SISTEM KONTROL pH DAN EC LARUTAN
SERTA SISTEM PENJADWALAN DALAM TEKNIK AEROPONIK
BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
Yosua Kristantius Candra
NIM: 612009039
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
i
INTISARI
Makin sempitnya lahan pertanian dari tahun ke tahun membuat hidroponik menjadi
salah satu alternatif budidaya tanaman. Dari berbagai macam teknik hidroponik yang ada,
aeroponik merupakan teknik hidroponik yang memiliki banyak kelebihan dibanding cara
bertanam konvensional maupun teknik hidroponik lainnya. Namun, aeroponik
membutuhkan penyiraman berulang kali dan pengecekan kondisi larutan nutrisi secara
rutin yang menyebabkan teknik ini jarang digunakan.
Untuk mengatasi masalah tersebut maka pada skripsi ini dibuatlah sistem untuk
mengawasi dan mengontrol kondisi larutan nutrisi secara otomatis yang meliputi derajat
keasaman (pH) dan konduktivitas (EC) larutan agar tetap stabil pada batas nilai yang
ditentukan oleh user. Sistem penjadwalan (waktu kapan tanaman diberi nutrisi) juga
ditambahkan karena proses pemberian nutrisi dalam hidroponik merupakan proses yang
dilakukan secara kontinu dalam jangka waktu yang panjang. Dengan adanya sistem
penjadwalan ini maka pemberian nutrisi pada tanaman bisa dilakukan secara otomatis
sehingga permasalahan yang terjadi jika pemberian nutrisi dilakukan secara manual dapat
diatasi.
Berdasarkan pengujian, alat yang dibuat dapat menjaga pH larutan dengan ralat
1,38% dan EC larutan dengan ralat 2,5% dari nilai set point. Jadwal penyiraman diatur
sebanyak 24 kali waktu ON-OFF setiap hari dengan waktu ON selama satu menit tiap jam.
Dengan pengaturan tersebut tanaman kangkung yang digunakan sebagai tanaman uji dapat
ii
ABSTRACT
The limited agricultural land from year to year makes hydroponic be an alternative
crop cultivation. From a wide variety of hydroponic techniques existing, an aeroponics is a
hydroponics technique that has many advantages over the conventional way of farming and
other hydroponic techniques. However, aeroponics needs watering repeatedly and check
the conditions of nutrient solution a routine basis that caused this technique is rarely used.
To overcome these problems, in this thesis made a system to monitor and control
the condition of nutrient solution automatically covering the degree of acidity (pH) and
conductivity (EC) solution to remain stable in the limit values specified by the user.
Scheduling system (time when plants were given nutrient) is also added because the
nutrients in hydroponic process is carried out continuously process within long period.
With the scheduling system is the provision of nutrients in plants can be done
automatically so that problems that occur if nutrition is done manually can be overcome.
Based on testing, a tool created to maintain the pH of the solution with 1.38% and
EC errata solution with a 2.5% error of the set point value. Watering schedule is set as
much as 24 times the ON-OFF time per day with a time of ON for one minute every hour.
With such an arrangement plants were used as test plants can grow to a height of about 30
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus yang selalu menyertai penulis selama
menempuh pendidikan sampai sekarang, hingga penulis dapat menyelesaikan perancangan
serta penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Papa, Mama dan Nenek tersayang yang sudah memberikan bantuan material,
motivasi secara langsung maupun tidak langsung dan doanya. Terima kasih atas
dukungan dan nasihatnya.
2. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
sebagai pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan
bantuannya hingga skripsi ini selesai. Serta Bapak Ir. Djoko Murdono, M.S.
yang telah memberikan ide topik skripsi, saran dan bantuannya.
3. Adonia Tiara Bunga Kirana yang dengan “sabar” dan penuh cinta memberi
semangat, dukungan dan kepercayaan sehingga memotivasi penulis untuk segera
menyelesaikan skripsi.
4. Teman-teman angkatan 2009 yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu
persatu.
5. Teman-teman KFC, teman-teman KP, teman-teman Duren, teman-teman
nge-game, teman-teman renang, teman-teman jalan-jalan, teman-teman nonton film,
teman-teman pendaki gunung dan teman-teman lainnya.
6. Teman-teman reuni angkatan nakal, Bill, Kefas, Ricky, Angga, Ocak, Bobby
dan Om Made yang secara langsung maupun tidak langsung sudah memberikan
motivasi dan semangat penulis supaya segera lulus.
7. Teman-teman penghuni Lab XT selama mengerjakan skripsi.
8. Seluruh staff, dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis
iv
9. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan
terima kasih.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Januari 2016
v
1.4. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Hidroponik ... 5
2.1.1. Keunggulan Teknik Hidroponik ... 5
2.1.2. Macam-macam Teknik Hidroponik ... 6
2.2. Pengaruh EC dan pH Larutan ... 8
2.3. Mikrokontroler Arduino Mega2560 ... 9
2.4. RTC (DS3231 AT24C32 Clock Module) ... 11
2.5. WiFi Module ESP8266 ... 12
2.6. Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 12
2.7. Sensor EC ... 14
2.8. Sensor pH ... 14
BAB III PERANCANGAN ALAT ... 16
3.1. Gambaran Sistem ... 16
3.2. Gambaran Kerja Alat ... 17
3.3. Perancangan Perangkat Keras ... 17
3.3.1. Pengendali Utama ... 17
3.3.2. Pengkondisi Sinyal Sensor pH ... 19
3.3.3. Pengkondisi Sinyal Sensor EC ... 23
3.3.4. Sensor Ulttrasonik HC-SR04 ... 23
3.3.5 RTC DS3231 ... 24
vi
3.3.7. Instalasi Plant Aeroponik ... 26
3.4. Perancangan Perangkat Lunak ... 27
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 29
4.1. Pengujian Jadwal Penyiraman ... 29
4.2. Pengujian Sensor EC ... 30
4.3. Pengujian Perubahan EC ... 33
4.4. Pengujian Sensor pH ... 34
4.5. Pengujian Perubahan pH ... 36
4.6 Pengujian Sensor Jarak HC-SR04 ... 38
4.7. Pengamatan Kondisi Tanaman ... 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 41
5.1. Kesimpulan ... 41
5.2. Saran ... 41
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Sistem Aeroponik ... 2
Gambar 2.1. Macam Teknik Hidroponik ... 6
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Arduino Mega 2560 ... 9
Gambar 2.3. DS3231AT24C32 Clock Module ... 11
Gambar 2.4. WiFi Module ESP8266 ... 12
Gambar 2.5. Cara Kerja Sensor Ultrasonik ... 13
Gambar 2.6. Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 13
Gambar 2.7. Arduino Conductivity Probe ... 14
Gambar 2.8. pH Lutron PE-03 Probe ... 15
Gambar 3.1. Gambaran Sistem yang Dirancang ... 16
Gambar 3.2. Skema Arduino Mega 2560 ... 19
Gambar 3.3. Realisasi Box Kendali ... 19
Gambar 3.4. Rangkaian Pengkondisi Sinyal pH ... 20
Gambar 3.5. Rangkaian Penguat Non-Inverting ... 20
Gambar 3.6. Rangkaian Peng-offset Tegangan ... 21
Gambar 3.7. Realisasi Rangkaian Pengkondisi Sinyal pH ... 22
Gambar 3.8. Penggunaan Arduino Conductivity Sensor A1002v1 pada Arduino ... 23
Gambar 3.9. Diagram Waktu HC-SR04 ... 23
Gambar 3.10. Konfigurasi Pin HC-SR04 ... 24
Gambar 3.11. Skema RTC DS3231 ... 25
Gambar 3.12. Skema Penggunaan Modul WiFi ESP8266 pada Arduino ... 25
Gambar 3.13. Realisasi Plant Aeroponik ... 26
Gambar 3.14. Bagian Dalam Plant Aeroponik ... 26
Gambar 3.15. Diagram Alir Sistem ... 27
Gambar 4.1. Grafik Nilai EC Terhadap Nilai Keluaran ADC Sensor EC ... 31
Gambar 4.2. Grafik Perubahan EC ... 33
Gambar 4.3. Larutan Buffer ... 34
Gambar 4.4. Grafik Nilai pH Terhadap Nilai Keluaran ADC Sensor pH ... 35
Gambar 4.5. Grafik Perubahan pH ... 36
Gambar 4.6. Kangkung Usia 24 Hari Setelah Tanam ... 39
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Perbandingan Bercocok Tanam dengan Hidroponik dan Konvensional ... 6
Tabel 2.2. Kebutuhan EC dan pH Tanaman ... 8
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Arduino Mega 2560 yang Digunakan ... 18
Tabel 4.1. Pengujian Jadwal Penyiraman ... 30
Tabel 4.2. Perbandingan Nilai EC Meter dengan Nilai Keluaran ADC Sensor ... 31
Tabel 4.3. Perbandingan EC Meter dengan Sensor EC Sistem ... 32
Tabel 4.4. Tabel Perubahan EC ... 33
Tabel 4.5. Perbandingan Nilai pH Meter dengan Nilai ADC Sensor ... 34
Tabel 4.6. Perbandingan EC Meter dengan Sensor EC Sistem ... 36
Tabel 4.7. Tabel Perubahan pH ... 36
