RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING TOTAL DISSOLVED SOLIDS (TDS) DAN SUHU AIR PADA TANAMAN HIDROPONIK

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING TOTAL DISSOLVED SOLIDS (TDS) DAN SUHU AIR PADA TANAMAN HIDROPONIK

Rahmat Nur Jaenuri

^1,

MuntaqoAlfin Amanaf, S.ST., M.T

²

Prasetyo Yuliantoro, S.T., M.T

³

D3 Teknik Telekomunikasi

Institut Teknologi Telkom Purwokerto

Jl. D.I Panjaitan No. 128 Purwokerto 53147, Central Java – Indonesia 17201047@ittelkom-pwt.ac.id (17201047@ittelkom-pwt.ac.id)

Budidaya hidroponik dapat dignakan sebagai solusi bagi masyarakat yang ingin menanam berbagai jenis tumuhan, namun tidak memiliki lahan untuk bercocok tanam. Akan tetapi, sistem cocok tanam hidroponik ini memerlukan lingkungan yang terkontrol, terutama diperlukannya pemantauan terhadap suhu aiir dan kepekatan nutrisi ait untuk menghindari penurunan kualtas tanaman hingga menyebabkan tanaman tersebut layu. Kadar kepekatan nutrisi dan suhu air yang tekandung dalam pola cocok tanam sistem hidroponik akan sangat memengaruhi tumbuh kembang tanaman. Monitoring terhadap tanaman dengan pola budidaya hidroponik dapat dilakukan melalui pemanfaatan dari perkembangan teknologi komputerisasi dan Internet of Things (IoT). Pada penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem monitoring terhadap total dissoved solids dan suhu air pada media tanaman hidroponik.Pada penelitian ini menggunakan dua buah sensor yaitu, sensor total dissoved solids dan suhu air.

Monitoring total dissolved solids dan suhu air ini dilakukan melalui sebuah aplikasi android yang telah terhubung dengan perangkat sistem monitoring tersebut. Untuk terhubung dengan aplikasi android, perangkat sistem monitoring total dissolved solids dan suhu air ini menggunakan protokol HTTP (Hypertext Transfer Protocol).

Kata Kunci- internet ofthings, total dissolved solds BAB I PENDAHULUAN

Dewasa ini, budidaya tanaman dengan pola cocok tanam hidroponik dapat dijadikan suatu pilihan, terutama pada daerah perkotaan, dimana lahan pertanian sudah mulai hilang dikarenakan padatnya permukiman, perumahan, dan dengan bentuk hunian yang minimalis. Sehingga memungkinkan tidak tersedianya lahan untuk bercocok tanam. Dengan kata lain, meningkatnya jumlah penduduk dapat menyebabkan berkurangnya ketersediaan lahan pertanian dikarenakan lahan pertanian tersebut digunakan untuk perumahan dan gedung perkantoran[1]⁠

Dengan teknologi hidroponik ini dapat menjadi solusi untuk beberapa kalangan. Terdapat keuntungan dalam penerapan pola budidaya hidroponik antara lain kemudahan dalam pengelolaan, efisiensi jumlah nutrisi atau pupuk, jumlah

air, dan juga dapat dikembangkan dengan cara komputerisasi atau dengan internet of things[2]⁠ . Dengan adanya sistem IoT ini dapat memudahkan petani hidroponik dalam pemeliharaan dan perawatan tanaman hidroponik.

Sistem IoT dapat digunakan pada tanaman dengan sistem penanaman hidroponik sebagai sistem monitoring kadar nutrisi pada tanaman dan suhu pada air yang digunakan pada pola cocok tanam hidroponik. Nutrisi atau pupuk sangat diperlukan utnk perkembangan suatu tanaman, sertiap tanaman membutuhkan kadar nutrisi yang berbeda beda jika kadar nutrisi kurang maka tanaman tersebut tidak akan rumbuh begitu juga jika kadar nutrisi yang diberikan berlebih maka tanaman tersebut akan mengalami keracunan nutrisi, nutrisi air akan terus berkurang seiring perkembangan dari tanaman itu sendiri[3]⁠ .

Pada penelitian yang dilakukan oleh Wibawa Kurniawan Putra pada tahun 2019 dengan judul “Otomatisasi Pengaruh PH AIR pada Sistem Hidroponik dengan metode Film Technique” pada penelitian ini membahas sistem monitoring ph dan nutrisi pada suatu tanaman hidroponik.

Namun pada penelitiannya hasil pemcaan sensor atau pemantauan kadar ph dan nutrisi pada tnaman hidroponik bellum dapat dilakukan melalui perangkat smartphone atau melalui internet.

Dengan demikian, pada tugas akhir ini, penulis membuat rancang bangun sistem monitoring Total Dissolved Solids (TDS) dan suhu air pada tanaman hidroponik dengan memanfaatkan NodeMCU v3 sebagai mikrokontroler, TDS sensor untuk membaca tingkat kepekatan nutrisi dan sensor suhu untuk mengetahui suhu air pada media tanaman hidroponik. Yang kemudian hasil pembacaannya dapat dimonitor melalui perangkat smartphone.

BAB II METODE PENELITIAN 2.1. Alur Penelitian

Pada penelitini ini ada beberapa tahapan yang akan dilakukan. Pertama dimulai dengan melakukan studi literature, lalu yang kedua perancangan perangkat keras lalu perancangan perangkat lunak dan pengujian alat. Pada alur penelitian ini akan dibahas mulai dari sistem kerja hingga

pengujian yang akan dilakukan. Berikut diagram alir dari alur penelitian yang digunakan.

Gambar 2.1 flowchart alur penelitian

2.1.1. Peracnangan Sistem

Gambar 2.2 Digram blok perancangan sistem

Pada gambar 3.2 merupakan perancangan sistem yang digunakan pada penelitian. Pada penelitian ini penulis menggunakan arsitektur dari internet of things. Pada arsitektur internet of things ini terdiri dari Iot Sensor, IoT gateway, Network server, Application. Pada Iot sensor terdapat 2 buah sensor yang digunakan yaitu, Analog TDS Sensor, dan Sensor suhu Dallas. Kemudian pada IoT gateway terdapat arduino nano yang digunakan untuk memproses data dari hasil pembacaan 2 buah sensor, setelah data diproses kemudian data tersebut akan dikirimkan ke nodemcu yang digunakan untuk menghubungkan IoT gateway menuju Network Server.

2.1.2. Perancangan IoT Sensor Dan IoT Gateway

Gambar 2.3 Diagram Blok Perancangan sistem IoT Network

Pada gambar 2.3 merupakan diagram blok dari perancangan sistem IoT Network yang nantinya akan digunakan pada penelitian ini. Pada IoT Network ini terdapat 4 buah perangkat dengan 2 buah sebagai sensor

dan 2 buah

mikrokontroler. Dua buah sensor yang digunakan yaitu Analog TDS sensor dan sensor suhu DS18B20. Analog TDS meter ini terhubung dengan

mikro kontroler Arduino Nano melalui pin analog sedangkan sensor suhu DS18B20 terhubung dengan mikrokontroler Ardiuino Nano mealui pin digital. Dalam penggunaan sensor

suhu DS18B20

diperlukan protokol komunikasi 1-wire untuk terhubung dengan mikrokontroler.

Kemdian Terdapat mikrokontroler

NodeMCU yang

digunakan sebagai pengirim data menuju server.

2.1.3. Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak ini dimulai dengan perancangan gateway IoT Gateway yang didalamnya terdapat perangkat Arduino Nano dan NodeMcu sebagai wadah penerimaan data dari sensor, kemudian diikuti dengan mengirim nilai dari sensor menuju Network server (web server) yang selanjutnya data tersebut disimpan pada MariaDB server yand dimana data tersebut nantinya akan ditampilkan pada mobile application. Pada perancangan perangkat lunak ini mobile application dibuat menggunakan MIT APP Inventor. Aplikasi ini akan terintegrasi dengan MariaDB server.

BAB III HASIL DAN ANALISA 3.1. Hasil Perancangan Sistem

Pada penelitian ini terdapat beberapa perancangan, perancangan yang dilakukan meliputi perancangan hardware, peracangan application server, dan perancangan tampilan pada software. Perancangan hardware meliputi perancangan pembacaan sensor dan gateway.

Pada bagian pembacaan sensor menghasilkan keluaran berupa nilai adc dari sensor SEN0244 dan diubah menjadi nilai TDS yang memiliki satuan ppm (particle per-million). Selain itu pada sisi pembacaan sensor juga menghasilkan nilai keluaran dari sensor suhu dengan satuan celsius. Setelah mendapatan data tersebt akan

dikirimkan menuju gateway melalui komunikasi serial. Setelah diterima oleh gateway maka akan diteruskan menuju server, setelah data berada pada server maka data tersebut akan ditampilkan pada aplikasi android yang telah dibuat menggunakan App Inventor.

Dari penjelasan diatas, berikut merupakan keseluruhan dai perancangan sistem.

3.1.1. Perancangan Hardwawre

(a)

Gambar 3.1 Hasil Perancangan Hardware (a) Tampak luar (b) Tampak dalam

Pada gambar 3.1 merupakan hasil dari perancangan hardware. Selanjutnya, Dari hasil perancangan Hardware terdapat rangkaian pada perangkat dengan penjelasan sebagai berikut:

1. Kotak berwana merah merupakan sensor DS18B20 yang digunakan untuk mengukur suhu air pada media tanaman hidroponik.

2. Kotak berwarna putih merupakan probe dari sensor SEN0244 yang digunakan untuk mengukur nilai TDS pada media tanaman hidroponik.

3. Kotak berwarna kunik merupakan nodemcu v3 yang dilengkapi dengan baseboard yang digunakan untuk mempermudah dalam penggunaan pin yang terdapat pada nodemcu v3. Nodemcu v3 merupakan perangkat mikrokontroler yang berfungsi untuk memproses input dan output data.

4. Kotak bewarna biru merupakan Arduino Nano, Arduino nano merupakan perangkat mikrokontroler yang pada penelitian ini digunakan untuk memproses data dari kedua buah sensor yang digunakan.

5. Kotak berwarna hijau merupakan receiver modul dari sensor SEN0244 yang digunakan untuk menkonversi data dari hasil pembacaan probe sensor SEN0244 menjadi suatu nilai ADC.

3.1.2. Hasil Perancangan Application Server

3.1.2.1. Menghubungkan web server dengan database

Pada tahapan

ini peneliti

menghubunbungkan web server dengan database. Dimana database ini nantinya akan digunakan untuk menyimpan data hasil pembacaan sensor yang telah dikirimkan oleh NodeMCU.

Gambar 3.2 Source code koneksi ke database

kemudian Selain melakukan konfigurasi untuk koneksi antara web server dengan databse. Peneliti juga membuat sebuah program yang nantinya digunakan untuk menerima semua data yang dikirimkan oleh perangkat NodeMCU. Setelah data hasil pembacaan sensor diterima, data tersebut akan disimpan pada database MySQL dengan menggunakan program diatas.

Gambar 3.3 Source code penrimaan data dari NodeMCU

3.1.2.2. Hasil Perancangan Software

Gambar 3.4 Tampilan aplikasi Monitoring TDS & SUHU HIDROPONIK

Pada gambar 3.4 merupakan tampilan hasil dari pembacaan nilai kandungan nutrisi yang terdapat pada air hidroponik yang telah dicampurkan dengan pupuk AB-MIX.

Pada gambar diatas dapat diketahui nilai dari hasil pembacaan sensor tds sudah dikonversikan kedalam satuan ppm.

Sedangkan pada bagian suhu data yang ditampilkan berupa nilai hasil pembacaan sensor dengan satuan celsius. Pada aplikasi tersebut terdapat sebuah tombol get data dimana tombol ini digunakan untuk mengambil data dari web server.

Aplikasi ini masi terdapat kekurangan dimana data yang diterima pada aplikasi masi memerlukan tombol bantuan get data.

3.1.3. Hasil Pengujian Sistem 3.1.3.1. Hasil Pengujain QoS

Pada pengukuran QoS ini dilakukan dengan 5 buah skenario percobaan. Skenario percobaan pertama mengirimkan paket selama 1 menit, kemudial 3 menit, 5 menit, 10 menit, 15 menit. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan pada masing masing pengiriman. Pengujian QoS ini dilakukan pada kondisi LOS.

3.1.3.1.1. Pengujian Delay

Pada pengukuran Delay ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar total delay dalam pengiriman suatu paket dengan lama pengamatan sesuai dengan skenario 1, 2, 3 dan seterusnya.

Tabel 3.1 Nilai Delay Pada masing -masing Skenario Skenario Total Delay (s)

1 47.485789296

2 178.305191605

3 292.552776686

4 595.440719098

5 896.666047281

3.1.3.1.2. Pengujian Throughput

Penguji an Troughput dilaksanakan untuk mengetahui jumlah paket yang sukses dikirimkan menjuju tujuan selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut.

Skenario pertama pengujian troughput dilakukan pada kondisi LOS sesuai dengan skenarioyang telah ditentukan sebelumnya.

Pada tabel 4.3 menunjukan total besaran paket yang dikirimkan menuju

application server dan nilai Throughput.

Gambar 3.5 Grafik

Pada gambar 3.5 menujukan grafik yang mengalami penurunan pada throughput. Hal ini disebabkan oleh besarnya delay selama pengamatan berlangsung. Gafik pada skenario 1 memliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan skenario

yang lain dikarenakan pada skenario 1 memiliki total delay yang relatif lebih kecil dibandingkan skenario yang lain. Data delay dapat dilihat pada tabel 3.1.

3.1.3.2. Hasil Pengujian Sensor TDS SEN0244

Gambar 3.6 Proses Kalibrasi sensor SEN0244

Pada gambar 3.6 merupakan proses kalibrasi yang dilakukan untuk mensinkronkan antara pembacaan sensor denga alat ukur yang digunakan. Selain itu, proses ini dilakukan untuk meminimalisir terjadinya kesalahan pembacaan sensor.

Proses kalibrasi dilakukan melalui komunikasi serial melalui software AdruinoIDE. Setalah dilakukan kalibrasi sensor selanjutnya dilakukan pengujian sensor itu sendiri. Setelah dilakukan kalibrasi sensor, kemudian melakukan pengujian dari sensor itu sendiri.

Gambar 3.7 Pengujian sensor SEN0244

Tabel 3.2 Persentasse error pengujian sensor TDS Hasil

Pengukuran (a)

Hasil Pembacaan

(b)

Persenstase Error (%)

� =

^�−�_�

×

100%

0 ppm 0 ppm 0 %

ppm264 264 ppm 0 %

ppm360 361 ppm 0.0027 %

ppm624 624 ppm 0 %

Berdasarkan hasil pengujian sensor tersebut didapatkan nila rata-rata error rate sebesar 0.00067%.

Dengan hasil

pengujian diatas sensor dapat digunaan sebagai pengukur nilai padatan terlarut dalam

media tanam

hidroponik.

Gambar 3.8 Proses Kalibrasi sensor SEN0244

Pada gambar 3.8 merupakan proses kalibrasi yang dilakukan untuk mensinkronkan antara pembacaan sensor denga alat ukur yang digunakan. Selain itu, proses ini dilakukan untuk meminimalisir terjadinya kesalahan pembacaan sensor. Proses kalibrasi dilakukan melalui komunikasi serial melalui software AdruinoIDE. Setalah dilakukan kalibrasi sensor selanjutnya dilakukan pengujian sensor itu sendiri.

Setelah dilakukan kalibrasi sensor, kemudian melakukan pengujian dari sensor itu sendiri.

Gambar 3.9 Pengujian sensor SEN0244

Tabel 4.1 Persentasse error pengujian sensor TDS Hasil

Pengukuran (a)

Hasil Pembacaan

(b)

Persenstase Error (%)

�

= � − �

� × 100%

0 ppm 0 ppm 0 %

264 ppm 264 ppm 0 %

360 ppm 361 ppm 0.0027 %

624 ppm 624 ppm 0 %

Berdasarkan hasil pengujian sensor tersebut didapatkan nila rata-rata error rate sebesar 0.00067%. Dengan hasil pengujian diatas sensor dapat digunaan sebagai pengukur nilai padatan terlarut dalam media tanam hidroponik.

BAB IV KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan mengenai rancang bangun sistem monitoring TDS dan suhu pada tanaman hidroponik, maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Sensor TDS SEN0244 dan sensor suhu DS18B20 dapat digunakan untuk media pengukuran nilai kandungan nutrisi pada media tanaman hidroponik.

2. Rancang bangun sistem monitoring TDS dan suhu air pada tanaman hidroponik ini berhasil dirancang, dapat digunakan sebagai perangkat monitoring kadar nutrisi pada tanaman hidroponik.

3. Berdasakan hasil QoS dengan parameter Delay Throughput dan Packet loss, menujukan bahwa application server yang digunakan dapat berjalan dengan baik.

4. Parameter delay pada QoS dapat mempengaruhi besara throughput yang dihasilkan pada perangkat ketika melakukan komunikasi dengan application sever.

REFERENSI

[1] A. Suryanto, B. Irawan, and C. Setianingsih,

“Pengembangan Sistem Otomatisasi Pengendalian Nutrisi pada Hidroponik Berbasis Android,” e- Proceeding Eng., vol. 4, no. 2, pp. 2213–2219, 2017.

[2] B. Harsono, “SISTEM HIDROPONIK BERBASIS INTERNET OF THINGS,” DIELEKTRIKA, vol. 7, no. 2, p. 82, 2020, doi: 10.29303/dielektrika.v7i2.240.

[3] Y. H. Putra, D. Triyanto, and Suhardi, “Sistem Pemantauan dan Pengendalian Nutrisi, Suhu, dan Tinggi Air Pada Pertanian Hidroponik,” J. Coding, Sist. Komput. Untan, vol. 06, no. 03, pp. 128–138, 2018.

[4] H. R. Andrian and M. I. Sani, “Otomatisasi Pengaturan pH Air Pada Sistem Hidroponik dengan Metode Nutrient Film Technique,” e-Proceeding Appl.

Sci., vol. 5, no. 3, pp. 2405–2412, 2019.