• Tidak ada hasil yang ditemukan

Designing Electronic Device to Measure Leaf Color Index for Rice nitrogen Fertilizer Recommendation Under Direction of I DEWA

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Designing Electronic Device to Measure Leaf Color Index for Rice nitrogen Fertilizer Recommendation Under Direction of I DEWA"

Copied!
93
0
0

Teks penuh

(1)

RANCANG BANGUN ALAT ELEKTRONIK PENGUKUR INDEKS

WARNA DAUN PADI UNTUK REKOMENDASI PEMUPUKAN

NITROGEN

ARIEF WICAKSONO

PROGRAM MAYOR TEKNIK MESIN DAN PANGAN

SEKOLAH PASCASARJANA

(2)

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Rancang Bangun Alat Elektronik Pengukur Indeks Warna Daun Padi Untuk Rekomendasi Pemupukan adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Semua informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, September 2011

(3)

ABSTRACT

ARIEF WICAKSONO. Designing Electronic Device to Measure Leaf Color Index for Rice nitrogen Fertilizer Recommendation. Under Direction of I DEWA MADE SUBRATA and SUGIYANTA

Nondestructive nitrogen monitoring for rice leaf is necessary for applying site specific nitrogen recommendation. Electronic SPAD chlorophyll meter device from Konica Minolta and IRRI-Leaf Color Chart now is the most known tools for measuring rice leaf index which have correlated reading with leaf nitrogen content. Both device is using leaf color properties principles to gave index value for estimating leaf nitrogen content. In this research, a new Prototype of leaf color measurement portable device has been build using TAOS TCS230 RGB Color Sensor. This device is using white LED light source to get reflection from rice leaf. Value read from sensor within range 400-600 nm will be processed in microcontroller to gave color value, leaf index and nitrogen fertilizer amount to be applied in the rice field.

Performance test result indicate that the device has worked well on distinguishing colors as calibrated with GretagMacbeth color patch. Using BWD calibration the devices display XYZ and RGB color value as well as the BWD unit and fertilizer recommendation.

(4)

RINGKASAN

Pengamatan nitrogen pada daun padi secara non destruktif untuk mengaplikasikan Manajemen Nutrisi Spesifik Lokasi (SSNM) sangat diperlukan. Saat ini alat yang lazim digunakan untuk memonitor kadar nitrogen pada daun padi adalah alat elektronik SPAD dari Konica Minolta ataupun tabel warna BWD (bagan warna daun, leaf Color Chart) yang dikembangkan oleh IRRI. Bacaan dari kedua alat ini terkorelasi dengan kandungan nitrogen pada daun padi. Pada penelitian ini suatu rancang bangun dilakukan dengan menggunakan sensor warna RGB TAOS TCS230 dari alat pengukur indeks warna daun padi dengan prinsip refleksi dibuat prototipenya. Alat ini mengunakan sumber cahaya LED putih. Sumber cahaya tersebut kemudian dipantulkan oleh daun padi dan ditangkap oleh sensor warna dalam rentang panjang gelombang 400-600 nm. Selanjutnya hasil pendeteksian diolah oleh mikrokontroler dan ditampilkan pada display dalam bentuk nilai bacaan warna , indeks dan rekomendasi pemupukan nitrogen.

Hasil dari penelitian ini adalah sensor TCS 230 bekerja dengan baik untuk melihat perbedaan warna dengan pengujian menggunakan Kodak scanner calibration chart dengan bacaan frekuensi dominan pada warna merah,hijau biru dan putih.

Protipe alat yang dibuat mampu bekerja dengan baik untuk membedakan warna dan menghasilkan bacaan XYZ dari nilai RAW RGB. Kalibrasi dengan spektrometer Xrite Pro pada panel warna GretagMcbeth meghasilkan nilai perbedaan E maksimal sebesar 4.27, kalibrasi ke panel BWD empat warna menghasilkan nilai E maksimal sebesar 1.08.

Dengan menggunakan perkalian matriks transformasi ke bacaan RGB , Alat prototype mampu membedakan nilai BWD dari nilai 2,3,4 dan 5.

Hasil pengujian lapang pada empat percobaan dengan perlakuan taraf dosis pupuk NPK yang berbeda diperoleh akurasi pengukuran yang tinggi (78-96%) dan selisih nilai bacaan yang kecil (0.11-0.22), sehingga alat ini dapat dipakai untuk menggantikan BWD.

Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan rata-rata antara alat prototipe dengan BWD. Hasil uji least square pada percobaan menghasilkan nilai r2 = 0.879 (data alat) dan r2 =0.793 (data BWD) yang menunjukan adanya hubungan antara dosis pemupukan dan bacaan BWD.

(5)

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2011 Hak Cipta dilindungi Undang-undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya.

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah;

(6)

RANCANG BANGUN ALAT ELEKTRONIK PENGUKUR INDEKS WARNA DAUN PADI UNTUK REKOMENDASI PEMUPUKAN

NITROGEN

ARIEF WICAKSONO

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(7)

Judul Tesis : Rancang Bangun Alat Elektronik Pengukur Indeks Warna Daun Padi Untuk Rekomendasi Pemupukan Nitrogen

Nama Mahasiswa : Arief Wicaksono

NRP : F151070061

Disetujui,

Komisi Pembimbing

Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M. Agr Ketua

Dr. Ir Sugiyanta, M. Si Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

Dr. Ir. Setyo Pertiwi, M. Agr

Tanggal Ujian : 28 September 2011

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir Dahrul Syah, M.Sc.Agr

(8)
(9)

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2009 ini adalah pemupukan padi, dengan judul Rancang Bangun Alat Elektronik Pengukur Indeks Warna Daun Padi Untuk Rekomendasi Pemupukan.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr, dan Bapak Dr. Ir. Sugiyanta, M.Si selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada:

1. Ibu: Djumiatin , Bapak Djoko Siwi, Kakak : Nini Dewi T dan Lintang Nawangsari, terimakasih atas doanya dan dukungannya, keponakan Ghozi dan Tsaqilla.

2. Keluarga Besar M Kawit , Valentina PD, Marni, Nadia Putri.

3. Ketua Program studi TMP Dr. Ir. Setyo Pertiwi M.Agr atas bantuan dan solusi untuk penyelesaian tesis.

4. Dosen TMP Dr Ir. Wawan Hermawan untuk solusi penyelesaian tesis. 5. Teman-teman TMP angkatan 2007, Rodiah NS,mas Wahyu Novi, Pak Sigit, Pak Edi, Wilson, Niluh dan yang lain.

6. Rekan-rekan PT ASABA, System Solution Untuk semangatnya Yan, Yul, Pinjaman X-ritenya, pak Wahyu untuk pencerahannya

7. Mas Mul dan bu ros-adm Mayor TMP. 8. Lab Sawah Baru dan pengurusnya.

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan agar dapat memberikan informasi dalam pengembangan karya tulis ini lebih lanjut. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, September 2011

(10)

RIWAYAT HIDUP

(11)

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... 1

DAFTAR TABEL ... 5

BAB I. PENDAHULUAN ... 6

A. Latar Belakang ... 6

B. Tujuan Penelitian ... 8

C. Manfaat Penelitian ... 8

D. Batasan Masalah... 8

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 9

A. Tanaman Padi ... 9

B. Varietas Padi yang Ditanam di Indonesia ... 10

C. Perkembangan Tanaman Padi ... 10

D. Kebutuhan Nutrisi Tanaman Padi dan Kandungan Pupuk Nitrogen ... 11

E. Hasil Panen ... 12

F. Pengaruh Pemberian Nitrogen bagi Tanaman Padi ... 13

G. Aplikasi Nitrogen dan Kehijauan Daun ... 13

H. Pendugaan Kandungan Nitrogen Daun ... 14

I. Kajian alat pengestimasi pemupukan ... 15

I.1 SPAD ... 15

I.2. CCM200 ... 16

I.3. BWD ... 17

J. Hasil Bacaan SPAD dan BWD pada Tanaman Padi ... 19

K. Nilai Kritis Kahat Nitrogen pada Tanaman Padi ... 20

L. Manajemen Nutrisi Spesifik Lokasi untuk Pupuk Nitrogen ... 20

M. Rekomendasi Pemupukan Nitrogen Dinamik dengan BWD ... 21

N. Kajian Komponen Alat Pendeteksian Warna ... 22

N.1 Sensor Fotodioda TCS 230 ... 22

N.2. Sumber cahaya ... 25

N.3. Mikrokontroller AT89S8253 ... 27

O. Kajian Sistem Warna Pada Sensor TCS230 ... 28

BAB III. METODE PENELITIAN ... 30

A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 30

B. Bahan dan Alat ... 30

C. Tahapan Penelitian ... 30

C.1 Perancangan Pendeteksian Tahap Awal ... 32

C.2 Desain Alat ... 33

C.3 Konversi Bacaan Sensor ke Bacaan Standar ... 36

C.4 Pendeteksian Warna BWD ... 40

C.5 Uji Validasi Pada Tanaman Padi ... 41

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43

A. Pengujian Tahap Awal ... 43

B. Desain Alat ... 44

B.1. Kalibrasi Frekuensi ... 44

B.2. Disain Alat... 45

C. Kalibrasi Sensor Ke Bacaan Spektrometer Dan BWD ... 49

(12)

C.2. Pengujian Alat Ke BWD Empat Warna ... 50

C.3. Rekomendasi Pemupukan ... 51

D. Uji Validasi Pada Tanaman Padi ... 52

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 55

A.Kesimpulan ... 55

B. Saran ... 55

DAFTAR PUSTAKA ... 56

LAMPIRAN 1 Peralatan Penelitian ... 59

LAMPIRAN 2 Gambar Rangkaian Elektronik ... 62

LAMPIRAN 3 Data Pembacaan Frekuensi ... 64

LAMPIRAN 4 Data Pembacaan Spektrometer X-rite pada BWD ... 65

LAMPIRAN 5 Data Kalibrasi ... 66

LAMPIRAN 6 Konversi XYZ ke Lab ... 73

LAMPIRAN 7 Algoritma Pemrograman ... 74

LAMPIRAN 8 Data Pengamatan Lapang ... 76

LAMPIRAN 9 Hasil Uji t-Independen ... 80

(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Oryza sativa (Sumber: Internet Koehler's Medicinal-Plants 1887). ... 9

Gambar 2 Tahap Perkembangan Tanaman Padi dalam skala HST (hari setelah pemindahan bibit ke lapang) (SSNM Guide for Transplanted rice in Java, IRRI 2004). ... 11

Gambar 3 Kebutuhan nitrogen tanaman padi pada berbagai hasil panen maksimum Ymax (C Witt 2002). ... 12

Gambar 4 Persentase reflektansi dari kanopi tanaman padi, pada aplikasi pupuk nitrogen yang berbeda 0 Kg/Ha, 135 Kg/Ha, 270 Kg/Ha dan 405 Kg/Ha (Lihong et. al. 2004). ... 14

Gambar 5 Klorofilmeter SPAD (SPAD datasheet Konica Minolta 2003). ... 15

Gambar 6 Pengukuran SPAD pada dua jenis daun (SPAD datasheet Konica Minolta 2003) ... 16

Gambar 7 Klorofilmeter CCM200 (CCM200 datasheet 2005) ... 17

Gambar 8 BWD: (a) BWD 6 warna dan, (b) BWD 4 warna... 18

Gambar 9 Spektral pantulan daun padi pada 4 kondisi kandungan nitrogen yang berbeda (Better Crops/Vol. 89 2005 No. 1)\ ... 18

Gambar 10 Spektral pantulan BWD 4 warna (Better Crops/Vol. 89 2005 No. 1) 19 Gambar 11 Tampak sensor TCS 230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003)... 23

Gambar 12 Konfigurasi fotodioda merah (R), hijau (G), biru (B) dan clear (C) pada sensor TCS 230. ... 23

Gambar 13 Koneksi kaki-kaki sensor TCS 230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003). ... 23

Gambar 14 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan clear atau tanpa filter penghalang diluar sensor (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003). ... 24

Gambar 15 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan clear dengan penambahan filter kompensasi warna Cyan Hoya CM500 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003) ... 24

Gambar 16 Logic control dari sensor (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003). ... 25

Gambar 17 Dimensi sensor TCS230 dalam ukuran mm, kemasan sensor Surface Mount Device (SMD) (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003). ... 25

Gambar 18 Dimensi dari Led NSPW500BS ... 26

Gambar 19 Rentang panjang gelombang cahaya output NSPW500BS... 26

Gambar 20 Pin AT89S8253 pada kemasan PDIP 40 ... 27

Gambar 21 Skema pendeteksian warna tahap awal. ... 32

Gambar 22 Susunan programmable switch ke sensor pada pengujian tahap awal. ... 32

Gambar 23. Rangkaian Clock... 33

Gambar 24 Metode penghitungan frekuensi ... 33

Gambar 25 Perhitungan frekuensi ... 34

Gambar 26 Disain Menu Alat... 36

Gambar 27 Diagram alur konversi sistem warna TCS ... 39

(14)

Gambar 29 Diagram alur pengujian pada tanaman padi dengan pemberian pupuk

nitrogen terkondisi ... 42

Gambar 30. Bentuk keluaran sensor pada tampilan osiloskop ... 43

Gambar 31 Susunan Uji Pengukur Frekuensi ... 45

Gambar 32 Perbandingan pengukuran frekuensi pada alat standard dan ... 45

Gambar 33 Tampak atas alat prototipe ... 46

Gambar 34 Tampak belakang dan bawah alat prototype ... 46

Gambar 35 Bentuk fisika alat prototipe ... 47

Gambar 36 Konektor data dan catu data ... 47

Gambar 37 Bagian pendeteksian sensor terdapat di belakang ... 48

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Presentase varietas penanaman padi di Indonesia ... 10

Tabel 2 Kandungan pupuk nitrogen untuk tanaman padi ... 11

Tabel 3 Spesifikasi SPAD502 (SPAD datasheet Konica Minolta 2003) ... 16

Tabel 4 Spesifikasi Klorofilmeter CCM200 (CCM200 datasheet 2005) ... 17

Tabel 5 Spesifikasi BWD 4 warna ... 19

Tabel 6 Bacaan SPAD, BWD dan IRRI 4 warna dalam skala desimal pada tanaman padi kultivar IR72 di dua musim pada tahun 2000 dan 2001 di IRRI Farm Filipina ... 20

Tabel 7 Rekomendasi Pemupukan BWD (IRRI 2006) ... 22

Tabel 8 Aturan logic control dari sensor TCS230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003) ... 25

Tabel 9. Fitur mikrokontroller ATMEL AT89S8253 ... 27

Tabel 10. Frekuensi bacaan sensor pada filter merah (R), Hijau (G), Biru (B) dan ... 44

Tabel 11 Spesifikasi Alat Prototipe ... 48

Tabel 12. Pembacaan nilai XYZ dari BWD dan penentuan selang ... 50

Tabel 13 . Bacaan rgb alat, konversinya ke XYZ dan validasi selang pada sampel ... 51

Tabel 14 Tampilan rekomendasi pemupukan pada alat ... 51

Tabel 15 Hasil Pengujian Percobaan 1, NPK 16-16-16, pengambilan data 51 HST ... 52

Tabel 16 Hasil Pengujian Percobaan 2, NPK 15-15-15, pengambilan data 49 HST ... 53

Tabel 17 Hasil Pengujian Percobaan 3, NPK 12-12-17, pengambilan data 59 HST ... 53

(16)

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Padi (Oryza sativa) adalah tanaman semusim yang berasal dari benua Asia, yang merupakan keluarga dari tanaman rumput-rumputan (Poeceae) dengan Genus: Oryza. Secara umum tanaman ini dapat tumbuh dengan baik di daerah dataran rendah hingga menengah, memiliki cuaca panas dan memiliki kelembaban yang tinggi dengan jumlah air yang cukup. Tanaman padi adalah tanaman pangan yang menghasilkan beras, makanan pokok bagi sebagian besar penduduk penduduk Asia. Tahun 2006 konsumsi karbohidrat dunia dari beras sebesar 20%. Budidayanya banyak dilakukan pada sawah beririgasi (75% produksi dunia), sawah tadah hujan (17% produksi dunia) maupun daerah pasang air tawar (4% produksi dunia).

Di Indonesia pada tahun 2003 luas lahan penanaman padi menempati persentase 50% dari 21 juta hektar (Statistik Departemen Pertanian RI 2005). Dengan tingkat pertumbuhan penduduk sebesar 1,3% per tahun dan kondisi alih lahan sawah menjadi fungsi lain maka peningkatan produktifitas adalah cara untuk memenuhi kebutuhan pangan. Peningkatan hasil beras dengan melakukan perluasan lahan penanaman padi memiliki keterbatasan luasan yang terbatas dan faktor kompetisi penggunaan lahan baik oleh tanaman lain seperti tebu atau palawija atau dengan alih fungsi non pertanian seperti bangunan komersial atau pemukiman.

(17)

Suplai unsur nitrogen dari tanah pada sistem penanaman padi intensif tidaklah cukup, sehingga diperlukan penambahan pupuk nitrogen yang umumya di Indonesia menggunakan Urea atau Ammonium sulfat (ZA). Rekomendasi pemupukan nitrogen biasanya berada pada kisaran 100-150 Kg nitrogen per hektar pada musim kering dengan intensitas penyinaran matahari yang tinggi dan 60-90 Kg nitrogen pada musim penghujan (Dobermann 2000).

Kondisi tersedianya nitrogen yang terlalu sedikit dapat menyebabkan terjadinya defisiensi yang berakibat tanaman tumbuh lambat dan memiliki warna daun hijau muda kekuningan dan akhirnya mengurangi jumlah malai padi atau kematian tanaman pada kondisi kekurangan yang sangat. Pemberian pupuk nitrogen yang berebihan pada tanaman padi terlihat dari kondisi warna daun yang hijau pekat, memiliki struktur yang lemah dan mudah rebah sehingga mudah terserang hama dan penyakit.

Dalam aplikasi pemupukan, tanaman yang mengalami kekurangan N dipupuk dengan pupuk nitrogen dengan jumlah tertentu, sedangkan tanaman yang kelebihan N tidak diberi pupuk.

Indeks kehijauan warna daun padi memiliki korelasi dengan jumlah kandungan nitrogen. Korelasi ini dapat digunakan untuk merekomendasi pemupukan nitrogen pada berbagai tahap pertumbuhan. Beberapa alat pengukur indeks kehijauan daun nondestruktif (memiliki sensor untuk melakukan pembacaan indeks warna) seperti SPAD Clorophyll Meter (Konica Minolta), CCM200 (Opti Sciences) dan CM1000 (Spectrum Technology) banyak digunakan untuk menentukan rekomendasi pemupukan nitrogen.

(18)

Perkembangan teknologi sensor warna saat ini menghasilkan beragam jenis sensor warna yang memiliki respon lebar pada cahaya tampak maupun yang menghasilkan output respon warna Merah-Hijau-Biru (RGB). Sensor warna TCS230 dari Texas Advanced Optoelectronic Solution (TAOS) merupakan salah satu sensor warna dengan output respon RGB maupun lebar cahaya tampak.

B. Tujuan Penelitian

- Mendisain alat elektronik portable yang bekerja dengan prinsip reflektansi untuk mengukur indeks kehijauan warna daun padi.

- Menentukan rekomendasi pemupukan untuk tanaman padi.

- Mengkarakterisasi bacaan sensor TCS230 ke dalam sistim warna tertentu.

C. Manfaat Penelitian

- Diperoleh karakteristik sensor TCS230 pada pendeteksian kadar kehijauan daun padi dan korelasinya terhadap kandungan nitrogen.

- Tersedianya alat portabel untuk mengukur parameter kehijauan warna daun padi secara kuantitatif yang selanjutnya dapat digunakan untuk menentukan rekomendasi pemupukan nitrogen.

D. Batasan Masalah

- Perbedaan kehijauan daun padi diasumsikan karena kandungan nitrogen yang berbeda dan tidak terpengaruh oleh defisiensi unsur lain yang menyebabkan perubahan warna daun seperti unsur Mg dan S, penyakit atau perubahan karena umur daun.

- Pemberian Rekomendasi pemupukan yang diberikan dari bacaan warna daun mengikuti petunjuk BWD.

- Disain yang dilakukan bersifat prototipe.

(19)

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanaman Padi

Padi (Oryza sativa), adalah tanaman satu musim (annual plant) yang berasal dari benua Asia. Tanaman ini merupakan keluarga dari tanaman rumput rumputan (Poeceae) dengan Genus Oryza, dapat tumbuh dengan baik di daerah dataran rendah hingga menengah, memiliki cuaca panas dan memiliki kelembaban yang tinggi dengan jumlah air yang cukup.

Gambar 1 Oryza sativa (Sumber: Internet Koehler's Medicinal-Plants 1887).

(20)

B. Varietas Padi yang Ditanam di Indonesia

Penanaman padi di Indonesia sebagian besar memanfaatkan lahan sawah beririgasi, yang memiliki pengairan terus menerus dengan penanaman intensif dua hingga tiga kali musim tanam per tahun. Sebagian besar petani membibitkan benih sebelum penanaman, hingga tanaman siap dipindahkan ke lahan.

Varietas yang ditanam di Indonesia pada umumnya tergolong dalam varietas moderen non hibrida yang memiliki umur pendek dengan potensi hasil sebesar 8 ton/hektar. Presentase penanaman varietas padi di Indonesia terlihat pada Tabel 1 berikut.

Tabel 1 Presentase varietas penanaman padi di Indonesia

No

Nama Varietas

Luas Penanaman

Dikembangkan oleh

Umur Panen

Potensi

Hasil Tahun

(% lahan padi) (hari) (ton/hektar) diperkenalkan

1 IR 64 31.4 IRRI 110-120 8 1986

2 Ciherang 21.8 BB Penelitian Padi 116-125 8 2000

3 Ciliwung 8 BB Penelitian Padi 117-125 8 1988

4 Way Apo Buru 3.3 BB Penelitian Padi 115-125 8 1998

5 IR 42 2.4 IRRI 135-145 8 1980

6 Widas 1.8 BB Penelitian Padi 115-125 8 1998

7 Memberamo 1.6 BB Penelitian Padi 115-120 8 1995

8 Cisadane 1.6 BB Penelitian Padi 135-140 8 1980

9 IR 66 1.1 IRRI 110-120 8 1989

10 Cisokan 1.1 BB Penelitian Padi 110-120 8 1985

Catatan: Varietas lain yang ditanam dalam jumlah kecil di Indonesia adalah jenis aromatik maupun jenis hibrida dan jenis ketan. Sumber: Balitpa 2007

C. Perkembangan Tanaman Padi

(21)

Tahap perkembangan tanaman padi dalam skala HST (hari setelah pemindahan bibit ke lapang) dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Tahap Perkembangan Tanaman Padi dalam skala HST (hari setelah pemindahan bibit ke lapang) (SSNM Guide for Transplanted rice in Java, IRRI 2004).

D. Kebutuhan Nutrisi Tanaman Padi dan Kandungan Pupuk Nitrogen

Tanaman padi membutuhkan unsur nitrogen (N), Posfor (P), Kalium(K), Seng (Zn), Belerang (S), Silikon (Si), Magnesium (Mg) , Kalsium (Ca), Besi (Fe), Mangan (Mn), Tembaga (Cu) dan Boron (B) untuk pertubuhannya. Karena penyerapan unsur N,P dan K cukup tinggi, maka pemberian pupuk N,P dan K biasanya diberikan selama masa penanaman. Kandungan pupuk nitrogen yang umum diberikan untuk pupuk tanaman padi di Indonesia tertera pada Tabel 2.

Tabel 2 Kandungan pupuk nitrogen untuk tanaman padi

Nama Rumus Kimia Kandungan Utama Kandungan Lain

Urea CO(NH2)2 46% nitrogen -

Ammonium sulfat (ZA) (NH4)2 SO4 21% nitrogen 24 % Belerang

Aplikasi nitrogen pada tanaman padi terbatas pada 10 Kg nitrogen /ton bulir tanpa kulit (Dobermann 2000). Hasil panen maksimum Ymax pada tanaman padi adalah hasil panen yang hanya dibatasi oleh iklim dan sifat genotif yang dipengaruhi oleh jenis varietas. Hasil ini adalah hasil maksimum teoritis yang dapat dipanen.

(22)

Gambar 3 Kebutuhan nitrogen tanaman padi pada berbagai hasil panen maksimum Ymax (C Witt 2002).

E. Hasil Panen

Nilai maksimum yang dicapai saat panen pada kondisi pertumbuhan tanaman padi pada kondisi yang hanya dipengaruhi oleh iklim dan sifat genotifnya dinyatakan dengan Ymax. Nilai maksimum panen untuk kultivar yang ditanam di Asia berkisar pada nilai 10 ton/Ha pada musim panas dengan radiasi matahari yang tinggi dan 7-8 ton/Ha pada musim penghujan saat radiasi matahari berkurang karena terhalang oleh awan.

Keterbatasan nutrisi dan air menyebabkan hasil panen berkurang dari nilai

max

Y . Pada kondisi air yang cukup, nutrisi tanaman menjadi faktor pembatas sehingga hasil panen yang tercapai dinyatakan dengan: Ya. Perbedaan antara

max

Y dan Ya pada lahan sawah yang beririgasi dengan baik, sebagian besar disebabkan karena suplai pupuk N, P dan K yang terbatas, maka nilai Ya sebesar 80% dari Ymax dengan didukung manajemen nutrisi yang baik.

(23)

F. Pengaruh Pemberian Nitrogen bagi Tanaman Padi

Nitrogen merupakan elemen penting bagi tumbuhan dan merupakan unsur penyusun klorofil, yaitu molekul penangkap energi yang berasal dari cahaya matahari untuk fotosintesis.

Tanaman tingkat tinggi memiliki klorofil-A (C55H72O5N4Mg) dan juga

klorofil-B (C55H70O6N4Mg). Klorofil terdiri dari atom Karbon, Hidrogen,

Oksigen, nitrogen dan Magnesium. Empat atom nitrogen membentuk cincin porifirin dan mengelilingi atom Magnesium sebagai inti klorofil. Kekurangan unsur nitrogen menyebabkan sedikitnya jumlah klorofil yang terbentuk.

nitrogen diserap melalui akar dalam bentuk ion nitrat (NO3) atau

Ammonium (NH4). Kedua ion ini sangat dibutuhkan pada fase pertumbuhan

vegetatif. Kebutuhan terbanyak tanaman terdapat saat awal pertumbuhan anakan tengah dan tahap inisiasi malai. Pada saat pematangan, suplai nitrogen yang cukup dapat menunda kematian daun karena usia, menjaga laju fotosintesis selama pengisian gabah dan meningkatkan kandungan protein pada beras (Dobermann 2000).

G. Aplikasi Nitrogen dan Kehijauan Daun

Serapan energi klorofil pada cahaya tampak berada pada daerah panjang gelombang 400 dan 700 nm. Sementara warna hijau pada panjang gelombang 500-600 nm, banyak dipantulkan sehingga warna daun terlihat hijau.

(24)

Gambar 4 Persentase reflektansi dari kanopi tanaman padi, pada aplikasi pupuk nitrogen yang berbeda 0 Kg/Ha, 135 Kg/Ha, 270 Kg/Ha dan 405 Kg/Ha (Lihong et. al. 2004).

Warna daun padi tampak hijau muda (memiliki reflektansi paling tinggi pada 560 nm) jika tanpa aplikasi nitrogen (Gambar 4). Aplikasi nitrogen sebesar 405 Kg/Ha berada pada nilai yang paling besar. Keempat data reflektansi tersebut menunjukkan nilai yang rendah pada warna hijau muda namun pada penglihatan manusia tampak berwarna hijau tua.

H. Pendugaan Kandungan Nitrogen Daun

(25)

Metode lain yang diterapkan pada bagan warna daun (Leaf Color Chart) atau BWD adalah dengan menggunakan metode pembandingan warna melalui warna standar dalam bentuk kartu plastik dengan warna serupa pada daun padi sehingga pendugaan kandungan nitrogen dapat dilakukan pada selang nilai tertentu.

I. Kajian alat pengestimasi pemupukan

Alat pengestimasi pemupukan bekerja berdasarkan prinsip tansmisi cahaya ataupun refleksi. Nilai yang dihasilkan merupakan suatu besaran yang tidak memiliki satuan tetapi berkaitan dengan pendugaan kandungan nitrogen pada daun.

Ukuran alat pengestimasi pemupukan berbentuk portabel dan memiliki sumber catu daya yang berasal dari baterai untuk memudahkan penggunanya.

I.1 SPAD

SPAD merupakan alat elektronik komersil yang diproduksi oleh Konica Minolta. Alat ini berbentuk portabel dengan hasil bacaan bernilai 0-100 skala. Area pengukurannya adalah 2-3 mm. Kemampuan menyimpan memori adalah 30 data hasil pengukuran dengan kemampuan pengukuran sebanyak 20,000 sampel. Jika telah mengukur sampel sebanyak itu, perlu dilakukan penggantian baterai.

Gambar 5 Klorofilmeter SPAD (SPAD datasheet Konica Minolta 2003).

(26)

berkorelasi cukup baik dengan kandungan nitrogen pada daun padi per unit luas (Na), tetapi berkorelasi buruk dengan kandungan nitrogen pada daun padi per unit bobot kering (Ndw) (Peng et. al. 1996).

Gambar 6 Pengukuran SPAD pada dua jenis daun (SPAD datasheet Konica Minolta 2003)

Spesifikasi SPAD502 dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3 Spesifikasi SPAD502 (SPAD datasheet Konica Minolta 2003) SPAD 502

Produsen Konica Minolta Sensing INC, Osaka Japan Sensor Penerima 1 Fotodioda Silikon

Bidang tangkap Sensor 2x3 mm Sumber Cahaya 2 LED

Tampilan 3 Digit LCD 1 Desimal

2 Digit No Data

Interface Opsional

Memori 30 Data pengukuran

Sumber Tenaga 2x1.5 V Baterei Alkaline

Dimensi 16.4x7.8x 4.9 cm

Bobot 225 g

I.2. CCM200

(27)

Gambar 7 Klorofilmeter CCM200 (CCM200 datasheet 2005)

Spesifikasi Klorofilmeter CCM200 dapat dilihat pada Tabel berikut. Tabel 4 Spesifikasi Klorofilmeter CCM200 (CCM200 datasheet 2005)

CCM 200

Produsen Opti Sciences INC, New Hamsphire USA Sensor Penerima 1 Fotodioda Silikon

Bidang tangkap Sensor Arperture diameter 0.95 cm Sumber Cahaya 640 mm LED, IR LED Tampilan 16x2 Alphanumeric LCD

Interface USB 1.1

Memori 8192 Data pengukuran

Sumber Tenaga 9 V Batrei Alkaline

Dimensi 15.2x8.2x 2.5 cm

Bobot 162 g

I.3. BWD

(28)

a

b

Gambar 8 BWD: (a) BWD 6 warna dan, (b) BWD 4 warna.

Metode disainnya adalah dengan membandingkan spektrum reflektansi dari daun padi pada kodisi kadar nitrogen yang berlainan kemudian mengambarkan spektralnya pada rentang gelombang yang dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Spektral pantulan daun padi pada 4 kondisi kandungan nitrogen yang berbeda (Better Crops/Vol. 89 2005 No. 1)\

(29)

ini dibuatlah suatu permukaan dengan lapisan berwarna yang spektral pantulannya menyerupai spektral pantulan warna daun padi (Gambar 10).

Gambar 10 Spektral pantulan BWD 4 warna (Better Crops/Vol. 89 2005 No. 1)

Spesifikasi BWD 4 warna yang diproduksi IRRI dan UCCE dapat dilihat pada Tabel 5

Tabel 5 Spesifikasi BWD 4 warna

BWD 4 Warna

Pengembang IRRI

University California Cooperative Extension Target Pengguna Negara-negara ASEAN,India

Dimensi 13.5 x 6.5 x 0.4 cm

Bahan Plastik keras

Bobot 40 g

Jumlah Panel 4 Nilai Indeks kehijauan 2,3,4,5

J. Hasil Bacaan SPAD dan BWD pada Tanaman Padi

Contoh dari pembacaan SPAD dan BWD dalam skala kontinyu untuk warna daun padi pada kondisi pertumbuhan yang berbeda dan aplikasi pupuk nitrogen yang berbeda terdapat pada Tabel 6 (Woon-Ho et. al. 2003).

(30)

Tabel 6 Bacaan SPAD, BWD dan IRRI 4 warna dalam skala desimal pada tanaman padi kultivar IR72 di dua musim pada tahun 2000 dan 2001 di IRRI Farm Filipina

Aplikasi nitrogen/ nitrogen/ Skala Skala

Pupuk N unit massa unit luas BWD SPAD

Kg/Ha NDWB NAB IRRI

g/Kg g/m2

Malai Inisiasion

Musim Hujan 2000

0 22.7 1.3 2.6 30.1 45 25.2 1.4 2.8 31.8 90 28.1 1.4 3.0 32.5 125 30.1 1.5 3.0 34.8

Musim Panas 2001

0 21.8 1.1 2.4 28.7 60 25.2 1.3 2.6 30.8 100 28.1 1.4 3.1 33.9 120 32.2 1.6 3.6 37.2

Flowering

Musim Hujan 2000

0 26.5 1.6 3.2 36.8 45 31.1 1.8 4.1 38.5 90 31.6 1.6 4.0 38.0 125 33.5 1.7 4.4 39.4

Musim Panas 2001

0 22.4 1.5 2.5 32.1 60 24.5 1.5 2.9 35.0 100 28.5 1.7 3.4 38.4 120 31.6 1.7 3.9 40.0

Sumber: Woon-Ho et. al. 2003.

K. Nilai Kritis Kahat Nitrogen pada Tanaman Padi

Untuk mencapai hasil panen maksimum Ymax, kandungan nilai nitrogen pada daun padi harus dijaga diatas level 1.4 g/m2 . Nilai ini merupakan kandungan nitrogen perluasan area daun. Nilai ini berkaitan dengan bacaan SPAD sebesar 35. Sampai fase inisiasi malai, nilai kritis kandungan nitrogen sebesar 2.5% (Dobermann ,IRRI 2000 ).

L. Manajemen Nutrisi Spesifik Lokasi untuk Pupuk Nitrogen

Manajemen nutrisi spesifik lokasi atau Site Spesific Nutrient Management

[image:30.612.112.504.124.370.2]
(31)

i. Mengestimasi kebutuhan pupuk nitrogen pada setiap musim.

ii. Memformulasikan sistem manajemen dinamis untuk membagi aplikasi pupuk nitrogen ke dalam beberapa bagian dan memberikannya pada tahap tertentu selama masa pertumbuhan tanaman padi.

Perhitungan kebutuhan pupuk nitrogen untuk padi non hibrida yang ditanam dengan metode penyemaian adalah sebagai berikut (Dobermann, Fairhurst 2000):

i. Untuk musim panas dengan Ymax ~ 10 ton/Ha dan target hasil 7-8 ton/Ha

o Kebutuhan pupuk 100- 150 Kg/Ha dibagi menjadi tiga aplikasi:

 25% saat Pertumbuhan percabangan awal (Early Tillering) (14-20 HST);

 30% saat Percabangan tengah (Mildtillering) (30-35 HST);

 45% saat ininsiasi malai (40-50 HST).

o Bila ketersediaan nitrogen indigen dalam tanah adalah kurang dari

45 Kg/Ha dan penanaman tanpa pupuk nitrogen (hanya dengan P dan K) kurang dari 3 ton/Ha maka perlu dilakukan pemupukan basal nitrogen 20 Kg/Ha.

ii. Untuk musim penghujan dengan hasil yang lebih kecil dari musim panas

max

Y ~ 7 Ton/Ha dan target hasil 5-6 Ton/Ha

o Kebutuhan pupuk 80-100 Kg/Ha dibagi menjadi tiga aplikasi

 25% saat Pertumbuhan percabangan awal (Early Tillering) (14-20 HST);

 30% saat Percabangan tengah (Midtillering) (30-35 HST);

 45% saat ininsiasi malai (40-50 HST).

M. Rekomendasi Pemupukan Nitrogen Dinamik dengan BWD

(32)

Indonesia dilakukan setiap 7 sampai 50 HST. Tabel rekomendasi pemupukannya dapat dilihat pada Tabel 7.

[image:32.612.130.355.197.298.2]

Tabel 7 ini memperlihatkan takaran pupuk urea total yang harus diberikan ke lahan pada bacaan BWD tertentu , pada tingkat hasil 5,6 dan 7 ton/hektar.

Tabel 7 Rekomendasi Pemupukan BWD (IRRI 2006)

Bacaan Tingkat Hasil

BWD 5 t/ha 6 t/ha 7 t/ha Takaran urea (kg/ha)

2-3 75 100 125

3-4 50 75 100

4-5 0 0 50

N. Kajian Komponen Alat Pendeteksian Warna

Komponen alat pendeteksian warna terdiri atas sensor pendeteksi warna TCS230, Filter Kompensasi, Sumber Cahaya, unit pemroses data dan unit penampil data.

N.1 Sensor Fotodioda TCS 230

(33)
[image:33.612.238.387.109.229.2]

Gambar 11 Tampak sensor TCS 230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003).

R G R G R G R G 1

B C B C B C B C 2

R G R G R G R G 3 B C B C B C B C 4

R G R G R G R G 5

B C B C B C B C 6 R G R G R G R G 7

B C B C B C B C 8

1 2 3 4 5 6 7 8 Pin1

Gambar 12 Konfigurasi fotodioda merah (R), hijau (G), biru (B) dan clear (C) pada sensor TCS 230.

Gambar 13 Koneksi kaki-kaki sensor TCS 230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003).

[image:33.612.222.411.267.384.2]
(34)

Gambar 14 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan

clear atau tanpa filter penghalang diluar sensor (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003).

Gambar 15 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan

clear dengan penambahan filter kompensasi warna Cyan Hoya CM500 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003)

[image:34.612.213.425.76.267.2] [image:34.612.211.424.338.510.2]
(35)
[image:35.612.178.460.78.162.2]

Gambar 16 Logic control dari sensor (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003).

Gambar 17 Dimensi sensor TCS230 dalam ukuran mm, kemasan sensor Surface Mount Device (SMD) (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003).

Aturan dari pengisian input S0 dan S1 untuk scaling frekuensi dan S2 , S3 untuk pemilihan filter warna diberikan pada Tabel 8 berikut.

Tabel 8 Aturan logic control dari sensor TCS230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003)

N.2. Sumber cahaya

[image:35.612.216.420.208.369.2]
(36)
[image:36.612.227.429.360.553.2]

Dimensi dari LED terdapat pada Gambar 18.

Gambar 18 Dimensi dari Led NSPW500BS

Cahaya keluaran led putih memiliki rentang frekuensi 400-700 nm dengan puncak intensitas berada pada warna biru dan merah (Gambar 19).

(37)

N.3. Mikrokontroller

AT89S8253

Mikrokontroller AT89S8253 merupakan mikrokontroler produksi ATMEL dengan arsitektur Intel 8051. AT89S8253 memiliki fasilitas in system programming (ISP), 12Kbyte Flash untuk menyimpan kode program dan 2Kbyte EEPROM sebagai peyimpan data. Fitur mikrokontroller dan koneksi pinya terdapat pada Tabel 9 dan Gambar 20.

Tabel 9. Fitur mikrokontroller ATMEL AT89S8253

AT89S8253

Flash 12 Kbyte

EEPROM 2 Kbyte

RAM 256 Byte

Tegangan Operasi 2.7-5.5V Frekuensi Kerja 0-24 MHz

Komunikasi 32 pin Paralel (P0,P1,P2,P3), 1 Serial Jumlah Timer/Counter 3 (0,1,2)

Sumber interrupt 9

Fitur lain Mendukung Idle mode

Wake up from sleep using interrupt

(38)

O. Kajian Sistem Warna Pada Sensor TCS230

Sensor TCS230 merespon gelombang cahaya pada rentang filter hijau, merah,biru, dan tanpa filter. Respon ini akan berupa gelombang kotak yang memiliki frekuensi tertentu, dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterima sensor. Nilai RGB dari sensor umumnya akan dikonversi ke bacaan alat standard. Konversi ini menggunakan pemetaan linear dengan perkalian matriks.

Apabila matrikSadalah suatu nilai pembacaan sensor yang terskala

min min

min g b

r   dan rmaxgmaxbmax, dan bacaan untuk suatu warna i adalah

i i i g b

r, , , bacaan pada kelompok warna tertentu atau target warna sebanyak n dapat dinyatakan dalam :

           n n n b b b g g g r r r S ... ... ... 2 1 2 1 2 1

Matrik W adalah suatu nilai pembacaan alat standar yang terskala

min min

min G B

R   dan RmaxGmaxBmax, dan bacaan untuk suatu warna i adalah Ri,Gi,Bi, Maka bacaan pada kelompok warna tertentu atau target warna sebanyak n dapat dinyatakan dalam :

           n n n B B B G G G R R R W ... ... ... 2 1 2 1 2 1

Maka dapat dicari suatu matrik M, yang memenuhi hubungan :

MS

W  ………...Persamaan 2.1

Matriks M berdimensi (3 x 3) sedangkan matriks W dan S berdimensi (3 x n) . Nilai matrik M dapat dicari dengan :

(39)

1

S adalah pseudo inverse dati matrik S(Moore-Penrose pseudoinverse), perhitungan pseudo inverse dilakukan karena W dan S tidak berdimensi kotak (u x u) sehingga diperlukan suatu nilai invers khusus yang disebut pseudoinverse. Setelah nilai M didapatkan, perhitungan kembali akan menghasilkan

MS

W~  ……….Persamaan 2.3

dimana W~ adalah nilai ekspektasi dari Wyang memenuhi nilai error e W

W

e   ~ ……….Persamaan 2.4

(40)

BAB III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu penelitian ini adalah dari bulan Maret 2009-September 2011. Pengujian dilaksanakan di Lab.Instrumentasi dan kontrol, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB dan Lahan Sawah Baru IPB.

B. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:tanaman padi di lapang menggunakan media tanah sawah dengan nitrogen yang terkondisi.

Alat-alat yang digunakan untuk penelitian meliputi : modul sensor TCS-230, Switch terprogram, sumber cahaya, BWD-IRRI 4 panel, alat pengukur indeks kehijauan warna daun terdiri atas bagian sensor pendeteksi dan sumber cahaya, penghitung frekuensi output, unit pemroses, penyimpan data display Input-Output dan pemroses data menggunakan mikrokontroler AT89S8253.

Alat-alat yang digunakan untuk analisa meliputi : Spektometer warna :Chromometer CR-300 Konica Minolta dan sprktrometer Xrite Pro ES-1000. Sampel warna :Kodak Color chart dan Xrite color passport. Alat ukur sinyal: osiloskop Escort EAS-400, frekuensi counter Hioki 1360 universal counter, logic probe KHN dan generator sinyal LAG.

C. Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian untuk disain alat pendeteksi kadar kehijauan daun padi adalah:

1. Perancangan Pendeteksi Tahap Awal

a. Pemasangan sensor warna dan sumber cahaya pada konfigurasi sensor menerima refleksi dari set target warna dengan cahaya yang berasal dari sumber cahaya led putih dengan output Osiloskop. b. Menganalisis output frekuensi pada kombinasi RGBW yang

(41)

2. Desain Alat.

a. Mendesain Pengukur frekuensi gelombang kotak dengan mikrokontroller AT89S8253.

b. Menguji alat pengukur frekuensi terhadap output dari generator sinyal, akurasi dan linearitas.

c. Mendesain alat portabel dengan penempatan catu daya, sensor, kontroller, tombol operasi dan penampil LCD.

d. Mendesain alur pengendalian tombol, tampilan menu, kalibrasi derajat putih, penskalaan konversi ke data dan penyimpanan data. 3. Konversi sensor dari nilai RAW RGB ke bacaan standar

a. Membandingkan bacaan standard dengan spektrometer Xrite dengan bacaan RAW RGB sensor pada panel Gretag Macbeth. b. Mencari matriks konversi dari RAW RGB ke XYZ Spektrometer

Melihat korelasi, selisih E1976 antara bacaan Spektrometer dengan bacaan alat.

c. Memasukkan matriks konversi dan metode matematiknya ke dalam algoritma program mikrokontroller.

4. Pengujian sensor TCS ke BWD(BWD) empat warna a. Membaca nilai RGB di tiap pach BWD.

b. Mencari hubungan persamaan antara patch 2,3,4 dan 5. c. Memasukkan persamaan ke dalam algoritma mikrokontroller. d. Memasukan rekomendasi pemupukan ke dalam algoritma

mikrokontroller.

5. Pengujian pada daun padi yang terkondisi kadar nitrogennya.

a. Menguji pendeteksian warna daun padi yang ditanam di lahan dengan taraf pemupukan yang berbeda.

b. Melihat respon pada satu jenis kondisi pemupukan pada pengambilan data di daun yang berbeda.

(42)

C.1 Perancangan Pendeteksian Tahap Awal

Perancangan pendeteksian tahap awal bertujuan untuk melihat keluaran dari sensor dan melihat respon sensor pada pendeteksian warna yang berbeda dengan menggunakan kartu warna Kodak scanner calibration chart. Gelombang keluaran dari sensor pada pemilihan pendeteksian RGB atau Clear dan faktor pengali 100%,50% dan 2% dengan aturan logic mengikuti Tabel 8, dilihat bentuk simetri dan frekuensinya.

[image:42.612.108.477.301.679.2]

Pada tahap ini digunakan modul sensor TCS230-DB dari Parallax, Switch terprogram dari mikrokontroller, sumber cahaya, sedangkan outputnya dianalisa dengan osiloskop untuk melihat adanya noise pada gelombang keluaran sensor. Frekuensi keluaran dari sensor dihitung dengan frekuensi counter. Bagan pendeteteksian tahap awal digambarkan pada Gambar 21, Susunan switch terprogram berada pada gambar 22.

(43)

C.2 Desain Alat

Alat pengukur frekuensi keluaran dari sensor dibuat dengan menggunakan mikrokontroller Atmel 89S8253, dengan sumbar getaran berasal dari kristal 12 MHz. Pada mikrokontroller Atmel seri-8051 (contoh : 89S51, 89S52,89S8253), Satu siklus mesin membutuhkan 12 siklus getaran clock atau setara dengan 1 MHz. Gambar rangkaian clock disajikan pada Gambar 23.

[image:43.612.118.433.205.653.2]

Gambar 23. Rangkaian Clock

Gambar 24 Metode penghitungan frekuensi

(44)

dilakukan dengan cara menghitung jumlah pulsa yang tiba dalam interval tertentu (tm). Untuk panjang interval ditentukan sebesar dua kali 50 ms atau sebesar 0.1 s

(tm 0.1s). Ilustrasi metode perhitungan frekuensi terdapat pada Gambar 24. Untuk menghasilkan nilai interval 50 ms, hitungan timer haruslah berjalan sebanyak 50000 kali. Pada desain alat pengukuran frekuensi menggunakan timer dan counter dengan mode 1 (Atmel datasheet 89S8253) dengan Counter 1 sebagai counter gelombang dan Timer 0 sebagai pewaktu.

Counter 1 pada pin 15 microcontroler AT 89S8253 digunakan sebagai input gelombang yang akan diukur frekuensinya. Untuk perhitungan waktu digunakan timer 0, sedangkan perhitungan pulsa menggunakan counter 1, diagram alur perhitungan frekuensi berada pada Gambar 25.

Frekuensi Fc gelombang kotak yang diukur, dalam satuan Hz dihitung dengan persamaan :

) ( 10N Hz

Fcc ………...Persamaan 3.1

[image:44.612.209.450.422.682.2]
(45)

Alat ukur frekuensi yang dibuat dengan mikrokontroller selanjutnya diuji dengan membandingkan bacaan frekuensi yang terukur dengan menggunakan signal generator. Hasil dari frekuensi yang dibaca oleh microkontroller ditampilkan melalui output serial port komputer dengan driver serial MAX232. Hasil bacaan kemudian akan dikomparasi dengan hasil dari frekuensi counter.

Setelah alat ukur frekuensi berfungsi dengan baik, maka tahapan selanjutnya adalah menggabungnya dengan sensor warna, alat penampil berupa LCD 16x4 (16 karakter dengan 4 baris). Untuk menu alat disediakan 4 tombol push on sebagai select, menu, enter dan power off.

(46)

Start Alat

Baca Sampel Daun

Yes Menu Utama :

1.Membaca sampel daun 2.Masukan Parameter 3.Kalibrasi putih 4.Matikan Alat

Masukan Param Kalib Putin

Soft OFF LOW from PCON

REGISTER DEVICE OFF Matikan Alat Yes Yes Yes No No No No Data Kalibrasi Yes No Mengukur Warna daun Konversi RAW ke

RGB

Kalkulasi Pupuk Rekomendasi Pemupukan

Kembali ke Menu

Device Setting Rice Plant Type Fertilizer data Target Plat Putih Mengukur Frekuensi RAW Tulis Ke RAM Simpan ke RAM

Nilai Skala

No

Kembali Ke menu Yes

Interrupt No Yes

[image:46.612.108.471.77.495.2]

Warm Reset

Gambar 26 Disain Menu Alat

C.3 Konversi Bacaan Sensor ke Bacaan Standar

Untuk mengkarakterisasi sensor digunakan bacaan dari warna standar Gretag Macbeth color passport dengan 24 variasi warna, warna-warna ini kemudian akan dibaca oleh alat spektrometer X-rite pro dengan menggunakan illuminan C sebagai sumber cahaya . Nilai besaran X,Y,Z dan L,a,b untuk contoh warna kemudian dicatat.

(47)

metode disebut kalibrasi putih (white balance) dengan patch putih Gretag Macbeth .

Mentode pengukuran sensor TCS230 dilakukan dengan cara mendekatkan target warna ke sensor pada jarak tertentu untuk melihat bacaan frekuensi pada target warna. Hasil bacaan frekuensi R,G,B kemudian diskalakan dengan cara membagi bacaan frekuensi terget warna dengan bacaan white balance target. Metode ini menghasilkan bacaan maksiimal sensor RGB=255,255,255.

Secara matematris, pengukuran warna akan menghasilkan frekuensi bacaan Fr,Fg,Fb,Fw dimana subskrip r,g,b,w menunjukan pemilihan filter merah,hijau,biru dan bening (clear) filter pada sensor TCS230. Pada warna putih tertentu yang digunakan sebagai acuan, frekuensi bacaan sensor adalah

wp bp gp rp F F F

F , , , . Nilai ini digunakan sebagai acuan penskalaan, dimana nilai warna r,g,b sensor yang belum terkonversi dihitung dengan :

wp w bp b gp g rp r F F w F F b F F g F F

r255 , 255 , 255 , 255 ………..Persamaan 3.1

Nilai ini kemudian akan diskalakan ke ruang warna XYZ dengan menggunakan metode perkalian matriks, dengan sample warna sebanyak 24 buah (i=1,2,...,24) sensor er Spektromet n n n b b b g g g r r r M M M M M M M M M Z Z Z Y Y Y X X X                                24 2 1 24 2 1 24 2 1 33 32 31 23 22 21 13 12 11 2 1 2 1 2 1 ... ... ... ... ... ... ...Persamaan 3.2

(48)

Nilai Error matriks E dihitung dengan persamaan :                                           24 2 1 24 2 1 24 2 1 33 32 31 23 22 21 13 12 11 2 1 2 1 2 1 ... ... ... ... ... ... ABS b b b g g g r r r M M M M M M M M M Z Z Z Y Y Y X X X E n n n ...Persamaan 3.3 Dari nilai matriks M yang telah dihitung maka pengukuran yang telah terkonversi memiliki persamaan :

raw i terkonvers b g r M M M M M M M M M Z Y X                                33 32 31 23 22 21 13 12 11 ...Persamaan 3.4 Selisih E1976 maksimum antara bacaan spektrometer warna dengan bacaan alat dapat dihitung dengan perhitungan E(Burduk et.al 2011) dengan persamaan :

 

 

2

2 1 2 2 1 2 2

1 L a a b b

L

E      

 ……...Persamaan 3.5

(49)
[image:49.612.117.390.73.594.2]

Gambar 27 Diagram alur konversi sistem warna TCS

(50)

Mulai Penelitian

Analisa Output Sensor : Respon

RGB

Analisa dan Perbaikan Respon terhadap

R,G B W

Desain Pulse Counter Pembacaan frekuensi yang sesuai Pengujian terhadap gelombang kotak dari generator sinyal Analisa dan Perbaikan

Disain Alat, layout dan penempatan Pengujian Terhadap sample warna Perumusan Metode matematik untuk konversi RAW RGB ke XYZ

kesesuaian pembacaan warna

[image:50.612.142.477.76.399.2]

RAW RGB data dari Sensor Koreksi metode Pembacaan Valid Analisa Error deltaE range pengukuran dan korelasi Ya Tidak Ya Tidak Tidak Ya A A

Gambar 28 Diagram alir perancangan hingga konversi sistem warna

C.4 Pendeteksian Warna BWD

Pendeteksian warna BWD, digunakan target BWD-IRRI 4 panel, data diambil pada 5 sample BWD. Nilai XYZ. Bacaan nilai r untuk empat panel, dinyatakan dalam bacaan XYZ rata-rata :

1 1 1

 

2 2 2 2

 

3 2 2 2

 

4 4 4 4

1 X ,Y ,Z ,r X ,Y ,Z ,r X ,Y ,Z ,r X ,Y ,Z

r

(51)

Penentuan indeks dari bacaan dilakukan dengan penentuan nilai tengah antara bacaan-bacaan panel seperti pada persamaan 3.6 – 3.17 :

1 2

1 :X 0.5X X

Sx r   ...Persamaan 3.6

1 2

2 3

2:0.5 X X X 0.5X X

Sx   r   ...Persamaan 3.7

2 3

3 4

3:0.5 X X X 0.5X X

Sx   r   ...Persamaan 3.8

3 4

4 :X 0.5 X X

Sx r   ...Persamaan 3.9

1 2

1 :Y 0.5Y Y

Sy r   ...Persamaan 3.10

1 2

2 3

2:0.5Y Y Y 0.5Y Y

Sy   r   ...Persamaan 3.11

2 3

3 4

3:0.5Y Y Y 0.5Y Y

Sy   r   ...Persamaan 3.12

3 4

4 :Y 0.5Y Y

Sy r   ...Persamaan 3.13

1 2

1 :Z 0.5Z Z

Sz r   ...Persamaan 3.14

1 2

2 3

2 :0.5Z Z Z 0.5Z Z

Sz   r   ...Persamaan 3.15

2 3

3 4

3:0.5Z Z Z 0.5Z Z

Sz   r   ...Persamaan 3.16

3 4

4 :Z 0.5Z Z

Sz r   ...Persamaan 3.17

Dengan Sxi,Syi,Sziadalah syarat tepenuhi dari indeks BWD (i=2,3,4,5) dan Xr,Yr,Zradalah bacaan XYZ dari alat.

C.5 Uji Validasi Pada Tanaman Padi

(52)
[image:52.612.296.430.135.456.2]

Pengambilan data dilakukan di lahan sawah : Sawah Baru IPB, pada varietas padi Mentik Wangi pada empat percobaan dengan 6 dosis pemupukan NPK yaitu : 0%, 50%, 75%, 100%, 125% dan 150 % .

(53)

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Tahap Awal

Pengujian gelombang yang dihasilkan oleh sensor TCS-230 dilakukan dengan menghubungkan keluaran sensor dengan osiloskop dan frekuensi counter . pengujian ini dilakukan untuk melihat bentuk gelombang dan respon frekuensi terhadap perbedaan warna target yang direspon sensor.

[image:53.612.227.411.343.497.2]

Hasil gelombang keluaran sensor yang ditampilkan osiloskop menunjukkan bentuk gelombang kotak sempurna dengan duty cycle berkisar antara 45%-55%, amplitudo sinyal berada pada level tegangan TTL. Bentuk gelombang keluaran dapat dilihat pada Gambar 31.

Gambar 30. Bentuk keluaran sensor pada tampilan osiloskop

(54)
[image:54.612.137.527.132.234.2]

Tabel 10. Frekuensi bacaan sensor pada filter merah (R), Hijau (G), Biru (B) dan filter bening (W) pada berbagai target warna

Target Frekuensi (Hz)

Warna Filter Merah Filter Hijau Filter Biru Filter Bening Rata-rata Stderr Rata-rata Stderr Rata-rata Stderr Rata-rata Stderr Biru 526.67 2.72 983.33 5.44 3237.33 9.68 4752.67 10.34 Hijau 646.67 2.72 2516.67 10.89 1296.67 2.72 4049.67 24.36 Merah 3085.33 14.80 920 8.16 810 8.16 4776.67 19.08 Putih 8028.33 14.92 13308.33 23.83 12870.33 34.84 34458 51.87

Bacaan pada Tabel 9 menunjukkan rata-rata dari tiga pengambilan data dan standard errornya. Data ini digunakan untuk mengkonfirmasi respon sensor sebelum diskalakan ke nilai 0-255, terhadap warna tertentu. Data awal berada pada Lampiran 3.

B. Desain Alat

Pada tahapan desain alat, pembuatan alat penghitung frekuensi dilakukan dengan menggunkan mikrokontroller AT89S8253. Penghitung frekuensi kemudian dibandingkan dengan frekuensi counter standard Hioki 3601. Tahapan selanjutnya adalah mendesain peletakan modul hingga berada dalam susunan yang kompak sebagai alat pendeteksi warna daun.

B.1. Kalibrasi Frekuensi

(55)
[image:55.612.177.457.80.214.2]

Gambar 31 Susunan Uji Pengukur Frekuensi

Hasil dari kedua pengukuran yang diplot pada satu grafik dengan sumbu log dan dicari persamaan garisnya. Hasil grafik ditampilkan pada gambar 32. Dari gambar terlihat bahwa alat pengukur frekuensi yang dibuat berfungsi dengan baik mengukur frekuensi signal generator dengan koefisien korelasi sebesar 1. kemiringan grafik sebesar 1.0002 dengan perpotongan sumbu-y sebesar -0.3749. Nilai perpotongan sumbu y ini pada pengukuran frekuensi tinggi dapat diabaikan karena fraksi nilai pengurang yang kecil.

y = 1.0002x - 0.3749 R2 = 1

10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

Frekuensi terbaca oleh alat prototipe (Hz)

[image:55.612.159.469.387.580.2]

F re k u e n s i T e rb a c a o le h F e k u e n s i C o u n te r S ta n d a r (H z )

Gambar 32 Perbandingan pengukuran frekuensi pada alat standard dan alat prototipe

B.2. Disain Alat

(56)
[image:56.612.108.464.147.700.2] [image:56.612.171.462.170.413.2]

untuk melakukan pengukuran sample dengan diameter 0.5 cm, dan dibagian bawah alat terdapat konektor data, pemrograman dan catu daya. Bentuk tampilan kemasan alat protitipe pada bentuk tiga dimensi berada pada Gambar 33 dan Gambar 34.

[image:56.612.162.444.445.686.2]
(57)
[image:57.612.185.446.149.309.2] [image:57.612.182.449.357.563.2]

Kemasan alat dalam bentuk fisik, dapat dilihat pada gambar 35 dan gambar 36 . Skema rangkaian dapat dilihat pada lampiran 2.

Gambar 35 Bentuk fisika alat prototipe

Gambar 36 Konektor data dan catu data

(58)
[image:58.612.201.432.82.215.2]

Gambar 37 Bagian pendeteksian sensor terdapat di belakang

Gambar 38 Bagian dalam alat menunjukkan rangkaian mikrokontroler dan sensor TCS-230

Tabel 11 Spesifikasi Alat Prototipe Alat Prototipe Sumber cahaya Led Putih Sensor

Luasan bacaan sensor

Fotodioda RGB

0.2cm2

Dimensi 19 x 12 x 7 cm

Bobot 600 gr

Catu daya 7.5 - 35 V Kebutuhan arus 130 mA Hidup

[image:58.612.140.467.269.481.2]
(59)

C. Kalibrasi Sensor Ke Bacaan Spektrometer Dan BWD

Metode kalibrasi sensor yang dilakukan berupa metode kalibrasi perkalian matriks dengan ukuran 3x3, sehingga bacaan RAW dari sensor bisa

ditransformasikan ke nilai XYZ.

C.1. Konversi sensor dari nilai RAW RGB ke bacaan standar

Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan kartu warna standar GretagMacbeth yang tersusun dari 24 panel, karena panel putih dijadikan nilai standar sampel ini cukup merepresentasikan kordinat warna dengan baik (McCamy et al. 1976). dengan warna panel putih sebagai nilai kalibrasi alat prototipe, maka perhitungan dilakukan pada 23 panel. Pembacaan nilai XYZ dari kartu warna dilakukan dengan Spektrometer Xrite-Pro dengan sumber cahaya C hasilnya dibandingkan dengan bacaan alat prototipe.

Untuk kalibrasi ke kartu warna GretagMacbeth, perhitungan dilakukan dengan data bacaan spektrometer dan data bacaan frekuensi alat pada panel GretagMacbeth, perhitungan lengkap berada pada lampiran 5, matriks transformasi bernilai :

raw Gretag b g r Z Y X                                   4901 . 0 1140 . 0 0008 . 0 0685 . 0 3481 . 0 .0659 0 0.0041 1070 . 0 2185 . 0 ………Persamaan 4.1

Dengan E sebesar 4.27.

(60)

C.2. Pengujian Alat Ke BWD Empat Warna

[image:60.612.124.524.231.415.2]

Nilai XYZ BWD empat warna diukur dengan spectrometer Xrite, untuk 4 sampel BWD nilai ini dirata-ratakan. Penentuan selang bacaan alat dilakukan dengan mencari nilai tengah dari bacaan XYZ . Nilai bacaan spektrometer dan penentuan selang disajikan pada di Tabel 12.

Tabel 12. Pembacaan nilai XYZ dari BWD dan penentuan selang

Rata-rata nilai spektrometer Selang penentuan skor BWD

Skor

BWD X Y Z X Y Z

2 12.225 15.865 6.3025

x > 10.32

(sx2)

y > 13.30

(sy2)

z > 5.97

(sz2)

3 8.42 10.7425 5.645

10.32 > x > 7.49

(sx3)

13.30 > y > 9.43

(sy3)

5.97 > z > 5.46

(sz3)

4 6.5625 8.11 5.275

7.49 > x > 5.89

(sx4)

9.43 > y > 7.24

(sy4)

5.46> z > 4.96

(sz4)

5 5.225 6.3725 4.635

x < 5.89

(sx5)

y < 7.2

(sy5)

z < 4.96

(sz5)

Penentuan selang menggunakan persamaan 3.6 – 3.17, dengan nilai XYZ adalah nilai rata-rata spektrometer yang dihitung dari data pada Lampiran 4. Nilai matriks transformasi dihitung dengan data bacaan spektrometer ke BWD (Lampiran 5) dan data bacaan frekuensi BWD dengan persamaan 3.2. Perhitungan lengkap berada pada lampiran 5. Matriks transformasi bernilai :

raw BWD b g r Z Y X                                     0592 . 0 1390 . 0 2619 . 0 5923 . 0 0862 . 0 9349 . 0 4352 . 0 1114 . 0 7564 . 0 ………Persamaan 4.2

Dengan Emaksimal sebesar 1.08

(61)

Untuk menguji alat, 4 sample acak BWD pada panel skor tertentu dibaca kembali pada nilai skor 2,3,4 dan 5. Hasil pengujianya diperlihatkan pada tabel 13.

Tabel 13 . Bacaan rgb alat, konversinya ke XYZ dan validasi selang pada sampel acak panel BWD empat warna

Skor Bacaan RGB alat Bacaan Terkonversi Syarat yang

BWD x Y Z X Y Z terpenuhi

2 60 24 81 12.85 16.65 6.88 sx2,sy2,sz2

3 42 21 61 8.56 10.86 5.74 sx3,sy3,sz3

4 34 18 52 6.94 8.71 5.09 sx4,sy4,sz4

5 41 23 43 5.01 6.13 4.47 sx5,sy5,sz5

Hasil pengujian alat sampel BWD yang diambil secara acak pada nilai 2,3,4, dan 5 menunjukkan bahwa alat prototype telah memenuhi selang sx,sy dan sz. Hasil ini memperlihatkan bahwa algoritma penentuan selang (lampiran 7) sudah benar.

C.3. Rekomendasi Pemupukan

[image:61.612.129.530.188.298.2]

Alat prototipe yang dibuat pada penelitian ini dapat menampilkan rekomendasi dosis pemupukan ysng dikonversi dari pembacaan BWD rekomendasi pemupukan tersebut mengacu pada rekomendasi BWD (IRRI 2006) seperti terlihat pada Tabel 14. Program penentuan rekomendasi pemupukan berada pada Lampiran 7

Tabel 14 Tampilan rekomendasi pemupukan pada alat

Bacaan Alat

Tampilan (kg/ha) hasil

5 t/ha 6 t/ha 7 t/ha

2 75 100 125

3 50 75 100

4 0 0 50

(62)

D. Uji Validasi Pada Tanaman Padi

Validasi alat ke tanaman padi dilakukan pada lahan Sawah Baru dengan varietas Mentik Wangi. Pengamatan dilakukan pada empat percobaan pemupukan NPK dengan taraf dosis pemupukan dari 0 hingga 1.5 dosis. Masing masing taraf percobaan memiliki tiga ulangan. Data diambil dari tiga sampel daun teratas yang telah sempurna dari tanaman sampel. Hasil pengamatan berada pada Lampiran 8.

Hasil bacaan alat dibandingkan dengan bacaan visual BWD untuk melihat perbedaan rata-rata dan selisih jumlah nilai pengamatan, nilai ini selanjutnya digunakan untuk menentukan akurasi pembacaan dalam satuan persen.

Analisis statistik menunjukkan bahwa hipotesa tidak adanya perbedaan rata-rata antara bacaan BWD dan bacaan alat prototype. Hal ini menunjukkan bahwa alat ini dapat digunakan untuk menggantikan bagan warna daun padi dan memberikan rekomendasi pemupukan. Hasil analisis statistic ditampilkan pada Lampiran 9 .

Hasil pengamatan pada percobaan 1 (Tabel 15), dengan pupuk NPK 16-16-16 terdapat perbedaan nilai rata-rata pada dua pengamatan (dosis 75% dan 150%) pada dua pengamatan tersebut terdapat selisih nilai bacaan sebesar 0.11. Bahwa alat prototype memiliki akurasi yang tinggi (96%).

Tabel 15 Hasil Pengujian Percobaan 1, NPK 16-16-16, pengambilan data 51 HST

Dosis Rata-Rata Rata-rata Selisih Beda NPK (%) Bacaan Alat Bacaan BWD Bacaan Pengamatan

0 2.78 2.78 0 0

50 2.89 2.89 0 0

75 3.00 3.11 0.11 1

100 3.00 3.00 0 0

125 3.33 3.33 0 0

150 3.33 3.22 0.11 1

(63)

Hasil pengamatan pada percobaan 2 (Tabel 16), dengan pupuk NPK 15-15-15 terdapat perbedaan nilai rata-rata pada lima pengamatan (dosis 0%,50%,75%,100%, dan 125%) pada lima pengamatan tersebut terdapat selisih nilai bacaan sebesar 0.11 dan 0.22, Beda pada 12 pengamatan menunjukkan alat prototype memiliki akurasi 78%.

Tabel 16 Hasil Pengujian Percobaan 2, NPK 15-15-15, pengambilan data 49 HST

Dosis Rata-Rata Rata-rata Selisih Beda NPK (%) Bacaan Alat Bacaan BWD Bacaan Pengamatan

0 3.00 2.89 0.11 1

50 2.89 2.78 0.11 1

75 3.00 3.11 0.11 1

100 2.89 3.22 0.22 3

125 3.00 3.11 0.11 3

150 3.11 3.11 0 3

Jumlah data 54

[image:63.612.124.404.217.336.2]

Hasil pengamatan pada percobaan 3 (Tabel 17), dengan pupuk NPK 12-12-12 tidak terdapat perbedaan nilai rata-rata. Beda pada 2 pengamatan menunjukkan alat prototype memiliki akurasi 96%.

Tabel 17 Hasil Pengujian Percobaan 3, NPK 12-12-17, pengambilan data 59 HST

Dosis Rata-Rata Rata-rata Selisih Beda NPK (%) Bacaan Alat Bacaan BWD Bacaan Pengamatan

0 2.67 2.67 0 0

50 3.00 3.00 0 0

75 3.00 3.00 0 1

100 3.00 3.00 0 0

125 3.00 3.00 0 0

150 3.11 3.11 0 1

(64)

Hasil pengamatan pada percobaan 4 (Tabel 18), dengan pupuk NPK 20-8-8 terdapat perbedaan nilai rata-rata pada dua pengamatan (dosis 50% dan 75%) pada dua pengamatan tersebut terdapat selisih nilai bacaan sebesar 0.11. Beda pada tiga pengamatan menunjukkan bahwa alat prototype memiliki akurasi 94%.

Tabel 18 Hasil Pengujian Percobaan 4, NPK 20-8-8, , pengambilan data 58 HST

Dosis Rata-Rata Rata-rata Selisih Beda NPK (%) Bacaan Alat Bacaan BWD Bacaan Pengamatan

0 3.00 3.00 0 0

50 3.00 2.89 0.11 1

75 2.89 2.89 0 1

100 3.11 3.11 0 0

125 3.22 3.33 0.11 1

150 3.33 3.33 0 0

Jumlah data 54

Hasil uji statistik pada percobaan 1,2,3 dan 4 menunjukan pengukuran alat prototipe dan BWD tidak berbeda nyata.

Perbedaan bacaan yang terjadi dapat disebabkan karena error dari pembacaan nilai dialat. Hal ini mungkin apabila salah satu nilai XYZ yang terbaca berada diselang yang berbeda, selain itu perbedaan bacaan visual BWD juga terpengaruh oleh cahaya matahari.

Hasil uji leat square untuk dosis pemupukan dengan nilai yang terbaca oleh BWD maupun alat disajikan pada Lampiran 10. Nilai korelasi antara nilai bacaan dan dosis pupuk terbesar, r2 = 0.879 (data alat) dan r2 =0.793 (data BWD) diperoleh pada percobaan 1. Dari percobaan 2,3 dan 4nilai korelasi yang ada bernilai kurang dari 0.75 sehingga belum terlihat hubungan antara Dosis pemupukan dengan bacaan warna daun.

(65)

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

A.Kesimpulan

1. Sensor TCS 230 bekerja dengan baik untuk melihat perbedaan warna dengan pengujian menggunakan Kodak scanner calibration chart dengan bacaan frekuensi dominan pada warna merah,hijau biru dan putih.

2. Protipe alat yang dibuat mampu bekerja dengan baik untuk membedakan warna dan menghasilkan bacaan XYZ dari nilai RAW RGB. Kalibrasi dengan spektrometer Xrite Pro pada panel warna GretagMcbeth meghasilkan nilai perbedaan E maksimal sebesar 4.27.

3. Kalibrasi ke panel BWD empat warna menghasilkan nilai E maksimal sebesar 1.08.

4. Dengan menggunakan perkalian matriks transformasi ke bacaan RGB , Alat prototype mampu membedakan nilai BWD dari nilai 2,3,4 dan 5.

5. Hasil pengujian lapang pada empat percobaan dengan perlakuan taraf dosis pupuk NPK yang berbeda diperoleh akurasi pengukuran yang tinggi (78-96%) dan selisih nilai bacaan yang kecil (0.11-0.22), sehingga alat ini dapat dipakai untuk menggantikan BWD.

6. Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan rata-rata antara alat prototipe dengan BWD. Hasil uji least square pada percobaan menghasilkan nilai r2 = 0.879 (data alat) dan r2 =0.793 (data BWD) yang menunjukan adanya hubungan antara dosis pemupukan dan bacaan BWD.

B

.

Saran
(66)

DAFTAR PUSTAKA

[Newport Glass]. 2000. Datasheet Hoya CM500. Filter Newport Industrial Glass.

[Konica Minolta]. 2003. Datasheet SPAD. Konica Minolta Osaka.

[Anonim]. 2003. Datasheet CCM200 Optisciences..

[Anonim]. 2004. SSNM Guide for Transplanted rice in Java. IRRI

[Anonim]. 2004. Data sheet TCS230. Texas Advances Optoelectronics Solutions Inc.

[Anonim]. 2004. Datasheet 913MW7C. IHB Semiconductor.

[Anonim]. 2005. Datasheet AT89S8253. ATMEL Corporation.

[Balitpa]. Balai Penelitian Tanaman Padi. 2005. Informasi Ringkas Teknologi Padi.

[Balitpa]. Balai Penelitian Tanaman Padi. 2007. Varietas Padi yang paling banyak Ditanam di Indonesia.

Burduk R, Kurzynski M, Wozniak M, Zolnierek A. 2011. Palet generation in Lab color space using Delta E. Advances in Intelegent and Soft Computing. 95:279-285.

C Witt

Gambar

Tabel 6 Bacaan SPAD, BWD dan IRRI 4 warna dalam skala desimal pada tanaman padi kultivar IR72 di dua musim pada tahun 2000 dan 2001 di IRRI Farm Filipina
Tabel 7 Rekomendasi Pemupukan BWD (IRRI 2006)
Gambar 11 Tampak sensor TCS 230 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003).
Gambar 15 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan clear dengan penambahan filter kompensasi warna Cyan Hoya CM500 (data Sheet TCS230, TAOS INC 2003)
+7

Referensi

Dokumen terkait