SISTEM MONITORING SUHU AIR DAN PENGAIRAN OTOMATIS BERBASIS WATER LEVEL DAN PAKAN IKAN OTOMATIS PADA HIDROPONIK TINGKAT
Kelompok C09
1. Khrisna Akbar Ridani (3.32.19.2.11)
2. M Adi Nahari (3.32.19.2.12)
Khrisna Akbar Ridani1, M Adi Nahari 2, Samuel BETA3
1khrisnaakbar52@gmail.com 2sanyashasy@gmail.com, 3sambetak2@gmail.com
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang
Jln. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.
Telp. (024)7473417, Website: www.polines.ac.id, email: sekretariat@polines.ac.id
Abstract — Hydroponics is one of the most effective plant cultivation methods to do today because it does not require a large area of land. However, it should be noted that the hydroponic cultivation method requires water quality with good temperatures and smooth water circulation. Therefore, a water temperature monitoring system and automatic water circulation are needed to maintain the quality of hydroponic media. This monitoring system has input Water level, RTC, DS18B20, and has output in the form of Water Pump, LCD, Buzzer, and LED.
Keyword: Hidroponik, Water level, DS18B20, Arduino Uno, RTC (Real Time Clock), Water Pump
Intisari — Hidroponik merupakan salah satu metode budidaya tanaman yang paling efektif untuk dilakukan di jaman sekarang dikarenakan tidak memerlukan lahan yang terlalu luas. Namun yang perlu diperhatikan, bahwa metode budidaya tanaman hidroponik memerlukan kualitas air dengan suhu yang baik serta sirkulasi air yang lancar. Oleh karena itu, sistem monitoring suhu air dan sirkulasi air otomatis sangat diperlukan untuk menjaga kualitas media hidroponik. Sistem monitoring ini memiliki masukan Water level , RTC , DS18B20 , dan memiliki keluaran berupa Water Pump , LCD , Buzzer , dan LED.
Kata Kunci: Hidroponik, Water level, DS18B20, Arduino Uno, RTC (Real Time Clock), Water Pump
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia dikenal sebagai negara agraris yang mana sebagian besar penduduknya berprofesi sebagai petani. Dikarenakan lahan pertanian yang semakin berkurang maka dilakukan inovasi dalam cara bertani. Metode hidroponik merupakan salah satu cara bercocok tanam untuk pemenuhan kebutuhan akan nutrisi pada tanaman, dalam arti sehari hari hidroponik ini adalah bercocok tanam tanpa tanah yang dapat diterapkan pada lahan yang terbatas
Konsep hidroponik bertingkat merupakan inovasi dalam rancangan konstruksi pada pengaplikasian hidroponik. Pada rancang hidroponik tingkat biasanya menggunakan beberapa tingkatan yang berisikan tanaman budidaya seperti kangkung ataupun sawi, tetapi hal ini dirasa kurang efektif dikarenakan hanya memiliki satu produk panen saja. Dari permasalahan tersebut kami memberikan inovasi pada pemberian layer yang semula hanya berupa tanaman yang hanya memiliki hasil satu produk panen menjadi tiga produk dalam satu kali panen. Inovasi yang kami berikan berupa produk panen yang berbeda pada setiap tingkat sehingga dapat memaksimalkan hasil dari budidaya hidroponik.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan paparan latar belakang yang telah disampaikan maka terdapat beberapa permasalahan yang menjadi dasar dalam perancangan ini, yaitu:
a. Bagaimana merancang dan membuat pengendali suhu air pada hidroponik tingkat?
b. Bagaimana cara memprogram sensor suhu air dengan Arduino?
c. Bagaimana cara monitoring suhu air dengan sistem otomasi dan manual ?
d. Bagaimana cara mengontrol kondisi sirkulasi air pada hidroponik tingkat untuk komersil?
e. Bagaimana cara mengontrol pemberian pakan secara otomatis?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan Proyek Arduino ini adalah sebagai berikut :
1. Membuat sistem untuk mengendalikan suhu air pada hidroponik tingkat .
2. Dapat mengendalikan suhu air sesuai kebutuhan Hidroponik tingkat.
3. Dapat mengendalikan pompa sirkulasi secara otomatis.
4. Monitoring sirkulasi air dan pakan pada hidroponik tingkat
II. TINJUAN PUSTAKA
A. Arduino Uno
Arduino Uno merupakan papan elektronik yang biasa digunakan untuk pengontrolan berupa modul sensor dan sejenisnya yang mengandung mikrokontroler Atmega328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer). Banyak lahir perangkat-perangkat sejenis Arduino, seperti DFRDuino atau Freeduino, dan kalau yang lokal ada namanya CipaDuino yang dibuat oleh SKIR70, terus ada MurmerDuino yang dibuat oleh Robot Unyil, ada lagi AViShaDuino yang salah satu pembuatnya adalah admin kelas robot. Arduino uno sendiri menggunakan mikrokontroller Atmega328. Board ini memiliki 14 pin digital input/output dimana
- 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM
- 6 input analog
- 16 MHz osilator kristal
- Port USB
- Jack power
Pin-pin ini berfungsi untuk mendukung mikrokontroller dan hanya terhubung dengan komputer menggunakan kabel usb atau sumber tegangan 5volt bentuk fisik arduino uno diperlihatkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Arduino Uno
(Sumber: electricityofdream.blogspot.com, 2018)
B. RTC DS3231 (Real Time Clock)
RTC (Real Time Clock) merupakan chip IC yang mempunyai fungsi menghitung waktu yang dimulai dari detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, hingga tahun dengan akurat. Untuk menjaga atau menyimpan data waktu yang telah di-ON-kan pada modul terdapat sumber catu daya sendiri yaitu baterai jam kancing, serta keakuratan data waktu yang ditampilkan digunakan osilator kristal eksternal. Contoh yang dapat ditemui dalam kehidupan sehari – hari yaitu pada motherboard PC yang biasanya letaknya berdekatkan dengan chip BIOS. Difungsikan guna menyimpan sumber informasi waktu terkini sehingga jam akan tetap up to date walaupun komputer tersebut dimatikan. Berikut bentuk RTC (Real Time Clock) pada Gambar 2.
 | ||
Gambar 2. RTC DS3231 (Sumber: www.nyebarilmu.com, 2018) C. Buzzer (Alarm)
Buzzer ialah perangkat elektronika yang dapat menghasilkan bunyi atau suara. Komponen buzzer akan dirangkai hingga menghasilkan suatu alat yang nantinya difungsikan untuk menangkap gerakan orang atau gerakan cahaya. Rangkaian ini berfungsi sebagai penanda jika terjadi tindak kejahatan seperti pencurian. Rangkaian alarm buzzer tidak hanya digunakan sebagai penanda pada sistem keamanan. Buzzer juga digunakan pada bel rumah, jam alarm, AC, dan perangkat elektronik lainnya yang menggunakan sistem pengingat. Rangkaian buzzer sederhana terdiri dari transistor sebagai driver yang berfungsi sebagai saklar dan penguat arus. Cara kerja rangkaian alarm buzzer yaitu ketika sinyal keluar dari mikrokontroler berlogika high, maka mikrokontroler akan mengirimkan sinyal ke buzzer sehingga memicu buzzer untuk bekerja. Ketika buzzer telah bekerja maka akan menciptakan suara yang telah diatur sesuai dengan instruksi coding pada mikrokontroler.  Gambar 3. Bentuk fisik, struktur, dan simbol buzzer (Sumber: teknikelektronika.com: 2020) D. LCD I2C
LCD adalah media tampilan yang paling mudah untuk diamati karena menghasilkan tampilan karakter yang baik dan cukup banyak. Pada LCD 16×2 dapat ditampilkan 32 karakter, 16 karakter pada baris atas dan 16 karakter pada baris bawah. LCD 16×2 pada umumnya menggunakan 16 pin sebagai kontrolnya, tentunya akan sangat boros apabila menggunakan 16 pin tersebut. Karena itu, digunakan driver khusus sehingga LCD dapat dikontrol dengan jalur I2C. melalui I2C maka LCD dapat dikontrol dengan menggunakan 2 pin saja yaitu SDA dan SCL.  Gambar 4. LCD I2C (Sumber: www.nyebarilmu.com, 2018) E. Saklar Tekan
Saklar tombol tekan adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan Off ini menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off. Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off.  Gambar 5. Saklar Tekan (Sumber: ejournal.poltekbangsby.ac.id: 2019)
F. Water Level Float Sensor Switch
Water Level Float Sensor Switch adalah sensor untuk mendeteksi jika air dalam suatu wadah sudah mencapai ketinggian pada titik tertentu sesuai dengan posisi sensor. Prinsip kerja sensor ini adalah menggunakan reed switches didalam batang dan magnet didalam pelampung yang berada disekeliling batang. Saat air mengangkat pelampung maka magnet akan mengaktifkan atau menonaktifkan reed switch  Gambar 6. Water Level Float Sensor Switch (Sumber: www.researchgate.net) G. Water pump 5vdc
Water pump 5VDC merupakan jenis pompa yang menggunakan motor dc dan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor,15 sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor.  Gambar 7. Water pump 5vdc (Sumber: www.researchgate.net) H. Sensor suhu DS18B20
Sensor DS18B20 merupakan sensor digital yang memiliki 12-bit ADC internal. Sangat presisi, sebab jika tegangan referensi sebesar 5Volt, maka akibat perubahan suhu, ia dapat merasakan perubahan terkecil sebesar 0.0012 Volt Pada rentang suhu -10 sampai +85°C, sensor ini memiliki akurasi +/-0.5°C. Sensor ini bekerja menggunakan protokol komunikasi 1-wire (one-wire).  Gambar 8. Sensor suhu DS18B20 (Sumber: www.nyebarilmu.com, 2018)
I. LED Indikator
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor.  Gambar 9. Sensor suhu DS18B20 (Sumber: www.nyebarilmu.com, 2018)
III. PERANCANGAN
Bab ini membahas keseluruhan dari perancangan sistem yang akan dibuat. Perancangan sistem terdiri dari perancangan perangkat mekanik, perancangan perangkat keras, dan perancangan perangkat lunak. Gambar 3.1 merupakan diagram blok sistem secara keseluruhan A. Diagram Blok Sistem  Gambar 10. Diagram Blok Sistem B. Cara Kerja
Ketika Water Level mendeteksi set point sesuai yang ditentukan, maka buzzer dan water pump akan menyala serta memompa air dari layer ikan menuju ke layer sayuran. Pada layer sayuran terdapat lubang untuk mengalirkan air pada layer cacing. Sehingga pada beberapa waktu, air pada layer sayuran akan berkurang sehingga mengakibatkan waterpump akan menyala kembali secara otomatis. Air yang berlebih pada layer cacing akan terbuang ke bawah kembali menuju ke layer ikan.
Pada layer ikan, terdapat sensor suhu yang mendeteksi suhu air dan menampilkannya pada LCD dengan cara menekan tombol penampilan.Terdapat pula prototype pemberi pakan otomatis berbasis RTC dengan mengatur waktu pakan secara manual dengan output berupa LED. C. Diagram Skematik  Gambar 11. Diagram Skematik D. Diagram Pengawatan  Gambar 12. Diagram Pengawatan E. Diagram Alir  Gambar 13. Diagram Alir IV. PERANCANGAN MEKANIK
Pada alat ini menggunakan kotak hitam untuk meletakkan komponen yang digunakan. Berikut ini beberapa gambar dalam perancangan mekanik:  Gambar 14. Alat Tampak Depan  Gambar 15. Alat Tampak Samping  Gambar 16. Alat Tampak Belakang V. PENGUJIAN ALAT Pada saat alat dihubungkan dengan catu daya 12v, akan menampikan nama project dan kelompok pembuat. Selanjutnya LCD akan menampilkan waktu setpoin RTC  Gambar 17. Tampilan awal  Gambar 18. Tampilan RTC 1. Kondisi Pakan Ikan
Pada fitur pakan ikan, dapat diatur setpoint waktu RTC menggunakan tombol manual yang berada pada kotak kontrol. Saat waktu tercapai maka LED indikator pakan ikan akan menyala.  Gambar 19. Kondisi set alarm  Gambar 20. Tampilan LED Indikator 2. Kondisi Suhu Air
Saat Tombol manual tampilan suhu ditekan maka LCD akan berubah ke fitur tampil suhu.  Gambar 21. Tampilan Suhu 3. Proses pengairan otomatis
Saat waterlevel memenuhi setpoint maka pompa air akan mengalirkan air dari layer ikan ke layer teratas dan saat air melebihi lubang pembuangan maka air akan mengalir ke layer cacing, begitu pula untuk layer ikan.  Gambar 22. Aliran Air dari pompa motor  Gambar 23. Pengairan ke layer cacing  Gambar 24. Pengairan ke layer ikan VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian yang telah dilakukan, maka kesimpulan yang di dapat sebagai berikut: 1. LCD dapat menampilkan informasi dalam bentuk papan informasi digital menggunakan mikrokontroler Arduino Uno dan waktu telah sesuai rancangan. 2. Adanya sensor suhu pada hidroponik tingkat sangat membantu untuk melihat kondisi pengairan 3. Pengairan otomatis sangat berguna untuk mengurangi kadar amonia pada air limbah ikan yang terserap oleh sayur dan cacing sutra. 4. Pemberian pakan ikan yang terjadwal membantu meningkatkan kualitas hidup ikan pada hidroponik tingkat B. Saran Saran-saran yang dianggap perlu dan penting untuk diajukan sehubungan dengan perancangan sistem monitoring hidroponik tingkat tersebut agar dapat lebih bermanfaat yaitu: pengembangan berikutnya dapat mengontrol dan merubah waktu pakan melalui perangkat smartphone dengan aplikasi menggunakan sistim update data jarak jauh misalnya menggunakan IOT (internet of things).
DAFTAR PUSTAKA Buana, Z., Candra, O., & Elfizon. (2019). Sistem Pemantauan Tanaman Sayur Dengan Media Tanam Hidroponik Menggunakan Arduino. JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional), 5(1), 74-80. Doni, R., & Rahman, M. (2020). Sistem Monitoring Tanaman Hidroponik Bebasis Iot (Internet of Thing) Menggunakan Nodemcu ESP8266. Jurnal Sains Komputer & Informatika (J-SAKTI), 4(2), 516-522. Fadlan, D., & Asriani. (2020). Rancang Bangun Monitoring dan Kontrol Pada Sistem Hidroponik. Faris, M. (2021). Sistem Monitoring Showcase Hidroponik Untuk Tanaman Pakcoy Dengan Memanfaatkan Teknologi IOT. Gestika, S. (2020). Sistem Pengontrolan Nutrisi Tanaman Hidroponik Berbasis IOT. Jumiati, E. (2009). Pengaruh Bebagai Konsentrasi EM4 Pada Fermentasi Pupuk Organik Terhadap Pertumbuhan Dan Hasil Tanaman Bayam Merah (Amaranthus Tricolor L.) Secara Hidroponik. Khusain, M. (2018). Perancangan Alat Monitoring dan Penyiraman Otomatis Tanaman Cabai Hidroponik Sistem Fertigasi Berbasis Android. Nazlia, S., & Zulfiadi. (2018). Pengaruh Tanaman Berbeda Pada Sistem Akuaponik Terhadap Tingkat Kelangsungan Hidup dan Pertumbuhan Benih Ikan Lele (Clarias sp). Aquatic Science Journal, 5(1), 14-18. Putri, D. S., Supriyono, E., & Djokosetiyanto, D. (2014). Pemanfaatan Kotoran Ayam Fermentasi dan Limbah Budidaya Lele Pada Budidaya Cacing Sutra Dengan Sistem Resirkulasi. Jurnal Akuakultur Indonesia, 13(2). Rahmadani, L. E., Widuri, L. I., & Dewanti, P. (2020). Kualitas Mutu Sayur KASEPAK (Kangkung, Selada, dan Pakcoy) Dengan Sistem Budidaya Akuaponik dan Hidroponik. Jurnal Agroteknologi, 14(01), 33-43. Supriyono, E., Pardiansyah, D., Putri, D. S., & Djokosetianto, D. (2015). Perbandingan Jumlah Bak Budidaya Cacing Sutra (tubificidae) Dengan Memanfaatkan Limbah Budidaya Ikan Lele (clarias sp) Sistem Intensif Terhadap Kualitas Air Ikan Lele dan Produksi Cacing Sutra. 4(1), 8-14.
LAMPIRAN 1. Jurnal (klik disini) 2. Presentasi/PowerPoint (klik disini) 3. Video/Simulasi Alat (klik disini) 4. Program (klik disini) 5. Diagram Blok (klik disini) 6. Diagram Skematik (klik disini) 7. Diagram Pengawatan (klik disini) 8. Diagram Alir (klik disini) BIODATA PENULIS
1. Khrisna Akbar Ridani Nama
penulis Khrisna Akbar Ridani. Penulis dilahirkan di Semarang, 14 September 2001. Penulis
telah menempuh Pendidikan formal di SDN Sendang Mulyo 03, SMP Negeri 9 Semarang, dan
SMA Negeri 2 Semarang. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru
diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus
Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik
Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.2.11.
Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa
menghubungi melalui email khrisnaakbar52@gmail.com 2.
M Adi Nahari  Nama
penulis M Adi Nahari. Penulis dilahirkan di Kendal, 23 Agustus 2000.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Pekauman Kendal, SMP Negeri 1 Kendal
dan SMK Negeri 2 Kendal. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru
diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma(D3) di kampus
Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik
Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.2.12.
Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa
menghubungi melalui email sanyashasy@gmail.com |
0 Response to "SISTEM MONITORING SUHU AIR DAN PENGAIRAN OTOMATIS BERBASIS WATER LEVEL DAN PAKAN IKAN OTOMATIS PADA HIDROPONIK TINGKAT"
Posting Komentar