RANCANG BANGUN MONITORING DAN KONTROL
PADA SISTEM HIDROPONIK
FADLAN DJAMIL 105821117117
ASRIANI 105821117217
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2020
i
HALAMAN JUDUL
“RANCANG BANGUN MONITORING DAN KONTROL
PADA SISTEM HIDROPONIK”
Skripsi
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh gelar
Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
FADLAN DJAMIL ASRIANI
105 82 11171 17 105 82 11172 17
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2020
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis Laporan Tugas Akhir ini yag berjudul “Rancang Bangun
Monitoring dan Kontrol pada Sistem Hidroponik ” dapat diselesaikan dengan baik.
Proposal skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Strata Satu (S-1) pada Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
Pada proses penyusunan proposal ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, penulis menyampaikan rasa hormat dan terimakasih kepada Bapak Dr. Eng.Ir.H. Sulfajdi Basri Hasanuddin, M.Eng selaku Dosen pembimbing 1 dan Bapak Hafid, ST., M.T selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah banyak meluangkan waktu serta memberikan bimbingan dan pengarahan.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak terdapat kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasa serta teknik penyajian dalam proposal skripsi ini.
Maka dari itu, dengan tangan terbuka kami menerima segala bentuk kritikan dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca agar dapat memotivasi kami kedepannya dalam penyusunan lain yang lebih baik.
Makassar, Januari 2020
v
Fadlan Djamil1, Asriani2
1,2Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Makassar
1e-mail: [email protected] 2e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Hidroponik merupakan cara bercocok tanam dengan menggunakan air yang telah diberi kandungan hara atau nutrisi sebagai media tumbuhnya, metode hidroponik sendiri merupakan metode yang sangat efisien dijaman saat ini mengingat metode ini tidak memerlukan lahan yang luas. Besarnya minat masyarakat terhadap metode hidroponik ini perlu di iringi dengan kemajuan tekhnologi, untuk itu perlu adanya alat yang mampu memberikan informasi terkait dengan kualitas air. Pada penelitian ini membahas bagaimana merancang monitoring dan kontrol pada sistem hidroponik dengan sensor Ph sebagai indikator kulitas air nutrisi, DHT11 sebagai indikator suhu dan kelembaban pada sekitar tanaman, dan RTC sebagai pengendali pompa nutrisi. Adapun sistem ini dirancang untuk mengendalikan pompa nutrisi, dimana pompa akan aktif tiap 3 jam sekali selama 30 menit, dan memberikan informasi terkait kualitas air, suhu, dan kelembaban. Prinsip kerja dari monitoring dan control pada sistem hidroponik ini ialah pada saat alat mulai di jalanka maka sensor ph, DHT11, dan RTC mulai memberikan masukan ke arduino kemudian menampilkannya pada LCD dan App android, RTC akan memberikan informasi waktu, jika set point waktu sudah tercapai maka relay akan aktif dan pompa akan mendistribusikan nutrisi selama 30 menit. Pada pengujian sensor ph terdapat eror sebesar 0.028, sedangkan pada pengujian suhu terdapat eror sebesar 0.0182, dan pada pengujian kelembaban terdapat eror sebesar 0.077
vi
Fadlan Djamil1, Asriani2
1,2Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Makassar
1e-mail: [email protected] 2e-mail: [email protected]
ABSTRACT
Hydroponics is a farming method using water that has been given nutrients as a growth medium, the hydroponic method itself is a very efficient method at this time considering that this method does not require large tracts of land. The amount of public interest in this hydroponic method needs to be accompanied by technological advances, for that we need tools that can provide information related to water quality. This study discusses how to design monitoring and control of hydroponic systems with Ph sensors as indicators of nutritional water quality, DHT11 as an indicator of temperature and humidity in surrounding plants, and RTC as a controller of nutrient pumps. The system is designed to control the nutrition pump, the pump will be active every 3 hours for 30 minutes, and provide information related to water quality, temperature, and humidity. The working principle of monitoring and control on this hydroponic system is that when the system is activated, the ph, DHT11, and RTC sensors begin to provide input to Arduino then display it on the LCD and Android App, the RTC will provide time information, if the set point time has been reached then the relay will be active and the pump will distribute nutrients for 30 minutes. In the ph sensor test there is an error of 0.028, while in the temperature test there is an error of 0.0182, and in the humidity test there is an error of 0.07
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... v
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR SINGKATAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1 A. Latar Belakang ... 1 B. Rumusan Masalah ... 2 C. Tujuan ... 2 D. Manfaat ... 3 E. Batasan Masalah... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
A. Tanaman Hidroponik ... 4
B. Arduino Uno ... 6
C. Internet Of Things ... 8
D. Liquid Crystal Display (LCD) ... 8
viii
F. Modul NodeMcu ESP 8266 ... 10
G. Sensor DHT11 ... 11
H. Real Time Clock (RTC) DS3231 ... 12
I. Sensor pH air SEN0161 ... 12
J. Relay ... 13
K. Power Suply ... 14
BAB III METODE KEGIATAN ... 15
A. Tempat dan Waktu Kegiatan ... 15
B. Alat dan Bahan ... 15
C. Metode Perancangan ... 17
1. Studi Literatur ... 17
2. Identifikasi Masalah ... 17
D. Perancangan Perangkat Keras ... 17
1. Pembuatan Diagram Blok ... 17
2. Perancangan Mekanik ... 19
3. Pembuatan Rangkaian ... 19
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 34
A. Pengujian Hasil ... 34
1. Pengujian Fungsional ... 35
a. Pengujian Power Suplay ... 35
b. Pengujian Ph Meter ... 35
c. Pengujian DHT11 ... 36
ix
2. Pengujian kinerja ... 40
B. Pembahasan Hasil ... 41
1. Pembahasan Fungsional ... 41
a. Pengujian Power Suplay ... 41
b. Pengujian Ph Meter ... 41
c. Pengujian DHT11 ... 42
d. Pengujian RTC ... 43
2. Pembahasaan kinerja ... 43
BAB V PENUTUP ... 45
Kesimpulan dan Saran ... 45
Daftar Pustaka ... 47
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Spesifikasi Kaki LCD 20x4 ... 9
Tabel 2 Daftar Alat... 15
Tabel 3 Daftar Bahan ... 16
Tabel 4 Hasil pengujian Power Suplay ... 35
Tabel 5 Pengujian Sensor pH meter dengan Buffer Standar pH ... 36
Tabel 6 Pengujian Sensor Suhu DHT11 dengan pembanding Hygrometer ... 37
Tabel 7 Pengujian sensor kelembaban DHT11 ... 38
Tabel 8 Pengujian RTC dengan Output Relay ... 39
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Metode Hidroponik dengan sistem NFT (Trina, 2017)... 5
Gambar 2 Arduino Uno ... 6
Gambar 3 Internet Of Things (Andres, 2019) ... 8
Gambar 4 Liquid Crystal Display (LCD) 12x2 ... 9
Gambar 5 Yamano WP 105 ... 10
Gambar 6 Modul NodeMCU ESP8266... 11
Gambar 7 Sensor DHT11 ... 11
Gambar 8 Modul RTC ... 12
Gambar 9 Sensor pH air SEN0161 ... 13
Gambar 10 Power Suply... 14
Gambar 11 Blok Diagram Sistem Monitoring dan Kontrol Sistem Hidroponik ... 18
Gambar 12 Rangkaian LCD dengan Arduino ... 20
Gambar 13 Rangkaian RTC DS3231 dengan Arduino ... 20
Gambar 14 Rangakaian Sensor pH SEN0161 dengan Arduino ... 21
Gambar 15 Rangakaian DHT11 dengan Arduino ... 21
Gambar 16 Rangkaian WeMos D1 Mini dengan Arduino... 22
Gambar 17 Rangkaian Relay dengan WeMos D1 Mini ... 23
Gambar 18 Rangkaian alat secara keseluruhan ... 24
Gambar 19 Flowchart program NodeMCU ESP8266 ... 26
Gambar 20 Flowchart program Arduino ... 27
Gambar 21 Flowchart Program Aplikasi ... 28
Gambar 22 Tampilan Icon Arduino IDE pada Desktop ... 29
Gambar 23 Tampilan Awal Software Arduino IDE ... 29
Gambar 24 Menu Tools dengan Sub Menu Board ... 30
Gambar 25 Menu Tools dengan Sub Menu Port ... 30
Gambar 26 Proses Verify Kode Program ... 31
Gambar 27 Proses Uploading Kode Program ... 31
Gambar 28 Tampilan awal Virtuino ... 32
xii
Gambar 30 Tampilan saat mengatur block editor ... 33
Gambar 31 Sitem Monitoring dan Kontrol Hidroponik ... 34
Gambar 32 Grafik perbandingan Sensor Ph dengan Buffer Ph ... 41
Gambar 33 Grafik Perbandingan Suhu DHT11 dengan Termohygrometer ... 42
xiii
DAFTAR SINGKATAN
KKBI = Kamus Besar Bahasa Indonesisa NFT = Nutrient Film Technique
IOT = Internet of Things LCD = Liquid Crystal Display RTC = Real time clock
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Pada zaman modern saat ini perkembangan teknologi dari tahun ketahun semakin berkembang, salah satu contohnya pada bidang pertanian. Hidroponik merupakan salah satu metode pertanian modern yang tengah populer pada saat ini, hal ini dikarenakan semakin minimnya lahan pertanian akibat dari pengembangan dari sektor industri, perkantoran, dan perumahan sehingga membuat lahan pertanian konvensional sudah tidak kompetitif lagi mengingat tingginya harga lahan.
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesisa (KKBI) Hidroponik, cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah, biasanya dikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan medium air yang berisi zat hara. Hidroponik merupakan cara bercocok tanam dengan menggunakan air yang telah diberi kandungan hara atau nutrisi sebagai media tumbuhnya, metode hidroponik sendiri merupakan metode yang sangat efisien dijaman saat ini mengingat metode ini tidak memerlukan lahan yang luas.
Air merupakan faktor terpenting dalam budidaya hidroponik mengingat air merupakan pengganti dari pada media tanah, kualitas tanaman bergantung dari nutrisi yang tergantung pada air. Pemberian nutrisi yang tepat akan berpengaruh besar terhadap kualitas tanaman.
Sistem hidroponik yang paling banyak digunakan ialah sistem Nutrient Film
Tecnique dimana konsep dasar dari sistem ini adalah mengalirkan nutrisi
2 tanaman seragam, terhindar dari pengendapan kotoran di dalam gully, mudahnya mengontrol keaadan nutrisi. Namun dengan di alirinya nutrisi secara terus menerus membuat sistem ini sangat bergantung pada listrik.
Besarnya minat masyarakat terhadap metode hidroponik ini perlu di iringi dengan kemajuan tekhnologi, untuk itu perlu adanya alat yang mampu memberikan informasi terkait dengan kualitas air.
Berdasarkan permasalah dari latar belakang diatas maka penulis membuat proyek akhir dengan judul “Rancang Bangun Monitoring dan Kontrol Pada Sistem Hidroponik”.
B. RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah yang diangkat dalam penulisan ini yaitu:
1. Bagaimana membuat dan merancang alat monitoring dan kontrol pada sistem hidroponik?
2. Bagaimana mengatur suplay nutrisi berdasarkan waktu?
C. TUJUAN
Tujuan dari kegiatan yang dilaksanakan ialah:
1. Mampu membuat dan merancang alat monitoring dan kontrol pada sistem hidroponik
3
D. MANFAAT PENELITIAN
1. Memberi informasi pada penulis dan pembaca mengenai sistem monitoring dan kontrol pada sistem hidroponik berbasis internet.
2. Dapat digunakan sebagai media pembelajaran dalam mata kuliah instrumentasi.
E. BATASAN MASALAH
Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu:
1. Pada penelitian ini yang dimonitoring ialah suhu, kelembaban dan pH meter 2. Pada penelitian ini yang dikontrol ialah pompa pendistribusi nutrisi, dan Idfan
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. TANAMAN HIDROPONIK
Hidroponik diambil dari bahasa Yunani yaitu hydro yang artinya air dan ponos yang artinya daya. Hidroponik juga dikenal dengan sebutan soilless culture yang artinya budidaya tanaman tanpa tanah (Trina, 2017). Jadi, apabila disatukan hidroponik adalah teknik budidaya tanaman dengan memanfaatkan air yang kaya akan nutrisi dan tidak menggunakan tanah (humus) sebagai media tanam atau soilles. Dengan demikia teknik ini dapat mempermudah dalam pengendalian hama, penyakit dan efek pencahayaan yang sering dialami oleh tanaman.
Menanam tanaman dengan sistem hidroponik merupakan suatu metode yang ramah lingkungan, karena dalam pembudidayaannya tidak perlu menggunakan pestisida atau bahkan herbisida yang beracun. Meskipun sistem hidroponik menggunakan air sebagai media tanamnya akan tetapi dalam prakteknya air yang diperlukan dalam bercocok tanam tidaklah sebanyak seperti budidaya dengan cara konvensional. Dan dalam perawatannya juga tidak perlu dilakukan penyiraman secara rutin, sehingga hal ini menjadi faktor penunjang mengapa hasil tanamannya lebih aman dan sehat.
Di era sekarang ini, menanam dengan sistem hidroponik adalah alternatif yang tepat untuk mendapatkan sayuran dan buah-buahan di lahan yang sempit atau terbatas. Ditambah lagi dengan kondisi Indonesia yang beriklim tropis adalah tempat yang cocok untuk menerapkan metode ini. Bercocok tanam dengan
5 hidroponik akan mendapatkan hasil yang bagus jika diiringi dengan hobi. Karena jika dimulai dari hobi maka akan sangat berpotensi untuk dijadikan bisnis.
Metode budidaya hidroponik memiliki beberapa jenis metode penanaman, namun yang kami gunakan adalah metode Nutrient Film Technique (NFT). Metode NFT yaitu nutrisi dipompa ketanaman melalui aliran air yang tipis, sehingga akar tumbuh bersentuhan dengan lapisan tipis nutrisi yang mengalir. Ketinggian lapisan air bisa diatur satu sampai dua sentimeter. Keuntungan dari sistem ini, ketika aliran listrik terputus maka cairan nutrisi masih tersisa di dalam sistem (Trina, 2017). Jadi metode NFT merupakan suatu metode budidaya tanaman dengan akar tanaman tumbuh pada lapisan nutrisi yang dangkal dan tersirkulasi sehingga tanaman dapat memperoleh cukup air, nutrisi dan oksigen.
Gambar 2.1 Metode Hidroponik dengan sistem NFT (Trina, 2017). Suhu dan kelembababn memiliki peranan penting pada budidaya tanaman hidroponik untuk mendapatkan pertumbuhan tanaman yang optimal, suhu optimal yang diperlukan pada daerah hangat yaitu berkisar 24C-35C dan kelembaban berkisar 60%-880%
6
B. ARDUINO UNO
Arduino Uno adalah papan pengembangan (Development Board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai sarana prototyping sirkuit mikrokontroler. Dengan menggunakan papan pengembangan, akan lebih memudahkan merangkai rangkaian elektronika mikrokontroler dibanding jika kita memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard. Model board Arduino Uno ditampilkan pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Arduino Uno 1. Input dan Output
Arduino Uno memiliki jumlah pin yang termasuk banyak dari semua papan pengembangan Arduino Uno memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(),
digitalWrite(), dan digital (Read). Pin-pin tersebut bekerja pada tegangan 5V,
dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus sebesar 20 mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50kΩ (secara default dalam posisi
disconnect). Nilai maksimum adalah 40 mA, yang sebisa mungkin dihindari
7 Beberapa pin memiliki fungsi khusus :
a. Serial, terdiri dari 2 pin: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.
b. External Interrups, yaitu pin 2 (untuk interrupt 0) dan pin 3 (interrupt 1).
Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt() untuk mengatur interrupt tersebut.
c. PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11, yang menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite().
d. SPI: Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library.
e. LED: Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13. Set HIGH untuk menyalakan led, LOW untuk memadamkannya.
f. TWI : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire Library.
Arduino Uno memiliki 6 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0, A1, A2, A3, A4, A5. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 10 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi analogReference(). Beberapa pin lainnya pada board ini yaitu
a. AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.
b. Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller. Sama dengan penggunaan tombol reset yang tersedia.
8
C. INTERNET OF THINGS
Internet of Things (IoT) adalah sebuah istilah yang muncul dengan pengertian
sebuah akses perangkat elektronik melalui media internet. Akses perangkat tersebut terjadi akibat hubungan manusia dengan perangkat atau perangkat dengan perangkat dengan memanfaatkan jaringan internet. Akses perangkat tersebut terjadi karena keinginan untuk berbagi data, berbagi akses dan juga mempertimbangkan keamanan dalam aksesnya (Sigit Wasista, 2019). Dengan kata lain Internet Of
Things merupakan sebuah sistem yang menghubungkan suatau perangkat dengan
perangkat lain dengan memanfaatkan internet.
Gambar 2.3 Internet Of Things (Andres, 2019)
D. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah salah satu jenis display elektronik
yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. Liquid Crystal Display (LCD) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka
9 ataupun grafik. Contoh Liquid Crystal Display (LCD) 12x2 diperlihatkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.4 Liquid Crystal Display (LCD) 12x2
Liquid Crystal Display (LCD) adalah lapisan dari campuran organik antara
lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Tabel 2.1 Spesifikasi Kaki LCD 20x4
Pin 1 Ground
Pin 2 Vcc
Pin 3 Pengatur Kotras
Pin 4 “RS” Instruction/Register Select
Pin 5 “R/W” Read/Write Registers
10
Pin 7 - Pin 14 Data I/O Pin
Pin 15 Vcc
Pin 16 Ground
E. POMPA AIR JT-500 DC
Pompa aquarium memiliki peran yang sangat penting. Alat ini berfungsi untuk mengalirkan air, mengirim air ke tangki penyaringan (filter), dan berbagai fungsi lainnya.
Pompa air Yamano WP 105 ini memiliki input tegangan sebesar 220 vac. Pompa air ini termasuk dalam kategori pompa air fleksibel karena memiliki desain yang cukup kecil serta juga proses pemasangan yang juga cukup mudah dan praktis sehingga Anda tidak perlu memancing hisapan awal pompa ini dengan menggunakan air.
Gambar 2.5 Yamano WP 105
F. MODUL NODEMCU ESP 8266
Node MCU ESP8266 ialah sebuah platform Iot yang bersifat opensource, tersusun dari suatu perangkat keras system on chip ESP8266 dari ESP8266 buatan
esprissif system, yang dimana dapat diprogram menggunakan software IDE
11 Salah satu kelebihan dari NodeMCU ini dibandingkan dengan module development board berbasis ESP8266 lainnya yaitu adanya module shield untuk pendukung hardware plug and play. Module Shield development yang dimaksud antara lain: OLED Shield, Motor Shield, DHT Shield, Battery LiPo Shield, Relay Shield, DC Power Shield, Micro SD Shield, DHT11 Shield, ProtoBoard Shield dan lain sebagainya
Gambar 2.6 Modul NodeMCU ESP8266
G. SENSOR DHT11
Gambar 2.7 Sensor DHT11
Komponen untuk pendeteksi suhu dan kelembaban udara yang digunakan yaitu sensor DHT11. DHT11 merupakan sensor pengukur suhu dan kelembaban pada satu modul yang dimana memiliki elemen resestif seperti perangkat pengukur suhu contohnya yaitu NTC. Keunggulan dari sensor DHT11 dibanding dengan yang lain
12 di antaranya memiliki kualitas pembacaan data yang sangat baik, responsive (cepat dalam pembacaan kondisi ruangan) serta tidak mudah terinterverensi.
H. REAL TIME CLOCK (RTC) DS3231
Real time clock (RTC) adalah jam elektronik berupa chip yang dapat
menghitung waktu (mulai detik hingga tahun) dengan akurat dan menjaga/ menyimpan data waktu tersebut secara real time. DS3231 adalah RTC (real time clock) dengan kompensasi suhu kristal osilator yang terintegrasi (TCX0). TCX0 menyediakan sebuah clock referensi yang stabil dan akurat, dan memelihara akurasi RTC sekitar +2 menit per tahun. Keluaran frekwensi tersedia pada pin 32 kHz.
Gambar 2.8 Modul RTC
I. SENSOR PH AIR SEN0161
SEN0161 merupakan tipe sensor yang memiliki fungsi untuk menghitung atau mengukur nilai pH atau derajat keasaman suatu cairan khususnya nilai pH dari air. Nilai yang dapat dibaca oleh sensor pH ini yaitu berkisar antara 0-14. Modul sensor pH ini terdiri dari dua bagian yaitu Liquid pH 0-14 Value Detect Test Sensor Module dan pH Electrode Probe Hydroponic Sensor BNC Interface (berbentuk seperti spidol di ujung dan ujung satunya yaitu jumper BNC). Prinsip kerja sensor pH SEN0161 yaitu ketika bagian bawah dari sensor dimasukkan ke dalam larutan maka
13 sensor akan menghasilkan data analog (ADC) yang kemudian akan di konversi menjadi nilai pH dengan perhitungan yang telah ditentukan pada program Arduino.
Gambar 2.9 Sensor pH air SEN0161
J. RELAY
Relay adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk
mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme saklar magnet.
Gambar 2.10 Relay
K. POWER SUPLY
Power Supply merupakan bagian yang paling penting dalam suatu peralatan
elektronika, karena rangkaian ini digunakan untuk men-supply tegangan ke seluruh blok rangkaian serta bagian-bagian yang membutuhkan kinerja yang didukung oleh
14 adanya sumber tegangan dengan kualitas baik. Sebagian peralatan elektronika sering mengalami kerusakan yang disebabkan oleh tidak stabilnya nilai tegangan yang disupply oleh rangkaian power supply. Selain itu, ketidakstabilan tegangan juga sering menyebabkan rangkaian elektronika tidak bekerja sebagaimana mestinya dan berakhir dengan kerusakan yang fatal pada komponen-komponen aktif yang pada umumnya sangat rentan terhadap tegangan yang tidak stabil. Pada peralatan elektronika, peran power supply sangat penting dalam menciptakan kinerja yang optimal.
15
BAB III
METODE KEGIATAN
A. TEMPAT DAN WAKTU KEGIATAN
Perancangan ini dilaksanakan di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar sesuai jadwal berikut :
1. Waktu
Perancangan tugas akhir ini dilakukan selama 3 bulan dimulai pada bulan November 2019 sampai dengan bulan februari 2020
2. Tempat Pelaksanaan
Tempat pelaksanaan dilakukan Universitas Muhamadiyah
B. ALAT DAN BAHAN
Alat dan Bahan yang digunakan dalam perancangan ini diperlihatkan dalam Tabel 3.1 dan Tabel 3.2
Tabel 3.1 Daftar Alat
NO Nama Alat Jumlah
1 Setrika Listrik 1 Buah
2 Solder 1 Buah
3 Tang Potong 1 Buah
4 Tang Jepit 1 Buah
5 Obeng 1 Set
6 Bor Listrik 12V 3A 1 Buah
7 Printer Laser Jet P1102 1 Buah
8 Gurinda MT90 540W 1 Buah
16
10 Kikir 1 Buah
11 Multimeter Digital 1 Buah
12 Lem Pipa 1 Buah
13 Mata Bor 1 Buah
14 Lem Korea 1 Buah
15 Personal Computer 1 Buah
Tabel 3.2 Daftar Bahan
No Nama Bahan Jumlah
1 Arduino Uno + Kabel USB 1 Buah
2 Panel Surya 1 Buah
3 Solar Charge Controller 1 Buah
4 Aki 12V 1 Buah
5 LCD 20x4 1 Buah
6 Pompa DC 3 Buah
7 Modul WeMos D1 mini 1 Buah
8 Sensor DHT11 1 Buah
9 RTC DS3231 1 Buah
10 Sensor pH SEN 0161 1 Buah
11 Module Relay 3 Buah
12 Pipa Paralon 1 inch Secukupnya
13 Pipa Paralon 2.5 inch Secukupnya
14 Penutup Pipa 2.5 inch Secukupnya
15 Sambungan Pipa L Secukupnya
16 Sambungan pipa T Secukupnya
17 Akrilik Secukupnya
18 Kertas Kingstruk Secukupnya
19 Timah Secukupnya
17
C. METODE PERANCANGAN
1. Studi Literatur
Pada tahap ini, kegiatan yang dilakukan yaitu mencari referensi berupa teori yang relevan dengan kegiatan rancangan sistem monitoring dan kontrol budidaya hidroponik, diantaranya:
a. Hal mengenai budidaya hidroponik
b. Perangkat input dan output yang akan digunakan pada perancangan
Referensi atau materi tersebut dapat ditemukan di situs-situs internet, artikel laporan kegiatan, dan jurnal ilmiah.
2. Identifikasi Masalah
Tahap identifikasi masalah merupakan hal yang penting dalam kegiatan ini. Adapun masalah yang akan dihadapi pada proses ini yaitu bagaimana cara pembuatan dan penyusunan rangkaian pada papan PCB, desain sistem monitoring dan kontrol budidaya hidroponik serta program yang akan digunakan, serta pada kegiatan simulasi atau pengujian program pada sistem monitoring dan kontrol budidaya hidroponik.
D. PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
1. Pembuatan Diagram Blok
Perancangan perangkat keras digambarkan pada diagram blok dengan tujuan sebagai acuan pembuatan perangkat keras agar memudahkan merangkai dan menjadi suatu rangkaian yang terpadu.
18 Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Monitoring dan Kontrol Sistem Hidroponik
Diagram blok dari perancangan perangkat keras sistem monitoring dan kontrol budidaya hidroponik dapat dilihat pada gambar 3.1. Arduino merupakan pusat pengendali. Input dari sistem ini yaitu Real Time Clock DS3231 sebagai timer untuk mengidupkan pompa secara otomatis, sensor DHT11 sebagai sensor suhu dan kelembapan udara, dan sensor Ph Meter sebagi pengukur kadar asam dan basah pada larutan nutrisi
Timer dan sensor yang berfungsi sebagai input akan mengirim data dan diteruskan ke arduino. Data tersebut akan diproses di chip arduino agar dapat diterima oleh output.
Power Suply Nutrisi
Sensor pH DHT11 RTC
Node MCU ESP8266 LCD Relay
Smartphone User
Arduino Uno
Pompa DC
Nutrisi Output
19 Perangkat terdiri dari relay, Node MCU ESP8266, dan LCD. Relay berfungsi sebagai saklar otomatis untuk mengaktifkan pompa pada waktu tertentu. Node MCU ESP8266 digunakan sebagai module WiFi yang sekaligus digunakan untuk mengirim data dari dan ke user. LCD berfungsi untuk menampilkan karakter berupa suhu, kelembapan udara, dan pH nutrisi.
2. Perancangan Mekanik
Pada perancangan mekanik sistem monitoring dan kontrol budidaya hidroponik, dibutuhkan desain dari wadah untuk peletakan tanaman yang akan dibudidayakan.
Langkah-langkah perancangan mekanaik adalah sebagai berikut:
1. Mendesain model dari rak yang digunakan sebagai wadah untuk meletakkan tanaman yang ingin dibudidayakan. Dimensi rak panjang 1 meter sebanyak 2 buah pipa dengan masing-masing 5 lubang untuk tanaman pada setiap pipa 2. Melakukan pemotongan dan pengeboran pada pipa paralon.
3. Menyusun rak yang terbuat dari pipa paralon.
3. Pembuatan Rangkaian
Rangkaian elektronik dari alat yang dibuat terdiri dari: Liquid Crystal Display 16x2, Arduino, RTC DS3231, Sensor pH SEN0161, Sensor DHT11, Node MCU ESP8266, dan Relay.
a. Perancangan LCD dengan Arduino
LCD yang dihubungkan Arduino digunakan untuk menampilkan data berupa karakter, huruf maupun angka yang merupakan hasil dari pembacaan
20 sensor yang terlebih dahulu diproses oleh arduino. Rangkaian LCD yang terhubung pada Arduino dapat dilihat pada gambar 3.3
Gambar 3.3 Rangkaian LCD dengan Arduino
b. Rangkaian RTC DS3231 dengan Arduino
RTC DS3231 yang dihubungkan dengan Arduino digunakan sebagai timer yang berfungsi untuk menjalankan pompa dc secara otomatis pada waktu yang ditentukan. Rangkaian RTC DS3231 terpasang pada Arduino dapat dilihat pada gambar 3.5
21
c. Perancangan Sensor pH SEN0161 dengan Arduino
Sensor pH SEN0161 yang dihubungkan dengan Arduino digunakan untuk mengukur nilai pH nutrisi pada penampungan nutrisi. Cara kerja sensor SEN0161 ialah sensor akan mengukur nilai ADC larutan ketika ujung sensor menyentuh larutan tersebut. Ketika nilai ADC telah diketahui maka nilai ADC tersebut akan dikonversi menjadi pH dengan menggunakan rumus, y = mx + b. Rangkaian Sensor pH SEN0161 yang terhubung pada Arduino dapat dilihat pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Rangakaian Sensor pH SEN0161 dengan Arduino
d. Perancangan Sensor DHT11 dengan Arduino
22 Sensor DHT11 yang dihubungkan dengan Arduino digunakan untuk mengukur suhu dan kelembapan udara di sekitarnya. Rangkaian sensor DHT11 yang terhubung pada Arduino dapat dilihat pada gambar 3.7.
e. Perancangan NodeMCU ESP8266 dengan Arduino
NodeMCU ESP8266 merupakan modul yang berfungsi untuk menghubungkan mikrokontroller dengan internet via wifi. Pada alat ini, WeMos D1 Mini yang dihubungkan dengan Arduino digunakan sebagai pengirim data melalui internet menuju aplikasi monitoring pada smartphone. Rangkaian WeMos D1 Mini yang terhubung pada Arduino dapat dilihat pada gambar 3.8
23
f. Perancangan Relay dan WeMos D1 Mini
Relay yang dihubungkan dengan WeMos D1 Mini digunakan sebagai saklar otomatis yang akan mengaktifkan pompa dc ketika timer telah menunjukkan waktu penyiraman dan akan mematikan pompa dc secara otomatis ketika timer telah menunjukkan batas waktu penyiraman. Rangkaian Relay yang terhubung WeMos D1 Mini dapat dilihat pada gambar 3.10
24
g. Perancangan Rangkaian Sistem Monitoring dan Kontrol budidaya
hidroponik
Gambar 3.11 Rangkaian alat secara keseluruhan
Pada gambar 3.11, dapat dilihat gambar rangkaian alat yang dibuat secara keseluruhan. Pada alat yang dibuat terdapat beberapa masukan data seperti RTC DS3231, DHT11 dan Sensor pH. Pemroses data yaitu Arduino Uno. Keluaran data seperti Liquid Crystal Display, Relay, dan Node MCU ESP8266 RTC DS3231 dihubungkan ke pin SDA(A4 Arduino) dan SCL(A5 Arduino). DHT11 dihubungkan ke pin 7 Arduino. Sensor pH dihubungkan ke pin A0 Arduino. Liquid Crystal Display dihubungkan dengan komponen modul I2C kemudian I2C dihubungkan dengan pin SDA dan SCL. Relay dihubungkan dengan pin 2 Node MCU. Node MCU ESP8266 dihubungkan silang dengan pin RX dan TX pada Arduino.
25 Masukan data terdiri dari sensor dan real time clock. Pada bagian sensor terdapat 3 jenis sensor yang digunakan sebagai masukan yaitu pertama sensor DHT11 yang berfungsi untuk mendeteksi suhu dan kelembapan udara disekitar. Real Time Clock berfungsi untuk menghidupkan pompa secara otomatis. Pompa akan aktif dan melakukan pendistribusian nutris sebanyak 8 kali dalam satu hari.
Bagian kedua yaitu pengolahan data, pengolahan data yang digunakan yaitu Arduino uno. Arduino uno berfungsi mengolah data yang masuk dari sensor dan RTC untuk di tampilkan pada output berupa Liquid Crystal Display.
26
H. Tahap Perancangan Perangkat Lunak
1. Flowchart
a. Flowchart pada NodeMCU ESP8266
27 b. Flowchart pada Arduino
28 c. Flowchart Program Aplikasi
Gambar 3.14 Flowchart Program Aplikasi
2. Perancangan program
Perancangan program terdiri atas 3 yaitu perancangan program arduino dan perancangan program aplikasi smartphone.
a. Perancangan Program Arduino
Dalam perancangan kode program arduino, digunakan software arduino IDE (Integrated Development Environment) versi 1.8.5. Langkah-langkah
29 pembuatan kode program dengan software arduino IDE adalah sebagai berikut :
1. Membuka Aplikasi arduino
Gambar 3.15 Tampilan Icon Arduino IDE pada Desktop
2. Kemudian akan muncul tampilan awal arduino IDE.
Gambar 3.16 Tampilan Awal Software Arduino IDE
3. Memilih menu Tools>>board. Setelah muncul beberapa pilihan board yang akan digunakan, memilih board arduino uno.
30 Gambar 3.17 Menu Tools dengan Sub Menu Board
4. Selanjutnya pada menu Tools>>Port, memilih port yang digunakan.
31 5. Program diketik pada halaman sketch. Setelah selesai, dilakukan pengecekan apakah ada kesalahan pada program atau tidak dengan memilih tombol verify.
Gambar 3.19 Proses Verify Kode Program
6. Menghubungkan board arduino dengan komputer menggunakan kabel USB to Serial.
7. Meng-upload program ke board arduino dengan memilih tombol upload.
Gambar 3.20 Proses Uploading Kode Program b. Pemrograman aplikasi smartphone
32 Dalam perancangan program aplikasi smartphone, digunakan Virtuino. Langkah-langkah pembuatan kode program dengan software arduino IDE adalah sebagai berikut :
1. Mendownload aplikasi Virtuino di AppStore 2. Login menggunakan akun Gmail.
3. Membuat project baru, memasukkan write key,read key, dan chanel id ke aplikasi virtuino agar dapat berkomunikasi dengan esp8266
Gambar 3.21 Tampilan awal Virtuino
33 Gambar 3.22 Tampilan saat menambahkan komponen App invertor
5. Mengatur Block Editor dan mengujinya
34
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAAN
A. PENGUJIAN HASIL
Pada pembuatan Rancang Bangun Monitoring dan Kontrol Pada Sistem Hidroponik, pada pengujiaannya dibagi menjadi dua bagian yaitu pengujian fungsional pada masing-masing bagian dan pengujian kinerja pada keseluruhan sistem kerja
Gambar 4.1 Sitem Monitoring dan Kontrol Hidroponik
Pada metode hasil pengujian data akan disajikan kedalam sebuah table setelah data tersebut dimasukkan kedalam table langkah selanjutnya ialah mencari nilai eror dari masing-masing komponen. Nilai eror yang telah didapat kemudian dirangkum menjadi satu pada persamaan 1 dan 2 untuk mendapatkan persentase rata-rata nilai eror.
%eror =𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐸𝑟𝑜𝑟−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛
35
%eror = ∑𝑒𝑟𝑜𝑟
∑𝑈𝑗𝑖 𝐶𝑜𝑏𝑎𝑥100% (2)
1. Pengujian Fungsional
Pada pengujian fungsional ini kita dihadapkan pada tiap-tiap bagian atau kelompok. Pengujian fungsional ini bertujuan untuk mengetahui fungsi dari tiap-tiap komponen yang kita gunakan apakah berfungsi sesuai dengan apa yang kita inginkan dan memenuhi kriteria standart.
a. Pengujian Power Suplay
Pada pengujian power sulay ini bertujuan untuk mengetahui berapa output yang dihasilkan power suplay ketika tanpa beban dan berbeban.
Tabel 4.1 Hasil pengujian Power Suplay
Catu Daya Pengujian v-out (volt) v-out yang terbaca Selisih Power Suplay 12v 2A Tanpa Beban 9 9.23 0.23 Dengan Beban 9 9.14 0.14
b. Pengujian Sensor PH Meter
Pada pengujian ini bertujuan untuk mengetahui keakuratan pembacaan alat dengan membandingkan pembacaan alat dengan buffer pH (standart ph), buffer ph ini merupakan larutan ph yang sudah diketahui nilanya, biasanya terdiri dari pH asam, basah, dan netral. Nilai pH pada alat sistem monitoring hidroponik akan ditampilkan pada lcd yang telah terhubung dengan arduino.
36 Tabel 4.2 Pengujian Sensor pH meter dengan Buffer Standar pH
No Buffer pH pH Meter Selisih Pembacaan Eror {%}
1 4.00 3.94 0.6 0.015
2 7.00 7.03 0.3 0.004
3 10.00 10.09 0.9 0,009
Rata – Rata Nilai Eror 0,028
untuk perhitungan persentase nilai eror pada sensor pH meter ini dengan menggunakan rumus :
%eror =𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛 𝑥100%
Dimana Nilai sensor meruakan nilai dari hasil pembacaan alat, sedangkan nilai acuan merupakan Buffer Ph (standar larutan), berikut contoh perhitungannya dengan menggunakan data pada nomor 1 tabel.
%eror =3.94−4.00 4.00 𝑥100% %eror =0.6 0.4𝑥100% %eror = 0.015 % c. Pengujian DHT 11
Pada pengujian ini bertujuan untuk mengetahui responsibilitas dari sensor DHT11 dengan melihat perubahan hasil pembacaan, dengan memberikan rangsangan pada sistem Monitoring dan Kontrol Hidroponik. Pada pengujian ini kita menggunakan alat ukur suhu dan kelembaban, hygrometer sebagai pembanding. Hasil pembacaan sensor akan ditampilkan pada LCD yang sudah terhubung dengan arduino.
37 Tabel 4.3 Pengujian Sensor Suhu DHT11 dengan pembanding Hygrometer
No Waktu Pembacaan suhu DHT 11 Hygrometer Selisih pembacaan Eror (%) 1 10:12 30 30.7 0.7 0,022 2 11:12 31 31.8 0.8 0.025 3 12:12 32 32.7 0.7 0.021 4 13:12 33 33.5 0.2 0.005
Rata – Rata Nilai Eror 0,0182
Pada table 4.3 hasil dari pengujian sensor DHT11, untuk perhitungan persentase nilai eror pada sensor DHT11 ini dengan menggunakan rumus :
%eror =𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛 𝑥100%
Dimana Nilai sensor meruakan nilai dari hasil pembacaan alat, sedangkan nilai acuan merupakan hasil dari pembacaan alat Hygrometer, berikut contoh perhitungannya dengan menggunakan data pada nomor 1 tabel. %eror =26−26,7 26,7 𝑥100% %eror = 0.7 26.7𝑥100% %eror = 0.026%
38 Tabel 4.4 Pengujian sensor kelembaban DHT11 dengan pembanding
Termohygro No Waktu Pembacaan kelembaban DHT 11 Hygrometer Selisih pembacaan Eror (%) 1 10:12 75 75 0 0 2 11:12 72 71 1 0.013 3 12:12 68 65 3 0.044 4 13:12 68 64 4 0.062
Rata – Rata Nilai Eror 0,077
Pada table 4.4 hasil dari pengujian sensor DHT11, untuk perhitungan persentase nilai eror pada sensor DHT11 ini dengan menggunakan rumus:
%eror =𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛 𝑥100%
Dimana Nilai sensor meruakan nilai dari hasil pembacaan alat, sedangkan nilai acuan merupakan hasil dari pembacaan alat Hygrometer, berikut contoh perhitungannya dengan menggunakan data pada nomor 1 tabel.
%eror =85−84 84 𝑥100% %eror = 1 84𝑥100% %eror = 0.011 % d. Pengujian RTC
Pada pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan alat apakah Real Time Clook (RTC) berfungsi sesuai dengan apa yang kita inginkan, pada pengujian kali ini menggunakan relay sebagai output, dimana pada
39 sistem Monitoring dan Kontrol Hidroponik ini akan diberikan set point untuk mengaktifkan relay pada waktu-waktu tertentu.
Tabel 4.5 Pengujian RTC dengan Output Relay
No RTC Kondisi
Relay
Kondisi
Pompa Keterangan
1 00:00 HIGH ON Benar
00:30 LOW OFF Benar
2 03:00 HIGH ON Benar
03:30 LOW OFF Benar
3 06:00 HIGH ON Benar
06:30 LOW OFF Benar
4 09:00 HIGH ON Benar
09:30 LOW OFF Benar
5 12:00 HIGH ON Benar
12:30 LOW OFF Benar
6 15:00 HIGH ON Benar
15:30 LOW OFF Benar
7 18:00 HIGH ON Benar
18:30 LOW OFF Benar
8 21:00 HIGH ON Benar
21:30 LOW OFF Benar
Pada table 4.5 RTC telah diberi set point waktu dengan Relay sebagai Outputnya. RTC diberi set point 3 jam sekali untuk mengaktifkan relay dan akan aktif selama 30 menit.
40
2. Pengujian Kinerja
Pengujian Sistem Monitoring dan Kontrol Hidroponik ini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja pada sistem. Unjuk kerja tersebut dimodelkan pada ketepatan waktu pengaliran nutrisi.
Hasil pengujian selanjutnya disajikan pada table 4.6 sesuai dengan percobaan yang dilakukan. Pengambilan sampel dilaksanakan pselama 24 jam.
Tabel 4.6 Pengujian Unjuk Kerja sistem Monitoring dan Kontrol Tanaman Hidroponik
No Waktu
Pembacaan Sensor pada LCD
Pembacaan Sensor Pada
aplikasi virtuino Output
Suhu RH pH Suhu RH pH Relay Pompa
1 00:00 27 84% 6.46 27 84% 6.46 HIGH On 00:30 27 84% 6.46 27 84% 6.46 LOW Off 2 03:00 27 85% 6.56 26 83% 6.25 HIGH On 03:30 27 85% 6.56 26 83% 6.25 LOW Off 3 06:00 27 82% 5.78 27 85% 6.56 HIGH On 06:30 27 82% 5.78 27 85% 6.56 LOW Off 4 09:00 29 78% 6.49 29 78% 6.49 HIGH On 09:30 29 78% 6.49 29 78% 6.49 LOW Off 5 12:00 32 67% 6.59 32 67% 6.59 HIGH On 12:30 32 67% 6.59 32 67% 6.59 LOW Off 6 15:00 29 95% 6.37 31 88% 7.36 HIGH On 15:30 29 95% 6.37 31 88% 7.36 LOW Off 7 18:00 27 95% 6.13 30 90% 7.24 HIGH On 18:30 27 95% 6.13 30 90% 7.24 Low Off 8 21:00 28 84% 6.17 26 95% 6.55 HIGH On 21:30 28 84% 6.17 26 95% 6.55 Low Off
41
B. PEMBAHASAN
1. Pembahasan Fungsional
a. Pengujian Power Suplay
Dari hasil pengujian pada table 4.1 yang mana merupakan uji tegangan keluaran yang dihasilkan oleh power suplay, bekerja dengan baik dan memenuhi kriteria yang diharapkan dimana tegangan keluaran yang terbaca sesuai dengan kebutuhan.
b. Pengujian Sensor Ph Meter
Gambar 4.1 Grafik perbandingan Sensor Ph dengan Buffer Ph
Dari hasil pengujian sensor Ph Meter dapat dilihat pada table 4.2 hasil pembacaan Ph Meter kurang lebih hamper sama dengan pembandingnya yaitu buffer ph. Berdasarkan hasil pada tabl 4.2 memiliki rata – rata nilai
4 7 10 3.94 7.03 10.09 0 2 4 6 8 10 12 PH 4.00 PH 7.00 PH 10.00
Grafik Perbandingan Ph Meter dengan
Buffer Ph ( Ph Standar)
42 eror sebesar 0.028% dengan demikian fungsi sensor Ph dapat dikatakn bekerja dengan normal.
c. Pengujian Sensor DHT11
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan dapat dilihat pada table 4.3 dan 4.4 hasil pembacaan suhu dan kelembababn kurang lebih sama dengan pembandingnya yaitu alat ukur termohygrometer. Berdasarkan hasil pada table 4.3 untuk pengujian suhu memiliki nilai eror rata – rata 0,0182 dan pada table 4.4 untuk pengujian kelembaban memiliki rata – rata nilai eror 0,077 dengan demikian sensor DHT11 dapat dikatakan bekerja dengan baik dan normal.
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Suhu DHT11 dengan Termohygrometer 28 29 30 31 32 33 34 10:12 11:12 12:12 13:13
Grafik Perbandingan Suhu DHT11 dengan
Termohygrometer
43 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Kelembaban DHT11 dengan
Termohygrometer
d. Pengujian RTC
Dari pengujian yang telah dilakukan RTC dapat bekerja dengan baik dan normal sesuai dengan table 4.5 dimana RTC di perintahkan memberikan sinyal HIGHT pada relay setiap 3 jam sekali dan akan memberikan sinyal LOW setelah 30 menit . Ketika Relay mendapatkan sinyal HIGH maka pompa akan ON dan ketika relay mendapatkan sinyal Low maka pompa akan off.
2. Pembahasan Kinerja
Pengujian kinerja yang dilakukan dengan cara menguji keseluruhan sistem pada Moinitoring dan Kontrol Tanaman Hidroponik ini berdasarkan table 4.6. Dimana dalam penyaluran nutrisi dilakukan tiap 3 jam sekali selama 30 menit
75% 72% 68% 68% 75% 71% 65% 64% 58% 60% 62% 64% 66% 68% 70% 72% 74% 76% 10:12 11:12 12:12 13:12
Chart Title
Kelembaban DHT11 Termohygrometer44 kemudian ditampilkan pada LCD dan aplikasi android yaitu Virtuino telah memenuhi kriteria yang diharapkan. RTC sebagai input pengendali relay, agar pompa pendistribusi nutrisi dapat bekerja telah mampu melaksanakan perintah yang telah diberikan sebelumnya. Modul ESP8266 sebagai pengirim data hasil pembacaan sensor ke aplikasi Virtuino juga telah berfungsi sebagaimana yang telah diharapakan, melalui Modul ESP8266 data hasil pembacaan sensor Ph, DHT11, mampu ditampilkan melalui aplikasi virtuino yang telah dibuat sebelumnya.
45
BAB V
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang diperoleh dari pengujian monitoring dan kontrol pada sistem hidroponik, dapat disampaikan sebagai berikut :
1. Rancang bangun Monitoring dan Kontrol Pada Sistem Hidroponik telah berhasil dilaksanakan. Sisem kerja dari alat yaitu monitoring hidroponik yang meliput suhu udara, kelembaban udara, dan kandungan Ph dalam air. Alat ini terdiri dari 3 proses utama yaitu input, proses dan output. Input terdiri dari sensor DHT11, pH meter, dan RTC. Data dari sensor DHT11,pH meter, dan RTC kemudian di proses oleh arduino uno dan dikirim ke NodeMCU. Output dari alat ini yaitu pompa air, dan LCD 16X2.
2. Implementasi pada monitoring dan kontrol sistem hidroponik ini dalam mengendalikan nutrisi air telah bekerja sebagaimana yang telah diharapkan, dimana pompa pendistribusi nutrisi bekerja berdasarkan waktu yang telah di perintahkan. Pompa air akan aktif ketika relay dibari masukan HIGH dan akan mati ketika diberi masukan LOW, masukan HIGH diperolah setiap 3 jam sekali dan masukan low diperoleh setiap 30 menit sekali terhitung sejak relay mendapatkan masukan HIGH.
46
B. SARAN
Berdasarkan dari hasil proyek akhir ini, masih banyak terdapat kekurangan, hal ini dikarenakan keterbatasan materi, kemampuan dan waktu, sehingga penulis menyarankan untuk melanjutkan penelitian lanjutan sebagai berikut :
1. Pengaturan jadwal pendistribusian nutria masih melalui program, oleh karna itu diperlukan antar muka tambahan seperti keypad yang berfungsi sebagai perangkat masukan yang dapat mengubah jadwal pendistribusian nutrisi 2. Pencampuran nutrisi masih dilakukan secara manual, maka diharapkan dalam
pengembangan selanjutnya terdapa alat otomatis yang mampu mencampur nutrisi dengan air.
3. Pengisian air baku masih dilakukan manual, maka diharapkan dalam pengembangan selanjutnya terdapat alat otomatis untuk melakukan pengisian air secara otomatis dan terdapat sensor untuk mengukur level air.
48
DAFTAR PUSTAKA
Aprilia, T (2018) Monitoring dan Kontrol Hidroponik Wick berbasis android Surabaya: institusu Bisnis dan Informatika STIKOM Surabaya
Andres Martin, july 2019 Iot in Action
https://towardsdatascience.com/iot-in-action-a8b7fac83619
Diakses pada tanggal 04 januari 2020
Dickson Kho. 2016 . Jenis-jenis switch. http://teknikelektronika.com . Diakses pada tanggal 17 November 2019.
Einstronic, July 2017. Data Sheet Wemos D1 Mini Series
https://wiki.wemos.cc/_media/products:d1:sch_d1_mini_v3.0.0.pdf Diakses pada tanggal 21 November 2019.
Putri, Dian Mustika. 2017. Mengenal Wemos D1 Mini dalam Dunia IoT.
https://dianmstkputri.wordpress.com.
Diakses pada tanggal 8 November2019.
Sigit, 2019 Aplikasi Internet Of Things (IoT) dengan Arduino dan Android halaman 1
Trina, 2017 Hidroponik Untuk Pemula halaman 3
Vishay, 2016. Data Sheet LCD 16 x 2
https://www.engineersgarage.com/sites/default/files/LCD%2016x2.pdf Diakses pada tanggal 21 November 2019.
49
L
A
M
P
I
R
A
N
50 #include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h> #define SensorPin A2
unsigned long int avgValue; float b; int buf[10],temp; #define ONE_WIRE_BUS 7 OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature sensors(&oneWire); float suhuSekarang; #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f,16,2); #include <SoftwareSerial.h> #include <dht11.h> #define RX 2 #define TX 3 #define dht_apin 11 dht11 dhtObject; String AP = "AndroidAP544D"; String PASS = "lgzi2830";
String API = "A3P4QEYKD8T8YNZQ"; String HOST = "api.thingspeak.com"; String PORT = "80";
int countTrueCommand; int countTimeCommand; boolean found = false; int valSensor = 1; int H2,HT; SoftwareSerial esp8266(RX,TX); #include <Wire.h> #include <DS3231.h> int Relay = 4; DS3231 rtc(SDA, SCL); Time t;
51 const int OnMin = 00;
const int OffHour = 00; const int OffMin = 30; const int OnHour1 = 03; const int OnMin1 = 00; const int OffHour1 = 03; const int OffMin1 = 30; const int OnHour2 = 06; const int OnMin2= 00; const int OffHour2 = 06; const int OffMin2= 30; const int OnHour3 = 9; const int OnMin3 = 00; const int OffHour3 = 9; const int OffMin3 = 30; const int OnHour4 = 12; const int OnMin4 = 00; const int OffHour4 = 12; const int OffMin4 = 30; const int OnHour5 = 15; const int OnMin5 = 00; const int OffHour5 = 15; const int OffMin5 = 30; const int OnHour6 = 18; const int OnMin6 = 00; const int OffHour6 = 18; const int OffMin6 = 30; const int OnHour7 = 21; const int OnMin7 = 00; const int OffHour7 = 21; const int OffMin7 = 30;
void setup() {
lcd.init(); lcd.backlight();
52 Serial.begin(9600); esp8266.begin(115200); pinMode(Relay, OUTPUT); digitalWrite(Relay, LOW); rtc.begin(); } void loop() {
String getData = "GET /update?api_key="+
API+"&field1="+getTemperatureValue()+"&field2="+getHumidityValue()+"&field3="+getPhMeterValue()+"&field4="+ getrtc();
sendCommand("AT+CIPMUX=1",5,"OK");
sendCommand("AT+CIPSTART=0,\"TCP\",\""+ HOST +"\","+ PORT,15,"OK"); sendCommand("AT+CIPSEND=0," +String(getData.length()+4),4,">"); esp8266.println(getData);delay(1500);countTrueCommand++; sendCommand("AT+CIPCLOSE=0",5,"OK");
sendCommand("AT",5,"OK");
sendCommand("AT+CWMODE=1",5,"OK");
sendCommand("AT+CWJAP=\""+ AP +"\",\""+ PASS +"\"",20,"OK"); }
String getTemperatureValue() {
dhtObject.read(dht_apin); Serial.print(" Suhu(C)= "); int temp = dhtObject.temperature; Serial.println(temp);
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("SH:"); lcd.print (temp); delay(50); return String (temp); }
String getHumidityValue() {
dhtObject.read(dht_apin); Serial.print(" Humidity in %= "); int humidity = dhtObject.humidity;
53 Serial.println(humidity); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("RH="); lcd.print (humidity); delay(50); return String(humidity); } String getPhMeterValue(){ for(int i=0;i<10;i++) { buf[i]=analogRead(SensorPin); delay(100); } for(int i=0;i<9;i++) { for(int j=i+1;j<10;j++) { if(buf[i]>buf[j]) { temp=buf[i]; buf[i]=buf[j]; buf[j]=temp; } } } avgValue=0;
for(int i=2;i<8;i++) //6 sampel avgValue+=buf[i];
float phValue=(float)avgValue*5.0/1024/6.0; //analog ke mV phValue=3.0*phValue; //mVke analog Serial.print(" pH:"); Serial.print(phValue,2); Serial.println(" "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" pH: "); lcd.print (phValue, 2);
54 delay(50);
return String(phValue); }
void sendCommand(String command, int maxTime, char readReplay[]) { Serial.print(countTrueCommand); Serial.print(". at command => "); Serial.print(command); Serial.print(" "); while(countTimeCommand < (maxTime*1)) { esp8266.println(command);//at+cipsend if(esp8266.find(readReplay))//ok { found = true; break; } countTimeCommand++; } if(found == true) { Serial.println("OYI"); countTrueCommand++; countTimeCommand = 0; } if(found == false) { Serial.println("Fail"); countTrueCommand = 0; countTimeCommand = 0; } found = false; } String getrtc(){ Serial.print(t.hour); t = rtc.getTime();
55 Serial.print(" hour(s), ");
Serial.print(t.min); Serial.print(" minute(s)"); Serial.println(" ");
if (t.hour == OnHour && t.min == OnMin) { digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP ON "); }
else if (t.hour == OffHour && t.min == OffMin) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("Pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF "); }
if (t.hour == OnHour1 && t.min == OnMin1) { digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP ON "); }
else if (t.hour == OffHour1 && t.min == OffMin1) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF "); }
if (t.hour == OnHour2 && t.min == OnMin2) {
digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON");
56 lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" PMP ON "); }
else if (t.hour == OffHour2 && t.min == OffMin2) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println(pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF"); }
if (t.hour == OnHour3 && t.min == OnMin3) { digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP ON"); }
else if (t.hour == OffHour3 && t.min == OffMin3) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF"); }
if (t.hour == OnHour4 && t.min == OnMin4) { digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP ON"); }
else if (t.hour == OffHour4 && t.min == OffMin4) {
digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0);
57 lcd.print(" PMP OFF");
}
if (t.hour == OnHour5 && t.min == OnMin5) { digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP ON"); }
else if (t.hour == OffHour5 && t.min == OffMin5) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF"); }
if (t.hour == OnHour6 && t.min == OnMin6) { digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP ON"); }
else if (t.hour == OffHour6 && t.min == OffMin6) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF"); }
if (t.hour == OnHour7 && t.min == OnMin7) {
digitalWrite(Relay, HIGH); Serial.println("pompa ON"); lcd.setCursor(0,0);
58 lcd.print(" PMP ON");
}
else if (t.hour == OffHour7 && t.min == OffMin7) { digitalWrite(Relay, LOW); Serial.println("pompa OFF"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PMP OFF"); } delay (50);
return String (t.hour); return String (t.min); }
59 Pengujian DHT 11 dengan pembanding termohygrometer
60 Pengujian system selama delapan kali percobaan
61 Pengujian Power Suply dengan dan tanpa beban
