PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS
MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
PENGAPLIKASIAN SISTEM TERTANAM DALAM
PERTANIAN HIDROPONIK
BIDANG KEGIATAN:
PKM PENERAPAN TEKNOLOGI
Diusulkan oleh:
11113003
Daniel Panjaitan
Tahun Angkatan 2013
11113077
Ester Situmorang
Tahun Angkatan 2013
13314023
Abednego Ginting
Tahun Angkatan 2014
14S15002
Hilman Situmorang
Tahun Angkatan 2015
14S15035
Christine Siregar
Tahun Angkatan 2015
INSTITUT TEKNOLOGI DEL
LAGUBOTI
DAFTAR ISI
1.2 Identifikasi Masalah ... 6
1.3 Batasan Masalah ... 6
2.1.1 Pengertian Pertanian Hidroponik ... 8
2.1.2 Mikrokontroler Arduino ... 10
2.1.3 Modul Wifi ESP8266... 10
2.1.4 Panel Surya ... 11
2.1.5 Raspberry Pi ... 12
2.1.6 Sensor pH ... 12
2.1.7 Sensor Soil Moisture ... 13
2.1.8 Selenoid Valve ... 13
BAB 3. METODE PELAKSANAAN ... 14
3.1 Jenis dan Pendekatan Kegiatan ... 14
3.2 Konsep Pembangunan Sistem Tertanam dalam Pertanian Hidroponik .. 15
3.3 Waktu dan Tempat Kegiatan ... 16
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Budidaya Sayur Hidroponik ... 9
Gambar 2 Arduino Board ... 10
Gambar 3 Board Modul ESP8266... 10
Gambar 4 Panel Surya ... 11
Gambar 5 Li Ion Battery charging board ... 11
Gambar 6 Raspberry Pi ... 12
Gambar 7 Sensor pH ... 13
Gambar 8 Sensor Soil Moisture ... 13
Gambar 9 Selenoid Valve ... 14
Gambar 10 Model Pendekatan Sistem ... 15
RINGKASAN
Pada era sekarang ini, pertumbuhan pertanian Indonesia berkembang sangat pesat. Hal ini didukung oleh pengembangan potensi pertanian yang sekarang ini telah mengarah kearah otomatisasi penggunaan komponen. Hal yang sama terjadi dalam pertanian dengan sistem hidroponik, yang memberdayakan air sebagai media untuk bercocok-tanam. Pada pola pertanian ini, proses kontrol air, pH, dan nutrisi tanaman masih dilakukan secara tradisional dengan proses pemeriksaan dan penanganan secara manual. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah inovasi pertanian yang berdasar pada penggunaan sistem yang dapat bekerja sendiri tanpa adanya campur tangan dari manusia, sehingga pola pertanian secara hidroponik ini dapat dilakukan dengan lebih presisi dan menghasilkan produk yang berkualitas tinggi. Diharapkan dalam sistem ini, proses manajemen air, pH, dan nutrisi tanaman akan dilakukan secara otomatis dengan menggunakan sistem tertanam yang menggunakan mikrokontroller arduino . Hasil yang didapat dari sistem ini adalah antara lain monitoring dan kontrol pH secara otomatis, waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air secara otomatis sesuai dengan yang dibutuhkan oleh tanaman, sehingga nantinya sistem ini dapat memberikan hasil dan kualitas yang baik pada tanaman hidroponik tanpa harus dilakukan secara manual.
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah
Pertanian dengan pola tanam hidroponik merupakan pola pertanian yang sanagat berkemungkinan untuk berkembang pada era sekarang ini.Hal ini didasari karena semakin menyempitnya lahan pertanian konvensional yang dapat digunakan petani tradisional. Perkembangan ini secara tidak langsung menumbuhkan banayak masalah yang berdampak dalam kehidupan manusia. Hal ini dikarenakan pada dasarnya, pola pertanian secara hidroponik harus menggunkan kwantitas air yang besar yang dapat merugikan jika tidak dimanajemen sedemikian rupa. Dan pada dasarnya, pengembangan pola pertanian hidroponik ini masih memiliki beberapa halangan, dikarenakan proses manajeman komponen yang dibutuhkakan di dalamnya (air,pH,nutrisi) masih harus dilakukan secara tradisional.
Permasalahan diatas dapat diatasi dengan pengaplikasian Sistem Tertanam pada pertanian Hidroponik ini. Hal ini dilakukan agar penggunaan air, penanganna pH dan penaganan nutrisi dapat dilakukan secara otomatis dan lebih presisi. Dalam pengaplikasiannya, Sistem tertanam untuk pertanian hidroponik ini akan menggunakan Arduino Uno R3, Modul Wireless Arduino (ESP8266), Raspberry Pi 2, Selenoid Valve, Automatic Motor, dan Panel Surya. Komponen-komponen kecil tersebut dapat dibungkus dalam sebuah kotak kecil sehingga lebih mudah dalam penggunaanya.
1.2Identifikasi Masalah
Masalah yang diidentifikasi sehingga dilaksanakan kegiatan ini adalah : a. Kerumitan dalam melakukan penanganan air, pH ,dan nutrisi tanaman. b. Kebutuhan biaya dalam alat dan jasa untuk melakuakn penangannan pada
tanaman.
c. Membutuhkan waktu penanganan yang lama dalam melakukan pertanian hidroponik karena dilakukan secara manual.
1.3Batasan Masalah
Batasan masalah yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan kegiatan ini adalah :
a. Penanganan penggunaan air dalam pertanian hidroponik seharusnya didasari oleh kadar O2 , dan pH dalam air.
b. Kegiatan ini akan menggunakan sensor O2, sensor pH, Selenoid Valve s dan motor ebagai aktuator dalam lahan pertanian.
1.4Tujuan Kegiatan
Adapun tujuan dari kegiatan ini dilaksanakan adalah :
a. Menciptakan sebuah sistem terintegrasi dengan menggunakan Sistem Tertanam yang dapat digunakan secara langsung dalam pertanian Hidroponik
b. Memberikan solusi pada penanganan air, pH dan nutrisi tanaman hidroponik.
c. Memberikan solusi pertanian secara terinttegrasi untuk mengoptimalkan hasil pertanian.
1.5Manfaat Kegiatan
Manfaat yang diperoleh dari hasil pelaksanaan kegiatan ini adalah :
a. Petani akan lebh mudah melakukan penanganan air, pH dan nutrisi pada pertanian secara hidroponik, sehingga kualitas tanaman dapat dijaga. b. Biaya akan relatif lebih sedikit dan hemat waktu dikarenakan sistem ini
dapat digunakan secara terus menerus dengan perawatan yang relatif murah.
1.6Luaran Kegiatan
Adapun luaran yang diharapkan melalui kegiatan ini adalah sebagai berikut : a. Terciptanya sebuah prototype yang nantinya dapat digunakan dalam
pertanian hidroponik.
b. Aplikasi web monitoring keadaan lahan pertanian hidroponik.
c. Dokumentasi selama pengerjaan hingga mencapai hasil yang diharapkan.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1Landasan Teori
Pada bagian Landasan teori ini, akan dipaparkan menegenai Pertanian secara Hidroponik, dan komponen - komponen utama maupun tambahan dalam pembangunan sistem tertanam untuk pertanian hidroponik.
2.1.1 Pengertian Pertanian Hidroponik
Dalam kajian bahasa, hidroponik berasal dari kata hydro yang berarti air dan
ponos yang berarti kerja. Jadi, hidroponik memiliki pengertian secara bebas teknik bercocok tanam dengan menekankan pada pemenuhan kebutuhan nutrisi bagi tanaman, atau dalam pengertian sehari-hari bercocok tanam tanpa tanah. Dari pengertian ini terlihat bahwa munculnya teknik bertanam secara hidroponik diawali oleh semakin tingginya perhatian manusia akan pentingnya kebutuhan pupuk bagi tanaman.
Di mana pun tumbuhnya sebuah tanaman akan tetap dapat tumbuh dengan baik apabila nutrisi (unsur hara) yang dibutuhkan selalu tercukupi. Dalam konteks ini fungsi dari tanah adalah untuk penyangga tanaman dan air yang ada merupakan pelarut nutrisi, untuk kemudian bisa diserap tanaman. Pola pikir inilah yang akhirnya melahirkan teknik bertanam dengan hidroponik, di mana yang ditekankan adalah pemenuhan kebutuhan nutrisi.
Pada era modern ini, pertanian secara hidroponik dibagi dala beberapa metode yaitu sebagai berikut ,
Static solution culture (kultur air statis)
Continuous-flow solution culture
Aeroponics
Passive sub-irrigation
Ebb and flow atau flood and drain sub-irrigation
Run to waste
Deep water culture
Bubbleponics
Dalam pertanian hidroponik ini terdapat beberapa keuntungan, yaitu sebagai berikut,
Tidak membutuhkan tanah
Air akan terus bersirkulasi di dalam sistem dan bisa digunakan untuk keperluan lain, misal disirkulasikan ke akuarium
Mudah dalam pengendalian nutrisi sehingga pemberian nutrisi bisa lebih efisien
Relatif tidak menghasilkan polusi nutrisi ke lingkungan
Memberikan hasil yang lebih banyak
Mudah dalam memanen hasil
Steril dan bersih
Bebas dari tumbuhan pengganggu
Media tanam dapat dilakukan selama bertahun-tahun
Bebas dari tumbuhan pengganggu/gulma
Tanaman tumbuh lebih cepat
Contoh pertanian dengan menggunakan pola hidroponik dapat dilihat pada Gambar 1 Budidaya Sayur Hidroponikdi bawah ini ,
2.1.2 Mikrokontroler Arduino
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software-nya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Board mikrokontroler arduino dapat dilihat pada Gambar 2 Arduino Board.
Gambar 2 Arduino Board
2.1.3 Modul Wifi ESP8266
ESP8266 adalah modul WiFi compatible Arduino memungkinkan papan Arduino untuk terhubung ke jaringan menggunakan 802.11 spesifikasi nirkabel (WiFi). Perangkat ini mampu menghubungkan arduino dengan jaringan karena sudah dilengkapi dengan sistem Wireless LAN 802.11b / g didalamnya. Shield ini mendukung protokol jaringan TCP(Transmission Control Protocol) dan UDP(User Datagram Protocol). Modul wifi ini sudah dilengkapi dengan library
yang compatible dengan arduino sehingga lebih mudah dalam penggunaannya dengan arduino. Perangkat modul wifi ESP8622 dapat dilihat pada Gambar 3
Board Modul ESP8266.
2.1.4 Panel Surya
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Disebut surya atau matahari atau "sol" karena matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan.
Perangkat panel surya yang akan digunakan pada kegiatan ini adalah panel surya mini 1.6W 5.5V 266mA. Panel surya ini mampu mengisi 4 baterai kapasitas 1.2 V sehingga total kapasitas yang diisi 4 x 1.2=2.4 V. Proses pengisian baterai harus dihentikan jika kapasitas baterai sudah penuh. Hal ini bertujuan untuk menjaga baterai tidak rusak. Sehingga diperlukan perangkat tambahan sebagai indikator pengisian baterai. Perangkat yang cocok menempati fungsi indikator pengisian baterai adalah Li Ion Battery charging board. Perangkat panel surya dapat dilihat pada Gambar 4 Panel Surya dan Li Ion Battery charging board dapat dilihat pada Gambar 5Li Ion Battery charging board dibawah ini.
Gambar 4 Panel Surya
2.1.5 Raspberry Pi
Raspberry Pi bersifat open source (berbasis Linux), Raspberry Pi bisa dimodifikasi sesuai kebutuhan penggunanya. Sistem operasi utama Raspberry Pi menggunakan Debian GNU/Linux dan bahasa pemrograman Python. Salah satu pengembang OS untuk Raspberry Pi telah meluncurkan sistem operasi yang dinamai Raspbian, Raspbian diklaim mampu memaksimalkan perangkat Raspberry Pi. Sistem operasi tersebut dibuat berbasis Debian yang merupakan salah satu distribusi Linux OS. Bentuk Raspberry Pi dapat dilihat Gambar 6
Raspberry Pi.
Gambar 6 Raspberry Pi
2.1.6 Sensor pH
Gambar 7 Sensor pH
2.1.7 Sensor Soil Moisture
Sensor soil moisture adalah sensor kelembaban tanah yang bekerja dengan prinsip membaca jumlah kadar air dalam tanah di sekitarnya. Sensor ini merupakan sensor dengan teknologi rendah namun ideal untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman. Sensor ini menggunakan dua konduktor untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca nilai resistensi untuk mendapatkan tingkat kelembaban. Lebih banyak air dalam tanah akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik, sedangkan tanah kering akan mempersulit untuk menghantarkan listrik (nilai resistensi kurang). Sensor soil moisture dapat dilihat pada Gambar 8 Sensor Soil Moisture berikut.
Gambar 8 Sensor Soil Moisture
2.1.8 Selenoid Valve
Gambar 9 Selenoid Valve
BAB 3. METODE PELAKSANAAN
Pada Bab Metode Pelaksanaan ini akan dibahas bagaimana pengaplikasian Sistem tertanam pada pertanian pola hidroponik akan dibangun, konsep yang digunakan dalam pembangunan sistem, pendekatan kegiatan yang digunakan sebagai dasar pembagunan sistem, skema kerja dari sistem tertanam serta waktu dan tempat kegiatan akan dilaksanakan.
3.1Jenis dan Pendekatan Kegiatan
Dalam Pengaplikasian Sistem Tertanam pada pola pertanian hidroponik ini, pendekata yang dilakukan berdasar pada pemberian notifikasi hasil monitoring dan aktuasi secara langsung oleh sistem.
Gambar 10 Model Pendekatan Sistem
3.2Konsep Pembangunan Sistem Tertanam dalam Pertanian Hidroponik
Konsep pembangunan Sistem Tertanam dalam Pertanian Hidroponik ini didasari pada pembagian sistem yang dijelaskan pada bab sebelumnya. Pada Sistem ini setiap bagian akan bekerja saling interdependent, dimana setiap bagian akan saling bekerja secara pararel akan tetapi akan saling berketergantungan dikarenakan aliran data yang terjadi pada setiap bagian sistem. Dalam sistem ini, Mikrokontroller Arduino akan melakukan setup komponen komponen lainnya sehingga bagian bagian tersebut akan bekerja dengan ketentuan masing masing. Setelah bekerja, bagian sensor akan melakukan sensing secara realtime pada lahan dan memberikan data hasil ke mikrokontroller. Mikrokontroller selanjutnya akan memproses data tersebut, setelah diproses, data akan dikirimkan ke server untuk di log dan ditampilkan ke pihak terkait melalui aplikasi berbasis web. Pada saat yang sama Mikrokontroller akan mengirimkan data tersebut ke actuator sehingga
Gambar 11 Konsep Kerja Sistem
3.3Waktu dan Tempat Kegiatan
DAFTAR PUSTAKA
Deba168,”Solar Panel Arduino Weather Station”,
http://www.instructables.com/id/SOLAR-POWERED-ARDUINO-WEATHER-STATION/. Diakses pada tanggal 11 Agustus 2015
Oktofani,Yusuf.(2013).Sistem Pengendalian Suhu Dan Kelembaban Berbasis Wireless Embedded Sistem. Brawijaya.
Sulistia,Andi.(2011).Arduino Uno Sebagai Sistem Kendali Dan Monitoring Pengaturan Air Pada Tanaman Produksi. Kudus.
Marsela,Tracy.(2012).Sistem Kendali Intensitas Cahaya Rumah Kaca Cerdas pada Budidaya Bunga Krisan Brawijaya.
