RANCANG BANGUN MONITORING DAN KONTROL PADA SISTEM … · 2020. 2. 19. · BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ... Menanam tanaman dengan sistem hidroponik merupakan suatu metode yang

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

ii

iii

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

Penulis

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

Kata Kunci: Monitoring dan Kontrol, Hidroponik

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

Keywords: Monitoring and Control, Hydroponics

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

E. Pompa Air JT-500 DC ............................................................................... 10

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

d. Pengujian RTC ......................................................................... 38

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

Lampiran .............................................................................................................. 48

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

Tabel 9 Pengujian Unjuk Kerja .............................................................................. 40

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

Gambar 29 Tampilan saat menambahkan komponen App invertor....................... 33

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

Gambar 34 Perbandingan Kelembaban DHT11 dengan Termohygrometer .......... 43

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

hidroponik ke akar tanaman secara terus menerus, hal ini membuat pertumbuhan

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

2. Mampu mengatur suplay nutri berdasarkan waktu

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

https://berkahkhair.com/tag/budidaya/

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

untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller.

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

Pin 6 “EN” Enable

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

Arduino seperti halnya dengan NodeMCU.

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.

Gambar 2.11 Power Suply

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

9 Pengisap Timah 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

20 Pin Header 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

Gambar 3.5 Rangkaian RTC DS3231 dengan Arduino

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

Gambar 3.7 Rangakaian 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

Gambar 3.8 Rangkaian WeMos D1 Mini dengan Arduino

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

Gambar 3.10 Rangkaian Relay dengan WeMos D1 Mini

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

Gambar 3.12 Flowchart program NodeMCU ESP8266

27

b. Flowchart pada Arduino

Gambar 3.13 Flowchart program 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.

Gambar 3.18 Menu Tools dengan Sub Menu Port

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

4. Menambahkan komponen yang dibutuhkan

33

Gambar 3.22 Tampilan saat menambahkan komponen App invertor

5. Mengatur Block Editor dan mengujinya

Gambar 3.23 Tampilan saat mengatur block editor

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

𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛𝑥100% (1)

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 𝐴𝑐𝑢𝑎𝑛𝑥100%

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

4.00𝑥100%

%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


Pada table 4.3 hasil dari pengujian sensor DHT11, untuk perhitungan

persentase nilai eror pada sensor DHT11 ini dengan menggunakan rumus :



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

26,7𝑥100%

%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


Pada table 4.4 hasil dari pengujian sensor DHT11, untuk perhitungan

persentase nilai eror pada sensor DHT11 ini dengan menggunakan rumus:



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

84𝑥100%

%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


03:30 LOW OFF Benar


06:30 LOW OFF Benar


09:30 LOW OFF Benar


12:30 LOW OFF Benar


15:30 LOW OFF Benar


18:30 LOW OFF 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)

Buffer Ph Ph Meter Column1

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

Suhu DHT 11 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 Termohygrometer

44

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.

47

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


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


https://towardsdatascience.com/iot-in-action-a8b7fac83619

http://teknikelektronika.com/

https://wiki.wemos.cc/_media/products:d1:sch_d1_mini_v3.0.0.pdf

https://dianmstkputri.wordpress.com/

https://www.engineersgarage.com/sites/default/files/LCD%2016x2.pdf

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;

const int OnHour = 00;

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 OnMin2= 00;


const int OffMin2= 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)


Serial.println("Pompa OFF");

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" PMP OFF ");

if (t.hour == OnHour1 && t.min == OnMin1)



lcd.setCursor(0,0);


else if (t.hour == OffHour1 && t.min == OffMin1)


Serial.println("pompa OFF");

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" PMP OFF ");




56

lcd.setCursor(0,0);




Serial.println(pompa OFF");

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" PMP OFF");




lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" PMP ON");




lcd.setCursor(0,0);





lcd.setCursor(0,0);





lcd.setCursor(0,0);

57





lcd.setCursor(0,0);





lcd.setCursor(0,0);





lcd.setCursor(0,0);





lcd.setCursor(0,0);





lcd.setCursor(0,0);

58





lcd.setCursor(0,0);


delay (50);

return String (t.hour);

return String (t.min);

59

Pengujian DHT 11 dengan pembanding termohygrometer

Pengujian pH Meter dengan Buffer pH

60

Pengujian system selama delapan kali percobaan

61

Pengujian Power Suply dengan dan tanpa beban

Documents

RANCANG BANGUN MONITORING DAN KONTROL PADA SISTEM … · 2020. 2. 19. · BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ... Menanam tanaman dengan sistem hidroponik merupakan suatu metode yang