III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dari bulan Oktober Desember 2010. 3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan Pasir sebagai bahan yang akan dialiri dan digenangi air irigasi Air untuk irigasi 3.2.2 Alat Kotak eksperimen aliran air dalam tanah Rangkaian pipa PVC ½ Selang air 2 meter Pompa aquarium head 2 meter, debit 1500 l/h Sensor tekanan Rangkaian penguat sinyal sensor Rangkaian relay Smartdatalog versi ATMEGA128-VB260GPRS HIOKI logger nomor serial 2008-080121921 dan 2008-080121932 HIOKI Communication Base Baterai kering 12 volt Solarcell 50 Watt Modem GSM Kartu GSM Komputer Software Smartdatalog Software HIOKI (Communication Utility) 3.4 Tahapan Penelitian Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini mengikuti diagram alir prosedur kerja pada Gambar 3.1. 3.4.1 Persiapan Tempat Simulasi Irigasi Tempat simulasi irigasi dipersiapkan berupa sebuah boks kaca yang juga bisa digunakan untuk pengamatan pergerakan air dalam tanah. Boks kaca tersebut memiliki ukuran (110 x 15 x 60) cm dan dalam melaksanakan simulasi ini digunakan 2 buah boks yang disatukan aliran 17
Mulai Persiapan perangkat simulasi irigasi Persiapan alat kontrol otomatis tidak Siap? tidak Siap? ya ya Instalasi alat kontrol ke perangkat simulasi Kalibrasi Sensor - Sensor tekanan Smartdatalog - Sensor tekanan HIOKI Pengambilan Data - Data harian tinggi muka air - Data kebutuhan daya selama alat dijalankan Pengolahan data - Analisis error menggunakan RMSE dan NRMSE - Analisis daya penggunaan baterai Hasil Pengujian - Persentase error - Besar daya penggunaan baterai Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Kerja 18
airnya oleh sebuah rangkaian pipa PVC ½. Penyambungan dua boks simulasi ini bertujuan agar aliran air menyerupai pada lahan sebenarnya, yaitu air akan mengalir melewati dua bidang tanam yang terpisah. Pada boks kaca dimasukkan pasir sebagai bidang tanam yang akan dialiri air irigasi. Pasir diisikan ke dalam boks sampai setinggi 26 cm. Gambar 3.2. Boks dan Pipa PVC Gambar 3.3. Tinggi pasir dalam boks Model simulasi skala laboratorium yang dijelaskan diatas didasari dari model simulasi yang dapat dilihat pada gambar 3.2 berikut ini. Lahan diasumsikan memiliki saluran air di sekelilingnya. Tinggi air pada kedua saluran ini menjadi batas keliling tanah. Level air pada kedua saluran inilah yang akan diatur dengan system kendali untuk memberikan muka air tanah sesuai dengan kebutuhan. Pada kedalaman tanah tertentu diasumsikan terdapat lapisan semipervious yang akan menahan laju perkolasi seperti umumnya terdapat pada lahan sawah. Gambar 3.4. Penampang melintang lahan simulasi (Sumber : Saptomo, 2010) 19
3.4.2 Persiapan Alat Kontrol Otomatis Alat kontrol yang digunakan pada penelitian ini adalah berupa perangkat Smartdatalog. Seluruh setting dan kalibrasi pengukuran dapat dilakukan dengan mempergunakan PC/Notebook, baik secara off-line maupun on-line (remote). Tipe Smartdatalog yang digunakan adalah Smartdatalog versi ATMEGA128-VB260GPRS, yang menggunakan mikrokontroler dengan tipe ATMEGA128. Dalam menjalankan alat kontrol smartdatalog ini sebelumnya dibutuhkan sebuah rangkaian penguat. Rangkaian penguat berfungsi menguatkan signal tegangan yang berasal dari sensor. Tegangan keluaran sensor tekanan sebesar 0 1 Volt akan dikuatkan menjadi 0 5 Volt yang selanjutnya masuk ke rangkaian kontrol utama yaitu sebuah mikrokontroler yang terdapat dalam smartdatalog. Mikrokontroler itu sendiri difungsikan sebagai pembatas tegangan yang akan mempengaruhi dan mengendalikan tegangan keluaran dari rangkaian kontrol. Rangkaian relay merupakan rangkaian yang berfungsi sebagai saklar bagi pompa yang nyala matinya diatur oleh rangkaian kontrol. Gambar 3.5. Smartdatalog Gambar 3.6. Pengatur Pembagi Tegangan Pada Penguat Non-inverting 20
Gambar 3.7. Rangkaian Relay Gambar 3.8. Relay yang digunakan 3.4.3 Instalasi Alat Kontrol Irigasi Tempat simulasi irigasi dan perangkat alat kontrol telah dipersiapkan, kemudian yang harus dilakukan adalah instalasi alat kontrol tersebut ke tempat simulasi irigasi. Instalasi dilakukan dengan cara menempatkan alat kontrol di dekat tempat simulasi, alat tersebut diletakkan di ketinggian yang sejajar dengan boks. Kemudian diletakkan reservoir air irigasi di tengah antara boks satu dengan boks dua. Pompa air celup dimasukkan kedalam reservoir yang telah berisi air kemudian dengan menggunakan selang air dihubungkan ke boks satu. Sensor tekanan yang terhubung ke smartdatalog dipasang diujung boks satu yang juga merupakan inlet air irigasi yang akan dialirkan oleh selang. Sementara itu pada ujung boks dua dipasang selang outlet yang berfungsi mengalirkan air dari boks ke reservoir untuk di sirkulasi dan digunakan kembali. Air keluaran outlet ini merupakan simulasi loss akibat perkolasi, rembesan maupun evaporasi yang akan mengurangi air di lahan secara alami. 21
Gambar 3.9. Pompa celup dalam reservoir Gambar 3.10. Instalasi keseluruhan 3.4.4 Kalibrasi Sensor Kalibrasi sensor ini akan dilakukan pada tiga buah sensor tekanan. Sensor yang pertama adalah sensor tekanan yang terhubung ke smartdatalog, yang kedua adalah sensor tekanan yang terhubung pada sebuah alat pengukur tekanan air yang bernama HIOKI logger dengan nomor serial 2008-080121932, dan yang ketiga sama dengan kedua yaitu sensor yang terhubung dengan HIOKI logger namun dengan nomor serial 2008-08121921. Pengkalibrasian sensor dilakukan dengan cara mengisi boks sampai ketinggian tertentu kemudian ketiga sensor tersebut diletakkan/dicelupkan ke dasar boks. Setelah ketiga sensor dicelupkan kemudian melalui saluran output air dikeluarkan sedikit demi sedikit dan setiap penurunan air sebanyak 1 cm dilakukan nilai voltase yang terlihat pada masing-masing alat. Pengulangan dilakukan sebanyak tiga kali. 22
Gambar 3.11. Sensor pada Smartdatalog Gambar 3.12. HIOKI (2008-080121921) Gambar 3.13. HIOKI (2008-080121932) 3.4.5 Pengujian Teknis dan Pengambilan Data Pengujian dilakukan dengan menjalankan smartdatalog selama 7 hari. Dalam kurun waktu tersebut alat kontrol diatur ke beberapa ketinggian maksimum dan minimum yang berarti mengatur kapan pompa air menyala dan mati. Selain menggunakan sensor tekanan dari smartdatalog juga digunakan sensor tekanan dari HIOKI sebagai pemantau ketinggian muka air yang lain yaitu ketinggian muka air pada bagian tengah antara boks 1 dengan boks 2 kemudian dapat dilihat perbedaan ketinggian antara bagian awal tempat masuknya air (input) dengan bagian tengah antar boks. Data yang diambil merupakan data harian, pada smartdatalog data yang diperoleh adalah data hasil pemantauan tekanan air setiap 1 menit sedangkan data dari HIOKI merupakan data hasil pemantaun tekanan air setiap 15 detik. Dari kedua sensor tersebut akan dapat dilihat tinggi muka air didalam boks dan terlihat error yang terjadi pada alat. Data didalam smartdatalog didapat dengan cara mengunduh data dari logger, data dapat di unduh menggunakan software smartdatalog. Sebelum melakukan monitoring terlebih dahulu dilakukan pengaturan kapan pompa harus hidup untuk mengalirkan air ketika ketinggian air minimum dan kapan pompa harus mati bila air sudah mencapai ketinggian maksimal yang diinginkan. Dalam monitoring kali ini akan dilakukan tiga pengaturan ketinggian maksimum dan minimum. Untuk mengatur ketinggian pada software smartdatalog adalah dengan memasukkan nilai tegangan untuk ketinggian maksimum yang diinginkan dan ketinggian minimum yang diinginkan (Gambar 3.15). Sementara itu data pada HIOKI sendiri dapat diambil dengan mendownload data dari dalam HIOKI ke sebuah alat Communication Base (Gambar 3.16) kemudian dengan 23
bantuan software Communication Utility (Gambar 3.17) data yang telah di download tersebut dapat dibaca dan di simpan di dalam computer. Gambar 3.14. Tampilan Awal Software Smartdatalog Gambar 3.15. Tampilan Download Data Pada Software Smartdatalog 24
Gambar 3.16. Tampilan Setting Channel Pada Software Smartdatalog Gambar 3.17. Communication Base Gambar 3.18. Software Communication Utility 25