ISBN: 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
SEMINAR NASIONAL:.
.
FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
, . _Nlセ • _ _ _ ... ..セ 1\I L __ .. '""\"... AJdLHldllyur, .1.1 - lL l'IUVerTIUer LU1't
TEMA:
PENINGKATAN PERAN TEKNIK DAN INFORMATIKA
PERTANIAN DALAM RANGKA MEWUJUDKAN
KEDAULATAN PANGAN DAN ENERGI
BERKELANJUTAN
BUKU I
BIDANG TEKNIK TANAH DAN AIR
-
-ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
P'ENYU-Nl'ING : Ade Moetangad Kramadibrata Handarto Dwi Rustam Kendarto .Sopffia dキセ。エョ。 NJJr Perwp.:asarJ
Asep Yusuf Selly Harnessa Putri
Ahmad Thoiiq Desai" Cover :
Hyldan Natawiguna Sophia Dwiratna Nur Perwitasari
pROS.LDING SEM.LNAR NASlONAi.F'f1'PUNPAD - pERTETA - HIPI 2014
Tema:
Peningkatan Peran IeKnIK dan mrormatlKa Pertanian daiam Rangka Mewujudkan
Kedaulatan Pangan dan Energi Berkelanjutan
Bidang Kajian : Teknik Tanah dan Air
Cetakan pertama
ISBN : 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
UNPAD PRESS
Gedung Rektorat Lantai IV Universitas Padjadjaran
JI. Raya Bandung - Sumedang Km 21 Jatinangor Sumedang
Telp (022) 84288812 Fax (022) 84288896 Nomor Keanggotaan IKAPI : 327 /JBA / 2013
SEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
DAFTARISI
ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
;1
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR lSI •....•••...•.•.••..•...•...•••...••.••.•••...•••.••...••...v
LAPORAN KETuA PANITIA PELAKSANA •.••••.•••••••••.•••••••.•.••••..•..••..•.••••.•...•.•.••••••...•.••viii
SAMBUTAN KETUA PERTETA CABANG BANDUNG DAN SEKITARNYA •.••...•••.•.••••...••• x
SAMBUTAN REKTOR UNIVERSITAS PADJADJARAN •...•...•.•.••...•...••.••••.•.•.•.•.xiii
1/11'"'1'/11/11 C:I=MTI\I/IO 1\I/1C:Tf1I\1/11 I:TTO 111\10/11'"'1 _ OI=OTI=T/I _ I.HOT ')01<1 "", """""LJ' ••セlN ....,L...I-I ....セイオG ."r"'\o",J... ....,.,,'""'L. I 1 ... 1 VI'" T"'\LJ I L-I" L.IT"' I I ...L.V.L• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • /\.y MAKALAH PEMBICARA KUNO DAN PEMBICARA UTAMA PADA SESI PLENO...•.. xvi
JADWAL PRESENTASI HARI KEDUA BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN Ixxxvi Modifikasi dan Uji Kinerja Unit Pengering Untuk Mesin GlOdingTomat (Lycopersicum Esculentum) -(Mgt Tep-0413) Rahmi Fathonah1,Ade Moetangad Kramadibrata2, Mimin MlJhaemiff, Totok
Herwantd,
Dedi Prijatna2, Muhammad saukaf, SUdaryantd, WahyuK. Sugandi2 1 Rekayasa dan Pengembangan Mesin Aplikator Pupuk Organik dan O!ah Tanah (Mapoot) Untuk Lahan Kering Kapasitas SID15Ton/HaUntuk Menekan Ongkos Kerja > 25 % Arostiarso 12 Rekayasa Alat-Mesin Produksi Pakan Ternak Bentuk Pellet Berbasis Limbah Pengolahan Kopi dan Kakac Edy Suharyanto1), Hendy Firmantd) dan KaswantdJ•....29Rancang Bangun Gasifier Downdraft Dan Aplikasi PLT-Biomassa Kapasitas 50 Kw Untuk Daerah Terisolasi Dari Jaringan Listrik PT. PLN
Kiman Siregar* 43
Evaluasi Kinerja Mesin Tanam Padi (Rice TlOnsplanter) 4-Row Walking Type) Di
Indonesia
Arostiarso, dan Suparlan 54
Peningkatan Traveling Ability jvjesin SprayerNobilejvjeiaiui Pengubahan Sistern Transmisi Ke
Roda Penggerak
Gatot PlOmuhadi1), M. Yanuar Jarwadi Purwanto2),Agus Sutejo1) 64
Kajian Kesesuaian Bentuk Antara Planting Finger (Picker)DariRice TlOnsplanter Dengan
Sistem Pembibitan Padi
Arustiarso dan Suparlan 72
Rancangan Alat Pengering Rengginang Hybrid Energi Surya Dan Biomassa Pelepah KeJapa Sawit
Tamaria Panggabearl, Arjuna Neni Triancl, Ari Hayatr .79
Destilator Fractionate Continue System Pada Produksi Bioetanol Dari Umbah Cair Kopi Arabika Sebagai Sumber Energi Terbarukan
Soni Sisbudi Harsono1
) Mukhammad Fauzi2),Suhardi1) 87
Rekayasa Teknologi Gasifier Dari Biomassa Tandan Kosong Sawit(TKS)
A.Asari,. ElitaR 93
SEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
ISBN : 978 - 602 - 9238 - 92 - 1 BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
Uji Adaptasi Mesin Pemanen Kentang
セ D.AT Teg.JJh Wikan Widodo dMセ Hidayal 101
Pengembangan Aisin Membran Pada Proses Pemurnian Gula Tebu Cair
Ana Nurhasanah, Dedy A. Nst.., Mu/yani dan DaragantinaN. 124
ModifJkasi A1at PemipiJ Jagung Dengan Sumber Penggerak Motor Ustrjk
santoser), Mis/aini R.2
), dan Irsyad Aswandil} 134
Rancang Bangun Alat Destilasi Bioetanol Berbahan Baku Jerami
santoser} dan Chns Eko Mau/anci} 147
Kajian Pemanfaatan Air Kondensat (Ex Steam)Sebagai Air Umpan Boiler Pada Pabrik Kelapa
Sawit
Nuraeni Dwi Dharmawati 161
Disain Sistem Pengering Kerupuk Kemplang Dengan Uap Super Panas Tekanan Tinggi Berbahan Bakar Biomassa
Endo Argo KuncofO, Rahmad Hari Pumomo 170
iviwifikasi iviesin Pengering Chip MocalTipe Rak dan Truly
Ana Nurhasanah, Su/amo, Suherman, dan Agus Sutanto 178
Evaluasi Teknis Kinerja Alat - Mesin Penanam Kentang 1 Baris
M. Hidayat dan D. A. Budiman 189
Desain dan Uji Klnetja Konvetter Biogas Untuk Notor Bakar Bensin Bersiiinder Tunggai
Desrial, Dyah Wu/andani, Sri Wahyuni, dan Dhikotama 195
Study Performansi dan Konstruksi Alat- Mesin PengeprasTebu Di Indonesia
Arustiarso dan Marsudi 204
Kajian Ko-Gasifikasl Sekarn Padl Dengan Ternputung Keiapa Dan Kayu ivienggunakan Updralt
Gasifier
B. Purwantana, Sri Markumningsi17, T. Eayu Hemawan, Ra17adian
w:
Astara 2i5Uji Kinerja Mesin Pemeras Tebu
I"'I __J.' " A 1J "" L!. __ .ll,. __ ...,_._ill J A I J .. ..,_ ...·1J .,.,.,
DUUlIlldll, uNセNLᄋ UdrdYdllWldiカオイセ、ャャャG Udllセャャャャャ、u セセ、ョ LLL
Uji Kinerja Unit Penghasii Asap Cair Yang Terintegrasi Dengan Pengering Kabinet
Hendn Syatt, Sri Hartutl, Juandci 234
Karak1:eristik Liquid Volatile MatterLimbah Organik 5ebagai Bahan Paduan Hybiid Solid Fuel
Berkaloritゥセセァゥ . •
M. Jahiding'J, Mashun!J, Hasrialf) 242
Pengembangan Dehidrator Vacum Gula Tebu Cair
Puji Wldodo dan Dedy A Nasuiton 249
Potensi Penurunan Energi Dengan Metoda Penggetaran Struktur Pada Bajak Mol Getar
Radite P.A.S 256
Pengatuh Re-Sitkuiasi Gas Pitoiisa Tethadap Klnetja Gasifikasi Biornassa Carnputan Sekarn Pad; Dan Serbuk Gergaji Pada Updraft Gasifier
Sri MarkumningsiIT, Bambang Purwantanci, Lantip Priyaji Saputra 264
Rekayasa dan Pengembangan Mesin Pemanen Kentang
_ SEMINAR NASIONALFJ1PUNPAD-PERTETA -.HlPl 2014
BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
-ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
Teguh Wikan Widodo, Marsudi, Yanyan, Joko P. dan A. Asari 273
AnaTisis Desain dan Klnerja Roda Penggerak Untuk Penjatah Benih Mesin Penanam Jagung
Wawan Hennawan, Tineke Mandang, Agus Sutejo, Adhika Rozi Ahmad 286
Perancangan Sistern Penunjang Kearnanan Bagi Aiat Transportasi Kabei Untuk Pengangkutan Sayuran
M. Muhaemin,D. Prijatna, M. saukat, WKsオァ。ョ、ィセ A. Yusuf. 296
Rancang Bangun dan Uji Kinerja Sistem Transportasi Kabel Untuk Pengangkutan Hasil Pertanian Di Lernbang, Bandung
M. Muhaemin, R. Kastaman, T. Herwanto, D. Prijatna, Sudaryanto, M.saukat, WK Sugandhi, A.
YusufdanK.Amaru 304
Modifikasi Program Pengendali Pintu Pembagi Untuk Mesin Grading Tomat Tep 4
Bayu VVlI"'a Wlcaksana', Muliarmnad saukaf, dan Mllnin l'-;uliaelnlrl, Totok Hetwantd, Deily
PrijatnaZ, Wahyu K. Sugandi 305
ModlffKasi Dan Uji Kinerja Mesin Pencuci Ubi Cilembu (Ipomea Balalas (L). Lam)
PKMKC-12 Prototipe-2
Milly Rostika Putrl, Muhammad saukaf, Asep Yusuf 318
Rancang Bangun Alat Produksi Bioethanol Dari Ampas Tapioka (Onggok Ubi Kayu)
Yuanasオウュゥ。エセ Mochammad Nuruda7n 337
Rancang Bangun UnitConveyorPendorong Secara Terkontrol Pada Mesin Pengupas Nanas
(Ananas ComosusJTEP-Ol
Tunggul sagala'-, Mimin MUhaemiff, Totok Herwantd, Muhammad saukaf, Asep Yusuf..346
l'iiodifikasi Metering Device Untuk Mesin Gracflng Tomat(Lycopersicum Esculentuni)TIP-4
Totok HelWantd, Adinda NUrfadillali, Dedy PrijatnaZ, Mimin MUhaemiff, Muhammad
saukaf, Wahyu Kristian Sugandi, 358
Pengaruh Penggunaan Mesin Grading TEP-4 Terhadap Mutu Dan Umur Simpan Tomat
(lycopersicum Esculentum)
Hany Septi Maulia, Mimin Muhaemin, Sudaryanto, Totok HelWanto, Dedi Prijatna, M.saukat,
Wahyu K. Sugandi 367
Rancang Bangun Sistem Kendali Proportional Integral-Derivative Pada Pengendalian Konsentrasi Larutan Nutrisi Hidroponik
Made Ekalaya Prathisthaya'-, Liyantond, Solahudirr 376
Kajian Parameter Kematangan Buah jvieion Var. Goiden jvienggunakan Pengoiahan Citra
Usman Ahmad 385
RancangbangunUnitmetering DeviceUntuk Pengumpan Tomat(lycopersicum Esculentuni)
Pada Mesin GradingTomat TEP-3
Totok Herwantd, Andronikus Damanik, Dedy PrijatnaZMimin Muhaemiff, Muhamad
saukar: Wahyu K Sugandhl 394
Penentuan Tingkat Kenyamanan Anak Ayam Dengan Pengoiahan Citra
M. MUhaemirr, Handartd, L Setiawanb, A.A. SitinjakaZ...Error! Bookmark not defined.
HASIL DISKUSI BIDANG ALAT DAN jviESIN PERTANIAN 405
HASIL PERUMUSAN SEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
421
rLft.ATI\IAn1\11\rTf""\1\..11\' r:-rTf"\ IlIunIU"" ヲB|QZZセMイイZZBtGQ| UTr'\T ....rHA
セlNNiBijNiGuB|イ|N ャGjiBG|セjNuiGjiBG|lN I I U'" UI'JI""M.U - 1""L..f'\.1 L.I M. - I u,1""J. LV.1..,. _
_ BIDANG ALAT DAN M-ESIN PERTANIAN
SNP2014 - 838
RANCANG BANGUN SISTEM kENDAll PROPORTIONAL
INTEGRAL-DERIVATIVE PADA PENGENDALIAN KONSENTRASI
Made Ekalaya Prathisthaya\ Liyantono\ Solahudin1.
lDepartemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Kampus Dramaga, PO BOX 220, Bogor, Jawa Barat
e-mail: madeekalaya@yahoo.com
ABST.H\K
KegiCltclfl tmdioClYCI taflClfflClfl hiotOpOfl-ik ITIeITIe-rtukClfl peflgefldaliafl tetnadap
konsentrasi larutan nutrisi agar konsentrasi larutan nutrisi tersebut sesuai dengan kebutuhan nutrisi. Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun sistem kendali
konsentrasi larutan nutrisi menggunakan sensor EC (elctrical conductivifYj, dengan
menggunakan metode PlD. Penelitjan jnj dilakukan daJam 4 tahap, yajtu kalibrasi sensor
EC, simulasi penurunan konsentrasi larutan nutrisi karena proses evapotranspirasi,
penentuan parameter kendali PID (Kp, Ki, Kd) secara trial & error, dan simulasi
pengendalian EC dari larutan nutrisi. Hastl validasi pada tahap 2 sudah memuaskan yang
ditunjukan oleh nilai RMSE sebesar 0.025 gram dengan nilai koefisien determinasi 0.973.
Kemucfian setelah dUakukan trIal & error pada penentuan parameterKp, Kl, Kd dlperoleh
nilai berturut-turut 5, 5000, 200, dengan nilai toleransi ±6 %. Nilai tersebut adalah nilai
yang paling optimal dengan ditandai osilasi nilai EC terukur disekitar nilai EC target dapat teredam. Hasil simulasi pengendalian EC terukur dari larutan nutrisi didapat nilai RMSE sebesar 0.023 dS/m dan ョセ RMSE dari bobot nitrogen 0.012 gram.
O!eh
karenanya, dapat dikatakan sistem kendali PID ini dapat mengendalikan nilai EC disekitar nilai target.Kata Kunci: EC(electrical conductivifYj, sistem kendali, PID(Proportional-
Integral-derivative)
PENDAHUlUAN
Menurut Van Nostrands, SCientific Encyclopedia (Considine 1976), hidroponik adalah
pembudidayaan tanaman tanpa menggunakan tanah dimana teknik ini memanfaatkan
IT'Nセィ ..ィセセ セiL t ..I' NNiセiセセ iセセ t t . , M k セNNQ t ' , ,
pe
J"HHU'.JHGHGf'.:ar
.anamafl ul U<P.alH KP.U.Gll flUnSf __ngan ..。セrャuヲャァ。ョ flU.rlS! seSJJaldengan kebutuhan mineral tanaman tersebut. Kegiatan budidaya tanaman hidroponik memerlukan pengendalian terhadap konsentrasi larutan nutrisi agar konsentrasi larutan
_ _iセ ...i,..i .._ ..".._h...."'_1"'1iセゥ ri セ⦅ I,_hlI""1 ... _ _ I ...i,..i ... _ ...- ... _ In_,.. ... ,n1
-:J'
I\lil... ; ,..I ..." ... _ ...IIUU1.::1' セci NZZicuuセ .::IC.::IUOI uciiセoャャ BGcuuセuiioii IIUU.,:>1 1.011011 lOll \ ,,"C':>II LV.J.,J). 1'''01 uoyo II0llLOI
listrik (electrical conductivifYj digunakan sebagai pendekatan untuk menentukan
konsentrasl melalul konduktivTtas TI5trik darllarutan (Hanan 1998). Semakln besar jumlah unsur yang terlarut dalam larutan nutrisi, maka nilai EC yang terukur juga akan meningkat secara linier (Hanan 1998).
Untuk セ ョセ EC dalam pene!itian mi, 、セオョ。ォ。ョ metode kenda!i
otomatis Proportional-Integral-Derivative (PID). Pada sistem PID, secara garis besar
kendali proporsional digunakan untuk mengurangi galat secara proporsi berdasarkan nilai teiukui seketika. Kendall Integial mangakumulasi galat yang telah beijalan, sehingga menggiring nilai galat secara perlahan menuju nilai no!. Kendali derivatif digunakan
SEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
- - -
----ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
sebagai laju perubahan galat dimana kondisi ini berfungsi sebagai antisipasi nilai galat di
キ。ォエオウ・セェオエNョケ。L .mempercepat respon kendati
proporskma!
dan .me.nIDgkatkan stabWtasdengan mengompensasi jeda yang ditimbulkan dari kendali integral (Neary 2004). Sistem
kendali PID sangat berguna untuk kondisi yang mengharapkan sistem mem
iii
ki responcepat teihadap peiUbahan lingkungan dan sistem kendall PID sangat beiguna untuk pembebanan yang berlanjut terus (Neary 2004).
penelltlan Inl secara umum bertujuan untuk merancang bangun slstem kendall
konsentrasi larutan nutrisi dengan EC sebagai parameter, berbasis metode
Proportiona/-Integra/-Derivative(PID). Untuk mencapai tujuan tersebut, maka dilakukan simulasi pola
penurunan konsentrasi larutan nutrisi hidroponik karena proses evapotranspirasi,
penentuan .parameter kendaU PID (Kp, kセL Kd) secara trial
&
error, ウヲヲゥQNャjャ。ウセ セEC dari larutan nutrisi menggunakan parameter kendali PID yang sudah ditentukan. Penelitian ini dilakukan dalam skala model. Dimana gangguan terhadap sistem kendali dalam bentuk penurunan konsentrasi larutan hidroponik karena proses evapotranspirasi dimodelkan berdasarkan data penurunan bobot nitrogen terserap oleh tanaman. Skala model juga dlaplTKasTKan terhadap sistem pencampuran larutan hidroponTK, yaltu antara larutan hidroponik dengan air.
METODOLOGI
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Mei 2014 hingga Agustus 2014. Kegiatan ョ。ョャBQセイyG|ィゥャBZZャャョ rI"::ll""::ll r""irnlll"::llt"'i non"nl"::llh"::lln ,-I':) .... narn.IlIt"'lln"::lln h"::ll,..il ....onaliH-:.n rliI"::llL,.IIV"::lln Ai
エj|キNiiセuiiiuiiuii UU\"U, wIiIIUIU",,', BBGMiiセviuiiuii \.JUII tJ"""111u""UIIU.I IIU"'II 1--''-1 1' - I I \.lUI 1 u.u...' U f ' U I I u_ Laboratorium Teknik Bioinformatika, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Insfltut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas laptop, software Arduino 1.0.5
untuk pembuatan
program, 1 buah
sensorEC
probeCS200, EC
meter eM-l1P,3
buahkatup selenoid 12 volt, board mikrokontroler Maxiduino untuk kendali sistem,
mikrokontroler EZO-COM untuk pembacaan data EC, wadah pencampuran nutrisi, wadah
larutan pupuk cair, timbangan 1 kg, pompa udara (aeratol>j sebagai pengaduk, kran infus
untuk simulasi penyerapan nitrogen oleh tanaman. Bahan yang digunakan dalam
penefirian inl adalah pupuk hidroponlk calr dengan merek dagang
AB
mix dan airterdestilasi.
p・ョーu「イセ セ e1edriCillセカゥエケHヲcI
Penelitian ini diawali dengan kalibrasi sensor EC dengan kode alat CS200 dan EC meter CM-21P yang dilakukan pada tanggal 23 Maret 2014 di Laboratorium Teknik
Bio-it"'lo.,:_...-"""'..iI,... I""'\__ ...+_..-_t"'lo T_I,_a, I\JI_....i_ セ .... " C,,...i ..._..- T_...i ... n,... _i ... _ 0 __ "... V .... lih... ;
III1UIIIICH.Ir..U, U-';;:;IJUI \,CII ICII I C I ' I I I " I·.C,,:)III UUII uiuセiセGMciiiL "LlI.,;)U\.U\. rC;:I \,0111011 uセui • • 'OIlUI。セQ dilakukan terhadap EC meter CM-21P terlebih dahulu. Kalibrasi untuk EC meter dibagi menjadi tlga tahap yaltu kalibrasi kerlng, kallbrasi EC rendah dan kalibrasi EC tinggi. Setelah dilakukan kalibrasi terhadap EC meter CM-21P, dilakukan kalibrasi terhadap
sensor EC CS200 dengan menggunakan beberapa titik volume AB mixyang digunakan
sebagai bahan dalam penelitian ini dan hasil pengukuran sensor EC dibandingkan dengan
alat ukur EC meter CM-UP. tセ 「。ァセ pupuk A maupun 「。ァセ pupuk B ュ・ュュォセ
perbandingan 1: 1 sesuai dengan penggunaan pupuk cair hidroponik AB mix yang
dianjurkan. Pembacaan data dari sensor dilakukan melalui mikrokontroler EZO-COM dan
komputei. Pembacaan EC metei Cty1-21P dilakukan melalui recorder.
セZ . 1 _ ' .II: t r '1_- t ... . '.11: U 2 f t 1 d . •
LBBュGNョ。セ
penurunan
Nセッョウ・ョaSI
«ftu
:an
nu..nsl "arena proses e ..
セNNNNLNイ。ーNUーャイ。ウャSEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
-
-ISBN: 978 - 602 - 9238 - 92 - 1 BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
Komoditas yang digunakan untuk simulasi penurunan konsentrasi larutan nutrisi
karena proses €v.apotranspjrasi
adaBhtanaman t.omat
(Lycpersiccon eSC/llenturn).Tanaman tomat tidak benar-benar digunakan, tetapi yang digunakan adalah data penurunan jumlah nitrogen di dalam wadah larutan nutrisi yang digunakan untuk budidaya tomato Simulasi diawali dengan melakukan penyetelan alat penetes, dimana
dalam simulasi ini yang digunakan adalah infus. Infus disetel secara trial & erroragar
mendapat debit yang dllnglnkan.
Data diperoleh dari yゥ・Oセ water use and nutrient uptake ofa tomato crop grown on
coconut coir dust (Rincon et al. 2005), dimana sumber telah melakukan penelitian
mengenai penurunan jumlah nitrogen yang disebabkan proses penyerapan nutrisi oleh
tanaman tomat.
Berdasarkan informasi yang tertera pada kemasan pupuk cair hidroponik AB mix
bahwa dari total padatan AB mixyang belum dilarutkan dengan air, terkandung 9.9 %
nitrogen (N03-). Berdasarkan informasi tersebut, nilai total volume terukur dari hubungan
antara EC terukur dengan total volume AB mixdapat dikonversi menjadi bobot unsur hara
(bobot nItrogen).
Setelah simulasi dilaksanakan, hasil dari simulasi di validasi terhadap data analogi
penurunan kumulatif total nitrogen (N03-)terserap di wadah larutan nutrisi.
Penentuan parameter kendali PIO(Kp,
Ki,
Kd) secaratrial
&error
Slstem kendall
pm
yang dloperaslkan tidak blsa stabn ketlka mencapal nnal tltrKacuan (set point). Maka dari itu diberikan suatu nilai toleransi agar semua kran bisa
diposisikan pada posisi tertutup dan proses yang terjadi hanya proses pengadukan. Dari kegiatan penyetelan yang telah dilakukan, ditentukan nilai toleransi pada awal penyetelan
yaitu
sebesar
±8.8
% 、。イセ ョゥA。セ エセキNNacuan
(set pain!). Peny€tean di!anjutkan denganmenentukan nilai konstanta proporsional, konstanta integral dan konstanta
derivative secara berturut-turut yaitu sebesar 20, 3000, dan200.
Simulasi pengendalian EC dari larutan nutrisi
Slmulasl dTIakukan dl Lab. Teknlk Blo-lnformatlka, Departemen Teknlk Mesln dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Alat dan bahan yang digunakan untuk simulasi ini sama seperti yang digunakan untuk model penurunan konsentrasi larutan karena proses evapotranspirasi. Hanya saja ditambahkan ember larutan nutrisi dan kran otomatis
t.lt oct. セセセセセセセセio cG[セN b ' . 0 、oiセi • •1. LNセiセセセ 2 ィセセG rI"'..."' ...
サGMTQセuNN sャセセZ・ュ LBLBoGiGセZイMhエNNエ。エャ。ョN ]エヲBjNセsA Inl ltal'.L'!".an ;:)'Ctama Hall, GMG]セL
pengambilan data setiap50menit sekali.
SEMINAR NASIONAL FrIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
-- - - -- - - ----ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
,.-
-+j'
pLセNAAyNエャセA`N
(funning)pm
J
セ
!!Ptul£
セェNセャセQpjセNエiIセセャゥ
ECI
セNANュAAィャᄃゥ
セセANNセpNャ AゥZNセャャセャゥ
ECI I I . I
I I I
:'1ode I pNュAAセNQAjAAAA ァNqセNAAjァャャj
セ セ・jャ、。ャQ Pill &..eJll!2gII
j
J
J W.e.na
エセᄋ。NpoョZュウGーェョウjparameter
k!n4.:ili
mP-Uit!J
I
ll-'
,
セ
!
セ
==rx:---(i""'_;:.lJ
( GセQ・セI セO
qN_NijANqセj ItィィセャA PJ.Q.Sedセャ
P£t1$Ufu!.
Keter6flgan
A: Simulasi pertumbuhan tanaman B: Pengendalian nutrisi dengan PID
Prosedur dari penelitian yang dilakukan ditampilkan pada Gambar 1. Tahapan penelitian dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian simulasi pertumbuhan tanaman sebagai model gangguan terhadap sistem kendali PlO, dan pengendalian nutrisi dengan PID
merupakan simu!asi pengenda!ian nilai electrical conductivityCEC) dengan menggunakan
sistem kendali PID.
HASIl DAN PEMBAHASAN
Kalibrasi Sensor Electrical Conductivity (EC)
Kalibrasi sensor EC diawali dengan kalibrasi terhadap EC meter CM-21P terlebih dahulu. Kaiforasi dibagi menjadi tiga tahapan yaitu kalibrasi kering yaltu EC meter
dikondisikan tidak terkena larutan atau cairan apapun (EC probe kondisi kering).
Digunakan larutan KCI dengan nitai EC 12.880 dS/m sebagai EC rendah dan 80.000 dS/m sebagai EC tinggi yang telah dilengkapi bersamaan dengan sensor EC. Hasil dari kalibrasi
EC meter CM-21P
M、セN。ューuォ。ョ pa-daGamhar 2. Persamaan regresi
yangmdapat
ケ。セオ y=
1.126x - 0.661, merupakan hasil pencarian regresi data terukur EC meter CM-21P terhadap EC acuan yaitu kalibrasi kering dan kalibrasi EC larutan KCL. Persamaan regresi..._ ... L... ... l... __ .. __ ... _ ...1_1,•••• _ ... 1, ...__ ... :1_:r:r .... _ ..i f\ ["0""7 ....r l i on nnn セイj⦅
It:1 ;:)t:UUl IIOIIYO Ut:IIO"'U UlllU'" I t:IILOIIY 111I01 l.\..UOII U.JOI uセOiii ;:)01111J01 Ou.UUUuセOiiiN
SEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
- - -
-ISBN: 978 - 602 - 9238 - 92 - 1 BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
80 . - /
:§
セセ y=U26x -oNセセUP /
セTP
/ ' /セセセ
I
/
Nセ
10 I / /o
セO. -_. --
.-o
20 40 60 808.00<l Hl.OOO
T"""r" • • • •..1. ••• , . " ,f ,,",1T\F.JC'< I .•• '
L\..,.lliCl,Cl \,..-n'!-"lrBuセOiuI
Gambar
2Grafik hubti11gan antara data penguKuian
EC meterCM-2iP terhadapnflai
EC acuan
Seteiah pengaiibrasian EC meter CM-2iP, diiakukan kaiibrasi terhadap sensor EC
C5200 At/as-SCientificmelalui EC meter CM-21P. Hasil dari kalibrasi dapat dilihat pada
Tabel 1 dan Gambar 3. Persamaan regresi yang didapat dari hubungan EC terukur antara
sensor EC CS 200 dengan EC meter CM-21P yaitu y
=
1.228x - 0.721. Persamaan regresi [image:10.605.150.481.380.667.2]tersebut hanya ber!aku pada rentang nila! EC 0.587 dSjm sampai 80.000 dSjm. D!dapat nilai koefisien determinasi sebesar 0.998, yang memiliki makna bahwa 99.8 % keragaman diantara data EC meter CM-21P dapat dijelaskan koreiasinya dengan data sensor EC C5200.
Tabel 1 Data pengukuran EC di dalam 1 liter air yang dilakukan
men.ggllnakan
sen.sor
EC
CS20QdanECmeter CM-21PLarutan 5tok A Larutan 5tok B Sensor EC EC meter
HセB HセB HLNicGOセ| (,.IC'Lセ|
\""
) \1111) \U..>(III) \U..>(III)0.900 0.900 0.509 0.008
2.500 2.500 1.564 1.196
5.000 5.000 2.878 2.696
7.500 7.500 3.968 4.126
10.000 10.000 5.102 5.681
12.500 12.500 6.000 6.728
15.000 15.000 6.700 7.167
20"000 20"000 R947 10A34
10.0001 Y=
QNRRセx
• 0.72[i
l
R'= 0.99E
8.000セ
6.000I
. /,"
セ J /
E
4.000i
/
u
i
w
2.000
I
0.000I . / /
{1.00<l 2.00<l 400<l
[image:10.605.145.486.381.670.2]SensorECCdS/m)
Gambar 3 Grafik hubungan antara data pengukuran dar! sensor EC C5200 terhadap EC meter CM-21P
SEMINAR NASIONAL
mp
UNPAD - PERTETA - HIPI 2014BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
セM セMMMMM セMMM
-ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
Simulasi Penurunan Konsentrasi Larutan Nutrisi Karena Proses
ヲカ。ーッエイ。ョセ。Nウゥ
Data jumlah nitrogen terserap mengacu pada jurnal Yield, water use and nutrient
uptake of a tomato crop grown on coconut coir dust(Rincon et at. 2005). Pada jurnal
tersebut tidak ditampilkan data nitrogen terserap oleh tanaman tomat (Lycopersicon
eSC.(J!ent/im) sehffigga di!akukan inter.po!asi terhadap grafi!< penyerapan nitrogen o!eh
tanaman tomat
Dikarenakan waktu penelitian yang terbatas, maka waktu simulasi dipercepat 98 kali, atau dengan kata lain menjadi 2 harL Penyesualan dilakukan karena dalam simulasi
di analogikan bahwa penanaman pada kondisi nyata yang dilakukan yaitu 2 tanaman/m2
dan dTIakukan pemanenan serta pengukuran bobot buah setelah i 96 hart D1sebabkan tidak memungkinkan untuk dilakukan simulasi sesuai dengan waktu penanaman tomat
sesungguhnya yaitu sekitar 196 hari mulai dari penanaman sampai panen sesuai dengan
penelitian yang dilakukan di dalam jurnal referensi. Percepatan dan penyesuaian seperti
Nヲイセ、エZ r.I.i;U: dft '11, ...."'r1'" G セェLNLセセ 4 O' l"n;l, filt ...."'r1 イL[セセェLNLセセ 4
yang セAj⦅Nセセ ..an セNセセZ。ウ ...amplfl'..an 1-="... J3H1UClt • A。ョ。BセヲヲゥN。ョ {)fa.... '\.1<...a j。エQエGセBG。エ
[image:11.595.116.522.294.566.2]menjadi penurunan sejumlah nitrogen pada wadah larutan nutrisi dan ditunjukan pada Gambar 5.
bfJ r-, 0.400
セ セ セ
0.300;>.. セ .... 0 ?OO
'0
セ セ.-.t:; ...o"C...セ 0 100.
__ ""i:::r.1"1. " A n
セ セ V.VVV
o
0.5 1.5 2Waktu (hari)
<:,",..,hO,., Dinrnn of::>1 (')nnl;:\ ... \,AIIIL.I""'I. "11 I'-V' I ....toY " \ , " V V J )
Gambar 4 Grafik perubahan kumuJatif totaJ nitrogen (N03-) terserap oJeh tanaman
tomat yang dipercepat menjadi 2 hari
0.400
'"
セ 0.300
);;;"2
セ セ 0.200
0 " - '
.g
0.100C!.l
• セ A • セ Aセ セ セ セ A • • .or. ..
..
..
..
..
..
..
....
1.5 2
nitrogen (N03-) terserap di
0.5 0.000
o
1Waktu(hari)
5 Grafik analogi penurunan kumulatif bobot wadah iarutan nutrisi
Gambar
Setelah dTIakukan s1mulas1 d1dapat data sepert1 yang d1tampTIkan pada Gambar 6. Dilakukan validasi data simulasi terhadap data model penurunan bobot nitrogen. Didapat
nilai RMSE sebesar 0.025 dengan koefisien determinasi (r2
) 0.973. Dari hasil validasi
RMSE, memilki makna bahwa rata-rata nilai simpangan data simulasi yang didapat dari
pengukuran .aktual dIDandingkan dengan data model penurunan bobot nitrogen yaitu
sebesar 0.025 dengan satuan gram. Dari hasil pencarian koefisien determinasi, 97.3%di
antara keragaman data model penurunan nitrogen selama 2 hari yang dijadikan sebagai referensi dapat dijelaskan korelasinya oleh data penurunan bobot nitiOgen dari EC teiUkur hasil simulasi penurunan konsentasi larutan karena proses evapotranspirasi.
Dar1 nlla1 RMSE dan koefis1en determ1nas1 yang d1dapat, b1sa d1katakan bahwa
SEMINAR NASIONAL FTIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
セMMセセセセMMMMMMM
ISBN: 978 - 602 - 9238 - 92 - 1 BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
model simulasi penurunan konsentrasi larutan hara budidaya tomat selama 196 hari sudah dapat、ェウゥュオbセ。ョ^
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
o
0.5 1 1.5 2 2.5 [image:12.595.181.512.107.225.2]Waktu
(hari)Gambar 6 Simulasi penurunan konsentrasi larutan selama 2 hari, grafik observasi (e)
dan grafik model penurunan bobot nitrogen (0)
'Penentuan 'Parameter Kendali 'PID(Kp,
Ki,
Kd) secara Trial&ErrorPada awal penentuan parameter kendali, ditentukan nilai Kp, Ki dan Kd
berturut-turut adalah 20, 3000, 200. セjゥャ。ゥ toleransi untuk semua aktuator yaitu kran dipcsisikan
mati yaitu ± 8.8% dari nilai titik acuan (set point). Tampilan pada penentuan awal
parameter kendaU
PID
dltunjukan pada Gambar 7.10 I
I
?81
k-i:
- :M
:li,.---
WIj
-o
a---
--o
100 200Waktu (menit)
1"::...,....,.,h"':),l", uセLNNゥi セNNNLN ...i t"'\"' ... ""'..nl--:lon Vn_'" Vi_",f\nf\ Aoo:\n vセ⦅ ,nn ,.fnn""::'ll ...il"':'\i .."':\ ...",....,.. n I:'
UUIIIUUI I I IU..:l1I \..lUI I tJ"C,;11 YC\.\;;IUII . ' t J - L V , .'\,.I- ... VVV, \.JUII " U - L.VV, uMG[Z[iiセuii IIIIUI LUIY'C\. V.,J
dS/m, 1.5 dS/m, 2.5 dS/m, 6 dS/m berturut-turut berwarna ungu, biru, merah dan hljau
Dilakukan trial&errordengan mengubah nilai konstanta proporsional dan konstanta
integral, serta merubah nilai target untuk melihat respon kendali. Konstanta derivatif tidak lkut djrubah karena blB djrubah kurang berpengaruh terhadap respon sJstem, akan tetapj
berpengaruh dalam peredaman osilasi dari nilai EC disekitar nilai target. Dari trial& error
yang dilakukan didapat nilai Kp, Ki dan Kd yang paling baik karena respon kendali lebih cepat dan bisa menjaga nilai EC disekitai nilai taiget. Paiametei kendall yang didapat
dengan Kp, Ki, Kd berturut-turut adalah 5, 5000, 200, dengan nilai toleransi titik acuan ±
6
Dio.
Hasli dar) parameter terpllTh ditamplikan pada Gambar 8.SEMINAR NASIONAL FfIP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014
BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
---- -- - - -- - -
---ISBN 978 - 602 - 9238 - 92 - 1
300 200
100
_ 8
セW
.. ---II...!!!!!!!"II----"'" 6
-セ 5
セ 4
I
g
!II..
-",'---1o
Wakiu (meuit)
Gambar 8 Hasil dari penyetelan Kp=5/ Ki=5000/ Kd=200/ dengan nilai target 0.5
dS!m/
1.5
dS!m/2.5
dS!m,6
dS!m berturut-turut berwarna ungu, biru,merah dan hijau
Simu!asi Pengendalian EC dar! Larutan Nutrisi
SJmuJasj jnj
dllakukan dengan menggunakan model yang telah divalJdasi
sebelumnya di dalam simulasi penurunan konsentrasi larutan nutrisi karena proses evapotranspirasi dimana model berperan sebagai gangguan terhadap sistem kendali. HasilrI"=lIlI"'il""irY"uNiセエBBゥ non"ot"'\rI"=lIli"=lln t:rrI"=lIvi 1"=11"" iセB]ゥョ t''liII ...iri rI"=IIn"':!lof-rlilih"=llf-t"'\"=lIrI":!o f:"=lIrnh":) ... 0
UUI I .;tIlIIUIU.:J. ijGMiiセBBGiiuuiiuii 1-'"'"\,lUI I lUI U\.Ul. IIUl.' I.:JI UUJ-IU\. UIIUIU\,lJuuu U U I I I U U I J
i::l
0.2o
o
1 2 3Waktu(bari)
Gambar 9Simulasi sistem kendali EC yang dilakukan selama 2 hari dengannilai target
i).710 dSjm (gaMs merah)
Bila Gambar 9 didekati dengan satuan bobot nitrogen dalam gram, maka akan didapat hasil yang ditunjukan pada Gambar 10. Dapat dilihat dari Gambar 9/ bahwa sistem dapat menjaga nilai EC disekitar nilai target yaitu 0.710 dSjm dengan kondisi nilai
EC terukur tidak keluar dari rentang nilai toleransi yang diberikan yaitu ±6 %. Setelah
data ditampilkan dalam bentuk nilai EC, data dikonversi menjadi bobot nitrogen agar bisa dibandingkan dengan model dari simulasi penurunan konsentrasi larutan nutrisi karena
proses evapotranspirasi. Tampilan data dibandingkan dengan model penurunan
konsentrasi larutan ditunjukan pada Gambar 10 untuk memperlihatkan larutan nutrisi yang dikontrol dengan yang tidak. Pada Gambar 10, ditunjukan hasil dari simulasi sistem kendali EC dalam bentuk bobot nitrogen dengan satuan gram. Hasil tersebut kemudian divalidasi dengan nilai target yang ditandai dengan garis berwarna merah. Nilai target
M、セエ・ョエオォ。ョウ・「・ウ。イ
0.355 gram beroosarkan jumJah
bobot
ョセエイッァ・ョ M、セ 。キ。セkoodisi
simulasi dan dijaga di sekitar nilai tersebut.
Untuk validasi yang dilakukan terhadap EC terukur, didapat nilai rata-rata simpangan 0.023 dSjm. Validasi yang dilakukan terhadap bobot nitrogen terukur didapat nilai rata-rata simpangan 0.012 gram. Dari hasil perhitungan nilai rata-rata simpangan EC dan hasH perhltungan nnal rata-rata simpangan bobot nitrogen/ dengan menggunakan metode RMSE, dapat dilihat simpangan yang terjadi kecil. Selain itu data EC terukur
berada pada rentang nilai toleransi yaitu ±6 %, dengan batas bawah 0.667 dan batas
atas 0.752. Maka dari itu/ dapat dikatakan bahwa sistem kendali PID yang dioperasikan
se!ama
2ィ。イセdapat
menjaganUai EC -di sekjt..ar nHai target.SEMINAR NASIONAL FnP UNPAD - PERTETA - HIPI 2014 _
[image:13.595.108.563.40.417.2] [image:13.595.213.479.75.184.2]MMMMMMMセセM
ISBN: 978 - 602 - 9238 - 92 - 1 BIDANG ALAT DAN MESIN PERTANIAN
セoa
e
セE C
.:5
6Gb"-.
-セoNS
セ
セoNR セ
r. ....,
セ 0
i°'!
セ
°
"
o 1 2 3
[image:14.600.113.510.45.189.2]Waktu (hari)
Gambar 10 Hasil simulasi pengendalian EC (e) yang dibandingkan dengan model
peflUfllflan 'Konsentrasi 1arutan nutrisi karelia proses evapotransph'C1si (0)
KESIMPULAN DAN SARAN
Model penurunan konsentrasi larutan hidroponik karena proses evapotranspirasl sudah dapat disimulasikan dengan nilai RMSE sebesar 0.025 gram dan koefisien determinasi 0.973.
Didapat besar parameter kendali PID yang optimum dengan Kp, Ki, Kd
berturut-turut ュ・ュwォセ ョセNj。Nゥ 5, SOOO, 200, dan ni.Ja.i toleransi ±:6%. Oigunakan parameter ken<:la«
PID yang didapat untuk mengendalikan nilai EC di dalam larutan nutrisi yang ditakukan di dalam simulasi pengendalian EC dari larutan nutrisi. Setelah dilakukan validasi terhadap
data dari EC terukur dan data dari bobot nitrogen, berturut-turut didapat nilai Rt·1SE 0.023
dS/m dan 0.012 gram. Dapat dikatakan dari nilai RMSE yang didapat, simpangan yang terjacfj antara niia'j EC yang terukur dengan nilai EC target cukup keen. Sehlngga dapat dilihat bahwa sistem kendali PID yang dibangun dapat menjaga nilai EC disekitar nilai target. Hal tersebut didukung dengan nilai data EC terukur yang berada pada rentang ±6 % dari nitai target.
Pengembangan suatu metode ッーエイョ。ウセ dan metode komputasi perkl dUakukan
untuk mencari nilai konstanta proporsional, konstanta integral dan konstanta derivative yang paling ideal untuk pengendalian konsentrasi larutan nutrisi menggunakan system
1. __ .... _1: nTf""\
1\t::IIUOII ,...lU.
DAFfAR PUSTAKA
Considine DM. 1976. Van Nostrand's: Scientific Encyclopedia fifth edition. New York (US):
Van Nostrand Reinhold.
Hanan JJ. 1998. Greenhouses: Advanced Technology for Protected Horticulture. Florida
(US): CRC Pr.
Neary E. 2004. Mixed-signa! centre! circuits use microccntro!!er for flexibility in
implementing PID algorithms. Analog Dialogue (38) [Internet]. [diunduh 23 Maret
2014J.
Tersedia pada: http://www.analog.comlanaloadialogue.Resh HM. 2013. Hydroponic Food Produdion: A Defimtive GUidebook for The Advanced
Urtrn.o エ]セBNBGNッBNッBN セLNNLイA fhn rrtrnrrl,t=u..,...ゥセQ Uir!,."",.,,,,",.. t=".,.,.AI.o". coiOlセBB C:Ail-i,.,,.., t\I.o\a. vイB|セHL
I I V I I I ... V U , U \ . . , ' ..., U I I U LII'-' ...V l l t I l l ' - " c . . . I U I I I I U I V j J V ' I I... \-11""""\,,.1 - ' \ - ..." , L..U/UVIII 1'1'... " I V I A .
(US): CRC Pr.
Rincon LP, Perez A, Abadia A, Pefficer
C.
2005. Yield, water use and nutrient uptake of atomato crop grown on coconut coir dust. Ada Hort. 697ISH5.73-79.