Sistem Kontrol Deteksi Level Air Pada Media Tanam Hidroponik Berbasis Arduino Uno

  

Sistem Kontrol Deteksi Level Air

Pada Media Tanam Hidroponik Berbasis Arduino Uno

Abdul Jalil

  Sistem Komputer, STMIK Handayani, Makassar abdul.jalil.fw@gmail.com

  

Abstrak

  Tanaman hidroponik merupakan media tanam yang digunakan sebagai solusi bagi petani yang tidak membutuhkan lahan tanam yang luas. Tujuan dari penelitian ini adalah bagaimana membangun sebuah sistem pendeteksi level air pada tanaman hidroponik berbasis Arduino Uno. Masalah pada penelitian ini adalah bagaimana level air pada tanaman hidroponik dapat dikontrol agar dapat mempermudah petani dalam mengontrol volume air pada media tanam hidroponik. Solusi pada penelitian ini adalah membangun sistem untuk dapat mengontrol level air secara otomatis menggunakan sensor level air dan Arduino uno. Metode yang digunakan untuk menyelesaikan masalah adalah berupa media input, proses dan output. Input pada penelitian ini adalah menggunakan sensor level air, dimana terdapat tiga level air yang dideteksi yaitu level rendah, sedang dan tinggi. Proses pada penelitian ini adalah menggunakan Arduino uno sebagai pusat kontrol. Output pada sistem ini adalah menggunakan pompa air untuk mengontrol keluar masuknya air pada media tanam hidroponik. Hasil dari penelitian ini adalah sistem dapat mendeteksi ketinggian level air rendah 2 cm, ketinggian level air sedang 6 cm dan tinggi level air 10 cm. Pada saat level air rendah maka pompa pengisi air akan aktif , jika level air sedang maka pompa pengisi dan penghisap akan mati dan jika air mencapai level tinggi maka pompa penghisap air akan aktif. Saran yang dapat dikembangkan pada penelitian ini adalah informasi pada sensor level air dapat dikontrol secara online menggunakan jaringan internet. Kata Kunci: Tanaman hidroponik, sensor level air, arduino uno dan pompa air.

1. Pendahuluan

  Media tanam hidroponik telah banyak dikembangkan oleh para petani yang tidak mempunyai lahan tanam yang luas. Media tanam ini juga sudah banyak dikembangkan pada daerah perkotaan khususnya pada perumahan ataupun penduduk perkotaan yang ingin memanfaatkan lahan kosong untuk bercocok tanam seperti sayur dan tanaman lainnya. Manfaat dari media tanam hidroponik ini adalah dapat memberikan tanaman sayur atau lainnya yang segar tanpa harus membeli ke pasar sehingga memudahkan dan menghemat pengeluaran bagi masyarakat perkotaan dan lainnya.

  Hidroponik adalah budidaya tanaman dengan memanfaatkan air tanpa menggunakan tanah dengan menekankan pada pemenuhan kebutuhan nutrisi bagi tanaman. Kebutuhan air pada hidroponik lebih sedikit daripada kebutuhan air pada budidaya dengan tanah. Hidroponik menggunakan air dengan lebih efisien, jadi cocok diterapkan pada daerah yang memiliki pasokan air yang terbatas[1]. Hidroponik muncul sebagai alternatif pertanian lahan terbatas. Sistem ini memungkinkan sayuran ditanam di daerah yang kurang subur/daerah sempit yang padat penduduknya. Pengembangan hidroponik di Indonesia mempunyai prospek yang cerah, baik untuk mengisi kebutuhan dalam negeri maupun merebut peluang ekspor. Penerapan hidroponik secara komersial di Indonesia dimulai tahun 1980 di Jakarta untuk memproduksi sayuran dan buah bernilai ekonomi tinggi[1].

  Salah satu kendala yang dihadapi oleh para petani media tanam hidroponik adalah harus selalu mengontrol level air yang ada pada tanaman secara rutin sehingga akan menyusahkan petani untuk mengontrol level ketinggian air padatanaman hidroponik yang dipelihara. Berdasarkan permasalahan tersebut berbasis arduino uno untuk memudahkan petani dalam mengontrol air pada tanaman hidroponiknya.

2. Tinjauan Pustaka 2.1. Tanaman Hidroponik

  Hidroponik berasal dari bahasa Yunani, Hydroponic. Dibagi menjadi dua suku kata, hydro yang berarti air dan ponous berarti kerja. Sesuai dengan arti tersebut, bertanam secara hidroponik merupakan teknologi bercocok tanam yang menggunakan air, nutrisi, dan oksigen. Tak jarang bertanam hidroponik dijadikan hobi pengisi waktu luang bagi sebagian orang. Bahkan tak sekedar hobi, ada juga kemudian yang melanjutkan hingga menjadi bisnis. Perbedaan yang paling menonjol antara hidroponik dan budi daya konvensional adalah penyediaan nutrisi tanaman[2].

  Pada budi daya 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. Sebut saja paprika, timun, tomat, dan sayuran hijau[2]. Berikut adalah gambar media tanam hidroponik yang ada pada umumnya.

  Gambar 1. Arsitektur media tanam hidroponik 2.2.

   Sensor Level Air

  Rangkaian sensor level air menggunakan kawat penghantar yang terbuat dari tembaga dengan panjang yang berbeda-beda, yang nantinya digunakan untuk membedakan level ketinggian air. Prinsip kerja dari sensor ini adalah hanya menghubungkan kawat sensor level yang terendam dalam air dengan kawat yang satunya lagi yang telah terhubung dengan tengangan +5V, karena media air dapat mengalirkan arus listrik maka kawat sensor level akan teraliri arus juga, sehingga tegangan yang terukur pada sesnsor level sekiter 4,5, jadi ada penurunan tegangan sekitar 0,5V[3].

  Tegangan +5V tersebut akan memberikan bias tegangan pada basis transistor, sehingga transistor dalam kondisi menghantar (jenuh) yang menyebabkan tegangan pada kolektor-ground sekitar 0,56V dan pada saat transistor pada kondisi menyumbat yaitu pada basis transistor tidak mendapatkan bias tegangan maka tegangan pada kolektor-ground menjadi 4,8V. Perbedaan tegangan output kolektor 0,56V dan 4,8V mewakili logika digital yang akan dibaca oleh microkontroller. 0,56V identik dengan logika ‘0’ (low) dan 4,8 identik dengan logika ‘1’ (high). Dimana data dengan logika ‘0’ dan ‘1’ akan digunakan suatu informasi yang diterima oleh microkontroller untuk memutus nyala dan padamnya pompa dan untuk menampilkan display level pada seven segment[3]. Berikut adalah contoh gambar rangkaian sensor level air.

  Gambar 2. Rangkaian sensor level air[4]

   Arduino Uno

  Arduino Uno adalah sebuah rangkaian yang dikembangkan dari mikrokontroller berbasis ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 kaki digital input / output, dimana 6 kaki digital diantaranya dapat digunakan sebagai sinyal PWM (Pulse Width Modulation). Sinyal PWM berfungsi untuk mengatur kecepatan perputaran motor. Arduino Uno memiliki 6 kaki analog input, kristal osilator dengan kecepatan jam 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah konektor listrik, sebuah kaki header dari ICSP, dan sebuah tombol reset yang berfungsi untuk mengulang program. [5]

  Kelebihan Arduino diantaranya adalah tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer, Arduino sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap, dan Arduino memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll [6]. Berikut adalah gambar dari arduino uno.

  Gambar 3. Arduino Uno [7] 2.4.

   Bahasa Pemrograman C

  Bahasa program yang digunakan untuk mengontrol system ini adalah bahasa C. Bahasa C merupakan bahasa pemprograman tingkat menengah yaitu setara bahasa tingkat rendah dan tingkat tinggi yang biasa disebut dengan bahasa tingkat tinggi dengan perintah Assembly. Bahasa C mempunyai banyak kemampuan yang sering digunakan diantaranya kemampuan untuk membuat perangkat lunak, misalnya dbase, word star dan lain-lain[8].

3. Metodologi Penelitian Pada penelitian ini terdapat beberapa komponen yang saling terhubung, yaitu Input Proses dan Output.

  Input pada ssitem ini menggunakan sensor level air, fungsi dari sensor ini adalah untuk mendeteksi level ketinggian air pada posisi rendah, sedang dan tinggi. Proses pada penelitian ini adalah menggunakan Arduino Uno sebagai pusat pengolahan data. Output pada penelitian ini adalah menggunakan pompa untuk mengisi air ke media tanam hidroponik pada saat level air dalam kondisi rendah dan menghisap air ketika level air dalam kondisi tinggi. Berikut adalah gambar arsitektur sistem yang dibangun pada sistem kontrol ini.

  Gambar 4. Arsitektur Sistem Adapun ketinggian level air pada perancangan sensor ini adalah ketinggian level air rendah 2 cm, ketinggian level air sedang 6 cm dan tinggi level air 10 cm. Pada saat sensor level rendah mendeteksi air level rendah maka arduino akan memerintahkan pompa pengisi air untuk on dan mengisi air hingga sensor mendeteksi level sedang kemudian pompa pengisi akan off. Pada saat sensor level air mendeteksi level tinggi amak arduino memerintahkan pompa penghisap untuk on dan menghisap air keluar hingga level air berada pada posisi sedang kemudian pompa penghisap akan mati.

4. Hasil dan Pembahasan

  Hasil dari penelitian ini adalah sistem kontrol yang dibangun dapat mendeteksi ketinggian level air pada media tanam hidroponik kemudian mengontrol pompa untuk mengisi dan menghisap air secara otomatis.Adapun level air yang telah dideteksi pada penelitian ini adalah level rendah antara 0 hingga 2 cm. level sedang 2,1 hingga 6 cm dan level tinggi 6,1 hingga 10 cm. Pada saat sensor mendeteksi air level rendah maka secara otomatis sistem akan memerintahkan pompa untuk mengisi air hingga ketinggian 6 cm. Dalam pengaplikasiannya jika sensor air mendeteksi ketinggian 10 cm maka secara otomatis sistem akan memerintahkan pompa untuk menghisap air pada media tanam hidroponik.

  Media tanam Kontrol sensor air hidroponik Power supply

  Sensor air Bak air hidroponik

  Relay Pompa penghisap air

  Arduino Uno Pompa pengisi air

  LCD 16x2 Gambar 5. Arsitektur Sistem Berikut adalah tabel hasil pengujian sistem secara keseluruhan dari sistem yang telah dibangun.

  Tabel 1. Hasil Pengujian Sistem

  Percobaan Tinggi level Level Level Level Hasil air rendah sedang tinggi

  1 0 cm Pompa pengisi air on 2 1.5 cm Pompa pengisi air on 3 2 cm

  1 Pompa pengisi air on 4 3 cm

  1 Pompa pengisi air on 5 4.5 cm

  1 Pompa pengisi air on 6 6 cm

  1

  1 Pompa pengisi dan hisap air off 7 7 cm

  1

  1 Pompa pengisi air off 8 8 cm

  1

  1 Pompa pengisi air off 9 9 cm

  1

  1 Pompa pengisi air off 10 10 cm

  1

  1

  1 Pompa penghisap air on Berdasarkan hasil penelitian dapat dilihat bahwa system dapat bekerja 100% dalam mendeteksi level ketinggian air media tanam hidroponik dan dapat mengontrol keluar masuknya air sehingga kondisi air media tanam hidroponik selalu dalam kondisi normal dan stabil yaitu pada ketinggian 2 hingga 10 cm. Pompa pengisi air akan aktif pada saat system mendeteksi sensor level rendah aktif dan akan berhenti pada saat sensor level sedang aktif, jika sensor level tinggi mendeteksi air maka pompa penghisap air akan aktif hingga level air mencapai kondisi sedang atau mencapai titik 6 cm.

5. Kesimpulan

  Hasil dari penelitian ini adalah sensor level air dapat mendeteksi ketinggian air dari media tanam hidroponik adalah level rendah antara 0 hingga 2 cm, level sedang 2,1 hingga 6 cm dan level tinggi 6,1 hingga 10 cm. Pada saat sensor air mendeteksi level air rendah maka system memerintahkan pompa untuk mengisi air, jika sensor level sedang mendeteksi air maka secara otomatis pompa air masuk dan pompa air penghisap akan mati. Jika sensor level tinggi mendeteksi adanya air maka secara otomatis system akan merintahkan pompa penghisap air untuk aktif. Saran yang dapat dikembangkan pada penelitian ini adalah informasi pada sensor level air dapat dikontrol secara online menggunakan jaringan internet.

  Daftar Pustaka

  [1] Rachmat Yudha Koswara dan Nur Kadarisman. 2016. Otomatisasi Pengendalian Cara Pengairan Dan

  Pemberian Nutrisi Pada Sistem Tanam Hidroponik Untuk Tanaman Selada (Lactuca Sativa L.) . Jurnal Fisika

  [2] Suhardiyanto Herry. Teknik Hidroponik Untuk Budidaya Tanaman. Departemen Teknik Pertanian Fakultas teknologi Pertania IPB.

  [3] Anonymous, Alat Pendeteksi Ketinggian Air Dengan Sensor Level Berbasis Microkontroler. [4] http://3.bp.blogspot.com/gYSJwsjMR3Q/Tg8GklGZGI/AAAAAAAAAGE/dZQfQ0_dLSg/s1600/Rang kaian_Sensor_Level_air.JPG. [online] Diakses tanggal 20 Juli 2017, Pukul 15.35 WITA. [5] Magdalena, G., Aribowo, A., dan Halim, F. (2013) : Perancangan Sistem Akses Pintu Garasi Otomatis.

  

Proceedings Conference on Smart-Green Technology in Electrical and Information Sistem, 301-205

  [6] Wibowo, H., Somantri, Y., dan Haritman, E. (2013), Rancang Bangun Magnetic Door Lock

  Menggunakan Keypad Dan Solenoid Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno, Jurnal Electrans, 12, 39-

  48 [7] http://static.arduino.org/media/k2/galleries/90/A000066-Arduino-Uno-TH-1front.jpg. [online], diakses pukul 13.45 WITA tanggal 14 Juli 2017. [8] Heryanto, M.Ary. “Pemprograman Bahasa C untuk Mikrokontroler Atmega8535”. Penerbit: ANDI.

  Yogyakarta: 2008