BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Lahan di bumi pada saat sekarang ini semakin sempit apabila manusia tidak mengelola dengan optimal dan efisien. Banyak penduduk perkotaan yang membuat komunitas penghijauan atau lebih dikenal dengan istilah Go Green dan mulai untuk menghijaukan kembali kotanya, akan tetapi tidak sedikit pula yang tidak tertarik sama sekali dengan gerakan penghijauan ini karena merasa repot untuk melakukannya, tidak sedikit dari mereka yang malas dan takut kotor. Beberapa tahun terakhir telah banyak gerakan Hidroponik sebagai solusi berkebun untuk penduduk di daerah perkotaan. Hidroponik adalah seni menanam dengan media air yang bekerja sebagai media alternatif pengganti tanah. Hidroponik berasal dari bahasa Yunani, Hydroponic yang artinya hydro berarti air dan ponous berarti kerja. Banyak jenis hidroponik yang ringkas untuk menangani lahan yang sempit karena dapat disusun secara vertikal, salah satu jenisnya adalah NFT (Nutrient Film Technique). Hidroponik yang ada dimasyarakat pada umumnya masih menggunakan sistem manual dan relatif mahal dari segi waktu, antara lain untuk pengukuran kadar asam (ph) dalam air dan mengetahui volume air yang dipakai. Berdasarkan hal tersebut maka dibuatlah sistem otomasi untuk hidroponik NFT. Sistem otomasi yang akan diterapkan pada hidroponik NFT menggunakan listrik dari tenaga surya dan berbagai sensor. 10
1.2 Rumusan Masalah Terdapat beberapa perumusan masalah yang perlu diperhatikan dalam Proyek Akhir ini sebagai berikut : 1. Bagaimana merancang sistem otomasi untuk hidroponik NFT? 2. Bagaimana merancang sistem otomasi untuk pemupukan? 1.3 Tujuan Adapun tujuan dari Proyek Akhir ini adalah : 1. Membuat sistem otomasi hidroponik terintegrasi menggunakan sensor suhu / LDR, sensor cahaya / LDR, sensor ph, sensor ping / ultrasonik, LED grow light, dan tenaga surya sebagai sumber tenaga listrik. 2. Membuat sistem otomasi untuk pemupukan dengan menggunakan pompa mini DC. 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah pada Proyek Akhir ini adalah : 1. Jenis media hidroponik yang digunakan adalah hidroponik jenis NFT dan memanfaatkan pipa pvc sebagai tempat aliran air. 2. Hidroponik jenis NFT yang diimplementasikan pada Proyek Akhir ini hanya dapat untuk menanam tanaman sayuran tertentu, misalnya bayam, sawi, pakcoy, selada dan sebagainya. 3. Sistem otomasi yang akan diimplementasikan meliputi panel surya sebagai pembangkit listrik tenaga matahari, mikrokontroler, sensor ultrasonik, sensor suhu, sensor cahaya, dan sensor ph. 4. Tidak dibahas teknik penaman dengan media hidroponik, hanya menitik beratkan pada sistem otomasi yang akan diimplementasikan. 11
5. Tidak menggunakan TDS meter, karena pupuk yang digunakan sudah mencapai 1800 ppm. 6. Tidak membahas cara menangani menaikan dan menurunka ph air. 7. Yang termasuk sistem otomasi pada Proyek Akhir ini meliputi sensor suhu dengan relay pompa, sensor cahaya dengan relay LED grow light, dengan relay pompa mini DC. 8. Untuk pengguanaan pompa mini DC bergantian dengan relay pompa taman 220V. 9. Kerja sistem dengan menggunakan delay dikarenakan RTC yang dipakai tidak berfungsi / rusak. 10. Pengujian merupakan simulasi ketika tanaman atau sayuran dipindah dari masa penyemaian ke media hidroponik. 11. Sensor ph, sensor ultrasonik, dan sensor arus listrik, hanya memberikan informasi kepada pemilik hidroponik melalui buzzer dan LCD 16 x 2. 12. Pengukuran sensor arus listrik dilakukan pada tegangan 220 V, yang merupakan arus bolak balik. 13. Solar surya hanya digunakan untuk sistem otomasi karena hanya mempunyai keluaran DC 12 V dan diimplementasikan saat pengujian. 14. Sistem tidak terpasang selama 24 jam penuh karena cuaca yang tidak mendukung dan tempat pengaplikasian hidroponik yang kurang strategis. 1.5 Definisi Operasional 1.5.1 Definisi Sistem Otomasi Ide dasar otomasi adalah sebagai berikut: 1. Penggunaan elektrik atau mekanik untuk menjalankan mesin atau alat tertentu. 2. Disertai otak yang mengendalikan mesin atau alat tersebut. 12
3. Agar produktivitas meningkat dan ongkos menurun. Berdasarkan ide dasar tersebut maka beberapa ahli menyatakan bahwa otomasi adalah proses yang secara otomatis mengontrol operasi sistem dengan perlengkapan mekanik atau elektronika yang dapat mengganti manusia dalam mengamati dan mengambil keputusan. Sehingga secara umum sistem otomasi dapat didefinisikan sebagai suatu teknologi yang berkaitan dengan aplikasi mekanik elektronik dan sistem yang berbasis komputer (komputer, PLC atau mikro). Semuanya bergabung menjadi satu untuk memberikan fungsi terhadap manipulator (mekanik) sehingga akan memiliki fungsi tertentu. 1.5.2 Definisi Hidroponik Dr. W. F. Gericke dari Universitas California adalah bapak hidroponik. Pada 1930-an melakukan percobaan menanam sayur diatas air, salah satunya adalah tomat. Latar belakang Gericke meneliti sistem hidroponik ini, karena ia melihat luas tanah di sekelilingnya semakin menciut untuk ditumbuhi berbagai tanaman. Jadi, Hidroponik adalah seni menaman dengan media air sebagai tenaga atau pemberi daya. Perbedaan yang paling menonjol antara hidroponik dan budi daya konvensional adalah penyediaan nutrisi tanaman. Pada budi daya konvensional, ketersediaan nutrisi untuk tanaman sangat bergantung pada kemampuan tanah menyediakan unsur unsur hara dalam jumlah cukup dan lengkap. Jenis jenis hidroponik, antara lain: irigasi tetes, wick system, dan NFT. 1.5.3 Definisi Hirdroponik NFT Nutrient Film Technique (NFT), merupakan tipe spesial dalam hidroponik. Konsep dasar NFT ini adalah metode budi daya tanaman dengan akar tanaman tumpu pada lapisan nutrisi yang dangkal dan tersikulasi sehingga tanaman memperoleh cukup air, nutrisi, dan oksigen. 13
Dimana konsep dasar NFT ini adalah suatu metode budidaya tanaman dengan akar tanaman tumbuh pada lapisan nutrisi yang dangkal dan tersirkulasi sehingga tanaman dapat memperoleh cukup air, nutrisi dan oksigen. 1.5.4 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. 1.5.5 Sensor Dalam kaitannya dengan sistem elektronis, sensor dan transduser pada dasarnya dapat dipandang sebagai sebuah perangkat atau device yang berfungsi mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik, sehingga keluarannya dapat diolah dengan rangkaian listrik atau sistem digital. Dewasa ini, hampir seluruh peralatan modern memiliki sensor di dalamnya. Terkait dengan perkembangan teknologi yang begitu luar biasa. Pada saat ini, banyak sensor telah dipabrikasi dengan ukuran sangat kecil hingga orde nanometer sehingga menjadikan sensor sangat mudah digunakan dan dihemat energinya. Berdasarkan variabel yang diindranya, sensor dikatagorikan kedalam dua jenis : sensor Fisika dan sensor Kimia. Sensor Fisika merupakan jenis sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hukum-hukum fisika, yaitu seperti sensor cahaya, suara, gaya, kecepatan, percepatan, maupun sensor suhu. Sedangkan jenis sensor kimia merupakan sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan jalan mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik dimana di dalamnya dilibatkan beberapa reaksi kimia, seperti misalnya pada sensor ph, sensor oksigen, sensor ledakan, serta sensor gas. 14
1.5.6 PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) Pembangkit Listrik Tenaga Surya merupakan sistem pembangkit listrik dengan memanfaatkan cahaya matahari diubah menjadi tegangan listrik dengan menggunakan sel photovoltaic. PLTS dibangun dari susunan panel sel photovoltaic secara berjajar dalam jumlah yang relatif banyak untuk memperoleh tegangan keluaran yang sesuai. Cara Kerja Solar Cell (Photovoltaic). Kepingan sel photovoltaic terdiri atas kristal silikon yang memiliki dua lapisan silisium doped, yaitu lapisan solar cell yang menghadap ke cahaya matahari memiliki doped negatif dengan lapisan fosfor, sementara lapisan di bawahnya terdiri dari doped positif dengan lapisan borium. Antara kedua lapisan dibatasi oleh penghubung p-n. Jika pada permukaan sel photovoltaic terkena cahaya matahari maka pada sel bagian atas akan terbentuk muatan-muatan negatif yang bersatu pada lapisan fosfor. Sedangkan pada bagian bawah lapisan sel photovoltaic akan membentuk muatan positif pada lapisan borium. Kedua permukaan tersebut akan saling mengerucut muatan masing-masingnya jika sel photovoltaic terkena sinar matahari. Sehingga pada kedua sisi sel photovoltaic akan menghasilkan beda potensial berupa tegangan listrik. Suatu kristal silikon tunggal photovoltaic dengan luas permukaan 100 cm akan menghasilkan sekitar 1,5 watt dengan tegangan sekitar 0,5 volt tegangan searah (0,5 Vdc) dan arus sekitar 2 Amper di bawah cahaya matahari dengan panas penuh (intensitas sekitar 1000W/m2). 1.6 Metode Pengerjaan Metode yang digunakan dalam menyusun Proyek Akhir yang berjudul Rancang Bangun Sistem Otomasi Hidroponik NFT menggunakan metode SDLC (Systems Development Life Cycle) /yang terdiri dari beberapa tahapan, yaitu: 1.6.1 Metode Pengumpulan Data 1. Pencarian referensi dari sumber sumber yang berhubungan dengan perancangan media hidroponik dan sistem otomasi. 15
2. Mempelajari masing masing bagian dari perangkat atau modul yang digunakan sebagai sistem otomasi. 1.6.2 Tahap Analisis Tahap Analisis dalam perancangan media hidroponik dan sistem otomasi berdasarkan tinjauan pustaka, yaitu dengan mencari referensi dan atau materi media hidroponik dan sistem otomasi. Mempelajari datasheet modul yang akan digunakan untuk sistem otomasi. Sistem analisis dari perangkat hidroponik ini, melalui beberapa tahapan. Di bawah ini adalah beberapa analisa yang dilakukan pada proses System Design Automation Hidroponics NFT : 1. Analisis Desain. 2. Blok diagram power. 3. Blok diagram sistem otomasi hidroponik. 1.6.3 Tahap Perancangan Pada tahap perancangan, media hidroponik dan sistem otomasi dirancang. Dalam tahap ini diperlukan perhitungan dari setiap sisinya. Misalnya dari bahan yang dipakai untuk membuat media hidroponik, tipe dari modul yang akan digunakan. Pemilihan Rancangan ditentukan oleh tingkat ke efisienannya. 1.6.4 Tahap Pengujian Pada tahap pengujian, dibagi menjadi beberapa tahap antara lain : 1. Tahap pengujian Sensor Tahap pengujian sensor dilakukan untuk mengetahui dan mengatur standar nilai akan digunakan oleh sensor untuk media Hidroponik. Tahap pengujian sensor meliputi: a. Pengujian Sensor ph b. Pengujian Sensor Ultrasonik c. Pengujian Sensor LM 35 d. Pengujian Sensor Cahaya e. Pengujian Sensor Arus Listrik 16
2. Tahap Pengujian Media Hidroponik dan Tahap Pengujian Sistem Otomasi 1.7 Jadwal Pengerjaan Tabel 1 menunjukan jadwal pengerjaan proyek akhir Tabel 1. 1 Jadwal Pengerjaan Proyek Akhir Tahun 2014 No. Kegiatan 1 Pengumpulan Data 2 Analisis 3 Perancangan 4 Pengujian 5 Implementasi 6 Pembuatan Laporan 7 Dokumentasi September Oktober November Desember 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 17