SISTEM PENJADWALAN DAN KONTROL EC (Electrical Conductivity) PADA POLA COCOK TANAM HIDROPONIK TEKNIK AEROPONIK. Oleh Tria Widyatama NIM:

Transkripsi

1 SISTEM PENJADWALAN DAN KONTROL EC (Electrical Conductivity) PADA POLA COCOK TANAM HIDROPONIK TEKNIK AEROPONIK Oleh Tria Widyatama NIM: Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Oktober 2014

2

3

4

5

6 INTISARI Saat ini di Indonesia khususnya diperkotaan lahan untuk bercocok tanam semakin berkurang. Teknik pertanian modern seperti hidroponik sudah menjadi kebutuhan. Pada hidroponik, larutan nutrisi memberikan pertumbuhan optimal apabila kondisinya sesuai dengan kebutuhan tanaman. Kondisi larutan yang dimaksud salah satunya adalah konsentrasi EC (Electrical Conductivity). Konsentrasi EC dalam hidroponik harus dapat dikontrol. Tanaman juga memerlukan penjadwalan dalam mendapatkan nutrisi. Pada skripsi ini dirancang sistem yang dapat mengontrol nilai EC (Electrical Conductivity) dan penjadwalan penyemprotan larutan nutrisi ke akar tanaman. Dengan sistem tersebut, tanaman mendapatkan nutrisi sesuai kebutuhan. Sistem yang dirancang menggunakan mikrokontroler ATmega32 sebagai pengendali utama. Penjadwalan nutrisi menggunakan acuan berdasarkan data waktu dari RTC (Real time Clock). EC meter merek Lutron YK-22CT digunakan sebagai sensor EC. Submersibble pump digunakan untuk mengatur banyaknya air ke dalam larutan nutrisi apabila nilai EC larutan nutrisi terlampau tinggi dari setpoint. Pengujian menggunakan larutan nutrisi merek Organik Super Argo. Selama proses tanam, alat dapat menjaga nilai EC (Electrical Conductivity) dengan ralat 0,428% sampai 2%. Penjadwalan dilakukan dengan memberikan time on dan time off pompa nutrisi sebanyak 24 kali per hari. Dengan perlakuan tersebut tanaman kangkung dapat tumbuh sampai usia 30 hari setelah tanam dan tidak layu. i

7 ABSTRACT Nowadays Indonesia, especially in city area, has significantly lost its potential farming area. This fact further increases the needs of modern farm technique such as hydroponics. Through this technique, the nutrient solution will stimulate optimal growth of the plant when the conditions meet the plant s needs. One of the required conditions is the EC (Electrical Conductivity). EC concentration in the hydroponics should be controllable. Also, the plants need to have nutrient scheduling. In this thesis, its designed a system which is able to control EC level and scheduling the nutrient solution spray to the root. With this system, the plants will get suitable level of nutrition. The system is designed using microcontroller ATmega 32 as the main controller. The nutrient scheduling is based on the database from the RTC (Real Time Clock). EC Meter of Lutron YK-22CT is utilized as EC sensor. Submersible pump has a role to control water volume which added into the nutrient solution when the EC level of the solution is beyond the set point. The testing uses nutrient solution of Organik Super Agro. During the planting process, the device keeps EC level (Electrical Conductivity) with erratum 0.428% up to 2%. The scheduling is proceeding by giving time on and time off to the nutrient pump until 24times a day. And by doing that, the plants, in this case is vegetable leave, can grow up until 30 days old without withered. ii

8 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Fakultas Teknik Elektronika Universitas Kristen Satya Wacana. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Allah SWT yang selalu memberikan berkat dan karuniannya kepada penulis. 2. Kedua Orang tua penulis yaitu Bapak Kasmin Haryanto dan Ibu Sumyati serta kedua kakak saya yaitu Puri Dhahlianti dan Indria Pratama yang selalu mendo akan, mendukung, memberi semangat dan perhatian selama kuliah dan mengerjakan skripsi ini. Kalian adalah sumber semangat yang tidak ternilai harganya. 3. Bapak Deddy Susilo, M.Eng. selaku pembimbing I, terima kasih atas bimbingan dan arahannya dari awal sampai selesainya skripsi ini. 4. Bapak Gunawan Dewantoro, Msc.Eng. selaku pembimbing II, terimakasih atas bimbingan dan arahannya dari awal sampai selesainya skripsi ini. 5. Bapak Ir. Djoko Murdono, M.S. dari Fakultas Pertanian UKSW selaku pembimbing III, terimakasih atas bimbingan dan arahannya dari awal sampai selesainya skripsi ini. 6. Fakultas pertanian UKSW, terimakasih karena sudah diijinkan melakukan penelitian di lab benih. 7. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.S. Selaku wali dosen penulis. 8. Seluruh dosen, staff, karyawan, laboran dan keluarga besar FTEK UKSW, terimakasih atas pelayanan dan bantuan yang diberikan selama ini. 9. Teman-teman terdekat saya selama kuliah Andreas, Herlambang, Martino, Yonathan BO, Johny, Adhyaksa, Pravita, Tiara, Wikan, Yoshua, Nisa, Anel, Yuli. iii

9 10. Seluruh teman-teman angkatan 2009 yang selalu mendukung penulis baik secara langsung maupun tidak langsung. 11. Semua pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk lebih menyempurnakan skripsi ini. Salatiga, Oktober 2014 Penulis iv

10 DAFTAR ISI INTISARI... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR SINGKATAN... xi BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Spesifikasi Alat Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI Hidroponik Ragam Hidroponik Hidroponik NFT Aeroponik Hidroponik rakit apung Kombinasi NFT-Rakit apung Kombinasi Aeroponik-Rakit Apung Perbandingan sistem penanaman hidroponik dengan tanah Peran Larutan Hara dalam Hidroponik Electrical Conductivity (EC) dalam hidroponik Mikrokontroler ATmega RTC(Real Time Clock) IC ULN Relay v

11 2.6. EC (Electrical Conductivity) Meter LCD Karakter 20x Scanning keypad 4x BAB III PERANCANGAN ALAT Gambaran Sistem Perancangan dan realisasi perangkat keras Perangkat Elektronik Box Pengendali utama Board mikrokontroler Power Supply 12v MCB(Miniature Circuit Breaker) Penggunaan EC Meter sebagai sensor EC Perancangan hidroponik teknik aeroponik Tandon larutan nutrisi dan tandon air Pompa pengaduk larutan nutrisi Perancangan perangkat lunak Diagram alir keseluruhan alat Diagram alir pada state menu BAB 1V UJI COBA DAN ANALISIS Pengujian driver relay dan relay Pengujian penjadwalan Kalibrasi EC Meter menggunakan larutan baku KCL Kalibrasi EC Meter menggunakan larutan baku KCL 0.01M Kalibrasi EC Meter menggunakan larutan baku KCL 0.1M Pengujian perubahan EC Pengujian perubahan EC menggunakan larutan garam (NaCl) Pengujian perubahan EC menggunakan larutan pupuk Pengujian alat pada aeroponik Penjadwalan yang dilakukan pada aeroponik Pengamatan nilai EC pada larutan nutrisi aeroponik Pengamatan terhadap kondisi tanaman vi

12 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega Gambar 2.2 RTC DS Gambar 2.3. Konfigurasi IC ULN Gambar 2.4. Bentuk dan simbol relay Gambar 2.5. EC Meter dan Conductivity Probe Gambar 2.6. Penampil LCD karakter 20x Gambar 2.7. Scanning Keypad 4x Gambar 3.1. Blok diagram keseluruhan sistem yang dirancang Gambar 3.2. Gambaran keseluruhan sistem yang dirancang Gambar 3.3. Realisasi perangkat elektronik Gambar 3.4. Realisasi box pengendali utama Gambar 3.5. Skema board mikrokontroler ATmega Gambar 3.6. Realisasi board mikrokontroler ATmega Gambar 3.7. Rangkaian Real Time Clock (RTC) DS Gambar 3.8. Rangkaian pengubah level tegangan TTL-RS Gambar 3.9. Rangkaian driver relay Gambar Realisasi LCD Gambar Realisasi Keypad Gambar Rangkaian Power supply 12V Gambar Realisasi Power supply 12V Gambar Realisasi pemasangan MCB Gambar Koneksi EC Meter terhadap RS Gambar Format 16 digits data Gambar EC Meter viii

14 Gambar Probe Conductivity pada tandon larutan nutrisi Gambar Kerangka Aeroponik Gambar Nozzle penyemprot larutan nutrisi Gambar Anyaman sumbu kompor yang digunakan sebagai tempat tanam Gambar Tandon larutan nutrisi Gambar Tandon air Gambar Diagram alir keseluruhan Gambar Diagram alir pada state menu Gambar 4.1. Pengukuran menggunakan KCL 0,01M Gambar 4.2. Pengukuran menggunakan KCL 0,1M Gambar 4.3. Grafik perubahan EC untuk set point 2,50 ms/cm Gambar 4.4. Grafik perubahan EC untuk Setpoint ms/cm Gambar 4.5. Tanaman kangkung usia 1 hari setelah tanam Gambar 4.6. Tanaman kangkung usia 7 hari yang mengalami toksisitas Gambar 4.7. Tanaman kangkung usia 15 HST Gambar 4.8. Tanaman kangkung usia 30 HST Gambar 4.9. Tanaman kangkung usia 30 HST ix

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Perbandingan penanaman sistem hidroponik dengan ditanah... 6 Tabel 2.2. EC beberapa tanaman sayur dan buah Tabel 2.3. Spesifikasi dari EC Meter Tabel 2.4. Konfigurasi pin LCD karakter 16x Tabel 3.1. Konfigurasi penggunaan pin/port mikrokontroler ATmega Tabel 3.2. Keterangan 16 digit pada EC Meter Tabel 4.1. Hasil pengujian driver relay dan relay pada PORTD Tabel 4.2. Hasil pengujian driver relay dan relay pada PORTD Tabel 4.3. Hasil pengujian driver relay dan relay pada PORTD Tabel 4.4. Hasil pengujian penjadwalan Tabel 4.5. Perubahan EC untuk set point 2,50 ms/cm Tabel 4.6. Perubahan EC untuk set point 0,700 ms/cm Tabel 4.7. Penjadwalan larutan nutrisi pada aeroponik Tabel 4.8. Nilai EC pada larutan nutrisi.48 x

16 DAFTAR SINGKATAN ADC ASCII AVR BCD EC EEPROM GND HST IC LCD MCB ms/cm NC NFT NO RTC SCL SDA SNI SRAM SPI USART Analog to Digital Converter American Standard Code for Information Interchange Advance Versatile Risc Binary Coded Decimal Electrical Conductivity Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Ground Hari Setelah Tanam Integrated Circuit Liquid Crystal Display Miniature Circuit Breaker Mili Siemens per Centimeter Normally Close Nutrient Film Technique Normally Open Real Time Clock Serial Clock Serial Data Standar Nasional Indonesia Static Random Access Memory Serial Peripheral Interface Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter xi