RANCANGAN OTOMASI KONTROL TEMPERATUR DAN PH AIR PADA KEBUN HIDROPONIK

RANCANGAN OTOMASI KONTROL TEMPERATUR DAN PH AIR PADA

KEBUN HIDROPONIK TANAMAN SELADA KERITING

1.      Latar Belakang

Di zaman sekarang dimana kota-kota telah dipenuhi dan padat oleh penduduk yang menyebabkan lingkungan terasa kecil dan sesak terutama untuk halaman di depan rumah. Untuk menanam sebuah pohon atau tanaman di depan rumah sangatlah sulit karena dipakai untuk kebutuhan lainnya seperti untuk memarkir mobil dan kendaraan lainnya, hidroponik menjadi salah satu alternatif yang dapat digunakan di perkotaan karena hidroponik tidak membutuhkan lahan yang luas dan penempatannya bisa fleksibel tidak menggunakan tanah dan dapat diletakkan dihalaman rumah.

Dalam penggunaan dan perawatan hidroponik matahari adalah faktor utama dari pertumbuhan tanaman, kekurangan sinar matahari dapat menyebabkan tanaman menjadi layu karena tidak bisa berfotosintesis. air yang bernutrisi juga menjadi faktor penting dalam hidroponik karena menjadi penghasil nutrisi pengganti tanah yang akan terus dialirkan melewati akar tanaman agar tanaman dapat tumbuh dengan baik. Kadar pH di dalam air menjadi hal penting yang harus selalu diperhatikan tetapi di sinari oleh sinar matahari secara berkala dengan sirkulasi air yang mengalir akan mempercepat proses penguapan air yang menyebabkan air tidak dapat di disedot oleh mesin pompa dan karena kekurangan air dan ditambahkan oleh air yang baru akan menyebabkan kadar pH dalam air juga berubah siehingga akan berdampak pada penyerapan nutrisi pada tanaman di airKondisi air tinggi atau terlalu rendah ph-nya dapat menyebabkan tanaman mati, hal tersebut dapat dihindari dengan menggunakan cairan penambah atau cairan pengurang PH. Cairan tersebut mengatur tingkat keasaman pada air hidroponik, dengan tingkat keasaman yang baik pada kisaran PH 6 - 7.

 temperatur pada air  nutrisi hidroponik juga hal yang harus diperhatikan karena suhu akan berpengaruh pada penyerapan nutrisi pada tanaman. Temperatur yang cocok untuk tanaman selada kering adalah pada rentang 25 - 27 derajat Celcius. Pada suhu tersebut kadar Oksigen yang terlarut sudah cukup tinggi untuk respirasi secara baikPengecekan temperatur dan kadar pH akan kurang efektif jika dilakukan secara manual oleh manusia karena tidak semua orang yang menanam dengan metode hidroponik.karena pekerjaan ada juga beberapa orang yang bertanam dengan metode hidroponik hanya sebagai hobi sehingga terkadang orang tidak memiliki waktu setiap hari untuk mengecek kadar pH di masing masing pipa hidroponik.

Teknologi mikrokontroler sangat berkembang pesat saat ini salah satunya adalah Arduino, arduino adalah sebuah mikrokontroler yang bersifat open source. Ardino sangat mudah digunakan terutama di bidang elektronika, bahasa pemrograman yang digunakan adalah C / C++. Dengan mikrokontroler Dapat diciptakan alat yang mampu untuk mengkontrol tingkat ke asaman dan temperatur pada tanaman hidroponik yang akan memudahkan pekerjaan petani hidroponik. Demikian akan lebih memudahkan para petani hidroponik dalam merawat  tanamannya.

2.      Study literature

A.    Penelitian Sebelumnya

Penelitian yang dilakukan oleh ardiansyah (2016) dengan judul “ sistem monitoring layak konsumsi berbasis Arduino” . Sistem tersebut mendeteksi tingkat kelayakan air konsumsi dengan mengecek tingkat ph-nya yang akan diproses oleh mikrokontroler Arduino dan akan ditampilkan pada LCD . Sistem tersebut sama dengan penelitian ini yang menggunakan alat pendeteksi kadar pH air dan diproses oleh Arduino perbedaannya hanyalah sistem ini akan mendeteksi air nutrisi pada hidroponik.

Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh try putra( 2018 ) dengan judul “ termometer tanah digital dengan sensor thermokopel berbasis mikrokontroler atmega 8” . Sistem tersebut sama menggunakan termokopel sebagai pendeteksi suhu perbedaannya mikrokontroler yang digunakan adalah atmega 8.

B.     Arduino Uno

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler yang menggunakan Atmega328. Arduino Uno memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 inputanalog, resonator keramik 16MHz, koneksi USB, header ICSP, dan tombol reset. Arduino Uno berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler terhubung ke komputer dengan kabel USB atau kekuasaan itu dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai. Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output.

C.    Hidroponik Sistem NFT

Salah satu prinsip dasar NFT (Nutrien Film Technique) adalahketebalan air didalam hanya beberapa milimeter saja ( biasanya 3 mm ). Dengan demikian, banyak akar bertumpuk diatas aliran air dan rapat sehingga bila tanaman tumbah subur, akarnya tebal mirip bantal putih. Ketebalan lapisan air tergantung kecepatan air yang masuk dan kemiringan talang.

D.    Termokopel Tipe K

Termokopel merupakan jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”. Efek Thermo-electric pada Termokopel ini ditemukan oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck pada Tahun 1821, dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini

dinamakan dengan Efek “Seeback”. Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan elektronika yang berkaitan dengan Suhu (Temperatur). Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.

E.     Sensor PH

PH merupakan nilai derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional. Sensor pH adalah alat yang berfungsi mengukur tingkat keasaman suatu larutan.

3.      Metode dan Perancangan

A.    Hardware

Dalam perangkat elektronik, terdapat beberapa elemen yang harus disusun untuk dapat mengontrol temperatur dan pH dengan baik. Elemen-elemen tersebut adalah sebagai berikut.

1. Mikrokontroler yaitu ARDUINO UNO sebagai unit pengontrol dan pengolah dari data sensor.

2. Sensor pH sebagai komponen untuk mengidentifikasi tingkat pH pada air.

3. Sensor termokopel sebagai komponen pengidentifikasi temperatur air.

4. Power Supply sebagai sumber tegangan untuk semua komponen pada alat ini.

B.     Software

#include <Wire.h>

#include "LCD.h"

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include "max6675.h"

#include "RTClib.h"

#include <SPI.h>

#include <SD.h>

#define I2C_ADDR 0x27

#define BACKLIGHT_PIN 3

#define En_pin 2

#define Rw_pin 1

#define Rs_pin 0

#define D4_pin 4

#define D5_pin 5

#define D6_pin 6

#define D7_pin 7

int n = 1;

int thermo_so_pin = 4;

int thermo_cs_pin = 5;

int thermo_sck_pin = 6;

MAX6675 thermocouple(thermo_sck_pin, thermo_cs_pin,

thermo_so_pin);

int vccPin = 3;

int gndPin = 2;

LiquidCrystal_I2C

lcd(I2C_ADDR,En_pin,Rw_pin,Rs_pin,D4_pin,D5_pin,D6_pi

n,D7_pin);

RTC_DS1307 RTC;

const int chipSelect = 10;

void setup()

A-2

{

pinMode(vccPin, OUTPUT); digitalWrite(vccPin, HIGH);

pinMode(gndPin, OUTPUT); digitalWrite(gndPin, LOW);

lcd.begin (16,2);

Serial.begin(9600);

Wire.begin();

RTC.begin();

if (! RTC.isrunning()) {

Serial.println("RTC is NOT running!");

RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

}

while (!Serial)

lcd.setBacklightPin(BACKLIGHT_PIN,POSITIVE);

lcd.setBacklight(HIGH);

lcd.home (); // go home

}

void loop()

{

lcd.setCursor (0,0);

lcd.print("temp = ");

lcd.print(thermocouple.readCelsius());

delay(1000);

lcd.clear();

if (thermocouple.readCelsius() > 27)

digitalWrite (12,HIGH);

if (thermocouple.readCelsius() < 26)

digitalWrite (12,LOW);

float sensorValue = analogRead(A1);

float pHraw = 1/33.68*(849.07-sensorValue);

lcd.setCursor (0,1);

lcd.print("pH = ");

lcd.print(pHraw);

if (pHraw > 6.5)

digitalWrite (13, HIGH);

if (pHraw < 6)

digitalWrite (13, LOW);

DateTime now = RTC.now();

Serial.print(now.year(), DEC);

Serial.print('/');

Serial.print(now.month(), DEC);

Serial.print('/');

Serial.print(now.day(), DEC);

Serial.print(' ');

Serial.print(now.hour(), DEC);

Serial.print(':');

Serial.print(now.minute(), DEC);

Serial.print(':');

Serial.print(now.second(), DEC);

Serial.print(' ');

Serial.println(pHraw);

Serial.print("pH");

delay(1000);

File dataFile = SD.open("datalog.csv", FILE_WRITE);

if (dataFile) {

dataFile.print(now.year(), DEC);

dataFile.print('/');

dataFile.print(now.month(), DEC);

dataFile.print('/');

dataFile.print(now.day(), DEC);

dataFile.print(' ');

dataFile.print(now.hour(), DEC);

dataFile.print(':');

dataFile.print(now.minute(), DEC);

dataFile.print(':');

dataFile.print(now.second(), DEC);

dataFile.print(' ');

dataFile.println(pHraw);

dataFile.print("pH");

dataFile.close();

delay(1000);

else {

Serial.println("error opening datalog.csv");

}            

4.      Kesimpulan

1. Alat mampu secara otomatis menurunkan pH ketika pH lebih dari 6,5

2. Pengontrolan temperatur air hidroponik sudah sesuai dengan parameter yang ditentukan yaitu tidak melebihi 27derajat Celcius

3. Data logger mampu menyimpan data dari pengukuran pH dan temperatur tanaman hidroponik

4. Penurunan temperatur dari 27,03 derajat Celcius ke temperatur 24,94 derajat Celcius

membutuhkan waktu lebih dari 2 jam.

Sumber :

Ardiansyah. 2016. SISTEM MONITORING AIR LAYAK KONSUMSI BERBASIS

ARDUINO [skripsi]. Makassar (id): Universitas islam Negeri Alauddin Makassar.

Napitupulu,Try Putra. 2018. THERMOMETER TANAH DIGITAL DENGAN SENSOR TERMOKOPEL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8 [tugas akhir]. Medan (id):Universitas Sumatera Utara.

Aldrianto,Alvian Yoga,Helda. 2015. RANCANGAN OTOMASI KONTROL TEMPERATUR DAN PH AIR PADA KEBUN HIDROPONIK TANAMAN SELADA KERITING [tugas akhir]. Surabaya (id): Institut Teknologi Sepuluh Noopember