21 i.
Mengestimasi kebutuhan pupuk nitrogen pada setiap musim. ii.
Memformulasikan sistem manajemen dinamis untuk membagi aplikasi pupuk nitrogen ke dalam beberapa bagian dan memberikannya pada tahap
tertentu selama masa pertumbuhan tanaman padi. Perhitungan kebutuhan pupuk nitrogen untuk padi non hibrida yang
ditanam dengan metode penyemaian adalah sebagai berikut Dobermann, Fairhurst 2000:
i. Untuk musim panas dengan
max
Y ~ 10 tonHa dan target hasil 7-8 tonHa
o Kebutuhan pupuk 100- 150 KgHa dibagi menjadi tiga aplikasi:
25 saat Pertumbuhan percabangan awal Early Tillering 14-20 HST;
30 saat Percabangan tengah Mildtillering 30-35 HST; 45 saat ininsiasi malai 40-50 HST.
o Bila ketersediaan nitrogen indigen dalam tanah adalah kurang dari
45 KgHa dan penanaman tanpa pupuk nitrogen hanya dengan P dan K kurang dari 3 tonHa maka perlu dilakukan pemupukan
basal nitrogen 20 KgHa. ii.
Untuk musim penghujan dengan hasil yang lebih kecil dari musim panas
max
Y ~ 7 TonHa dan target hasil 5-6 TonHa
o Kebutuhan pupuk 80-100 KgHa dibagi menjadi tiga aplikasi
25 saat Pertumbuhan percabangan awal Early Tillering 14-20 HST;
30 saat Percabangan tengah Midtillering 30-35 HST; 45 saat ininsiasi malai 40-50 HST.
M. Rekomendasi Pemupukan Nitrogen Dinamik dengan BWD
Rekomendasi pemupukan nitrogen untuk tanaman padi secara dinamis dapat dilakukan dengan memonitor warna daun setiap selang waktu tertentu.
Pemupukan biasanya dimulai pada 14 HST dan kemudian di saat umur tanaman berumur 25 HST. Rekomendasi pemupukan dengan menggunakan BWD di
22 Indonesia dilakukan setiap 7 sampai 50 HST. Tabel rekomendasi pemupukannya
dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7 ini memperlihatkan takaran pupuk urea total yang harus diberikan
ke lahan pada bacaan BWD tertentu , pada tingkat hasil 5,6 dan 7 tonhektar. Tabel 7 Rekomendasi Pemupukan BWD IRRI 2006
Bacaan Tingkat Hasil
BWD 5 tha
6 tha 7 tha
Takaran urea kgha 2-3
75 100
125 3-4
50 75
100 4-5
50
N. Kajian Komponen Alat Pendeteksian Warna
Komponen alat pendeteksian warna terdiri atas sensor pendeteksi warna TCS230, Filter Kompensasi, Sumber Cahaya, unit pemroses data dan unit
penampil data.
N.1 Sensor Fotodioda TCS 230
Sensor fotodioda TCS230 adalah sensor matriks fotodioda 8x8 dengan filter RGB dan tanpa Filter Gambar 11 dikemas secara mini Small Outline
Integrated Circuit SOIC. Sensor ini terdiri dari 16 fotodioda dengan filter merah, 16 fotodioda dengan filter hijau, 16 fotodioda dengan filter biru dan 16
fotodioda tanpa filter Gambar 12.
23 Gambar 11 Tampak sensor TCS 230 data Sheet TCS230, TAOS INC 2003.
R G
R G
R G
R G
1 B
C B
C B
C B
C 2
R G
R G
R G
R G
3 B
C B
C B
C B
C 4
R G
R G
R G
R G
5 B
C B
C B
C B
C 6
R G
R G
R G
R G
7 B
C B
C B
C B
C 8
1 2
3 4
5 6
7 8
Pin1
Gambar 12 Konfigurasi fotodioda merah R, hijau G, biru B dan clear C pada sensor TCS 230.
Gambar 13 Koneksi kaki-kaki sensor TCS 230 data Sheet TCS230, TAOS INC 2003.
Keseluruhan respon frekuensi dari pendeteksian masing masing fotodiodanya dapat digambarkan dalam rentang panjang gelombang 300-1100 nm
seperti terdapat pada Gambar 14 dan 15.
24 Gambar 14 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan
clear atau tanpa filter penghalang diluar sensor data Sheet TCS230, TAOS INC 2003.
Gambar 15 Responsifitas dari sensor TCS230 untuk filter Merah-Hijau-Biru dan clear dengan penambahan filter kompensasi warna Cyan Hoya
CM500 data Sheet TCS230, TAOS INC 2003
Sensor TCS230 mengeluarkan output berupa gelombang kotak dengan duty cycle 50 simetri antara puncak dan lembah dengan besar frekuensi keluaran
berbanding dengan responsifitas sensor. Pemilihan pembacaan fotodioda RGB dan Clear dilakukan melalui 2 bit selektor S2 dan S3, pengaturan scaling
frekuensi dilakukan melalui 2 bit S0 dan S1 Gambar 16.
25 Gambar 16 Logic control dari sensor data Sheet TCS230, TAOS INC 2003.
Gambar 17 Dimensi sensor TCS230 dalam ukuran mm, kemasan sensor Surface Mount Device SMD data Sheet TCS230, TAOS INC 2003.
Aturan dari pengisian input S0 dan S1 untuk scaling frekuensi dan S2 , S3 untuk pemilihan filter warna diberikan pada Tabel 8 berikut.
Tabel 8 Aturan logic control dari sensor TCS230 data Sheet TCS230, TAOS INC 2003
N.2. Sumber cahaya
Sumber cahaya mengemisikan cahaya dengan panjang gelombang yang sesuai dengan rentang pendeteksian sensor. Suatu sumber cahaya bersifat ideal
jika intensitasnya cahaya tidak berubah-ubah terhadap temperatur pada input arus konstan. Pada penelitian yang akan dikerjakan sumber cahaya yang digunakan
adalah Led Putih Ultra High Intensity NSPW500BS dari Nichia Corporation.
26 Dimensi dari LED terdapat pada Gambar 18.
Gambar 18 Dimensi dari Led NSPW500BS Cahaya keluaran led putih memiliki rentang frekuensi 400-700 nm dengan
puncak intensitas berada pada warna biru dan merah Gambar 19.
Gambar 19 Rentang panjang gelombang cahaya output NSPW500BS data Sheet NSPW500BS 2002
27
N.3. Mikrokontroller
AT89S8253
Mikrokontroller AT89S8253 merupakan mikrokontroler produksi ATMEL dengan arsitektur Intel 8051. AT89S8253 memiliki fasilitas in system
programming ISP, 12Kbyte Flash untuk menyimpan kode program dan 2Kbyte EEPROM sebagai peyimpan data. Fitur mikrokontroller dan koneksi pinya
terdapat pada Tabel 9 dan Gambar 20. Tabel 9. Fitur mikrokontroller ATMEL AT89S8253
AT89S8253 Flash
12 Kbyte EEPROM
2 Kbyte RAM
256 Byte Tegangan Operasi
2.7-5.5V Frekuensi Kerja
0-24 MHz Komunikasi
32 pin Paralel P0,P1,P2,P3, 1 Serial Jumlah TimerCounter
3 0,1,2 Sumber interrupt
9 Fitur lain
Mendukung Idle mode Wake up from sleep using interrupt
Gambar 20 Pin AT89S8253 pada kemasan PDIP 40
28
O. Kajian Sistem Warna Pada Sensor TCS230
Sensor TCS230 merespon gelombang cahaya pada rentang filter hijau, merah,biru, dan tanpa filter. Respon ini akan berupa gelombang kotak yang
memiliki frekuensi tertentu, dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterima sensor. Nilai RGB dari sensor umumnya akan dikonversi ke bacaan alat standard.
Konversi ini menggunakan pemetaan linear dengan perkalian matriks. Apabila matrik S adalah suatu nilai pembacaan sensor yang terskala
min min
min
b g
r
dan
max max
max
b g
r
, dan bacaan untuk suatu warna i adalah
i i
i
b g
r ,
, , bacaan pada kelompok warna tertentu atau target warna sebanyak n
dapat dinyatakan dalam :
n n
n
b b
b g
g g
r r
r S
... ...
...
2 1
2 1
2 1
Matrik W adalah suatu nilai pembacaan alat standar yang terskala
min min
min
B G
R
dan
max max
max
B G
R
, dan bacaan untuk suatu warna i
adalah
i i
i
B G
R ,
, , Maka bacaan pada kelompok warna tertentu atau target warna
sebanyak n dapat dinyatakan dalam :
n n
n
B B
B G
G G
R R
R W
... ...
...
2 1
2 1
2 1
Maka dapat dicari suatu matrik M, yang memenuhi hubungan : MS
W
………………………………………..............Persamaan 2.1 Matriks M berdimensi 3 x 3 sedangkan matriks W dan S berdimensi 3
x n . Nilai matrik M dapat dicari dengan :
1
S W
M
……………………………………………….Persamaan 2.2
29
1
S
adalah pseudo inverse dati matrik S Moore-Penrose pseudoinverse, perhitungan pseudo inverse dilakukan karena W dan S tidak berdimensi kotak
u x u sehingga diperlukan suatu nilai invers khusus yang disebut pseudoinverse. Setelah nilai M didapatkan, perhitungan kembali akan menghasilkan
MS W
~
………………………………………………….Persamaan 2.3
dimana W ~
adalah nilai ekspektasi dari W yang memenuhi nilai error e W
W e
~
……………………………………………….Persamaan 2.4
yang bernilai minimum.
30
BAB III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu penelitian ini adalah dari bulan Maret 2009-September 2011. Pengujian dilaksanakan di Lab.Instrumentasi dan kontrol, Departemen Teknik
Mesin dan Biosistem IPB dan Lahan Sawah Baru IPB.
B. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: tanaman padi di lapang
menggunakan media tanah sawah dengan nitrogen yang terkondisi. Alat-alat yang digunakan untuk penelitian meliputi
: modul sensor TCS-
230, Switch terprogram, sumber cahaya, BWD-IRRI 4 panel, alat pengukur indeks kehijauan warna daun terdiri atas bagian sensor pendeteksi dan sumber
cahaya, penghitung frekuensi output, unit pemroses, penyimpan data display Input-Output dan pemroses data menggunakan mikrokontroler AT89S8253.
Alat-alat yang digunakan untuk analisa meliputi :
Spektometer warna :
Chromometer CR-300 Konica Minolta dan sprktrometer Xrite Pro ES-1000. Sampel warna :Kodak Color chart dan Xrite color passport. Alat ukur sinyal:
osiloskop Escort EAS-400, frekuensi counter Hioki 1360 universal counter, logic
probe KHN dan generator sinyal LAG.
C. Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian untuk disain alat pendeteksi kadar kehijauan daun padi adalah:
1. Perancangan Pendeteksi Tahap Awal a. Pemasangan sensor warna dan sumber cahaya pada konfigurasi
sensor menerima refleksi dari set target warna dengan cahaya yang berasal dari sumber cahaya led putih dengan output Osiloskop.
b. Menganalisis output frekuensi pada kombinasi RGBW yang dikeluarkan sebagai respon dari target warna yang berubah - ubah.
c. Melihat bentuk gelombang keluaran dan noise. d. Melakukan tuning hingga fungsional sensor berjalan baik.
