SISTEM KONTROL ph DAN EC LARUTAN SERTA SISTEM PENJADWALAN DALAM TEKNIK AEROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER. Oleh. Yosua Kristantius Candra

Transkripsi

1 SISTEM KONTROL ph DAN EC LARUTAN SERTA SISTEM PENJADWALAN DALAM TEKNIK AEROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER Oleh Yosua Kristantius Candra 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 Januari 2016

2

3

4

5 INTISARI Makin sempitnya lahan pertanian dari tahun ke tahun membuat hidroponik menjadi salah satu alternatif budidaya tanaman. Dari berbagai macam teknik hidroponik yang ada, aeroponik merupakan teknik hidroponik yang memiliki banyak kelebihan dibanding cara bertanam konvensional maupun teknik hidroponik lainnya. Namun, aeroponik membutuhkan penyiraman berulang kali dan pengecekan kondisi larutan nutrisi secara rutin yang menyebabkan teknik ini jarang digunakan. Untuk mengatasi masalah tersebut maka pada skripsi ini dibuatlah sistem untuk mengawasi dan mengontrol kondisi larutan nutrisi secara otomatis yang meliputi derajat keasaman (ph) dan konduktivitas (EC) larutan agar tetap stabil pada batas nilai yang ditentukan oleh user. Sistem penjadwalan (waktu kapan tanaman diberi nutrisi) juga ditambahkan karena proses pemberian nutrisi dalam hidroponik merupakan proses yang dilakukan secara kontinu dalam jangka waktu yang panjang. Dengan adanya sistem penjadwalan ini maka pemberian nutrisi pada tanaman bisa dilakukan secara otomatis sehingga permasalahan yang terjadi jika pemberian nutrisi dilakukan secara manual dapat diatasi. Berdasarkan pengujian, alat yang dibuat dapat menjaga ph larutan dengan ralat 1,38% dan EC larutan dengan ralat 2,5% dari nilai set point. Jadwal penyiraman diatur sebanyak 24 kali waktu ON-OFF setiap hari dengan waktu ON selama satu menit tiap jam. Dengan pengaturan tersebut tanaman kangkung yang digunakan sebagai tanaman uji dapat bertumbuh dengan tinggi sekitar 30 cm pada usia 24 hari setelah tanam. i

6 ABSTRACT The limited agricultural land from year to year makes hydroponic be an alternative crop cultivation. From a wide variety of hydroponic techniques existing, an aeroponics is a hydroponics technique that has many advantages over the conventional way of farming and other hydroponic techniques. However, aeroponics needs watering repeatedly and check the conditions of nutrient solution a routine basis that caused this technique is rarely used. To overcome these problems, in this thesis made a system to monitor and control the condition of nutrient solution automatically covering the degree of acidity (ph) and conductivity (EC) solution to remain stable in the limit values specified by the user. Scheduling system (time when plants were given nutrient) is also added because the nutrients in hydroponic process is carried out continuously process within long period. With the scheduling system is the provision of nutrients in plants can be done automatically so that problems that occur if nutrition is done manually can be overcome. Based on testing, a tool created to maintain the ph of the solution with 1.38% and EC errata solution with a 2.5% error of the set point value. Watering schedule is set as much as 24 times the ON-OFF time per day with a time of ON for one minute every hour. With such an arrangement plants were used as test plants can grow to a height of about 30 cm at the age of 24 days after planting. ii

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus yang selalu menyertai penulis selama menempuh pendidikan sampai sekarang, hingga penulis dapat menyelesaikan perancangan serta penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Pada kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini : 1. Papa, Mama dan Nenek tersayang yang sudah memberikan bantuan material, motivasi secara langsung maupun tidak langsung dan doanya. Terima kasih atas dukungan dan nasihatnya. 2. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng sebagai pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan bantuannya hingga skripsi ini selesai. Serta Bapak Ir. Djoko Murdono, M.S. yang telah memberikan ide topik skripsi, saran dan bantuannya. 3. Adonia Tiara Bunga Kirana yang dengan sabar dan penuh cinta memberi semangat, dukungan dan kepercayaan sehingga memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan skripsi. 4. Teman-teman angkatan 2009 yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu. 5. Teman-teman KFC, teman-teman KP, teman-teman Duren, teman-teman ngegame, teman-teman renang, teman-teman jalan-jalan, teman-teman nonton film, teman-teman pendaki gunung dan teman-teman lainnya. 6. Teman-teman reuni angkatan nakal, Bill, Kefas, Ricky, Angga, Ocak, Bobby dan Om Made yang secara langsung maupun tidak langsung sudah memberikan motivasi dan semangat penulis supaya segera lulus. 7. Teman-teman penghuni Lab XT selama mengerjakan skripsi. 8. Seluruh staff, dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama belajar di FTEK UKSW. iii

8 9. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika. Salatiga, Januari 2016 Penulis iv

9 DAFTAR ISI INTISARI... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Spesifikasi Alat Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI Hidroponik Keunggulan Teknik Hidroponik Macam-macam Teknik Hidroponik Pengaruh EC dan ph Larutan Mikrokontroler Arduino Mega RTC (DS3231 AT24C32 Clock Module) WiFi Module ESP Sensor Ultrasonik HC-SR Sensor EC Sensor ph BAB III PERANCANGAN ALAT Gambaran Sistem Gambaran Kerja Alat Perancangan Perangkat Keras Pengendali Utama Pengkondisi Sinyal Sensor ph Pengkondisi Sinyal Sensor EC Sensor Ulttrasonik HC-SR RTC DS Modul WiFi ESP v

10 Instalasi Plant Aeroponik Perancangan Perangkat Lunak BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Jadwal Penyiraman Pengujian Sensor EC Pengujian Perubahan EC Pengujian Sensor ph Pengujian Perubahan ph Pengujian Sensor Jarak HC-SR Pengamatan Kondisi Tanaman BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vi

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Sistem Aeroponik... 2 Gambar 2.1. Macam Teknik Hidroponik... 6 Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Arduino Mega Gambar 2.3. DS3231 AT24C32 Clock Module Gambar 2.4. WiFi Module ESP Gambar 2.5. Cara Kerja Sensor Ultrasonik Gambar 2.6. Sensor Ultrasonik HC-SR Gambar 2.7. Arduino Conductivity Probe Gambar 2.8. ph Lutron PE-03 Probe Gambar 3.1. Gambaran Sistem yang Dirancang Gambar 3.2. Skema Arduino Mega Gambar 3.3. Realisasi Box Kendali Gambar 3.4. Rangkaian Pengkondisi Sinyal ph Gambar 3.5. Rangkaian Penguat Non-Inverting Gambar 3.6. Rangkaian Peng-offset Tegangan Gambar 3.7. Realisasi Rangkaian Pengkondisi Sinyal ph Gambar 3.8. Penggunaan Arduino Conductivity Sensor A1002v1 pada Arduino Gambar 3.9. Diagram Waktu HC-SR Gambar Konfigurasi Pin HC-SR Gambar Skema RTC DS Gambar Skema Penggunaan Modul WiFi ESP8266 pada Arduino Gambar Realisasi Plant Aeroponik Gambar Bagian Dalam Plant Aeroponik Gambar Diagram Alir Sistem Gambar 4.1. Grafik Nilai EC Terhadap Nilai Keluaran ADC Sensor EC Gambar 4.2. Grafik Perubahan EC Gambar 4.3. Larutan Buffer Gambar 4.4. Grafik Nilai ph Terhadap Nilai Keluaran ADC Sensor ph Gambar 4.5. Grafik Perubahan ph Gambar 4.6. Kangkung Usia 24 Hari Setelah Tanam Gambar 4.7. Media Tanam yang Ditumbuhi Jamur dan Kangkung yang Layu vii

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Perbandingan Bercocok Tanam dengan Hidroponik dan Konvensional... 6 Tabel 2.2. Kebutuhan EC dan ph Tanaman... 8 Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Arduino Mega 2560 yang Digunakan Tabel 4.1. Pengujian Jadwal Penyiraman Tabel 4.2. Perbandingan Nilai EC Meter dengan Nilai Keluaran ADC Sensor Tabel 4.3. Perbandingan EC Meter dengan Sensor EC Sistem Tabel 4.4. Tabel Perubahan EC Tabel 4.5. Perbandingan Nilai ph Meter dengan Nilai ADC Sensor Tabel 4.6. Perbandingan EC Meter dengan Sensor EC Sistem Tabel 4.7. Tabel Perubahan ph Tabel 4.8. Perbandingan Pengukuran Jarak Sensor dengan Penggaris viii