Sistem monitoring pH dan suhu
air dengan transmisi data
nirkabel
nirkabel
Adi Tomi 2206100721 TE 091399 – Tugas Akhir Program Studi Elektronika Elektro - ITS
LATAR BELAKANG
LATAR BELAKANG
Pengukuran kadar keasaman (pH) dan suhu dalam air merupakan
sesuatu yang sangat penting dalam Budidaya Ikan, Seperti pada proses pembenihan ikan tawar.
Di dalam pembibitan budidaya ikan , ada jensi ikan yang
memerlukan lingkungan dengan kadar pH tertentu. memerlukan lingkungan dengan kadar pH tertentu.
Selama ini para petani tambak melakukan pengecekan kadar pH air
dengan menggunakan teknik manual (lidah sebagai sensornya).
Pengecekan pH air pembibitan budidaya ikan dilakukan langsung di
tempat, sehingga petani tambak harus datang ke tempat pembibitan dan mengecek satu persatu dari kolam- kolam pembibitan.
PERMASALAHAN
Diketahu dari Hubungan antara pH air dan kehidupan ikan budidaya
Menjaga kestabilan kadar keasaman (pH) dan suhu air kolam tersebut agar benih ikan tidak mudah mati dan mempunyai kualitas yang bagus sehingga mampu meningkatkan produktivitas ikan
BATASAN MASALAH
Pengontrol sistem yang dibuat menggunakan
mikrokontroler ATMega 8
Menggunakan wireless RF Modules Xbee Pro type
802.15.4.
Menggunakan memory PC tertentu sebagai media
Menggunakan memory PC tertentu sebagai media
penyimpan.
Power supply yang digunakan pada sistem monitoring
membutuhkan Listrik PLN.
Area kolam pembenihan ikan yang di ukur dengan area
TUJUAN
TUJUAN
Membuat suatu sistem yang mampu
mengukur kadar keasaman (pH) dan suhu
air dengan transmisi data nirkabel.
DIAGRAM BLOK SISTEM
DIAGRAM BLOK SISTEM
Bagian- bagian hardware
Bagian wireless yang terhubung ke PC
Bagian wireless yang terhubung sensor
POMPA ANGIN
Dalam proses control terjadi penambahan larutan asam
dan larutan basa. Untuk mempercepat proses
pencampuran larutan digunakan pompa angin. Pompa
angin yang digunakan ditunjukkan pada
angin yang digunakan ditunjukkan pada
Sensor pH (1)
prinsipnya sistem sensor pH (pH meter) terdiri dari elektroda pH
yang digunakan untuk mendeteksi banyaknya ion H+ dari suatu cairan.
Elektroda ini memonitor perubahan voltase yang disebabkan oleh
Sensor pH (2)
Keluaran dari pH meter sudah dikalibrasi dalam mV dan
kondisi ideal dari elektroda pH pada suhu 25˚C.
Dengan memonitor perubahan tegangan yang
disebabkan oleh perubahan aktifitas ion hidrogen (H+)
disebabkan oleh perubahan aktifitas ion hidrogen (H+)
dalam larutan maka pH larutan dapat diketahui.
Tegangan keluaran dari elektroda akan menunjukkan
LM35
Adapun karakteristik dari IC LM35 adalah sebagai berikut :
1. Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius. 2. Faktor skala linier + 10mV/ °C.
3. Tingkat akurasi 0,5°C. saat suhu kamar (25°C). 4. Jangkauan suhu antara -55°C sampai 150°C. 5. Bekerja pada tegangan 4 volt hingga 30 volt. 6. Arus kerja kurang dari 60µA.
wireless
Spesifikasi dari RF Modules ini adalah:
Modul ini beroperasi pada Frekuensi 2,4 GHz Kinerja
Didalam/Kota : hingga 300ft (100m) Diluar : hingga 1 mil (1600 m) (garis lurus tanpa halangan)
Rangkaian Amplifier pada sensor pH(1)
Dimana rangkaiannya adalah sebagai berikut :
1.
Noninverting Op Amp
2.Differential Amplifier
Rangkaian Amplifier pada sensor pH(2)
Rumus Noninverting Op Amp
Rumus Differential Amplifier Gain 5 kali
Tujuan dari rangkian differential amplifier pada Tugas Akhir ini adalah untuk menghilangkan tegangan negatif, yang selanjutnya tegangan out put dari rangkian differential amplifier akan diproses pada ADC mikro ATMega8.
Rangkaian Amplifier pada sensor LM35
Dua buah resistor 150K yang diparalel membentuk resistor 75K yang diseri dengan kapasitor 1uF. Rangkaian RC-Seri ini merupakan rekomendasi dari pabrik pembuat LM35. Sedangkan resistor 1K5 dan kapasitor 1nF membentuk rangkaian passive low-pass filter dengan frekuensi 1 kHz. Tegangan keluaran filter kemudian diumpankan ke penguat tegangan tak-membalik dengan faktor penguatan yang dapat diatur menggunakan resistor variabel.
PENGUJIAN SENSOR PH
Pengujian sensor elektroda pH
menunjukkan bahwa hasil pengukuran tegangan sensor linier terhadap kadar pH larutan. Dimana untuk pH dibawah 7 memiliki tegangan positif, untuk pH 7 (netral) outputnya adalah mendekati 0 volt dan untuk pH diatas 7 memiliki tegangan keluaran yang bernilai negatif.
PENGUJIAN SENSOR LM35
Dari hasil pengujian didapat bahwa nilai VoutLM35 linear terhadap perubahan nilai suhu dan kenaikan 1 °C mendekati 10 mV, hal in i sesuai dengan data sheet dari LM35
PENGUJIAN WIRELESS (1)
Hasil Pengujian Pengiriman Data Di Dalam Ruangan
*) Pengujian dilakukan di dalam Lab Elektronika Industri lantai 4 (
PENGUJIAN WIRELESS (1)
*) Pengujian dilakukan di depan Lab Elektronika Industri lantai 4 (
Pengujian Rangkaian PWM
Duty cycle 85.7 % Duty cycle 75% Duty cycle 50 % Duty cycle 0 %
Berdasarkan pengamatan didapat tH=2s dan tL=0.5s pada kondisi Valve mengeluarkan tetesan cairan yang paling minimal, sehingga duty cycle dapat dihitung melalui rumus :
Kontroler Window
Kontroler yang digunakan adalah kontroler window.
Kontroler window bekerja seperti window komparator, Pada window comparator terdapat 2 variable yang disebut UTP (Upper Trip Point)
dan LTP (Lower Trip Point). Di antara nilai ini, komparator akan memberikan nilai tegangan output positif. Namun pada TA ini kontroler Window dibuat dari mikrokontroler dengan UTP = 2.7 V dan LTP = 1.9 V.
Pengujian Rangkaian Kontroler (1)
Percoabaan dengan kondisi awal mendekati pH 7 kemudian
diberikan cairan basa sehingga kondisi kadar pH naik di atas pH 9. Kontroler akan bekerja untuk mengkondisikan pH anatara 6,5 sampai pH 9. Hasil dari percobaan didapat kondisi cairan kembali medekati ke pH 7.
Pengujian Rangkaian Kontroler (2)
percoabaan berikutnya dengan kondisi awal mendekati pH 7
kemudian diberikan cairan asam sehingga kondisi kadar pH turun dibawh pH 6.5. Kontroler akan bekerja untuk mengkondisikan pH anatara 6,5 sampai pH 9. Hasil dari percobaan didapat kondisi cairan kembali medekati ke pH 7.
Kesimpulan
Dari perancangan, realisasi, dan pengujian alat pada tugas akhir ini dapat disimpulkan beberapa hal seperti berikut ini:
Wireless RF Modules Xbee Pro type 802.15.4 mampu mengirimkan
data dengan jarak yang cukup jauh sekitar 48 m tanpa penghalang.
Keberhasilan pengiriman sekitar 99% pada jarak kurang dari 48 m,
dimana dalam pengambilan data tanpa ada penghalang.
Nilai VoutLM35 linear terhadap perubahan nilai suhu dan kenaikan 1
°C mendekati 10 mV, hal ini sesuai dengan datasheet dari LM35 °C mendekati 10 mV, hal ini sesuai dengan datasheet dari LM35
Menunjukkan bahwa hasil pengukuran tegangan sensor pH linier
terhadap kadar pH larutan. Dimana untuk pH dibawah 7 memiliki tegangan positif, untuk pH 7 (netral) outputnya adalah mendekati 0 volt dan untuk pH diatas 7 memiliki tegangan keluaran yang bernilai negatif
Kontroler window dengan mikrokontroler mampu mengkondisikan
pH antara pH 6.5 sampai pH 9.
Rangkaian PWM dapat bekerja dengan baik untuk mengendalikan
Saran
Untuk pengembangan dan penyempurnakan dari desain yang telah
dibuat maka penulis menyarankan untuk menggunakan sensor elektroda pH lebih dari satu, agar didapat pengukuranan yang merata pada permukaan cairan.
Untuk mengembangkan alat ini penulis menyarankan penggunaan Power supply pada Transmitter menggunakan Accu atau solar cell
dikarenakan pada implementasinya jauh dengan sumber listrik PLN. dikarenakan pada implementasinya jauh dengan sumber listrik PLN.
Disarankan menggunakan Valve yang dapat dioperasikan dengan
tegangan kecil agar hemat dalam pemakaian listriknya.
Disarankan untuk menggunakan wireless yang berbeda untuk
mendapatkan pengiriman data yang lebih jauh lagi.
Perlu dikembangkan lebih lanjut desain kontrol pH dengan
