RANCANG BANGUN SISTEM OTOMATISASI HIDROPONIK PADA SAWI CHAISIM, SAWI DAGING DAN SELADA
BERBASIS ARDUINO UNO 328P
Mohamad Dwi Purnadiansyah, Muh. Taufiqurrohman
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan Universitas Hang Tuah Surabaya
Jl. Arif Rahman Hakim 105, Sukolilo, Surabaya 60111, Jawa Timur Email : [email protected]
Abstrak: Menanam dengan sistem hidroponik artinya menanam menggunakan media air atau tenaga kerja air, Bertanam secara hidroponik telah menjadi tren pada saat ini karena memanfaatkan media air sebagai pengganti tanah, namun mempunyai kekurangan dari sisi waktu untuk orang dengan kesibukan padat. Sistem otomasi masa sekarang telah diterapkan hamper disetiap bidang pekerjaan yang bertujuan untuk membantu mempermudah pekerjaan manusia, karena bersifat komputerisasi. Menggunakan Arduino Uno 328P yang terintegrasi dengan berbagai sensor. Sistem otomasi untuk hidroponik antara lain untuk mengatur pompa, LED grow light, system pemupukan dan penyiraman serta memberikan informasi suatu keadaan kepada pemilik hidroponik. Pada proses ini alat akan diuji secara menyeluruh mulai dari hardware dan desain perancangan. Kemudian dilakukan proses pengambilan data dari setting waktu penyiraman tanaman sayuran hidroponik. Diharapkan hasil yang akan dicapai sesuai dengan yang diharapkan yaitu sistem ini dapat berjalan dengan baik dan dapat memberikan informasi suatu keadaan kepada pemilik hidroponik.
Kata Kunci: Sistem Otomasi, Arduino Uno328, Sensor, Hidroponik.
Abstract: Planting with hydroponic system means planting using water media or water work, Hydroponic planting has become a trend at this time because it utilizes water media as land substitute, But has shortcomings in terms of time for people with busy busyness.
Today's automation system has been applied in almost every field of work that aims to help simplify human work, Because it is computerized. It uses Arduino Uno 328P which is integrated with various sensors. Automation system for hydroponics, among others, to regulate the pump, LED grow light, fertilization system and watering and provide information a situation to the hydroponic owner. In this process the tool will be tested thoroughly starting from hardware and design design. Then do the data retrieval process of hydroponic vegetable planting time. It is expected that the results will be achieved in accordance with the expected that this system can run well and can provide information a situation to the owner of hydroponics.
Key words: Automation System, Arduino Uno328, Sensor, Hydroponics.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Menanam dengan system hidroponik artinya menanam menggunakan media air atau tenaga kerja air. Hidroponik juga dikenal sebagai soilless culture atau budidaya tanaman tanpa menggunakan media tanah. Jadi hidroponik berarti budidaya tanaman yang memanfaatkan air dan tanpa menggunakan tanah sebagai media tanam atau soilless. Perbedaan yang paling menonjol antara hidroponik dan budidaya konvensional adalah penyediaan nutrisi tanaman.
Pada budidaya konvensional, ketersediaan nutrisi untuk tanaman sangat bergantung pada kemampuan tanah menyediakan unsur–unsur hara dalam jumlah cukup dan lengkap.
Hidroponik biasa digunakan untuk menanam sayur dan buah. Bahkan beberapa tanaman sayur
dan buah telah umum ditaman secara hidroponik seperti paprika, timun, tomat, dan sayuran hijau.Terdapat enam dasar tehnik menanam dengan hidroponik. Sistem Wick, Water Culture, Ebb dan Flow (Flood & Drain), system Drip, NFT (Nutrient Film Technique) dan Aeroponik.
Tahapan menanam secara hidroponik terdiri dari semai benih, pindah tanam, pemeliharaan, dan panen. (Kelompok Tani Mandiri 2013)
Sistem hidroponik diuji kelancarannya dan dikalibrasi kesiapannya untuk budidaya tanaman. Peralatan hidroponik diuji untuk memuaskan dapat memastikan bekerja dengan baik dan sistem monitoring nutrisi akurat. Harus menguji peralatan hidroponik untuk memastikan dapat bekerja dengan baik dan sistem monitoring nutrisi akurat secara tepat. Untuk memperole hhasil yang maksimal dalam system hidroponik tersebut diperlukan otomatisasi setting waktu menghidupkan dan mematikan penyiraman tanaman sayuran hiroponik. Atas dasar pemikiran tersebut tertarik untuk dilakukan penelitian dengan judul “Rancang Bangun Sistem Otomatisasi Hidroponik Pada Sawi Chaisim, Sawi Daging dan Selada”. Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah
1. Mengetahui bagaimana men-setting waktu pemberian pupuk cair dan penyiraman pada tanaman sayuran hiroponik.
2. Mengetahui waktu menghidupkan dan mematikan pemberian pupuk cair pada tanaman sayuran hiroponik secara otomatis.
3. Mengetahui cara menggunakan sensor suhu, sensor pH, sensor Cahaya, dan RTC (Real Time Clock)
METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini didasarkan pada masalah yang bersifat aplikatif, yaitu perencanaan dan perealisasian system agar dapat menampilkan urutan kerja sesuai dengan yang direncanakan.
PERANCANGAN SISTEM
Perancangan system meliputi konsep yang telah dibuat sebelumnya yang berisikan rancangan hardware, rancangan software dan desain alat.
Pada gambar menjelaskan konsep awal setting waktu penyiraman tanaman sayuran hidroponik menggunakan arduino uno ATmega328. Pada sistem ini bermula dari lahan kemudian menuju proses penyemaian bibit yang terbuat dari rangkaian instalasi pipa paralon.
Untuk Sensor ada sensor suhu, cahaya, pH, dan RTC (Real Time Clock)
Sensor yang pertama adalah sensor suhu yang berfungsi sebagai pendeteksi suhu dalam pipa yang peletakan nanti tidak benar – benar di dalam pipa. Karena dikhawatirkan apabila suhu terlampau tinggi, maka tanaman akan kering dan bisa mendapatkan hasil tanaman yang kurang bagus, bisa saja apabila tanaman terlau kering atau kurang air dan nutrisi dari pupuk cair maka tanaman akan menghasilkan kwalitas yang buruk atau bisa saja sampai mati karena kekeringan ,oleh karena itu diperlukan Sensor suhu yang berfungsi untuk mendeteksi panas yang berlebih.
Karena itu jika sensor Suhu DS18b20 mendeteksi panas yang lebih dari 31° Celcius maka pompa akan menyala dan mengalirkan air serta pupuk cair secara terus menerus sampai panas turun kurang dari 31° Celcius
Sensor cahaya berfungsi sebagai pendeteksi adanya sinar matahari yang cukup untuk membantu proses fotosintesis pada tanaman. Untuk peletakannya nanti yaitu menghadap ke atas sehingga sensor cahaya diharapkan bisa mendeteksi besaran itensitas cahaya disekitar media hidroponik. Sensor cahaya ini juga teritegrasi dengan lampu Led Grow Light yang apabila nanti intensitas dari cahaya matahari kurang maka lampu akan menyala sebagai penganti dari cahaya matahari tsb.
Sensor pH berfungsi sebagai pengukur kadar pH dalam air, peletakannya nanti yaitu di pinggir timba air dengan ujung sensor terendam air. RTC sebagai penampil Waktu secara real time akan diproses oleh mikro dan ditampilkan pada LCD.
Buzzer pada sistem ini digunakan sebagai sinyal pemberitahuan pada saat pompa menyala, lampu Led Grow light menyala, dan pada saat sensor Suhu mendeteksi suhu lebih dari 32°C dan kemudian akan menyalakan pompa agar suhu pada tanaman tetap terjaga.
Push Button digunakan untuk mengatur setting waktu pemberian air beserta pupuk cair.
Kemudian Relay sebagai kontaktor (saklar) yang digunakan untuk menghidupkan pompa Air Aquarium.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang didapatkan dari pengamatan setiap minggu pada perkembangan / Pertumbuhan tanaman sayuran hidroponik, sampai hari siap panen adalah sebagai berikut :
1. Hasil Pengamatan Tanaman Sayuran Hidroponik Selada
Pada gambar dibawah adalah hasil pengambilan data pada setiap tanaman sayuran hidroponik yang diambil perhari – minggu – siap untuk dipanen.
Gambar 2. Selada Umur 5 hari
A B
Gambar 3. A. Selada Remaja Umur 3 Minggu dan B, Selada Umur 5 – 6 Minggu Siap Panen 2. Hasil Pengamatan Tanaman sayuran Hidroponik Sawi Chaisim
A B
Gambar 4. A. Sawi Chaisim Umur 2 Hari dan B. Sawi Chaisim Umur 5 Hari
Gambar 5. Sawi Chaisim Umur 1 Minggu
A B
Gambar 6. A. Sawi Chaisim Umur 3 Minggu dan B. 4 Minggu
Gambar 7. Sawi Chaisim Umur 5 Minggu Siap Panen 3. Hasil Pengamatan Tanaman Sayuran Hidroponik Sawi Daging
A B Gambar 8. A. Sawi Daging Umur 2 dan B. 5 Hari
Gambar 9. Sawi Daging Umur 1 Minggu
A B
Gambar 10. A. Sawi Daging Umur 2 Minggu dan B. 4 Minggu
A B
Gambar 11. A. Sawi Daging Umur 5 Minggu dan B. 6 Minggu Siap Panen
PengujianAlat
• Sensor Cahaya
Pengujian sensor cahaya / LDR dilakukan dengan perbandingan di dalam ruangan dan di luar ruangan. Tujuan pengujian untuk sistem kontrol yang tepat sasaran, yaitu mengontrol dan memenuhi cahaya tanaman yang sesuai, sehingga tanaman tidak kekurangan pasokan cahaya untuk fotosintesis. Di dalam ruangan dengan di luar ruangan sangat berbeda intensitas cahaya yang terdeteksi oleh sensor. Pada saat di dalam ruangan cahaya yang terdeteksi dalam range 148 – 160 Candela menunjukan intensitas cahaya lampu di dalam ruangan yang diserap oleh sensor. Sedangkan saat sensor cahaya di letakkan di luar ruangan terdeteksi intensitas cahaya dengan range 100 – 120 Candela. Pada saat sensor dimanipulasi dengan cara menututup sensor dengan jempol, maka range intensitas cahaya yang terdeteksi adalah 187 – 210 Candela sedangkan pada saat sensor cahaya diletakkan diluar ruangan dengan menutup penampang sensor dengan jempol. Maka intensitas cahaya yang terdeteksi adalah 174 – 192 Candela.
• Sensor Suhu
Pengujian sensor suhu / DS18b20 dilakukan di ruang ber – AC untuk mengetahui sensor suhu sudah tepat mendeteksi suhu secara akurat. Tujuan dari pengujian sensor suhu adalah untuk mendapatkan suhu yang akurat sehingga dapat bekerja dengan baik dalam sistem otomasi.
• Sensor pH
Pengujian sensor pH dilakukan dengan membandingkan larutan Aquades dan air biasa yang diambil di kran memanfaatkan kertas lakmus. Tujuan dari pengujian sensor pH adalah untuk mengetahui seberapa akurat sensor pH dibandingkan dengan menggunakan kertas lakmus sehingga pada saat diimplementasikan pada sistem, sensor pH dapat berfungsi dengan baik.
Pada pengukuran pH air secara manual menggunakan kertas lakmus, maka larutan aquades memiliki pH yang bersifat asam karena kertas lakmus biru berubah warna menjadi kemerahan.
Sedangkan pada air kran kedua kertas lakmus tidak berubah warna, yang artinya kadar pH air bersifat netral.
Pada pengujian pH air menggunakan sensor pH, kadar pH yang terdeteksi oleh sensor hampir sama dengan pengujian secara manual. Bahwa kadar pH yang terdeteksi oleh sensor, yaitu aquades memiliki sifat asam dengan kadar pH 6,86 sedangkan air kran memiliki sifat netral dengan kadar pH 7,2.
A B
Gambar 12. Gambar Desain Alat
• Sistem Otomasi Hidroponik Pada Tanaman
Pengujian pada system akan dilakukan dengan cara pengimplementasian langsung pada lingkungan. Pengujian Sistem Otomasi dilakukan setelah tahap pengujian sensor dan modul yang lainnya. Pengujian ini dilakukan untuk mengukur tingkat keakuratan dari serangkaian modul yang saling terintegerasi. Pengujian ini meliputi pengujian sensor pH, Pengujian sensor cahaya, pengujian sensor suhu, Pengujian RTC, pompa Aquarium, dan LED grow light.
Lama pelaksanaan pengujian selama 15 menit dalam 2 waktu yang berbeda yaitu pagi dan sore, dimana penulis menganggap waktu-waktu tersebut mengalami perubahan suhu yang dapat mengancam kelangsungan hidup tanaman. Tujuan dari skenario pengujian ini adalah membuktikan perancangan sistem telah berjalan dengan baik dan mengetahui hasil dari tujuan pembuatan sistem telah tercapai. Pengujian sistem otomasi dapat dilihat dalam tabel berikut.
Tabel 1. Pengujian Sistem Pada Pukul 08.00 – 08.15
Intensitas Cahaya
Suhu (°C)
Lampu pH Pompa RTC
127 30 Mati 6,4 Nyala 08.00
117 27 Mati 6,4 Mati 08.05
114 26 Mati 6,4 Mati 08.09
118 28 Mati 6,4 Mati 08.12
120 30 Mati 6,4 Mati 08.15
Tabel 2. Pengujian Sistem Pada Pukul 18.00 – 18.15
Intensitas Cahaya
Suhu (°C)
Lampu pH Pompa RTC
124 29 Mati 6,4 Nyala 18.00
130 30 Mati 6,4 Mati 18.05
132 32 Mati 6,4 Nyala 18.09
127 27 Mati 6,4 Mati 18.12
130 32 Mati 6,4 Nyala 18.15
Dari table pengujian di atas dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain:
1. Intensitas cahaya setiap waktu pengujian rata – rata 119,2 sampai dengan 128,6 maka tidak akan membuat relay lampu hidup. Karena relay yang terhubung dengan lampu akan menyala jika sensor medeteksi intensitas cahaya sebesar 140.
2. Rata- rata suhu di area sekitar system hidroponik adalah 28,2 – 30,2. Dalam simulasi pompa diatur dalam pemrograman pada jam 08.00 tepat pompa 5 Menit menyala kemudian mati dan pada jam 18.00 pompa akan kemballi menyala selama 5 menit dan kemudian mati. Namun pompa akan menyala kembali jika sensor suhu mendeteksi suhu di atas 31°C maka pompa menyala.
3. Kadar pH air dalam Wadah air adalah 6,4, kadar tersebut bersifat baik untuk pertumbuhan tanaman.
4. Pada Pengujian RTC (Real Time Clock) yang ditampilkan pada LCD sudah menampilkan hasil yang sesuai dengan waktu sebenarnya.
KESIMPULAN
Dari pengimplementasian penelitian ini, dapat ditarik beberapa kesimpulan, antara lain:
1. Sistem otomasi dapat diterapkan pada tanaman dan media hidroponik (Instalasi Pipa ParalonNFT)
2. Sistem otomasi penyiraman serta pemupukan dapat menggunakan pompa Aquarium
DAFTAR PUSTAKA
Kelompok Tani Mandiri.2013. Pedoman Budi Daya Secara Hidroponik.
Bandung: Nuansa Aulia.
Atmel Corp. 2009. Atmel. Dipetik September Selasa, 2014 http://www.atmel.com
Setiawan, I. 2009. Buku Ajar Sensor dan Transducer. Semarang: Universitas Diponogoro.
dfrobot provider. 2014, September Selasa. DFRobot. Diambil kembali dari DFRobot:
http://dfrobot.com
Texas Instrumen. 2014, September Selasa. Texas Instrumen. Diambil kembali dari TI.com:
http://www.ti.com
Advanced Photonix Inc. 2014, September Rabu. API. Diambil kembali dari Advanced Photonix Inc.: http://www.advancedphotonix.com
Stansell, L. 2014, Oktober Senin. Best LED Grow Light Expert. Diambil kembali dari LED Grow Light Expert: http://www.ledgrowlightsexpert.com
