiri dari :

Button, widget button atau tombol dapat diterapkan dengan dua cara yaitu

push (jika ditekan terus akan menyala) atau switch (ditekan akan menyala

kemudian jika ditekan lagi akan padam). Nilai yang dikirimkan berupa

logika 1 atau 0. Pada Gambar II.4 diperlihatkan widget Button.

Step H, widget ini terdiri dari dua tombol yang tersusun secara horisontal.

Tombol pertama terdapat simbol pertambahan yang artinya menaikan suatu

nilai dan tombol kedua terdapat simbol pengurangan yang artinya

menurunkan suatu nilai. Pada Gambar II.5 diperlihatkan widget Step H.


Step V, widget ini terdiri dari dua tombol yang tersusun secara vertikal.

Tombol pertama terdapat simbol pertambahan yang artinya menaikan suatu

nilai dan tombol kedua terdapat simbol pengurangan yang artinya

menurunkan suatu nilai. Pada Gambar II.6 diperlihatkan widget Step V

Displays yang akan digunakan terdiri dari :

Value Display, widget ini berfungsi untuk menampilkan data berupa angka

yang masuk dari Virtual Pins. Pada Gambar II.7 diperlihatkan widget Value

Display.

LED, widget ini berfungsi sebagai indikator. LED akan menyala jika diberi

logika 1 dan akan padam jika diberi logika 0. Pada Gambar II.8

diperlihatkan widget LED.

SuperChart, widget ini berfungsi untuk memplot data-data dan menyimpan

rekam jejak mengenai data-data tersebut serta menampilkannya dalam

bentuk kurva. Pada Gambar II.9 diperlihatkan widget SuperChart.

Notifications yang akan digunakan :

Push Notifications, widget ini berfungsi untuk mengirimkan sebuah

notifikasi ke smartphone ketika perangkat keras mengalami status tertentu

contohnya ketika perangkat keras terputus dari jaringan internet. Pada

Gambar II.10 diperlihatkan widget Push Notification.

Gambar II.4 Button Gambar II.5 Step H Gambar II.6 Step V

Gambar II.7 Value Display Gambar II.8 LED Gambar II.9 SuperChart


Gambar II.10 Push Notification

II.5 ESP32 Development Board

ESP32 adalah perangkat keras berbasis IoT dengan biaya yang cukup murah, sistem

daya rendah pada mikrokontroler chip dengan Wi-Fi terintegrasi dan mode ganda

Bluetooth. Seri ESP32 menggunakan mikroprosesor Tensilica Xtensa LX6 di kedua

dual-core dan single-core variasi dan dilengkapi antena switch, RF balun, power

amplifier, low-noise menerima amplifier, filter, dan modul manajemen daya. ESP32

dibuat dan dikembangkan oleh Espressif Systems, perusahaan Cina yang berbasis

di Shanghai. Pada Gambar II.11 diperlihatkan konfigurasi ESP32 Development

Board.

Gambar II.11 Konfigurasi ESP32 Development Board

Fungsi-fungsi yang digunakan pada Tugas Akhir ini untuk sistem pengukuran pada

hidroponik secara jarak jauh adalah sebagai berikut:

GPIO (General Purpose Input / Output) adalah pin yang dapat di konfigurasi

sebagai masukan atau keluaran. Sinyal yang dihasilkan keluaran bersifat dijital.


ADC (Analog to Digital Converter) adalah pin masukan sinyal analog yang akan

dikonversi menjadi dijital. Pin ADC mempunyai resolusi 12-bit.

PWM (pulse-width modulation) adalah sebuah teknik modulasi dengan

menyesuaikan lebar dari pulsa dan durasi pulsa dan pin PWM tersedia di semua pin

GPIO.

I2C (Inter- Integrated Circuit) adalah sebuah protokol komunikasi data secara

serial synchronous. Pin I2C terdapat pada pin SDA (Data) dan SCL (sinyal clk).

Cara kerja I2C adalah mengirimkan paket data yang mempunyai suatu format data

yang mengandung address slave, perintah read/write, dan informasi yang akan

dikirim atau diterima.

II.6 Sensor Suhu LM35DZ

LM35DZ adalah sensor suhu dalam bentuk sirkuit terpadu. LM35DZ sensor

suhu yang linier. Keluaran dari LM35DZ adalah sinyal analog berupa teganngan

DC dan dapat dikonversi menjadi suhu dalam satuan °C dan diketahui bahwa faktor

skala linear sebesar 10mV / °C.[9] Berikut ini adalah spesifikasi LM35DZ :

Dikalibrasi langsung dalam satuan Celcius

Faktor skala linear 10mV / °C

Rentang -55°C sampai dengan 150°C

Tegangan kerja 4V sampai dengan 30V

Impedansi keluaran 0,1Ω untuk beban 1mA

Pada Gambar II.12 diperlihatkan LM35DZ

Gambar II.12 LM35DZ

II.7 Sensor Kadar Nutrisi

Sensor kadar nutrisi berfungsi untuk mengukur kadar nutrisi dalam satuan

ppm. TDS meter biasanya digunakan pada pertanian hidroponik dan budidaya ikan


dalam akuarium. TDS meter adalah pengukuran jumlah garam dalam suatu larutan.

Untuk banyak aplikasi, jumlah garam merupakan indikasi tingkat bahan-bahan lain

dalam suatu larutan. Pada dasarnya TDS meter mengukur mengukur EC

(Konduktivitas Listrik) dari larutan yang diuji.

EC adalah ukuran konduktivitas listrik dari dua probe 1cm terpisah. 1 EC

= 1 microsiemens. EC dapat dikonversi ke PPM dengan mengalikan dengan 500.

PPM dapat dikonversi ke EC dengan membagi oleh 500. Untuk mengkonversi dari

siemens ke Ohms adalah s = 1 / ohm. Angka 500 yang digunakan untuk

mengkonversi antara ppm dan EC disebut Faktor Konversi. Berikut ini adalah cara

kerja rangkaian ini. Untuk mengukur ppm pada suatu larutan tidak bisa

menggunakan arus DC karena arus yang mengalir akan membuat ion positif dan

negatif pada molekul-molekul terpisah maka dari itu fungsi bagian dari osilator

adalah menghasilkan arus AC dengan frekuensi diatas 1KHz sehingga ion positif

dan negatif pada molekul-molekul tidak mempunyai waktu untuk bergerak menjauh

sebelum ditarik ke arah yang berlawanan. [10]

Pada bagian gain loop, terdapat probe yang terhubung di bagian input

inverting dimana ketika probe dicelupkan kedalam larutan mempunyai nilai

resistansi dengan kata lain rangkaian ini sedang mengukur konduktansi. Jika selama

tidak ada konduktansi antara probe maka keluaran op-amp sama dengan tegangan

di input non-inverting. Nilai konduktansi akan meningkatkan jumlah upan balik

negatif sehingga keluaran op-amp tegangannya akan semakin besar. Kemudian

pada tahap akhir sinyal keluaran dari gain loop yang berupa AC akan dikonversi

menjadi DC supaya dapat diolah di mikrokontroler. Pada Gambar II.13

diperlihatkan skematik rangkaian osilator. Pada Gambar II.14 diperlihatkan

skematik rangkaian gain loop. Pada Gambar II.15 diperlihatkan skematik rangkaian

AC to DC Converter. Pada Gambar II.16 diperlihatkan skematik rangkaian sensor

kadar nutrisi.

Rangkaian osilator yang digunakan adalah osilator wien bridge dengan

op-amp. Rangkaian osilator dengan op-amp dapat berosilasi dengan syarat Aβ ≥

1∟-180°. A adalah penguatan dan β adalah 𝑉𝑅

𝑉𝑋1 yang diperlihatkan pada persamaan

sebagai berikut :


𝑉𝑅

𝑉𝑋1=

𝑅

𝑅𝐶𝑆+1

𝑅

𝑅𝐶𝑆+1+𝑅+

1

𝐶𝑆

=1

3+𝑅𝐶𝑆+1

𝑅𝐶𝑆

=1

3+𝑅𝐶𝑆+1

𝑅𝐶𝑆

=1

3+𝑗(𝑅𝐶ѡ−1

𝑅𝐶ѡ)............................(II-1)

Ketika bagian imajiner adalah 0, maka β = 1

3 sehingga didapat besarnya A

yang diperbolehkan yaitu A

3≥ 1 atau A ≥ 3. Untuk mengatur besarnya penguatan

dapat mengatur besarnya R5 dan juga terdapat dioda zener DZ5V untuk membatasi

besarnya VX1 agar VX1 bernilai maksimum 5Vpp. Osilator bekerja pada frekuensi

10KHz. Besarnya frekuensi dapat dicari dengan rumus berikut :

𝑓𝑜 =1

2ΠRC .........................................................................................................(II-2)

Gambar II.13 Skema Rangkaian Osilator

Rangkaian dasar gain loop adalah non-inverting amplifier. Sinyal

masukan adalah VX2 dan besar tengangan pada VX2 adalah hasil dari pembagi

tegangan antara R6 dan R7. Tujuan menggunakan pembagi tegangan agar sinyal

keluaran tidak melonjak secara signifikan akibat dari penguatan. Berikut adalah

persamaan dari pembagi tegangan :

𝑉𝑋2 =𝑅7

𝑅6+𝑅7 .......................................................................................................(II-3)

Penguatan dipengaruhi oleh besarnya konduktansi yang mengindikasikan

jumlah kadar nutrisi pada suatu larutan. Larutan nutrisi adalah cairan elektrolit yang

sifatnya semakin banyak jumlah kadar nutrisi maka konduktansi semakin besar.

Resistansi berbanding terbalik dengan konduktansi sehingga semakin banyak

jumlah kadar nutrisi maka resistansi semakin kecil. RX adalah representasi nilai


resistansi yang dipengaruhi oleh jumlah kadar nutrisi. Berikut adalah persamaan

penguatan :

A = 1 +𝑅8

𝑅𝑥 ........................................................................................................(II-3)

Berikut adalah persamaan untuk sinyal keluaran VX3 :

𝑉𝑋3 = 𝑉𝑋2 𝐴 ......................................................................................................(II-4)

𝑉𝑋3 = 𝑉𝑋2 (1 +𝑅8

𝑅𝑥)...........................................................................................(II-5)

Gambar II.14 Skematik Rangkaian Gain Loop

Terdapat jembatan dioda yang berfungsi untuk mengubah sinyal AC

menjadi DC. Setelah sinyal menjadi DC akan diolah di penguat differensial.

Terdapat tiga masukan tegangan yaitu VX4, VX5, dan VX6. Berikut adalah persamaan

penguat differensial :

𝑉𝑂 = − ( 𝑅18

𝑅17 ) 𝑉𝑋3 + (

((𝑅14+𝑅12𝐴)(𝑅12𝐵+𝑅15)

(𝑅14+𝑅12𝐴)+(𝑅12𝐵+𝑅15)+𝑅13)

((𝑅14+𝑅12𝐴)(𝑅12𝐵+𝑅15)

(𝑅14+𝑅12𝐴)+(𝑅12𝐵+𝑅15)+𝑅13)+𝑅16

) 𝑉𝑋4 + (1 + 𝑅18

𝑅17 ) 𝑉𝑋5..(II-6)

Gambar II.15 Skematik Rangkaian AC to DC Converter


Gambar II.16 Skema Rangkaian Sensor Kadar Nutrisi


II.8 Sensor pH SEN 0161

Salah satu parameter kualitas air adalah pH. pH adalah konsentrasi ion

hidrogen dalam larutan. Skala pH berkisar antara 1 sampai 14. Nilai 7 adalah netral,

nilai kurang dari 7 dikatakan asam dan nilai lebih dari 7 dikatakan basa.[3] Pada

tugas akhir ini digunakan sensor pH SEN 0161 untuk mengukur pH. Sensor ini

diproduksi oleh DF Robot dalam bentuk modular. Berikut ini adalah spesifikasi

sensor pH SEN 0161 :

Tegangan kerja : 5Volt

Rentang ukur : 0 – 14pH

Rentang suhu : 0 – 60 °C

Akurasi : ± 0.1pH (25 )

Pada Gambar II.17 diperlihatkan modul sensor pH SEN0161 beserta probe-nya.

Gambar II.17 Modul Sensor pH SEN0161

II.9 Motor Servo MG90S

Motor servo merupakan motor DC yang dilengkapi suatu sistem kontrol

closed feedback yang terintegrasi dalam blok motor tersebut. Motor servo terdiri

dari motor DC, variable resistor, dan rangkaian kendali. Untuk menentukan batas

maksimum putaran sumbu motor adalah peranan variable resistor. Sudut dari

sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa pada pin kontrol motor servo.

Arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi

lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada bagian pin

kendalinya.[12] Berikut ini adalah spesifikasi motor servo MG90S :


Tegangan kerja : 4,8V sampai dengan 6,0V

Stall torque : 1,8 Kgf.cm (4,8V), 2,2Kgf.cm (6V)

Operating speed : 0,1 s/60° (4,8V), 0,08 s/60° (6V)

Dead band width : 5uS

Pada Gambar II.18 diperlihatkan motor servo MG90S.

Gambar II.18 Motor Servo MG90S

II.10 Dossing Pump D2

Dossing Pump digunakan untuk mengalirkan cariran nutrisi ke wadah air.

Dossing Pump ini berkerja dengan metode peristaltic (sumbat dan dorong). Prinsip

kerja Dossing Pump ini adalah cairan yang masuk dipindahkan melalui selang yang

ditekan. Cairan yang masuk ke lubang suction sehingga terjadi keadaan vacuum

karena tubing atau selang ditekan oleh bagian pomba yang disebut roller. Tekanan

pada tubing atau selang ini mengakibatkan cairan terhisap. Kemudian cairan

tersebut ditekan dan keluar melalui selang keluaran.[13] Berikut ini adalah

spesifikasi Dossing Pump D2 :

Tegangan kerja : 12V / 300mA

Rentang suhu : 0°C - 40°C

Debit : 0ml / menit – 100ml / menit

Pada Gambar II.19 diperlihatkan Dossing Pump D2

Gambar II.19 Dossing Pump D2


II.11 Pompa At-103

Pompa At-103 digunakan untuk mengalirkan air nutrisi dari wadah air

menuju pipa sehingga terjadi sirkulasi pada lingkungan hidroponik. Pada tugas

akhir ini pompa yang digunakan adalah pompa At-103 dengan spesifikasi sebagai

berikut :

Tegangan kerja : 220 - 240VAC

Daya : 25W

Tinggi maksimum : 1,2m

Debit : 1300L/jam

Pada dasarnya pompa terbagi menjadi 2 jenis yaitu pompa sistem rotari

dan pompa sistem senstrifugal. Secara umum hampir semua jenis pompa kecil

menggunakan sistem rotari dan pompa At-103 adalah pompa sistem rotari, berikut

ini adalah penjelasan cara kerja pompa rotari. Air yang terdapat dalam ruang

impeler akan digerakan menggunakan sebuah motor Selama impeler tersebut

berputar, air akan terus didorong keluar menuju pipa penyaluran atau outlet air. [13]

Pada Gambar II.20 diperlihatkan pompa At-103.

Gambar II.20 Pompa At-103

II.12 Motor DC

Motor DC digunakan sebagai aktuator alat pengaduk agar nutrisi dapat

cepat larut. Pada dasarnya motor DC adalah pengubah energi listrik menjadi energi

kinetik. Prinsip kerja motor DC adalah ketika arus listrik diberikan ke kumparan,

permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet

yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak


menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan

kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara

magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan

kumparan berhenti.

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan

kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara

kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah

menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan

kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan

akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan

terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan

berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara

magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan

akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang

hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.[14] Pada Gambar II.21 diperlihatkan

prinsip kerja motor DC.

Gambar II.21 Prinsip Kerja Motor DC


II.13 Lampu Pertumbuhan Tanaman (Grow Light)

Grow Light LED / lampu pertumbuhan tanaman berfungsi sebagai

pengganti cahaya matahari pada sistem pertanian hidroponik yang lingkungannya

di dalam greenhouse bahkan di dalam ruangan tertutup karena tanaman

membutuhkan cahaya untuk fotosintesis.

Berdasarkan hasil penelitian para ilmuan dan pengembang teknologi bahwa

tanaman paling aktif berfotosisntesis ketika mendapatkan spektrum cahaya

berkisar antara 400 – 700nm tetapi spektrum cahaya ungu dan biru 400 – 500nm

serta spektrum cahaya jingga dan merah 600 – 700nm adalah spektrum cahaya yang

paling berfaedah untuk proses fotosintesis.[15]

Spektrum cahaya ungu dan biru 400 – 500nm mendukung pertumbuhan

vegetatif. Pertumbuhan vegetatif meliputi pertambahan volume, jumlah, bentuk dan

ukuran organ – organ vegetatif seperti daun, batang, dan akar. Spektrum cahaya

jingga dan merah 600 – 700nm mendukung pertumbuhan generatif. Pertumbuhan

generatif meliputi pembentukan dan perkembangan kuncup-kuncup bunga, bunga,

buah dan biji.[16]

Intensitas cahaya juga sangat berperan penting untuk merangsang

fotosintesis. Berdasarkan hasil penelitian dan pengamatan lingkungan yang

dilakukan oleh Yesi Lindawati dkk pada jurnal teknik pertanian Lampung vol. 4,

no, 3: 191-200 tanaman mendapatkan intensitas cahaya rata-rata pada pagi hari

sebesar 9684 lux siang hari sebesar 42013 lux dan sore hari sebesar 10084 lux. [17]

Pada Gambar II.22 diperlihatkan PAR (photosynthetically active radiation).

Gambar II.22 PAR


II.14 Modul RTC DS3231

RTC (Real Time Clock) adalah perangkat elektronik dijital yang berfungsi

sebagai sistem pewaktuan yang terdiri dari tahun, bulan, minggu, hari, jam, menit,

dan detik. Pada Tugas Akhir ini digunakan RTC dalam bentuk modul dengan tipe

chip DS3231 dengan spesifikasi sebagai berikut:

Tegangan operasi: 3,3-5,55 V

Ketepatan Jam: Kesalahannya sekitar 1 menit

Antarmuka : bus I2C, kecepatan transmisi maksimal 400KHz (tegangan kerja

5V)

Alamat : 0x57

Pada Gambar II.23 diperlihatkan modul RTC DS3231

Gambar II.23 Modul RTC DS3231

Komunikasi data Modul RTC DS3231 secara serial synchronous dengan

protokol I2C (Inter-Integrated Circuit). Antarmuka I2C terdapat pada pin SDA

(data) dan SCL (clock). Pada protokol I2C terdiri dari 2 proses yaitu write/read

data. Pada proses write data biasanya dilakukan ketika akan melakukan pengaturan

waktu. Sedangkan proses read data ketika membaca data waktu. Pada Gambar II.24

dijelaskan proses write data dan pada Gambar II.25 dijelaskan proses read data.

Gambar II.24 Proses Write Data


Pada Gambar II.24 diperlihatkan paket data yang terdiri dari Address, R/W,

A, Word Address dan Data. Mikrokontroler sebagai master yang terhubung dengan

modul RTC DS3231 sebagai slave melalui jalur I2C. Master akan memanggil slave

dengan alamat 0x57 disertai dengan logic 0 yang artinya melakukan proses write

data. Kemudian slave akan merespon dengan acknowledge (A). Setelah itu master

mengirimkan instruksi pengaturan mode melalui word address. Kemudian master

mendapatkan respon dari slave dengan acknowledge (A) lalu master mengirim

data-data berupa parameter waktu yang sudah ditetapkan.

Gambar II.25 Proses Read Data

Pada Gambar II.25 diperlihatkan paket data yang terdiri dari Address, R/W,

A, dan Data. Mikrokontroler sebagai master yang terhubung dengan modul RTC

DS3231 sebagai slave melalui jalur I2C. Master akan memanggil slave dengan

alamat 0x57 disertai dengan logic 1 yang artinya melakukan proses read data.

Kemudian slave akan merespon dengan acknowledge (A). Setelah itu slave

mengirim data-data parameter waktu.

II.15 Interpolasi Kuadrat

Pada Tugas Akhir ini digunakan interpolasi kuadrat untuk mencari

persamaan kuadrat yang memiliki hubungan antara nilai ADC dengan nilai ppm/pH

dari keluaran sensor kadar nutrisi dan sensor pH dengan 3 titik data. Persamaan

kuadrat ini nantinya digunakan untuk mengkonversi nilai ADC menjadi nilai

ppm/pH. Bentuk umum persamaan kuadrat sebagai berikut:

𝑓2(𝑋) = 𝑎0 + 𝑏1(𝑋 − 𝑋0) + 𝑏2(𝑋 − 𝑋0)(𝑋 − 𝑋1)...........................................(II-7)

Atau dengan mengumpulkan suku-sukunya,

𝑓2(𝑋) = 𝑎0 + 𝑎1𝑋 + 𝑎2𝑋2................................................................................(II-8)


dengan,

𝑎0 = 𝑏0 − 𝑏1𝑋0 + 𝑏2𝑋0𝑋1

𝑎1 = 𝑏1 − 𝑏2𝑋0 − 𝑏2𝑋1

𝑎2 = 𝑏2

Suatu prosedur yang sederhana dapat dipakai untuk menentukan nilai koefisien-

koefisiennya. Untuk b0, Persamaan (II-7) dengan X = X0 dapat dipakai untuk

menghitung:

𝑏0 = 𝑓(𝑋0)........................................................................................................(II-9)

Persamaan (II-3) dapat disubtitusikan ke Persamaan (II.7), yang dapat dihitung

pada X = X1 untuk,

𝑏1 =𝑓(𝑋1)−𝑓(𝑋0)

𝑋1−𝑋0...............................................................................................(II-10)

Akhirnya, Persamaan (II-9) dan (II-10) dapat disubtitusikan ke Persamaan (II-7)

dapat dihitung pada X = X2 dan dipecahkan (setelah melakukan manipulasi aljabar)

𝑏2 =𝑓(𝑋2)−𝑓(𝑋1)

𝑋2−𝑋1−𝑓(𝑋1)−𝑓(𝑋0)

𝑋1−𝑋0

𝑋2−𝑋0.......................................................................(II-11)

keterangan :

f2(X) = Nilai ppm/pH

X = Nilai ADC

f(Xn) = Nilai ppm/pH sampel ke-n

Xn = Nilai ADC sampel ke-n

n = 0-2

23 Universitas Kristen Maranatha

BAB III

PERANCANGAN DAN REALISASI

Bab ini berisi penjelasan desain skema rangkaian elektronik, diagram blok

sistem, diagram alir, pengaturan widget untuk user interface-nya, desain alat dan

realisasi sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh.

III.1 Perancangan Perangkat Keras

Rancangan perangkat keras pada sistem pengukuran pada hidroponik secara

jarak jauh meliputi mikrokontroler ESP32 yang dapat terhubung dengan internet,

beberapa modul sensorik, modul switching IC ULN2803, dua buah motor servo,

dan relay yang akan mengaktifkan beberapa aktuator.

prinsip kerja sistem adalah sebagai berikut: ESP32 terhubung ke Blynk

Cloud secara nirkabel melalui modem router WiFi. ESP32 sebagai pengontrol

menerima tiga masukan sinyal analog. Masukan sinyal analog berasal dari sensor

kadar nutrisi, sensor pH, dan sensor suhu. Selain menerima masukan dari

perangkat-perangkat sensorik, ESP32 menerima masukan virtual dari user melalui

aplikasi Blynk. Pada aplikasi Blynk terdapat widget Step H untuk mengatur

pemberian nutrisi dan widget Button untuk memberikan perintah mengisi dan

mencampurkan nutrisi.

Terdapat aktuator berupa dua buah dossing pump untuk mengalirkan cairan

nutrisi A dan nutrisi B serta sebuah motor DC yang akan menggerakan pengaduk.

Ketiga aktuator ini digerakan oleh modul switching IC ULN2803. Kemudian

terdapat dua buah relay yang digerakan modul switching IC ULN2803. Modul relay

berfungsi untuk mengaktifkan pompa dan growlight. Selain itu terdapat dua buah

servo untuk menurunkan dan menaikan probe sensor pH dan sensor kadar nutrisi.

Pada Gambar III.1 diperlihatkan diagram blok sistem dan pada Gambar III.2

diperlihatkan skema utama rangkaian elektronik sistem pengukuran pada

hidroponik secara jarak jauh.

24


Gambar III.1 Diagram Blok Sistem

25


Gambar III.2 Skema Utama Rangkaian Elektronik

26


III.1.1 ESP32 Development Board

Gambar III.3 Skema Rangkaian Elektronik ESP32 Development Board

27


Pada Gambar III.3 diperlihatkan skema rangkaian elektronik ESP32

development board yang terdiri dari enam bagian yaitu:

USB to TTL adalah rangkaian elektronik yang tersedia sebagai jalur komunikasi

data sehingga komputer (PC atau laptop) dapat berkomunikasi dengan ESP32.

Jalur komunikasi ini menggunakan chip CP2102 yang kompatibel dengan USB.

Pada chip CP2102 pin D+ dan D- terhubung ke port USB dan pin TXD dan RXD

terhubung ke chip ESP32.

Power adalah rangkaian elektronik yang tersedia sebagai regulator tegangan. Chip

ESP32 beroperasi pada tegangan DC sebesar 3,3V maka dari itu regulator tegangan

yang menggunakan chip AMS1117-3.3 dapat meregulasi tegangan 5V dari USB

atau dari power supply eksternal menjadi 3,3V. Pin 3 chip AMS1117-3.3 adalah

masukan dari VDDUSB dan VDD5V dan pin 2 chip AMS1117-3.3 adalah

keluaran yang terhubung ke VDD3V3.

ESP-32S Module adalah chip inti dari ESP32 development board. Setiap pin I/O

(Input/Output) terhubung dengan GPIO.

GPIO (General Purpose Input Output) merupakan hubungan setiap pin I/O yang

terhubung langsung dari chip inti ESP32. Pada Tabel III.1 diperlihatkan

konfigurasi pin I/O yang terhubung dengan perangkat sensor-sensor, aktuator-

aktuator, dan perangkat lainnya yang akan digunakan untuk merealisasikan sistem

pengukuran sistem secara jarak jauh.

Key adalah fitur tambahan berupa dua buah tombol push button (S1 dan S2).

Tombol EN (S1) adalah tombol reset dan tombol IO0 adalah tombol yang

terhubung ke pin GPIO0 pada chip inti ESP32.

LED adalah fitur tambahan berupa sebuah LED yang terhubung ke pin GPIO2.

LED dapat digunakan sebagai logic tester keluaran pin GPIO2.

Tabel III.1 Konfigurasi Pin I/O

No Pin

Fisik

No Pin

GPIO

Fungsi Pin

5 34 (ADC6) Masukan sinyal analog dari sensor suhu LM35DZ

6 35 (ADC7) Masukan sinyal analog dari sensor pH SEN0161

7 32 (ADC4) Masukan sinyal analog dari sensor kadar nutrisi

16 9 Keluaran sinyal PWM ke servo A

17 10 Keluaran sinyal PWM ke servo B

23 15 Keluaran sinyal dijital ke pin 5 (I5) ULN2803





33 21 (SDA) Jalur data terhubung ke pin SDA modul RTC DS3231

36 22 (SCL) Jalur sinyal clk terhubung ke pin SCL modul RTC DS3231

28


III.1.2 Sensor Suhu LM35DZ

Gambar III.4 Konfigurasi Pin Sensor Suhu LM35DZ

Pada Gambar III.4 diperlihatkan konfigurasi pin sensor suhu LM35DZ. Pin

1 terhubung sumber tegangan +5V, dan pin 2 adalah keluaran sinyal analog ke pin

5 (ADC6) ESP32, dan pin 3 terhubung ke ground.

III.1.3 Sensor pH SEN0161

Pada Gambar III.5 diperlihatkan skema rangkaian elektronik sensor pH

SEN0161. P1 konektor BNC yang terhubung ke probe sensor pH SEN0161. J2

adalah konektor yang terdiri dari 3 pin, pin 1 adalah keluaran sinyal analog ke pin

6 (ADC7) ESP32, pin 2 terhubung pada sumber tegangan +5V dan pin 3 terhubung

ke ground.

III.1.4 Sensor Kadar Nutrisi

Pada Gambar III.6 diperlihatkan skema sensor kadar nutrisi, IC yang

digunakan adalah IC Op-Amp TL04 yang berisi 4 buah Op-Amp dalam 1 chip.

Rangkaian sensor nutrisi terbagi menjadi 3 bagian yaitu osilator, gain loop, dan AC

to DC converter. Rangkaian elektronik ini membutuhkan sumber tegangan +12V

terhubung di pin 4 IC TL04 dan -12V terhubung di pin 11 IC TL04. Kemudian

probe terhubung di pin 6 IC TL04 inverting input dan keluaran sinyal analog dari

pin 11 IC TL04 yang kemudian dihubungkan ke ESP32 di pin 7 (ADC4) sebagai

masukan sinyal analog.

29


Gambar III.5 Skema Rangkaian Elektronik Sensor pH SEN0161

30


Gambar III.6 Skema Rangkaian Elektronik Sensor Kadar Nutrisi

31


III.1.5 Modul RTC DS3231

Gambar III.7 Skema Rangkaian Elektronik Modul RTC DS3231

32


Pada Gambar III.7 diperlihatkan skema rangkaian elektronik modul RTC

DS3231. Modul RTC DS3231 membutuhkan sumber tegangan DC 3,3V-5V, pin 2

(VCC) IC DS3231 terhubung dengan sumber tegangan DC 3,3V dan pin 5-12 (NC)

IC DS3231 terhubung dengan GND. Pada pin 15 (SDA) IC DS3231 terhubung ke

pin 33 (SDA) ESP32 dan pin 16 (SCL) IC DS3231 terhubung ke pin 36 (SCL)

ESP32.

III.1.6 Modul Switching ULN2803

Gambar III.8 Skema Modul Switching ULN2803

Pada Gambar III.8 diperlihatkan skema modul switching ULN2803 yang

berfungsi untuk menggerakan aktuator-aktuator. Pin IN1, IN2, IN3, IN4, dan IN5

adalah masukan yang menerima sinyal dijital dari ESP32. Sinyal dijital berupa

tegangan, logika 1 sama dengan 3,3V dan logika 0 sama dengan 0V. Pin OUT1,

OUT2, OUT3, OUT4, dan OUT5 untuk menggerakan aktuator, jika sinyal IN

berlogika 1 maka OUT akan mengeluarkan tegangan DC sebesar 12V sehingga

mampu menggerakan aktuator.

III.1.7 Motor Servo MG90S

Gambar III.9 Konfigurasi Pin Motor Servo MG90S

33


Pada Gambar III.9 diperlihatkan konfigurasi pin motor servo MG90S. Pin

servo dengan kabel berwarna jingga terhubung dengan pin keluaran PWM ESP32.

Pada pin 16 (GPIO9) ESP32 terhubung dengan servo A dan pada pin 17 (GPIO10)

ESP32 terhubung dengan servo B. Pin servo dengan kabel berwarna merah

terhubung dengan sumber tegangan DC 5V dan pin servo dengan kabel berwarna

coklat terhubung dengan GND.

III.1.8 Modul Relay

Gambar III.10 Skema Rangkaian Elektronik Modul Relay

Pada Gambar III.10 merupakan skema rangakaian elektronik modul relay

yang terdiri dari dua buah relay yang berfungsi untuk menggerakan growlight dan

pompa air. Pin 2 relay terhubung dengan pin keluaran modul switching ULN2803

dan sumber tegangan relay sebesar 12V yang terhubung pada pin 1 relay. Untuk

mengaktifkan relay maka pin 2 harus diberikan logika 0 atau 0V.

III.2 Diagram Alir

Pada bagian ini disajikan dan dijelaskan mengenai diagram alir utama

sistem pengukuran pada hidroponik secara jarak jauh. Setelah sistem diberi sumber

daya, sistem akan menghubungkan ke WiFi router dengan memasukan SSID dan

34


password jaringan WiFi yang dituju. Kemudian sistem akan menghubungkan ke

Blynk server dengan menuju alamatnya dan memasukan authentication token user.

Jika authentication token valid, maka sistem berhasil terhubung dengan Blynk

server. Setelah sistem online maka sistem akan menjalankan proses-proses

subrutin. Pada Gambar III.11 diperlihatkan diagram utama sistem.

Gambar III.11 Diagram Alir Utama

35


III.2.1 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Status Growlight

Subrutin mengirim data status growlight menyalakan growlight secara

otomatis dari pukul 06.00 sampai pukul 18.00 dan user dmengetahui status

growlight sedang menyala atau padam melalui widget LED. Pada Gambar III.12

diperlihatkan subrutin mengirim data status growlight.

Gambar III.12 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Status Growlight

III.2.2 Diagram Alir Subrutin Menerima Data Volume Nutrisi

Pada Gambar III.13 diperlihatkan diagram alir subrutin menerima data

volume nutrisi.

36


Gambar III.13 Diagram Alir Subrutin Menerima Data Volume Nutrisi

37


Pada subrutin menerima dan mengirim data volume nutrisi membaca data

volume nutrisi yang akan dialirkan ke sistem hidroponik yang dikirim dari Blynk

server melalui aplikasi yang dikendalikan oleh user ketika user memasukan nilai

volume pada widget Step H. Kemudian sistem akan memberikan feedback

mengirim data volume nutrisi ke Blynk server.

III.2.3 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Suhu

Subrutin mengirim data sensor suhu, sistem tersebut membaca tegangan

analog pada pin 5 (ADC6) ESP32. Kemudian data analog yang terbaca dikonversi

menjadi data suhu (°C ). Lalu data suhu (°C ) dikirim ke Blynk server. Pada Gambar

III.14 diperlihatkan diagram alir subrutin mengirim data sensor suhu.

Gambar III.14 Diagram Alir Subrutin mengirim data sensor suhu

III.2.4 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Kadar Nutrisi

Subrutin mengirim data sensor kadar nutrisi, sistem tersebut akan

melakukan proses pengukuran kadar nutrisi setiap menit ke-1 dan berhenti pada

menit ke-2, jadi pengukuran dilakukan selama 1 menit setiap 1 jam sekali. Ketika

menit ke-1 sistem akan menurunkan probe lalu sistem membaca tegangan analog

pada pin 7 (ADC4) ESP32. Kemudian data analog yang terbaca dikonversi menjadi

38


data kadar nutrisi (ppm). Lalu data kadar nutrisi (ppm) dikirim ke Blynk server.

Ketika menit ke-2 sistem akan menaikan probe dan proses pengukuran berhenti.

Pada Gambar III.15 diperlihatkan diagram alir subrutin mengirim data sensor kadar

nutrisi.

Gambar III.15 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor Kadar

Nutrisi

III.2.5 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor pH

Subrutin mengirim data sensor pH, sistem tersebut akan melakukan proses

pengukuran kadar nutrisi setiap menit ke-3 dan berhenti pada menit ke-4, jadi

39


pengukuran dilakukan selama 1 menit setiap 1 jam sekali. Ketika menit ke-3 sistem

akan menurunkan probe lalu sistem membaca tegangan analog pada pin 6 (ADC7)

ESP32. Kemudian data analog yang terbaca dikonversi menjadi data pH. Lalu data

pH dikirim ke Blynk server. Ketika menit ke-4 sistem akan menaikan probe dan

proses pengukuran berhenti. Pada Gambar III.16 diperlihatkan diagram alir subrutin

mengirim data sensor pH.

Gambar III.16 Diagram Alir Subrutin Mengirim Data Sensor pH

III.2.6 Diagram Alir Subrutin Mengirim Notifikasi

Subrutin mengirim notifikasi, sistem tersebut akan mengirim notifikasi

setelah proses pengukuran sensor suhu, pH, dan kadar nutrisi. Setelah itu sistem

40


akan membuat keputusan untuk membuat kesimpulan mengenai keadaan

lingkungan hidroponik lalu mengirimkan notifikasi ke smartphone user. Pada

Gambar III.17.1, Gambar III.17.2, Gambar III.17.3, Gambar III.17.4 diperlihatkan

diagram alir subrutin mengirim notifikasi.

Gambar III.17.1 Diagram Alir Subrutin Mengirim Notifikasi

41



42



43



44


III.3 Pembuatan Antarmuka Pengguna Melalui Aplikasi Blynk

Dalam pembuatan Tugas Akhir ini digunakan aplikasi Blynk yang tersedia

di smartphone android untuk membuat tampilan antarmuka bagi user. User dapat

membuat tampilan sesuai keinginan dengan cara memilih widget-widget yang

tersedia di aplikasi Blynk. Langkah-langkah pembuatan tampilan antarmuka bagi

user pertama-tama membuat project baru, kemudian memberi nama project dan

memilih kontroler yang digunakan, lalu memberi nama project dan memilih

kontroler yang digunakan serta mendapatkan authentication token. Setelah itu user

dapat memilih dan melakukan pengaturan widget-widget yang akan digunakan.

III.3.1 Membuat Project Baru

Pada Gambar III.18 diperlihatkan tampilan membuat project baru untuk

membuat project baru maka user memilih new project yang telah ditunjuk oleh

panah merah.

Gambar III.18 Tampilan Membuat Project Baru

45


III.3.2 Memberi Nama Project dan Memilih Kontroler Yang Digunakan

Pada Gambar III.19 diperlihatkan tampilan memberi nama project.

Pertama-tama user memberi nama project (yang diberi nama project ”hidroponik”),

kemudian memilih perangkat keras dengan tipe ESP32 Dev Board dan

menggunakan konektifitas WiFi. Selanjutnya user memilih create yang ditunjuk

oleh panah merah untuk membuat proyek baru serta mendapatkan authentication

token di email milik user.

Gambar III.19 Tampilan Memberi Nama Project

III.3.3 Mendapatkan Authentication Token

Setelah memilih create user membukan email lalu mendapatkan

authentication token. Pada Gambar III.20 diperlihatkan tampilan mendapatkan

authentication token.

46


Gambar III.20 Tampilan Mendapatkan Authentication Code

III.3.4 Widget Box

Pada Gambar III.21 diperlihatkan tampilan widget box. Pada widget box,

user dapat memilih widget-widget yang ingin digunakan. Untuk penjelasan

mengenai widget-widget yang tersedia pada Bynk App serta fungsinya terdapat

pada BAB II bagian II.4. Dalam memilih widget, user dibatasi dengan besar

energy balance user. Jadi untuk setiap widget yang dipilih akan mengurangi

besar energy balance user. Besar pengurangan tersebut tergantung jenis widget-

nya.

III.3.5 Memilih Widget-Widget Yang Digunakan

Pada Gambar III.22 diperlihatkan tampilan widget-widget yang digunakan

pada Tugas Akhir ini. Widget-widget yang digunakan pada Tugas Akhir ini, yaitu

3 buah widget LED, 3 buah widget Value Display, 1 buah widget Step H, 1 buah

47


widget Button, 1 buah widget SuperChart, dan 1 buah widget Notification. Berikut

penjelasan masing-masing widget yang digunakan pada Tugas Akhir ini:

Widget LED mengindikasikan status apakah growlight, dossing pump A dan

dossing pump B sedang aktif atau tidak. Jika perangkat sedang aktif maka LED

menyala dan jika perangkat tidak aktif maka LED padam.

Widget Value Display menampilkan data suhu, kadar nutrisi dan pH.

Widget Step H sebagai masukan berapa banyak nutrisi yang akan diberikan

dalam satuan (ml).

Widget Button sebagai tombol eksekusi mencampurkan nutrisi yang akan

diberikan.

Widget SuperChart menampilkan grafik data suhu, kadar nutrisi dan pH

dalam selang waktu 1 jam terakhir, 6 jam terakhir, 1 hari terakhir, 1 minggu

terakhir, 1 bulan terakhir, dan 3 bulan terakhir.

Widget Notification mengirim notifikasi mengenai kondisi lingkungan

sistem hidroponik.

Gambar III.21 Tampilan Widget Box

48


Gambar III.22 Tampilan Widget-Widget Yang Digunakan

III.3.6 Pengaturan Widget LED

Pada Gambar III.23.a diperlihatkan tampilan pengaturan widget LED

growlight (G.LED) dengan virtual pin V12, Pada Gambar III.23.b diperlihatkan

pengaturan widget LED dossing pumpA (A) dengan virtual pin V10 dan Pada

Gambar III.23.c diperlihatkan pengaturan widget LED dossing pumpB (B) dengan

virtual pin V11.

Gambar III.23 Pengaturan Widget LED

49


III.3.7 Pengaturan Widget Display Value

Pada Gambar III.24.a diperlihatkan tampilan pengaturan untuk parameter

suhu (Temp) dengan virtual pin V5, jangkauan nilai 0 sampai nilai 100, serta selang

waktu pembacaan setiap 5 detik. Pada Gambar III.24.b diperlihatkan tampilan

pengaturan parameter kadar nutrisi (ppm) dengan virtual pin V6, jangkauan nilai 0

sampai nilai 1400, serta selang waktu pembacaan setiap 5 detik. Pada Gambar

III.24.c diperlihatkan tampilan pengaturan parameter pH (PH) dengan virtual pin

V7, jangkauan nilai sampai nilai 14, serta selang waktu pembacaan setiap 5 detik.

Gambar III.24 Tampilan Pengaturan Widget Display Value

III.3.8 Pengaturan Widget Step H

Pada Gambar III.25 diperlihatkan tampilan pengaturan untuk widget Step H

dan pin virtual yang digunakan adalah V3 dengan jangkauan nilai 5 (minimum)

sampai nilai 15 (maksimum) dengan kenaikan / penurunan sebesar 1.

III.3.9 Pengaturan Widget Button

Pada Gambar III.26 diperlihatkan tampilan pengaturan untuk widget Button

dan pin virtual yang digunakan adalah V4 dengan pilihan mode PUSH yang artinya

50


virtual pin V4 akan berlogika 1 jika tombol ditekan tetapi jika tombol dilepas maka

virtual pin V4 akan kembali berlogika 0.

Gambar III.25 Tampilan Pengaturan Widget Step H

Gambar III.26 Tampilan Pengaturan Widget Button

51


III.3.10 Pengaturan Widget SuperChart

Pada Gambar III.27.a diperlihatkan tampilan pengaturan untuk SuperChart.

Terdapat 4 parameter yang akan ditampilkan dalam grafik yakni data volume nutrisi

yang diberikan, data suhu, data kadar nutrisi, dan data pH. Pada Gambar III.27.b

diperlihatkan pengaturan parameter volume nutrisi (Nutrients) dengan virtual pin

V13, jangkauan nilai 0 sampai dengan 15. Pada Gambar III.27.c diperlihatkan

pengaturan parameter suhu (Temp) dengan virtual pin V5, jangkauan nilai 15

sampai dengan nilai 30. Pada Gambar III.27.d diperlihatkan pengaturan parameter

kadar nutrisi (ppm) dengan virtual pin V6, jangkauan nilai 0 sampai dengan nilai

2000. Pada Gambar III.27.e diperlihatkan pengaturan parameter PH (PH) dengan

virtual pin V7, jangkauan nilai 4 sampai dengan nilai 9.

Gambar III.27 Tampilan Pengaturan Widget SuperChart

52


III.4 Perancangan Sistem

Pada Gambar III.28 diperlihatkan desain perancangan sistem beserta posisi

peletakan perangkat-perangkat sensor dan aktuator. Sistem hidroponik sudah

dilengkapi dengan sistem pemberian nutrisi yang terdiri dari dossing pump A dan

dossing pump B yang diletakan di dekat tangki. Kedua dossing pump mempunyai

selang masukan dari botol nutrisi AB mix dan selang keluaran terhubung ke tangki.

Di dalam tangki terdapat pompa air yang selalu aktif sehingga terjadi sirkulasi air.

Kemudian pada pipa saluran terdapat dua buah tabung yang ditempatkan setelah

pot tanaman. Masing-masing tabung berisi probe sensor kadar nutrisi dan probe

sensor pH. Pada bagian atas tedapat growlight yang tergantung di penyangga dan

ketinggian antara tanaman dengan growlight sekitar 30-60cm. Sistem pengukuran

pada hidroponik secara jarak jauh ini terhubung dalam jaringan internet melalui

koneksi Hotspot WiFi. Data-data parameter hidroponik dikirim ke cloud dan user

dapat mengaksesnya melalui aplikasi Blynk yang tersedia di smartphone android.

Gambar III.28 Desain Perancangan Sistem

53


III.5 Realisasi Sistem

Realisasi sistem keseluruhan terdiri dari 4 bagian, yaitu realisasi pengendali

utama beserta power supply, realisasi sistem pengangkatan probe, realisasi sistem

pemberi nutrisi AB Mix, dan realisasi sistem hidroponik.

III.5.1 Realisasi Pengendali Utama Beserta Power Supply

Gambar III.29 Realisasi Pengendali Utama Beserta Power Supply

54


Pada Gambar III.29 diperlihatkan realisasi pengendali utama beserta power

supply yang dikemas dalam box. Pada bagian pengendali utama terdapat modul

ESP32, modul sensor kadar nutrisi, modul sensor pH, modul RTC DS3231, modul

switching ULN2803, dan modul relay, serta dilengkapi dengan konektor-konektor

untuk menghubungkan perangkat-perangkat sensor dan aktuator. Pada bagian power

supply terdapat tiga buah rangkaian catu daya yakni +5V, +12V, dan catu daya double

voltage ±12V.

III.5.2 Realisasi Sistem Pengangkatan Probe

Gambar III.30 Realisasi Sistem Pengangkatan Probe

Pada Gambar III.30 diperlihatkan realisasi sistem pengangkatan probe. Pada

sistem pengangkatan probe terdapat tabung yang dilapisi transparansi mika berwarna

biru sehingga dapat terlihat didalamnya ada probe. Sebelah kiri adalah probe sensor

kadar nutrisi dan disebelah kanan adalah probe sensor pH. Dapat dilihat di bagian

tampak atas terdapat servo yang dikaitkan dengan probe menggunakan benang

sehingga servo dapat menurunkan atau menaikan probe. Jika servo menuju -180° yang

55


artinya menuju arah kiri sehingga servo menarik probe supaya terangkat. Jika servo

menuju 180° yang artinya menuju arah kanan sehingga servo menurunkan probe.

III.5.3 Realisasi Sistem Pemberi Nutrisi AB Mix

Pada Gambar III.31 diperlihatkan realisasi sistem pemberi nutrisi AB mix.

Pengerjaan untuk membuat bagian ini terdiri dari 3 tahap yaitu merakit alat pengaduk,

memasang alat pengaduk ke tutup tangki, dan memasang selang keluaran dossing

pump A dan dossing pump B kedalam tangki sedangkan selang masukan dihubungkan

ke botol nutrisi AB mix.

Gambar III.31 Realisasi Sistem Pemberi Nutrisi AB Mix

56


III.5.4 Realisasi Sistem Hidroponik

Pada Gambar III.32 diperlihatkan realisasi sistem hidroponik. Pengerjaan

untuk membuat bagian ini terdiri dari 4 tahap yaitu merakit bagian kerangka dan kuda-

kuda, merakit pipa-pipa saluran, menggabungkan karangka dan kuda-kuda dengan

pipa-pipa saluran, dan tahap terakhir menggabungkan semua perangkat elektronik

dengan sistem hidroponik yang sudah dirakit.

Gambar III.32 Realisasi Sistem Hidroponik


BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS

Bab ini berisi data pengamatan dan analisis rata-rata selisih pembacaan

sensor kadar nutrisi, sensor pH, sensor suhu, dan dossing pump terhadap alat ukur

referensi serta pengujian sistem dari masa semaian, peremajaan, hingga panen.

IV.1 Pengujian Sensor Kadar Nutrisi

Pada pengujian sensor kadar nutrisi terdapat 3 tahap yaitu pembacaan nilai

ADC terhadap 3 macam larutan (500ppm, 1000ppm, dan 1400ppm), kemudian

menentukan suatu persamaan yang digunakan untuk mengkonversi nilai ADC

menjadi nilai ppm dengan menggunakan metode interpolasi kuadrat, dan

membandingkan sensor kadar nutrisi dengan alat ukur asli. Alat ukur asli yang

digunakan adalah TDS meter TDSEC-2-DB merk nutron.tech sebagai acuan nilai

kadar nutrisi (ppm) yang sebernarnya. Percobaan yang dilakukan menggunakan 10

sampel larutan yang memiliki kadar nutrisi (ppm) yang bervariasi. Tujuan dari

pengujian ini adalah mencari besarnya selisih rata-rata pembacaan sensor terhadap

pembacaan alat ukur asli dan selisih rata-rata maksimum yang ditargetkan sebesar

50ppm. Pada Gambar IV.1 diperlihatkan hasil plot pembacaan sensor kadar nutrisi.

Tabel IV.1 Hasil Pengujian 3 Titik Pembacaan sensor Kadar Nutrisi

n xn (ADC)

f(xn) (ppm)

0 0 500 1 1501 1000

2 2501 1400

Tabel IV.2 Koefisien dan Persamaan Kuadrat Untuk Mencari Nilai ppm

a0 a1 a2

500 0,291 0,028x10-3

Persamaan Kuadrat ppm = 500 + 0,291ADC + 0,028x10-3ADC2

58


Gambar IV.1 Hasil Plot Pembacaan Sensor Kadar Nutrisi

Tabel IV.3 Hasil pengujian sensor kadar nutrisi

no ppm Referensi

ppm Terukur

Δppm

1 497ppm 560ppm 63ppm





6 1059ppm 1010ppm 49ppm

7 1137ppm 1080ppm 57ppm

8 1212ppm 1193ppm 19ppm

9 1300ppm 1320ppm 20ppm

10 1420ppm 1439ppm 19ppm

ΣΔppm 342ppm

Rata-Rata Δppm 34ppm

IV.2 Pengujian Sensor pH

Pada pengujian sensor pH terdapat 3 tahap yaitu pembacaan nilai ADC

terhadap 3 macam larutan (pH4,00, pH6,86, dan pH9,12), kemudian menentukan

suatu persamaan yang digunakan untuk mengkonversi nilai ADC menjadi nilai pH

dengan menggunakan metode interpolasi kuadrat, dan membandingkan sensor pH

dengan alat ukur asli. Alat ukur asli yang digunakan adalah pH meter merk ATC

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

pp

m

ADC

59


sebagai acuan nilai pH yang sebernarnya. Percobaan yang dilakukan menggunakan

10 sampel larutan yang memiliki nilai pH yang bervariasi. Tujuan dari pengujian

ini adalah mencari besarnya selisih rata-rata pembacaan sensor terhadap pembacaan

alat ukur asli dan selisih rata-rata maksimum yang ditargetkan sebesar 0,5. Pada

Gambar IV.2 diperlihatkan hasil plot pembacaan sensor pH.

Tabel IV.4 Hasil Pengujian 3 Titik Pembacaan Sensor pH

n xn (ADC)

f(xn) (pH)

0 1470 4,00 1 2155 6,86

2 2655 9,18

Gambar IV.2 Hasil Plot Pembacaan Sensor pH

Tabel IV.5 Koefisien-Koefisien dan Persamaan Kuadrat Untuk Mencari Nilai pH

a0 a1 a2

-0,894 2,75x10-3 3,924x10-7

Persamaan Kuadrat pH = -0,894 + 2,75x10-3ADC + 3,924x10-7ADC2

Tabel IV.6 Hasil pengujian sensor pH

n Objek pH Referensi

pH Terukur

ΔpH

1 pH Buffer 4,00 3,9 3,9 0,0

2 pH Buffer 6,86 6,6 6,8 0,2

3 pH Buffer 9,18 8,9 8,7 0,2

4 Teh Gelas 5,5 4,8 0,7

0

2

4

6

8

10

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

pH

ADC

60


5 Kopi seduh 5,9 5,6 0,3

6 Air merk Frozen 7,7 8,0 0,3

7 Air merk Ron 7,0 7,0 0,0

8 Air merk Aqua 7,3 7,8 0,5

9 Air galon isi ulang 7,3 7,8 0,5

10 Air Sumur 6,4 6,7 0,3

Σ ΔpH 3,0

Rata – Rata ΔpH 0,3

IV.3 Pengujian Sensor Suhu

Pada pengujian ini digunakan alat termometer alkohol sebagai acuan suhu

ruangan yang sebenarnya. Percobaan yang dilakukan sebanyak 10 kali dengan

waktu percobaan secara acak (artinya bisa saat pagi, siang, sore, maupun malam)

untuk mendapatkan suhu ruangan yang bervariasi. Tujuan dari pengujian ini adalah

mencari besarnya selisih rata-rata pembacaan sensor terhadap pembacaan alat ukur

asli dan selisih rata-rata maksimum yang ditargetkan sebesar 1°C.

Tabel IV.7 Hasil pengujian sensor suhu

n Pukul Suhu Referensi

Suhu Terukur

ΔSuhu

1 03:26 23°C 24°C 1°C

2 05:03 24°C 25°C 1°C

3 08:13 24°C 25°C 1°C

4 11:48 25°C 25°C 0°C

5 12:58 26°C 27°C 1°C

6 14:08 26°C 27°C 1°C

7 15:38 24°C 25°C 1°C

8 17:38 24°C 25°C 1°C

9 18:42 25°C 26°C 1°C

10 20:26 24°C 26°C 2°C

ΣΔSuhu 10°C

Rata-Rata Δsuhu 1°C

61


IV.4 Pengujian Dossing Pump A

Pada pengujian dossing pump A terdapat 2 tahap yaitu mencari debit rata-

rata acuan dengan volume uji sebesar 10ml kemudian setelah debit rata-rata acuan

telah diterapkan maka dilakukan percobaan memberikan nutrisi A dengan

jangkauan takaran 5ml sampai dengan 15ml. Percobaan dilakukan dengan

mangambil 10 data dan menggunakan gelas ukur 25ml sebagai acuan volume

nutrisi yang sebenarnya. Tujuan dari pengujian ini adalah mencari besarnya selisih

rata-rata pembacaan volume nutrisi di gelas ukur terhadap volume keluaran dossing

pum A dan selisih rata-rata maksimum yang ditargetkan sebesar 0,5ml.

Tabel IV.8 Debit Rata-Rata Acuan Dossing Pump A

No Q

1 0,93 ml/s

2 0,98 ml/s

3 0,95 ml/s

4 0,97 ml/s

5 0,95 ml/s

6 0,95 ml/s

7 0,98 ml/s

8 0,96 ml/s

9 0,94 ml/s

10 0,95 ml/s

ΣQ 9,6 ml/s

Rata-Rata Q 0,96 ml/s

Tabel IV.9 Hasil Pengujian Dossing Pump A

n Volume Referensi

Volume Terukur

ΔVolume

1 5ml 4,5ml 0,5ml

2 6ml 5,5ml 0,5ml

3 7ml 6,5ml 0,5ml

4 8ml 7,5ml 0,5ml

5 9ml 8,5ml 0,5ml

6 10ml 9,5ml 0,5ml

62


7 11ml 10,5ml 0,5ml

8 13ml 13ml 0ml

9 14ml 14ml 0ml

10 15ml 15ml 0ml

ΣΔVolume 3,5ml

Rata-Rata Δvolume 0,35ml

IV.5 Pengujian Dossing Pump B

Pada pengujian dossing pump B terdapat 2 tahap yaitu mencari debit rata-

rata acuan dengan volume uji sebesar 10ml kemudian setelah debit rata-rata acuan

telah diterapkan maka dilakukan percobaan memberikan nutrisi B dengan

jangkauan takaran 5ml sampai dengan 15ml. Percobaan dilakukan dengan

mangambil 10 data dan menggunakan gelas ukur 25ml sebagai acuan volume

nutrisi yang sebenarnya. Tujuan dari pengujian ini adalah mencari besarnya selisih

rata-rata pembacaan volume nutrisi di gelas ukur terhadap volume keluaran dossing

pum B dan selisih rata-rata maksimum yang ditargetkan sebesar 0,5ml.

Tabel IV.10 Debit Rata-Rata Acuan Dossing Pump B

No Q

1 0,93 ml/s

2 0,94 ml/s

3 0,93 ml/s

4 0,93 ml/s

5 0,94 ml/s

6 0,93 ml/s

7 0,94 ml/s

8 0,94 ml/s

9 0,92 ml/s

10 0,92 ml/s

ΣQ 9,3 ml/s

Rata-Rata Q 0,93 ml/s

Tabel IV.11 Hasil Pengujian Dossing Pump B

63


n Volume Referensi

Volume Terukur

ΔVolume

1 5ml 4,5ml 0,5ml

2 6ml 5,5ml 0,5ml

3 7ml 6,5ml 0,5ml

4 8ml 7ml 1ml

5 9ml 8ml 1ml

6 10ml 9ml 1ml

7 11ml 10ml 1ml

8 13ml 11,5ml 1,5ml

9 14ml 12ml 2ml

10 15ml 13ml 2ml

ΣΔVolume 11ml

Rata-Rata Δvolume 1,1ml

IV.6 Pengujian Sistem

Pada pengujian ini sistem akan berjalan selama masa pertumbuhan tanaman

dari tahap peremajaan sampai panen. Tujuan pengujian ini adalah mengamati

indikator growlight yaitu G.LED Widget, tampilan data kadar nutrisi, tampilan data

suhu, tampilan data pH, dan fitur notifikasi. Fitur notifikasi memberitahu kondisi

lingkungan hidroponik apakah dalam keadaan baik atau tidak baik. Lingkungan

hidroponik dikatakan dalam keadaan baik dengan syarat (5,5 < PH < 7,1 dan 9,6°C

< Suhu < 27,7°C).

Tabel IV.12 Hasil Pengujian Sistem

Tanggal Pukul G.LED

Widget

Kadar

Nutrisi

(ppm)

Suhu

(°C)

PH Notifikasi

27/5/2018 20:03 off 0 26 7,6 Lingkungan Pertanian hidroponik

dalam keadaan tidak baik karena nilai

PH tidak sesuai standar dan

disarankan agar nilai ppm < 500

28/5/2018 10:03 on 0 28 7,6 Lingkungan Pertanian hidroponik


PH dan suhu tidak sesuai standar dan




64




1/6/2018 09.03 on 0 28 8,0 Lingkungan Pertanian hidroponik








3/6/2018 18:51 off 0 26 7,5 Lingkungan pertanian hidroponik

dalam keadaan tidak baik karena

nilai PH tidak sesuai standar dan


5/6/2018 09:03 on 0 26 7,2 Lingkungan pertanian hidroponik







disarankan agar nilai ppm = 500


dalam keadaan baik karena nilai PH

dan suhu sudah sesuai standar dan


























65


IV.7 Analisis Data

Berdasarkan data pengamatan pada Tabel IV.3 didapatkan selisih rata-rata

nilai ppm hasil pembacaan sensor terhadap TDS meter tipe TDSEC-2-DB

merk nutron.tech adalah sebesar 34ppm.


nilai pH hasil pembacaan sensor terhadap pH meter merk ATC adalah

sebesar 0,3.


suhu hasil pembacaan sensor terhadap termometer alkohol sebesar 1°C.


volume hasil keluaran dossing pump A terhadap pembacaan pada gelas ukur

adalah sebesar 0,35ml.


volume hasil keluaran dossing pump B terhadap pembacaan pada gelas ukur

adalah sebesar 1,1ml.

Berdasarkan data pengamatan pengujian sistem pada Tabel IV.12

didapatkan bahwa sistem telah berjalan sesuai dengan fungsinya. Growlight

hanya menyala dari jam 06.00 – 18.00, semua data kadar nutrisi, suhu, dan

pH telah ditampilkan aplikasi Blynk, serta fungsi notifikasi sudah berjalan

dengan baik.


BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini adalah bab penutup yang berisi simpulan dari hasil pengujian dan

analisis serta saran untuk perkembangan sistem pengukuran pada hidroponik secara

jarak jauh.

V.1 Simpulan

Berdasarkan analisis data, alat dapat mengukur kadar nutrisi (ppm)

mendekati nilai ppm yang diukur TDS meter tipe TDSEC-2-DB merk

nutron.tech sehingga dapat disimpulkan bahwa selisih rata-rata yang

didapat sudah mencapai target dengan selisih rata-rata sebesar 34ppm.

Berdasarkan analisis data, alat dapat mengukur pH mendekati nilai pH yang

diukur pH meter merk ATC sehingga dapat disimpulkan bahwa selisih rata-

rata yang didapat sudah mencapai target dengan selisih rata-rata sebesar 0,3.

Berdasarkan analisis data, alat dapat mengukur suhu mendekati suhu yang

diukur termometer alkohol sehingga dapat disimpulkan bahwa selisih rata-

rata yang didapat sudah mencapai target dengan selisih rata-rata sebesar

1°C.

Berdasarkan analisis data, alat dapat memberikan nutrisi A dengan takaran

yang mendekati pembacaan volume di gelas ukur sehingga dapat

disimpulkan bahwa selisih rata-rata yang didapat sudah mencapai target

dengan selisih rata-rata sebesar 0,35ml.

Berdasarkan analisis data, alat tidak dapat memberikan nutrisi B dengan

takaran yang mendekati pembacaan volume di gelas ukur sehingga dapat

disimpulkan bahwa selisih rata-rata yang didapat belum mencapai target

dengan selisih rata-rata sebesar 1,1ml.

Telah berhasil direalisasikan sistem pengukuran pada hidroponik secara

jarak jauh yang dapat mengukur parameter kadar nutrisi, pH, dan suhu

67


serta dapat memberikan takaran nutrisi melalui aplikasi di smartphone

android dan dilengkapi dengan grow light yang dapat menyala otomatis dari

pukul 06.00 – 18.00.

V.2 Saran

Dapat menambahkan flow sensor sebagai feedback pada sistem pemberian

nutrisi sehingga takaran nutrisi yang dikeluarkan oleh dossing pump lebih

presisi.

Dapat menambahkan algorithma sistem pemberian nutrisi secara otomatis

berdasarkan jenis tanaman yang ditanam.


DAFTAR REFERENSI

[1] Nurdin SQ. 2017. Mempercepat Panen Sayuran Hidroponik. PT

AgroMedia Pustaka, Jakarta

[2] MY Trubus. 2017. Hidroponik Praktis. PT Trubus Swadaya, Depok

[3] Jumras Pitakphongmetha dkk. 2016. Internet of Things for Planting in

Smart Farm Hydroponics Style. ResearchGate. DOI:

10.1109/ICSEC.20167859872. Thailand. 1-4

[4] Toko Peralatan dan Nutrisi Hidroponik. 2017.

https://hidroponikshop.com/dft/. [Diakses 24 Jan 2018]

[5] Kangkung. 2018. https://id.wikipedia.org/wiki/Kangkung. [Diakses 13

Jun 2018]

[6] Nutrisi AB mix. 2017. www.cungit.com/2017/12/tahapan-pemberian-

nutrisi-hidroponik-ab.html. [Diakses 3 Mar 2018]

[7] Blynk Inc. 2018. Blynk. https://Blynk.cc. [Diakses 22 Jan 2018]

[8] ESP32. 2018. http://espressif.com/en/products/hardware/esp32/overview.

[Diakses 5 Jan 2018]

[9] Datasheet Texas Instruments. 2017. LM35 Precision Centigrade

Temperature Sensors

[10] EC/TDS/PPM Meter On Limited Budget. 2007.

https://www.octiva.net/projects/ppm/. [Diakses 5 Feb 2018]

[11] Gravity: Analog pH Sensor / Meter Kit For Arduino. 2018.

https://www.dfrobot.com/product-1025.html. [Diakses 3 Jan 2018]

[12] Datasheet MG90S Metal Gear Servo. 2015. MGS90

[13] Prinsip dan Cara Kerja Mesin Pompa Air. 2018.

https://www.wikikomponen.com/prinsip-dan-cara-kerja-mesin-pompa-

air/. [Diakses 27 Feb 2018]

https://hidroponikshop.com/dft/

https://id.wikipedia.org/wiki/Kangkung

http://www.cungit.com/2017/12/tahapan-pemberian-nutrisi-hidroponik-ab.html

http://www.cungit.com/2017/12/tahapan-pemberian-nutrisi-hidroponik-ab.html

https://blynk.cc/

http://espressif.com/en/products/hardware/esp32/overview

http://espressif.com/en/products/hardware/esp32/overview

https://www.octiva.net/projects/ppm/

https://www.dfrobot.com/product-1025.html

https://www.wikikomponen.com/prinsip-dan-cara-kerja-mesin-pompa-air/

https://www.wikikomponen.com/prinsip-dan-cara-kerja-mesin-pompa-air/

69


[14] Pengertian Motor DC dan Prinsip Kerjanya. 2018.

https://teknikelektronika.com/pengertian-motor-dc-prinsip-kerja-dc-

motor/. [Diakses 27 Feb 2018]

[15] S Solikin. 2013. Pertumbuhan Vegetatif dan Generatif, UPT Balai

Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Purwodadi-LIPI Jl. Raya Surabaya-

Malang km 65 Pasuruan Jawa Timur

[16] Super Grow LED. 2018. https://www.supergrowled.com/orchid-led-grow-

lights/. [Diakses 3 Mar 2018]

[17] Yesi Lindawati dkk. 2015. Pengaruh Lama Penyinaran Kombinasi Lampu

LED dan Lampu Neon Terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Pakcoy

(Brassica rapa L.) Dengan Hidroponik Sistem Sumbu (Wick System).

Jurnal Teknik Pertanian Lampung Vol. 4, No. 3: 191-200

[18] Datasheet Maxim Integrated. 2016. DS3231

[19] Steven C.Chapra & Raymond P.Canale. 1996. Metode Numerik. Penerbit

Erlangga, Jakarta

https://teknikelektronika.com/pengertian-motor-dc-prinsip-kerja-dc-motor/

https://teknikelektronika.com/pengertian-motor-dc-prinsip-kerja-dc-motor/

https://www.supergrowled.com/orchid-led-grow-lights/

https://www.supergrowled.com/orchid-led-grow-lights/

realisasi sistem pengukuran kadar nutrisi, ph, dan suhu pada hidroponik ... · realisasi sistem...

Documents