Rumusan Masalah - PEMANTAUAN DAN PENGENDALIAN PARAMETER PERTANIAN AEROPONIK DENGAN SISTEM ELEKT

BAB I PENDAHULUAN

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang yang telah dibuat, maka dapat ditarik beberapa poin pokok permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana membangun sistem aeroponik cerdas yang dapat melakukan pengawasan terus menerus dan mengendalikan parameter-parameter pertanian?

2. Bagaimana pengaruh pengendalian parameter pertanian aeroponik terhadap hasil pertanian.

Universitas Pertamina - 3

1.3 Hipotesis

Dengan dirancangnya sistem aeroponik cerdas ini, maka dapat mempersingkat waktu hingga siap panen, memiliki hasil panen yang bebas pestisida, kualitas yang lebih baik dan juga menghilangkan kebergantungan kepada sinar matahari.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang telah ditentukan pada perancangan sistem aeroponik ini adalah:

1. Parameter pertanian yang diamati dan dikendalikan adalah suhu, kelembapan dan intensitas cahaya.

2. Pendistribusian air dan nutrisi kepada tanaman dilakukan dengan cara otomatis.

3. Sistem dirancang untuk skala laboratorium.

4. Jenis tanaman yang diamati adalah tanaman dengan masa panen kurang dari satu bulan seperti kangkung.

1.5 Tujuan Perancangan

Untuk menyelesaikan masalah-masalah yang telah dipaparkan, maka dibuatlah tujuan dari perancangan sebagai berikut:

1. Membangun sistem aeroponik cerdas yang parameternya (suhu, kelembapan dan intensitas cahaya) dapat diamati dan dikendalikan dengan spesifikasi [11],[12]:

a) Suhu antara 25℃ hingga 30℃

b) Kelembapan di atas 60%

c) Pencahayaan yang mampu memicu fotosintesis.

2. Mengoptimalkan pertumbuhan tanaman.

1.6 Manfaat Perancangan

Manfaat dari perancangan sistem aeroponik ini adalah:

1. Menghasilkan sistem yang optimal untuk pertanian aeroponik.

2. Menambah daerah produksi pertanian di perkotaan.

3. Untuk dijadikan bahan edukasi dan sumber literatur khususnya bagi mahasiswa Universitas Pertamina.

4 - Universitas Pertamina

Universitas Pertamina - 1

Universitas Pertamina - 5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Aeroponik

Aeroponik adalah metode pertanian yang diadopsi oleh NASA, yaitu dengan proses pertumbuhan tanaman pada lingkungan tanpa media tanah ataupun substrat lainnya. Pada umumnya pestisida digunakan untuk membasmi hama pada tanah, sehingga metode pertanian aeroponik tidak membutuhkan pestisida karena tidak menggunakan tanah sebagai media tanamnya [13], [14]. Akar dari tanaman dibiarkan menggantung pada ruangan yang tertutup dan gelap yang menyerupai keadaan di dalam tanah. Penyiraman dan pendistribusian nutrisi dilakukan dengan cara menyemprotkan air yang sudah dicampurkan dengan nutrisi ke akar tanaman. Penyemprotan air ke arah akar tanaman yang digantung meningkatkan paparan akar terhadap oksigen, sehingga akar lebih banyak menerima oksigen [14]. Secara umum konfigurasi sistem aeroponik ditunjukkan pada Gambar 2. 1 berikut

Gambar 2. 1 Gambaran Umum Pertanian Aeroponik [15]

Penyiraman pada akar yang terjadi pada ruang tertutup atau semi tertutup dapat menghemat penggunaan air hingga 95% jika dibandingkan dengan metode pertanian konvensional [7].

Penggunaan air yang lebih sedikit dapat terjadi karena air yang telah disemprotkan ke akar tanaman, kemudian ditampung sehingga dapat digunakan kembali untuk proses penyiraman.

2.2 Sistem Pengendalian dan Microcontroller 2.2.1 Sistem Pengendalian

Pengendalian sebuah sistem dilakukan untuk mengatur agar sistem tersebut memiliki output seperti yang diinginkan. Secara garis besar, sistem kendali terbagi menjadi dua, yaitu open loop dan closed loop.

Sistem kendali terbuka atau open loop bekerja dengan cara sistem diberikan input lalu akan menghasilkan output, output yang dihasilkan oleh sistem tidak memiliki pengaruh terhadap pengendalian sistem. Ilustrasi dari sistem open loop dapat dilihat pada Gambar 2. 2.

6 - Universitas Pertamina

Gambar 2. 2 Sistem Open Loop

Contoh dari sistem open loop biasanya berupa pengendalian waktu seperti halnya pada mesin cuci. Mesin cuci melakukan pencucian dan/atau pengeringan yang bekerja sesuai dengan pengaturan waktu yang telah ditetapkan. Mesin cuci tidak memperhitungkan hasil dari pencucian yang telah dilakukan, apakah hasil dari pencucian tersebut telah bersih dan/atau kering [16].

Sedikit berbeda dengan sistem open loop, sistem kendali tertutup atau closed loop system memiliki output yang mempengaruhi pengendalian dari sistem. Pada sistem closed loop, sistem diberikan input berupa output yang diinginkan (desired output) Sehingga output akan dijadikan referensi apakah sudah sesuai dengan input atau belum. Jika output belum sesuai seperti input, maka sistem akan terus bekerja hingga output yang dihasilkan sama dengan input yang diberikan. Ilustrasi dari sistem closed loop dapat dilihat pada Gambar 2. 3[16].

Gambar 2. 3 Sistem Closed Loop

2.2.1 Microcontroller

Microcontroller adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang didesain untuk menjalankan suatu program. Microcontroller mengumpulkan input lalu memproses informasi yang diperoleh dan menghasilkan output berupa tindakan berdasarkan informasi yang telah diperoleh [17].

Microcontroller yang digunakan pada perancangan ini adalah Wemos D1 Mini. Wemos D1 mini terintegerasi dengan modul Wi-Fi yaitu ESP8266. Spesifikasi dari Wemos D1 Mini dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2. 1 Spesifikasi Wemos D1 Mini [18], [19]

Parameter Spesifikasi

Chip ESP8266EX

Universitas Pertamina - 7

Pin Digital I/O 11 Buah

Pin Analog 1 Buah

Tegangan Operasi 3.3 V

Pin Tegangan 5 V 1 Buah

Pin Tegangan 3.3 V1 1 Buah

Flash 4 MB

2.3 Sensor dan Aktuator Suhu dan Kelembapan 2.3.1 Sensor Suhu dan Kelembapan

Sensor Suhu dan Kelembapan merupakan sensor yang dapat mengukur suhu dan kelembapan sekitar. Untuk dapat mengukur suhu dan kelembapan sekaligus dalam satu sensor, sensor ini memiliki alat pendeteksi kelembapan dan NTC atau thermistor untuk mendeteksi suhu yang digabungkan.

Untuk mengukur kelembapan, alat pendeteksi kelembapan memiliki sebuah substrat untuk mengukur kelembapan yang diapit oleh dua elektroda yang dapat dilihat pada Gambar 2. 4. Saat kelembapan berubah, konduktivitas dari subtrat atau resistansi antara dua elektroda akan berubah.

Perubahan tersebutlah yang akan diukur dan di proses oleh IC.

Gambar 2. 4 Komponen Pendeteksi Kelembapan [20]

Sedangkan untuk pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan thermistor. Thermistor adalah sebuah variable resistor yang resistivitasnya berubah seiring dengan perubahan suhu. Sensor ini biasanya terbuat dari bahan semikonduktor seperti keramik apa polymers dengan tujuan untuk mengubah resistivitas apabila perubahan suhu terjadi. Sedangkan NTC atau Negative Temperature Coefficient mengubah resistivitas menjadi lebih kecil apabila suhu meningkat [20].

Sensor suhu dan kelembapan yang digunakan adalah DHT 11 seperti pada Gambar 2. 5 dengan spesifikasi seperti pada Tabel 2.2 berikut.

Tabel 2. 2 Spesifikasi Sensor Suhu dan Kelembapan DHT 11 [21]

8 - Universitas Pertamina

Parameter Spesifikasi

Power Supply 3 – 5,5 VDC

Current Supply 0,5 mA – 2,5 mA

Pengukuran Suhu 0 - 50°𝐶

Keakuratan Suhu ±2°𝐶

Pengukuran Kelembapan 20 – 90%

Keakuratan Kelembapan ±4%

Gambar 2. 5 Sensor Suhu dan Kelembapan DHT 11 [21]

2.3.2 Aktuator Suhu

Pengendalian suhu dilakukan dengan menggunakan modul peltier. Peltier modul thermoelectric (TE) yang terdiri dari dua subtrat yang menghimpit beberapa pasang dari Bismuth Telluride yang berbentuk dadu yang dapat dilihat pada Gambar 2. 6. Dadu-dadu tersebut terhubung secara seri dalam rangkaian listrik dan secara paralel dalam suhu. Salah satu sisi dari subtrat tersebut akan menjadi sisi panas sedangkan sisi lainnya akan menjadi sisi dingin [22].

Gambar 2. 6 Komponen Peltier [22]

Universitas Pertamina - 9 Aktuator suhu yang digunakan adalah Peltier Set yang terdiri dari modul peltier dan juga kipas yang dipasang pada sisi panas seperti pada Gambar 2. 7 dengan spesifikasi seperti pada Tabel 2.3

Tabel 2. 3 Spesifikasi Peltier Set

Parameter Spesifikasi

Suhu pada Sisi Panas 25 - 50°𝐶

Perbandingan Antar Sisi 66 - 75°𝐶

Arus 6,4 A

Tegangan Maksimum 14,4 – 16,4°𝐶

Gambar 2. 7 Peltier Set [23]

2.3.3 Aktuator Kelembapan

Pengendalian kelembapan dilakukan dengan menggunakan Ultrasonic Mist Maker.

Ultrasonic Mist Maker merupakan alat yang dapat mengubah cairan menjadi embun. Alat tersebut bekerja dengan cara mengubah gelombang suara yang memiliki frekuensi tinggi menjadi energi mekanik. Getaran tersebut kemudian menggetarkan air lalu air tersebut keluar dari permukaan Ultrasonic Mist Maker dalam bentuk kabut [24]. Aktuator Ultrasonic Mist Maker dapat dilihat pada Gambar 2. 8 dengan spesifikasi seperti ditunjukan pada Tabel 2.4.

10 - Universitas Pertamina

Gambar 2. 8 Permukaan Ultrasonic Mist Maker [24]

Tabel 2. 4 Spesifikasi Ultrasonic Mist Maker [25]

Parameter Spesifikasi

Tegangan Kerja 24 VDC

Arus Kerja 1 A

2.3.4 Sirkulasi Panas pada Udara

Terjadinya perbedaan antar udara panas dan dingin diakibatkan oleh perbedaan jumlah heat energy. Semakin banyak energy heat di udara, maka udara tersebut akan terasa panas. Hal tersebut berlaku sebaliknya, udara yang dingin memiliki lebih sedikit heat energy dibandingkan dengan udara panas. Perpindahan energy heat tersebut dinamakan heat transfer atau perpindahan panas [26].

Salah satu cara panas dapat berpindah-pindah melalui udara adalah dengan cara konveksi.

Udara panas memiliki densitas lebih rendah dibandingkan dengan udara dingin. Hal tersebut menyebabkan udara panas akan menumpuk di atap-atap ruangan tertutup sedangkan udara dingin akan berada di permukaan tanah [27], [28].

2.4 Sensor dan Aktuator Kondisi Pencahayaan 2.4.1 Sensor Intensitas Cahaya

Sensor Intensitas Cahaya merupakan salah satu sensor yang dapat mengukur besaran dari intensitas cahaya. Sensor Intensitas Cahaya memanfaatkan photodiode yang terdiri dari PN junction untuk mengukur cahaya yang masuk dan kemudian dikonversikan menjadi listrik. Cahaya yang diukur tergantung dari intensitas yang diterima oleh sensor tersebut [29].

Sensor intensitas cahaya yang digunakan adalah BH 1750 yang dapat dilihat pada Gambar 2. 9 dengan spesifikasi seperti pada Tabel 2.5

Tabel 2. 5 Spesifikasi Sensor Intensitas Chaya BH 1750 [30]

Parameter Spesifikasi

Power Supply 2,4 – 3,6 VDC

Arus Minimal 0.12 mA

Universitas Pertamina - 11

Rentang Pengukuran 1 – 65535 Lux

Akurasi ±20%

Gambar 2. 9 Sensor Intensitas Cahaya BH 1750 [31]

2.4.3 Aktuator Pencahayaan

Pemberian cahaya dilakukan dengan menggunakan modul Light Emitting Diode (LED).

LED atau Light Emitting Diode adalah sebuah dioda yang dapat memancarkan cahaya. Dioda sendiri adalah semikonduktor yang terdiri dari dua komponen yaitu n-type dan p-type. konfigurasi dari dioda dapat dilihat pada Gambar 2. 10. Dioda memiliki tiga kondisi yaitu forward bias, reverse bias dan no bias.

Gambar 2. 10 Konfigurasi Dioda [32]

Forward bias adalah kondisi dimana dioda dapat menghantarkan arus. Forward bias terjadi saat p-type pada dioda diberikan sumber dengan polaritas positif dan n-type pada dioda diberikan sumber dengan polaritas negatif. Sedangkan reverse bias adalah kondisi dimana dioda tidak dapat menghantarkan arus. Reverse bias terjadi saat n-type pada dioda diberikan sumber dengan polaritas positif dan p-type pada dioda diberikan sumber dengan polaritas negatif. Dan No bias adalah kondisi disaat dioda tidak diberikan sumber dari luar[32].

Untuk dapat memancarkan cahaya, saat dioda sedang dalam kondisi forward bias, electrons dan holes melompat-lompat melewati junction. Saat electron berpindah dari n-type ke p-type, electron akan berkombinasi dengan hole dan kemudian menghilang. Hal tersebut membuat atom yang sempurna (yang terdiri dari electron dan proton) yang stabil dan menghasilkan semburan tenaga yaitu cahaya photon [33].

12 - Universitas Pertamina

Aktuator pencahayaan yang digunakan pada sistem ini adalah modul LED WS2812B seperti pada Gambar 2. 11 dengan spesifikasi seperti pada Tabel 2.6

Tabel 2. 6 Spesifikasi WS2812B [34]

Parameter Spesifikasi

Tegangan Input 5 V

Arus Input 50 mA

Brightness Values 0 – 255

Gambar 2. 11 LED RGB WS2812B [35]

2.5 Internet of Things (IoT)

Internet of Things adalah sebuah konsep dimana benda-benda mati dapat terhubung ke dalam jaringan tanpa adanya pengaruh dari manusia. Benda tersebut dapat mengirimkan data, saling bertukar data dan juga dapat dikendalikan melalui jaringan yang pada umumnya berupa jaringan internet [36], [37]. Ilustrasi dari Internet of Things (IoT) dapat dilihat pada Gambar 2. 12.

Pada umumnya, ada empat komponen dasar dari sistem Internet of Things (IoT), yang pertama adalah sensor yang bekerja untuk mengumpulkan data. Yang kedua adalah koneksi, semua data yang dikumpulkan oleh sensor akan dikirimkan dengan perantara media komunikasi. Yang ketiga adalah pengolahan data, data yang sudah dikirimkan melalui media komunikasi akan diolah sebelum dapat ditampilkan oleh komponen yang ke-empat yaitu interface. Interface atau antarmuka adalah komponen terakhir. dimana pada komponen ini pengguna dapat melihat data yang telah ditangkap oleh sensor [38].

Universitas Pertamina - 13 Gambar 2. 12 Internet of Things (IoT) [38]

2.6 Tanaman Kangkung

Tanaman kangkung darat (ipomoea reptans) merupakan jenis sayuran yang umum ditemukan di Indonesia. Budidaya kangkung darat dapat dikatakan cenderung mudah karena memiliki siklus panen yang cepat dan cenderung tahan oleh serangan hama. Kangkung darat dapat hidup di dataran rendah maupun dataran tinggi. Agar pertumbuhan dari kangkung darat optimal, dibutuhkan curah hujan dan sinar matahari yang cukup [39]. Selain itu kangkung darat membutuhkan kelembapan yang relatif tinggi dan juga suhu yang berkisar antara 25 - 30°𝐶 [40]. Tanaman kangkung darat dapat dipanen apabila usia dari tanaman kangkung sudah memasuki usia tiga minggu atau 21 hari [41], [42]

Pada umumnya, tanaman berfotosintesis untuk mendapatkan bahan baku yang diperlukan oleh tanaman untuk tetap hidup. Fotosintesis sendiri adalah proses untuk menghasilkam karbohidrat (gula) pada tumbuhan. Reaksi umum pada proses fotosintesis adalah:

6𝐻2𝑂 + 6𝐶𝑂2→ 𝐶6𝐻12𝑂6+ 6𝑂2

Dimana 𝐶𝑂₂ didapatkan melalui udara yang diserap melalui stomata dan 𝐻₂𝑂 didapatkan melalui tanah yang diserap oleh akar bersama zat hara lainnya. Selain 𝐻₂𝑂 dan 𝐶𝑂₂, tanaman membutuhkan cahaya untuk berfotosintesis. Cahaya tersebut akan bertabrakan dengan klorofil dan akan membangkitkan elektron [43]. Hasil dari fotosintesis berupa 𝑂₂ dan zat-zat yang diperlukan oleh tumbuhan [43].

2.6.1 Pencahayaan

Cahaya matahari sebagai salah satu sumber cahaya yang dimanfaatkan untuk fotosintesis memiliki variasi panjang gelombang yang beragam yang berkisar antara 400 hingga 700nm. Tetapi tidak semua spektrum warna yang dipancarkan oleh matahari dimanfaatkan tanaman untuk fotosintesis. Tanaman cenderung menyerap warna biru dengan panjang gelombang antara 440 hingga 470 dan warna merah dengan panjang gelombang antara 640 hingga 660 [44].

2.6.2 Zat Hara

14 - Universitas Pertamina

Tanaman membutuhkan setidaknya 16 unsur atau zat agar dapat tumbuh dengan normal.

Dari 16 unsur tersebut, 3 diantaranya terdaoat di udara seperti karbon, hidrogen dan oksigen.

sedangkan 13 unsur lainnya yaitu nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, belerang, klor, besi, mangan, tembaga, boron, molibdenum dan seng tersedia dalam tanah yang kemudian diserap oleh tanaman melalui akarnya[45]. Unsur-unsur tersebut dapat ditemukan dalam campuran larutan A-B Mix [46].

2.6.3 Parameter Kualitas Tanaman

Kualitas tanaman dapat dilihat secara kasat mata seperti tinggi tanaman, banyak daun dan warna pada tanaman. Rata-rata panjang tanaman kangkung pada hari ke-7 adalah 8.24 cm, pada hari ke-14 adalah 9.98 cm dan pada hari ke-21 adalah 15.24 cm. Rata-rata jumlah daun tanaman kangkung pada hari ke-7 adalah sebanyak 4.6 helai, pada hari ke-14 adalah sebanyak 5.4 helai dan pada hari ke-21 sebanyak 6.6 helai. Rata-rata panjang daun tanaman kangkung pada hari ke-7 adalah 3.74 cm, hari ke-14 adalah 5.9 cm dan pada hari ke 21 adalah 6.81 cm [47]. Tanaman kangkung siap dipanen setelah umur tanaman kangkung 21 hari [41].

Sedangkan tanaman kangkung yang sehat adalah tanaman yang tidak memiliki karat putih atau bercak putih dan bercak coklat kehitam-hitaman. Bercak tersebut menandai bahwa tanaman tersebut terserang penyakit jamur [48].

Universitas Pertamina - 5

Universitas Pertamina - 15

BAB III

KONSEP PERANCANGAN

3.1 Diagram Alir Perancangan

Perancangan sistem aeroponik cerdas ini akan dilakukan bertahap, tahapan-tahapan tersebut dapat dilihat pada Gambar 3. 1 di bawah ini:

Gambar 3. 1. Diagram Alir Perancangan Sistem Aeroponik Cerdas

Diagram alir seperti pada Gambar 3. 1 akan menjadi acuan dalam proses perancangan sistem aeroponik cerdas. Akan tetapi apabila ditemukan kondisi tertentu dimana dalam kondisi tersebut tidak memungkinkan untuk tetap mengikuti acuan yang telah dibuat, maka perlu adanya fleksibilitas dalam merancang sistem aeroponik cerdas ini.

16 - Universitas Pertamina

3.2 Pertimbangan Perancangan

Dalam proses perancangan sistem aeroponik cerdas ini ada beberapa aspek yang menjadi pertimbangan seperti pemilihan tanaman yang akan digunakan. Pemilihan tanaman terbatas untuk tanaman yang siap panen dalam kurun waktu kurang lebih satu bulan. Lalu sistem refrigerasi, penempatan kipas yang dijadikan sebagai exhaust yang diharapkan dapat membuang udara panas keluar dan penggunaan peltier untuk menurunkan suhu sehingga didapatkan suhu sesuai dengan yang diinginkan. Peletakkan microprocessor dan sensor-sensor agar tidak terkena percikan air.

3.3 Analisis Teknis

Produk dapat dikatakan berhasil apabila telah dapat melakukan penyiraman secara otomatis, dapat memonitoring suhum kelembapan dan intensitas cahaya yang ditampilkan melalui oled dan juga data diakses melalui internet secara real time. Dapat mengendalikan suhu dikisaran yang telah ditentukan, dapat mempertahankan kelembapan diatas 60% dan dapat memberikan cahaya yang dibutuhkan oleh tanaman tanpa mengandalkan matahari secara terus-menerus.

3.4 Peralatan dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan untuk membuat sistem aeroponik ini dibagi menjadi beberapa kategori. Kategori pertama adalah microcontroller yang digunakan, lalu kategori berikutnya adalah sensor yang digunakan kategori ketiga adalah aktuator yang digunakan dan aktegori terakhir adalah wadah dari sistem aeroponik. Seluruh peralatan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3. 1 Alat dan Bahan

Kategori Peralatan Jumlah

Microcontroller Wemos D1 Mini 2

Sensor

DHT 11 1

BH 1750 1

Aktuator

Ultrasonic Mist Maker 2

Peltier Set 1

Universitas Pertamina - 17

3.5 Waktu Pengerjaan

Waktu pengerjaan tugas akhir ini dilakukan mulai dari bulan Januari 2020 hingga bulan Juli 2020. Pengerjaan dilakukan dimulai dari pembuatan proposal, perancangan, pembangunan alat, pembuatan jurnal hingga pembuatan laporan. Rincian dari waktu pengerjaan dapat dilihar pada Tabel 3.2 berikut.

Tabel 3. 2 Waktu Pengerjaan

3.6 Desain Sistem

Sistem dibuat dengan memperhatikan beberapa aspek seperti penyebaran pendistribusian air, peletakan sensor sehingga pembacaan sensor dapat mengintepretasikan suhu dan kelembapan pada akar tanaman dan peletakan modul LED sehingga cahaya yang dipancarkan dapat diterima secara merata seperti ditunjukan pada Gambar 3. 2.

(a)

18 - Universitas Pertamina

(b)

(c)

Gambar 3. 2 Desain Chamber (a) Tampak Depan, (b) Tampak Atas dan (c) Tampak Belakang Sistem dibangun dengan menggunakan box yang memiliki ukuran 90x60x45 cm. Sistem didesain dengan memiliki dua ruang, yaitu ruang tumbuh dan ruang akar yang dipisahkan oleh pembatas yang ditopang oleh paralon. Pada ruang tumbuh terdapat 4 buah modul LED yang dapat dipasang dan dilepas. Lalu sensor cahaya diletakan pada sekat dengan menghadap ke atas agar pembacaan pada sensor intensitas cahaya merepresentasikan banyaknya cahaya yang diterima oleh tanaman. Sensor suhu dan kelembapan dipasangkan di sekat dengan menghadap ke ruang akar, sejajar dengan akar tanaman agar pembacaan sensor suhu dan kelembapan merepresentasikan suhu dan kelembapan pada akar tanaman. Sekat dilubangi sebanyak 6 lubang dengan diameter 5 cm yang kemudian akan diisi dengan netpot sebagai alas untuk tanaman. Pada ruang tumbuh ditambahkan kipas yang mengarah keluar untuk membuang udara panas sehingga dapat menurunkan suhu pada ruang akar.

Ruang akar didesain agar memiliki kondisi minim terkena cahaya dari luar atau gelap untuk merepresentasikan kondisi akar tanaman di dalam tanah. Pada ruang akar terdapat 2 buah mist maker yang digunakan untuk mendistribusikan air dan nutrisi dalam bentuk kabut seperti pada Gambar 3.

2 (a). Peltier dipasang pada sisi belakang ruang akar peltier yang digunakan adalah peltier set, dimana peltier sudah terpasang dua heatsink pada masing-masing sisi dan pada heatsink sisi panas sudah

Universitas Pertamina - 19 terpasang kipas untuk menurunkan suhu pada sisi panas. Pada heatsink sisi dingin dipasangkan water block yang digunakan untuk mengaliri air sehingga suhu pada air yang ditampung di wadah akan turun.

Sistem pengendalian suhu dirancang agar peltier menyala saat suhu berada di atas 29°𝐶 dan akan mati saat suhu berada di 25°𝐶. Sistem pengendalian kelembapan dirancang agar mist maker dapat menyala saat kelembapan berada di bawah 60% dan akan mati saat kelembapan berada di 80%.

3.7 Diagram Skematik

Diagram skematik sistem dapat dilihat pada Gambar 3. 3 berikut

Gambar 3. 3 Diagram Skematik

Pada Gambar 3. 3 dapat dilihat bahwa sistem menggunakan dua Wemos D1 mini, satu relay 4 channel, saru relay 2 channel, satu sensor suhu dan kelembapan DHT 11, satu sensor intensitas cahaya BH 1750, dua mist maker, satu buah kipas, satu buah peltier set, dua buah modul LED bulat dan dua buah modul LED kotak.

Wemos D1 mini 1 terintegerasi dengan ThingSpeak untuk memonitoring suhu, kelembapan dan kondisi dari aktuator sedangkan Wemos D1 mini 2 terintegerasi dengan ThingSpeak untuk memonitoring intensitas cahaya dan mengendalikan aktuator.

Wemos D1 mini dan mist maker mendapatkan suplai listrik dari soket. Kipas, modul LED dan peltier set mendapatkan suplai listrik dari power supply.

3.8 Blok Diagram Sistem

Sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3. 4 berikut.

20 - Universitas Pertamina

Gambar 3. 4 Blok Diagram Sistem

Dapat dilihat bahwa terdapat dua microcontroller yang memiliki perannya masing-masing. Pada microcontroller yang ditandai oleh kotak berwarna coklat memiliki peran untuk mengendalikan Relay 4 Channel yang terhubung dengan aktuator seperti Peltier Set, Mistmaker, Kipas dan Pompa Air. Lalu microcontroller tersebut terhubung dengan sensor suhu dan kelembapan dan juga platform IoT. Microcontroller mengirimkan data berupa suhu dan kelembapan melalui internet ke platform IoT.

Microcontroller yang ditandai dengan kotak berwarna oranye memiliki peran untuk mengendalikan Relay 2 Channel dan juga modul LED. Relay 2 Channel dapat menghidupkan atau mematikan Relay 4 Channel sehingga apabila Relay 4 Channel dimatikan, maka seluruh aktuator seperti Peltier Set, Mistmaker, Kipas dan Pompa Air akan mati. Microcontroller tersebut dapat mematikan dan menyalakan Modul LED dan juga terhubung dengan sensor intensitas cahaya. Microcontroller akan mengirimkan data berupa pembacaan intensitas cahaya ke platform IoT dan juga dapat menerima data dari platform IoT sehingga dapat mengendalikan Relay 2 Channel dan Modul LED melalui Graphical User Interface (GUI).

Universitas Pertamina - 15

Universitas Pertamina - 21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembangunan Sistem

Sistem dibangun dengan landasan rancangan yang telah dibuat seperti yang telah dijelaskan pada bagian desain alat. Sistem dibangun dengan menggunakan kotak kontainer dengan ukuran 90x60x45 cm. Pengimplementasian desain dimulai dari melubangi kotak kontainer di baigan-bagian tertentu seperti pada Gambar 4. 1 (b). Impraboard dibentuk sesuai dengan ukuran kotak kontainer dan dilubangi sebanyak enam buah yang digunakan untuk wadah netpot seperti pada Gambar 4. 1

Dalam dokumen PEMANTAUAN DAN PENGENDALIAN PARAMETER PERTANIAN AEROPONIK DENGAN SISTEM ELEKTRONIK DAN INTERNET OF THINGS (IoT) (Halaman 20-0)