Gambar 7 Aduino Uno (Sumber: http://www.arduino.cc.)
Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara elektronik (elektro magnetik). Saklar pada relay menyebabkan perubahan posisi OFF ke ON pada saat diberikan energi elektro magnetik pada armatur relay tersebut. Saklar atau kontaktor relay dikendalikan menggunakan tegangan listrik yang diberikan ke induktor pembangkit magnet untuk menarik armatur tuas saklar
12
atau kontaktor relay. Relay dibutuhkan dalam rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus interface antara beban dan sistem kendali elektronik yang berbeda sistem power supplynya. Secara fisik antara saklar atau kontaktor dengan elektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol juga terpisah. Relay elektromekanik terdiri dari 2 bagian utama yakni saklar mekanik dan sistem pembangkit elektromagnetik (induktor inti besi) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Gambar 8 Relay (saklar magnetis) (Sumber: http://teknikelektronika.com)
3 METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2014 – Mei 2015 di Laboratorium Wageningan Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan sebagai tempat perancangan dan pangujian sistem kontrol otomatis. Perancangan dan pengujian sistem irigasi pipa otomatis dilakukan di lahan percobaan IPB Desa Cikarawang, Dramaga, Bogor. Penentuan karakteristik tanah dilakukan di Laboratorium Sumberdaya Tanah Terpadu, Balai Penelitian Tanah, Cimanggu Bogor. Data sekunder yang digunakan pada penelitian ini berupa data iklim selama percobaan lapang yaitu curah hujan harian, temperatur harian, dan penguapan.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah untuk perancangan jaringan irigasi pipa dan perancangan sistem kontrol otomatis. Adapun bahan yang digunakan untuk perancangan jaringan irigasi pipa adalah pipa diameter 3 inchi dan 6 inchi, kran air manual 3 inchi dan 4 inchi, sock drat luar 3 inchi dan 4 inchi, VS 43 dan 63, solatip, dan lem pipa. Bahan yang digunakan untuk perancangan sistem kontrol otomatis adalah mikrokontroler Arduino Uno
13 ATMega328P, sensor water level eTape Continuous Fluid Level Sensor PN-12110215TC-12, sensor soil moisture Vegetronix VH400, kotak panel, micro SD,
RTC modul, baterai 12V, relay 12V dan 5V, panel surya, solarchargecontroller,
terminal barrier, kran air elektrisValworx561086 diameter 4 inchi, dan kabel.
Alat
Alat yang digunakan untuk perancangan irigasi pipa otomatis berbasis tenaga surya adalah peralatan perbengkelan pertanian, komputer, software
Microsoft Excel yang digunakan untuk pembuatan dan simulasi program kontrol otomatis, penggaris, GPS, stopwatch, Theodolite, meteran, dan multimeter.
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dibagi ke dalam beberapa tahapan, yaitu analisis sistem, perancangan sistem kontrol otomatis dan jaringan irigasi sistem perpipaan, pengujian dan percobaan lapang, serta analisis hasil percobaan lapang.
Analisis Sistem
Pada tahap ini dilakukan analisis yang mencakup segala kebutuhan dalam membangun sistem teknologi otomatis irigasi pipa dengan mengidentifikasi masalah yang meliputi model rancangan dan sistem hidrolik jaringan pipa pada jaringan irigasi, rangkaian hardware sistem kontrol otomatis, sensor water level
untuk mengukur tinggi muka air di lahan percobaan, sensor soil moisture untuk mendeteksi tingkat kelengasan tanah di lahan percobaan, solar charge contoller
dan baterai serta perangkat elektronika sebagai pendukung sistem kontrol irigasi pipa otomatis di lahan sawah dengan pemanfaatan energi surya.
Perancangan Sistem Kontrol Otomatis
Tahap perancangan sistem kontrol otomatis yang dilakukan adalah perancangan software dan perancangan hardware. Pada tahap perancangan
software dilakukan pembuatan dan penyesuaian program untuk melakukan serangkaian pengujian sistem otomatis. Penulisan program kendali ditulis di halaman Arduino Uno. Bahasa pemograman didasarkan pada bahasa pemograman C/C++. Pada tahap perancangan hardware terdiri atas sensor water level, sensor
soil moisture, mikrokontroler Arduino Uno ATMega328P, kran air elektris Valworx 561086, baterai 12 volt, relay, panel surya dan solarchargecontroller,
terminal barrier, modul real time clock (RTC) dan micro SD. Sensor water level
yang digunakan yaitu eTape Continuous Fluid Level Sensor PN-12110215TC-12. Dimana sensor ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
1) Panjang sensor : 14.2 (361 mm) 2) Panjang sensor aktif : 12.4 (315 mm) 3) Lebar sensor : 1.0 (25.4 mm) 4) Sensor output : 400 – 2000Ω ±20% 5) Resistance gradient : 150Ω /in hi 60Ω/cm)
14
6) Resolusi : < 0.01 (0.25 mm) 7) Actuation depth : Nominal1 (25.4 mm) 8) Tahanan referensi (Rref) : 2000Ω, ±20%
9) Ketahanan suhu : 15°F – 150°F (-9°C – 65°C) 10) Daya : 0.5 Watts (VMax = 10 V)
Sensor water level memiliki empat pin yang memiliki fungsi masing-masing. Pin 1 merupakan Vin, pin 2 merupakan ground dan Vout merupakan penggabungan pin 3 dan pin 4. Sensor water level yang digunakan yaitu eTape Continuous Fluid Level Sensor PN-12110215TC-12. Sensor water level yang digunakan pada penelitian ini sebanyak 2 buah yang digunakan untuk kontrol dan monitoring tinggi muka air di lahan percobaan. Setiap kaki pada sensor dihubungkan dengan mikrokontroler, dimana kaki Vin dihubungkan ke port 5 V, kaki ground dihubungkan ke port ground dan kaki Vout dihubungkan ke port analog serial A1 dan A2 pada mikrokontroler. Gambar 9 memperlihatkan skema rangkaian sensor water level PN-12110215TC-12.
Vout = I x Rsense
Gambar 9 Rangkaian sensor water level PN-12110215TC-12
Sensor soil moisture memiliki tiga pin yaitu bare, red, black. Pin bare
sebagai ground, pin red sebagai Vin (3.3V – 20VDC) dan pin black sebagai output
sensor (0 – 3V). Rangkaian sensor soil moisture hampir sama dengan rangkaian sensor water level. Setiap kaki pada sensor dihubungkan dengan mikrokontroler, dimana kaki Vin dihubungka ke port 5V, kaki ground dihubungkan pada port
ground dan kaki Vout dihubungkan pada port analog serial A0 pada mikrokontroler. Sensor soil moisture yang digunakan yaitu Vegetronix VH400 dengan spesifikasi sebagai berikut:
1) Konsumsi daya : < 7mA
2) Tegangan suplai : 3.3V – 20 VDC 3) Daya ke output stabil : 400 ms
4) Output impedance : 10K ohms 5) Ketahanan suhu : -40°C – 85°C 6) Akurasi pada 25°C : 2%
7) Output : 0 – 3V
Sensor water level dan sensor soil moisture berkomunikasi dengan komputer melalui USB Serial Port. Komputer berfungsi sebagai antar muka pengguna untuk memonitor dari hasil pembacaan sensor, waktu dan aktivitas
15 sistem kendali irigasi, serta untuk mengubah setting pengendalian yang diinginkan. Pada serial monitor akan ditampilkan nilai dari sensor water level dan sensor soil moisture, sehingga dapat mengetahui dan mengamati nilai level muka air di lahan percobaan. Komponen mikrokontroler ATMega328P yang berfungsi sebagai pengolah keseluruhan data input analog sensor water level dan sensor soil moisture, sehingga didapatkan nilai level muka air dan kadar air tanah pada lahan percobaan. Pada blok mikrokontroler juga dipasang micro SD modul dan real time clock sehingga dapat merekam data hasil pembacaaan sensor yang disertai dengan waktu pengukuran. Micro SD modul dan real time clock dipasang pada port 3 volt,
port ground, port digital 10, port digital 11, port digital 12, dan port digital 13 yang terdapat pada mikrokontroler.
Pada blok mikrokontroler terdapat beberapa rangkaian, antara lain relay
sebagai saklar otomatis untuk menghidupkan atau mematikan sistem, terminal barrier, panel surya dan solarchargecontroller sebagai pendukung sistem dengan pemanfaatan tenaga surya, baterai 12 volt sebagai sumber tegangan listrik yang akan dialirkan melalui relay untuk menggerakkan sistem motor kran air elektris yang berfungsi sebagai buka – tutup aliran air yang akan mengalir ke jaringan irigasi (outlet irigasi). Gambar 10 memperlihatkan skema rangkaian
hardware pada sistem irigasi pipa otomatis berbasis tenaga surya. Kran air elektris yang digunakan pada penelitian ini adalah Valworx 561086 yang berdiameter 4 inchi dengan spesifikasi sebagai berikut:
1) Tegangan kerja : 12 – 24 AC/DC
2) Konsumsi daya : 2.1A @12VDC, 1.20A @24VDC, 0.9A @24VC 3) Ketahanan suhu : -4 – 158°F (-20 – 70°C)
4) Cycle time : 35 sec / 90° 5) Berat : 6.6 lbs (3 kg) 6) Max run torque : 752 in lbs (85Nm)
16
Sensor water level dan sensor soil moisture diletakkan di salah satu titik pada lahan percobaan. Data yang diperoleh dari hasil pembacaan sensor tersebut digunakan sebagai masukan kontrol kemudian diolah oleh mikrokontroler, sehingga dihasilkan keluaran. Sistem mikrokontroler ini yang akan memantau level muka air lahan sawah dari waktu ke waktu dan mengolahnya, kemudian memberikan perintah pada motor kran air elektris Valworx 561086 untuk buka –
tutup yang berfungsi mengalirkan air ke jaringan irigasi melalui sistem perpipaan sampai ke lahan.
Nilai setpoint level muka air lahan percobaan ditentukan pada ketinggian 0 - 5 cm. Ketika level muka air dilahan percobaan berada di bawah 0 cm, maka mikrokontroler akan memberikan sinyal untuk mengaktifkan relay yang akan mengaktifkan motor kran elektris untuk buka. Demikian juga sebaliknya ketika level muka air dilahan percobaan berada di atas 5 cm, maka mikrokontroler akan memberikan sinyal untuk mengaktifkan relay dan menggerakkan motor kran elektris untuk tutup. Sistem pengaturan air akan menjadi lebih akurat karena proses kendali dilakukan dengan sistem komputer dan tinggi level muka air tidak hanya dapat dipantau tetapi juga dapat diukur. Gambar 11 menunjukkan bagan alir rancangan sistem kendali otomatis irigasi pipa di lahan sawah bertenaga surya.
Gambar 11 Diagram alir sistem kendali otomatis
Pemasangan Sistem Kontrol Otomatis pada Jaringan Irigasi Perpipaan Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem irigasi pipa otomatis lahan sawah berbasis tenaga surya yang akan diterapkan pada lahan produksi di Desa Cikarawang, Kecamatan Dramaga, Bogor, Jawa Barat. Lokasi penelitian terletak pada koordinat 1064345.56 BT dan 6330.20 LS dengan luas lahan 0.116 ha.
Sensor ≤ setpoint bawah Sensor ≥ setpoint atas Start Setpoint atas, Setpoint bawah Sensor Stop
Analog to Digital Converter
Valve Open Valve Close
No
17 Gambar 12 memperlihatkan lokasi penelitian rancang bangun sistem irigasi pipa otomatis lahan sawah berbasis tenaga surya.
Gambar 12 Lokasi penelitian otomatisasi irigasi pipa berbasis tenaga surya Rancangan jaringan irigasi pipa otomatis berbasis tenaga surya dilakukan pada lahan sawah berukuran 52 x 17 m dengan menggunakan sistem perpipaan, dan sistem irigasi gravitasi dengan beda elevasi dari reservoir ke lahan sebesar 50 cm seperti ditunjukkan pada Gambar 13. Pada rancangan jaringan irigasi pipa terdapat 2 tipe perpipaan, yaitu pipa utama dan pipa manifold. Pipa utama berdiameter 6 inchi mengalirkan air ke pipa manifold berdiameter 3 inchi yang merupakan outlet irigasi. Pada pipa manifold dilengkapi dengan kran air elektris Valworx 561086 yang dikendalikan dengan sistem kontrol otomatis berdasarkan
setpoint tinggi muka air di lahan sawah. Perancangan jaringan irigasi pipa ditentukan berdasarkan analisis hidrolika aliran dalam pipa seperti ditunjukkan pada Gambar 14.
18
Gambar 14 Diagram alir perancangan jaringan irigasi pipa
Tinggi muka air di lahan percobaan sebagai acuan kendali pengaturan Valworx 561086 di deteksi menggunakan sensor water level yang diletakkan di bagian tengah sawah dengan setpoint bawah 0 cm dan setpoint atas 5 cm dari permukaan tanah. Tingkat kelengasan tanah lahan percobaan di deteksi oleh
No Perhitungan rancangan hidrolik sub-unit irigasi (panjang dan diameter pipa utama, panjang dan
diameter pipa manifold)
Analisis debit
Analisis kecepatan aliran
Analisis head loss aliran
Yes
Selesai
Mengidentifikasi model rancangan jaringan irigasi pipa otomatis
Membuat skema lay out, menetapkan luas sub-unit dan blok irigasi
Finalisasi lay out
(optimalisasi)
Modifikasi lay out
Ubah diameter pipa Start
Pipa tersedia di lapangan/pasaran
Yes
19 sensor soil moisture yang di tanam pada lahan percobaan dengan kedalaman antara 5 – 10 cm (Gambar 15) (Cardenas-Lailhacar dan Dukes 2010).
Gambar 15 Tata letak sensor di lahan sawah Pengujian dan Percobaan Lapang
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap sistem kontrol otomatis. Pada antar muka serial port akan ditampilkan nilai dari sensor water level dan sensor
soil moisture, sehingga dapat mengetahui dan mengamati nilainya. Selanjutnya dilakukan pengaturan penggunaan sistem kontrol dengan memasukkan nilai
setpoint sebagai acuan untuk memberikan perintah pada motor kran air elektris Valworx 561086. Pada percobaan lapang dilakukan implementasi dan pengujian hasil rancangan sistem kontrol otomatis pada jaringan irigasi perpipaan di lahan sawah aktual skala lapang sesuai dengan rancangan pada Gambar 13 selama 7 hari secara kontinyu. Keluaran data yang diperoleh adalah tinggi muka air di lahan sawah, kelembaban tanah, dan status valve. Tabel 4 menunjukkan format data yang disimpan dalam SD card.
Tabel 4 Format keluaran data hasil percobaan
No Date Time WL_1 WL_2 vwc Status
valve Proses Status power valve 1 21/05/2015 17:38:45 -0,12 -0,14 39,13 Open Open Proses Power Valve Off 2 22/05/2015 15:39:40 3,36 2,97 45,38 Idem Power Valve Off - 3 23/05/2015 15:51:40 5,13 4,89 51,95 Close Close Proses Power Valve Off
Analisis Hasil Percobaan
Berdasarkan data yang diperoleh dan perlakuan-perlakuan yang dilakukan, maka akan dilakukan analisis hasil percobaan. Analisis ini dilakukan agar data hasil pengujian dapat digunakan dan dijadikan rujukan untuk penyempurnaan sistem lebih lanjut. Data yang diambil merupakan data pembacaan sensor water
20
Pengujian dan simulasi
Analisis Hasil Percobaan Implementasi dan Percobaan Lapang
Selesai Start
Analisis Sistem
Sistem kontrol otomatis Jaringan irigasi pipa Perancangan
Analisis hidrolik pipa
level, data pembacaan sensor soil moisture, status valve, process valve, dan status
power valve terhadap interval waktu pengukuran setiap 10 menit. Perubahan tinggi muka air pada lahan sawah dan kadar air tanah dapat dilihat dari kedua sensor tersebut. Data pembacaan sensor terekam pada memori yang telah terpasang di dalam sistem mikrokontroler. Analisis data hasil percobaan yang diperoleh dapat menggambarkan kurva kinerja sistem kontrol otomatis pada jaringan irigasi perpipaan berbasis tenaga surya dengan setpoint yang diinginkan.
Pada rancangan irigasi pipa otomatis akan dilakukan analisis akumulasi komponen kesetimbangan air dan persentasenya yang dihitung untuk masa percobaan irigasi otomatis di lahan sawah. Komponen kesetimbangan air pada percobaan irigasi otomatis yang dianalisis adalah volume irigasi, total aplikasi irigasi, curah hujan harian, evapotranspirasi, run off, perkolasi, dan perubahan simpanan air di lahan sawah (perubahan muka air di atas tanah dan perubahan kelembaban tanah). Gambar 16 menunjukkan diagram penelitian.
21
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Tanah
Menurut Hanafiah (2005), bahwa tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap kemampuan daya serap air, ketersediaan air di dalama tanah, besar aerasi, infiltrasi dan laju pergerakan air (perkolasi). Secara tidak langsung tekstur tanah juga dapat mempengaruhi perkembangan perakaran dan pertumbuhan tanaman serta efisiensi dalam pemakaian air irigasi. Pada dasarnya tanah sebagai media tumbuh mempunyai empat fungsi yaitu: 1) tempat tumbuh dan berkembangnya perakaran yang mempunyai dua peranan utama, penyokong tegak tumbuhnya trubus (bagian atas) dan sebagai zat-zat yang dibutuhkan tanaman, 2) penyedia kebutuhan primer tanaman untuk melaksanakan aktivitas metabolisme, baik selama pertumbuhan maupun untuk berproduksi, meliputi air, udara dan unsur-unsur hara, 3) penyedia kebutuhan sekunder tanaman yang berfungsi dalam menunjang aktivitasnya supaya berlangsung secara optimum, 4) habitat biota tanah yang berdampak positif karena terlibat secara langsung maupun tak langsung dalam penyediaan kebutuhan primer dan sekunder tanaman, maupun yang berdampak negatif karena merupakan hama penyakit tanaman. Analisis sifat fisik tanah lahan percobaan dilakukan di Laboratorium Sumberdaya Tanah Terpadu, Balai Penelitian Tanah, Cimanggu, Bogor. Tabel 5 menunjukkan sifat fisika tanah di lahan percobaan.
Tabel 5 Sifat fisik tanah lahan percobaan
Sifat fisika tanah Unit Besaran
Tekstur Pasir % 8 Debu % 36 Liat % 56 Bulk density g/cc 1.06 Particle density g/cc 2.54
Ruang pori total % volume 58.1
Kadar air pF1 % volume 56.2 pF2 % volume 50.0 pF2.54 % volume 45.5 pF4.2 % volume 30.7 Pori drainase Cepat % volume 8.1 Lambat % volume 4.5
Air tersedia % volume 14.8
Permeabilitas cm/jam 0.12
Tanah pada lahan percobaan secara umum memiliki tekstur liat, sehingga menyebabkan kapasitas menahan air (water holding capasity) yang relatif tinggi karena memiliki ruang pori halus yang lebih banyak. Tingkat permeabilitas pada lahan sawah percobaan termasuk katagori lambat yaitu 0.12 cm/jam (Asdak 2010;
22
Arsyad 2010), hal ini dapat mengurangi terjadinya pemborosan air oleh laju infiltrasi dan perkolasi. Permeabilitas tanah dipengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah, alur-alur pembajakan, akar tumbuhan, lubang-lubang cacing atau keaktifan jenis makhluk yang terdapat di dalam tanah. Menjaga permeabiltas tanah pertanian yang baik untuk sesuatu jenis tanaman akan menjamin peningkatan hasil produksi tanaman.
Pemberian air irigasi diharapkan dapat mengisi air tanah pada kondisi pF (retensi lengas tanah) antara 2 sampai dengan 2.54 (kapasitas lapang). Pada kondisi kapasitas lapang keadaan tanah cukup lembab yang menunjukkan jumlah air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan oleh tanah tersebut terus menerus diserap oleh akar-akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama semakin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak mampu lagi menyerap air tersebut sehingga tanaman menjadi layu (titik layu permanen) yaitu pada kondisi pF 4.2.
Pengaturan water level antara 0 cm sampai 5 cm pada irigasi pipa otomatis dilahan sawah dapat menjaga kelembaban tanah berada pada kondisi pF dibawah 2 yang berarti tanah berada pada kondisi jenuh atau macak-macak dan tidak kekurangan air. Pengaturan water level antara 0 cm sampai 5 cm juga diharapkan dapat menjaga genangan untuk pengisian air tanah di lahan sawah sesuai dengan yang diinginkan, serta dapat menghindari tanaman dari kondisi pF 4.2 (titik layu permanen) yang berarti bahwa tanaman tidak akan mengalami kondisi cekaman air (water stress) dan tanaman dapat tumbuh serta berproduksi secara optimum.
Analisis Hidrolik Jaringan Irigasi Pipa
Pada jaringan irigasi sistem perpipaan, pipa merupakan komponen yang paling utama. Jaringan perpipaan merupakan suatu rangkaian pipa yang saling terhubung satu sama lain secara hidrolis, sehingga apabila di satu pipa mengalami perubahan debit aliran maka akan terjadi perubahan penyebaran aliran ke pipa-pipa yang lain. Pipa berfungsi untuk mengalirkan air irigasi dari suatu titik simpul ke titik simpul yang lain. Aliran dalam pipa timbul karena terjadi perbedaan tekanan pada dua tempat, yang disebabkan adanya perbedaan elevasi muka air di reservoir dan lahan sawah sebesar 50 cm. Tekanan penggerak air pada irigasi pipa adalah gaya gravitasi sehingga air yang ada pada reservoir akan mengalir ke sawah searah dengan gaya gravitasi. Air yang terdapat di dalam pipa akan mengalir dari penampang yang memiliki tinggi energi lebih besar menuju penampang yang memiliki tinggi energi lebih kecil.
Analisis hidrolik jaringan perpipaan dilakukan untuk menentukan perancangan irigasi yang tepat. Jarak outlet jaringan irigasi adalah 13 m dengan diameter pipa utama 0.15 m menghasilkan debit 0.012 m3/detik. Jumlah debit yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air di reservoir karena pemberian air irigasi menggunakan sistem gaya gravitasi. Debit air yang mengalir pada penampang pipa adalah luas penampang pipa dikalikan dengan kecepatan aliran dan ditentukan dalam satuan volume air per satuan waktu. Debit air yang masuk kedalam pipa mempunyai kecepatan aliran yang berbeda-beda tergantung dari diameter pipanya. Pengaruh ini dapat di deteksi dari segi perubahan tekanan yang ada di pipa. Dalam suatu sistem jaringan air yang keluar dari node
23 dikendalikan oleh sebuah valve yang menghubungkan antara satu bagian jaringan dengan bagian lainnya. Tabel 6 memperlihatkan hasil analisis hidrolik perpipaan pada irigasi otomatis berbasis tenaga surya di lahan sawah.
Tabel 6 Hasil analisis hidrolik pipa pada jaringan irigasi Parameter
hidrolik pipa Besaran Unit Keterangan
L1 13 m panjang pipa utama
L2 3 m panjang pipa manifold
D1 0.15 m diameter pipa utama
D2 0.08 m diameter pipa manifold
z1 0.20 m elevasi inlet irigasi
z2 0.30 m elevasi outlet irigasi
I 0.0038 hf/L
hftot 0.12 m total head loss pada jaringan irigasi
v1 0.69 m/s kecepatan aliran pada L1
v2 0.45 m/s kecepatan aliran pada L2 Q1 0.012 m3/d debit tersedia
Hasil perhitungan bahwa kehilangan energi (head loss) major pada pipa utama adalah 0.037 m lebih besar dari kehilangan energi (head loss) major pada pipa manifold yaitu 0.0072 m. Hal ini disebabkan karena pengaruh perbedaan panjang pipa, luas penampang pipa dan kecepatan aliran pada masing-masing pipa. Semakin besar panjang pipa maka akan semakin besar head loss aliran dalam pipa tersebut (faktor gesekan). Total kehilangan energi (head loss) pada pipa utama adalah 0.087 m yang terdiri dari kehilangan energi (head loss) akibat pengecilan dan perbesaran penampang pipa secara berangsur-angsur, valve, dan belokan pipa 90. Pada pipa manifold total kehilangan energi (head loss) adalah 0.028 m yang terdiri pengecilan penampang pipa secara berangsur-angsur, perbesaran penampang pipa secara berangsur-angsur, valve, dan belokan pipa 90.
Kalibrasi Sensor
Kalibrasi sensor water level dilakukan dengan pengukuran tinggi muka air pada berbagai tingkat level muka air. Data yang diperoleh digunakan untuk membentuk persamaan linier, untuk memperoleh hubungan nilai tinggi muka air dan data analog digital converter dari sensor sebagai persamaan kalibrasi. Hasil kalibrasi sensor water level 1 dan sensor water level 2 menunjukkan hubungan yang sangat linier dengan koefisien determinasi sensor water level 1 adalah 0.9609 dan sensor water level 2 adalah 0.9777. Persamaan linier kalibrasi tersebut akan digunakan untuk mengkonversi nilai bacaan sensor berupa data analog digital converter tinggi muka air aktual di lahan sawah. Perbedaan koefisien determinasi dari kedua sensor water level disebabkan karena perbedaan sensivitas dan casing dari masing-masing sensor.
24
y = -0.1189x + 61.543
R2 = 0.9609
Nilai ADC sensor_1
300 350 400 450 500 550 W a te r L e v e l (c m ) 0 5 10 15 20 25 y = -0.1014x + 52.636 R2 = 0.9777
Nilai ADC sensor _2
300 350 400 450 500 550 W a te r L e v e l (c m ) 0 5 10 15 20 25 VWC (% volume) 0 10 20 30 40 50 60 S e n s o r O u tp u t (v o lt) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 VWC vs Sensor Output
Sensor water level bekerja dengan basis tekanan hidrostatis dari cairan yang diberikan kepada sensor. Tekanan hidrostatis yang diberikan cairan ke sensor menyebabkan perubahan resistansi listrik yang besarnya tergantung oleh jarak dari titik atas sensor ke permukaan cairan. Semakin kecil tinggi permukaan air, maka jarak titik atas sensor ke titik permukaan cairan akan semakin kecil dan tekanan