T1 Judul Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Rekayasa Sistem 3P ( PenenggelamanPenirisanPengapungan) dalam Pengembangan Metode Hidroponik Deep Water Culture (DWC)
Rekayasa Sistem 3P ( Penenggelaman-Penirisan-Pengapungan) dalam
Pengembangan Metode Hidroponik Deep Water Culture (DWC)
oleh
Andy Wijaya
NIM: 612011003
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2017
INTISARI
Di era global warming sekarang ini, banyak kendala yang dihadapi oleh masyarakat
Indonesia terutama pada sektor pertanian dalam membudidayakan berbagai jenis sayuran.
Sistem dalam pertanian yang terus berkembang di Indonesia salah satunya sistem hidroponik
dan terdapat berbagai macam permasalahan dalam budidaya sayuran. Misalnya pada
tanaman jenis sayuran selada air yang banyak dikonsumsi masyarakat dalam maupun luar
negeri. Oleh karena itu, pada skripsi ini dirancang sistem hidroponik 3P(PenenggelamanPenirisan-Pengapungan) untuk mengatasi kendala sistem hidroponik yang telah ada di
Indonesia menjadi lebih optimal dan dapat diterapkan pada lahan-lahan marginal (misal
garden roof).
Pada perancangan sistem hidroponik ini terdiri dari tiga tahap yaitu penenggelaman,
penirisan, pengapungan. Pada sistem ini menggunakan Real Time Clock untuk mengatur
timer penenggelaman 2 menit, penirisan 1 menit, pengapungan 57 menit. Serta
menggunakan sensor proximity untuk mengatur jarak panel tanaman saat penenggelaman,
penirisan, pengapungan dengan jarak tiap tahap sebesar 25cm, 75cm dan 50cm.
Dalam pengujian yang telah dilakukan, timer dapat berjalan sesuai kebutuhan saat
penenggelaman, penirisan, pengapungan dengan persentase keberhasilan 100%. Dan sensor
proximity dapat mengatur jarak panel tanaman yang dibutuhkan penenggelaman sekitar
25cm, penirisan sekitar 75cm, pengapungan sekitar 50cm persentase keberhasilan 100%
(dalam keadaan tanpa air dan beban tanaman). Percobaan dilakukan sebanyak 30 kali dan
memiliki rerata ralat yaitu tahap penenggelaman 0.26cm, penirisan 1.26cm, pengapungan
0.66cm ( dalam keadaan alat terdapat air dan tanaman). Perbedaan jarak ini karena
dipengaruhi oleh media bahan panel dan tekanan air.
Mengetahui,
Dr. Iwan Setyawan
Mengesahkan,
Deddy Susilo, M.Eng
Penyusun,
Andy Wijaya
ABSTRACT
In the era of global warming now, many of the obstacles faced by the people of
Indonesia, especially in the agricultural sector in cultivating various types of vegetables.
Systems in agriculture that continues to grow in Indonesia, one of which hydroponic system
and there are a wide variety of problems in the cultivation of vegetables. For example on the
plant the type of vegetables lettuce water that is counsumend many people in and outside the
country. Therefore, in this thesis designed a hydroponic system 3P (Sinking-DrainingFlotation) to overcome the constraints of a hydroponics system that has existed in Indonesia
to be more optimal and can be applied on the land marginal (e.g. garden roof).
In the design of a hydroponic system consists of three stages, namely sinking,
draining, floatation. In this system using a Real Time Clock to set the timer drowning of 2
minutes, draining 1 minute, flotation 57 minutes. And use proximity sensor inductive to
adjust the distance of the panel the current crop of sinking, draining, floatation with a
distance of every stage of 25cm, 75cm and 50cm.
In the testing that has been done, the timer can be run according to current needs
sinking, draining, floatation with the percentage of success 100%. And the proximity sensor
can adjust the distance of the panel plant required the drowning of around 25cm, draining
around 75cm, flotation around 50cm the percentage of success 100% (in the state without
water and crop load). The experiment was conducted 30 times and have the stage of the
drowning of 0.26cm, draining 1.26cm, floatation 0.66cm (in the state of the tool there is
water and plants). The difference of this distance because it is influenced by a media material
of the panel and the pressure of the water.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah Bapa, Yesus Kristus dan Roh Kudus atas segala hikmat,
karunia, mujizat dan penyertaanNya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
Segala yang telah dicapai oleh penulis tidak terlepas dari dorongan semangat, bantuan ,
perhatian dan dukungan dari berbagai pihak. Maka, perkenankanlah penulis menyampaikan
rasa ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Tuhan yang memberikan berkat yang melimpah untuk penulis.
2. Pembimbing I, Bapak Deddy Susilo, S.T., M.Eng dan pembimbing II, Bapak
Gunawan
Dewantoro,
M.Sc.Eng dan pembimbin
III,
Bapak
Ir.Djoko
Murdono.MS. Terima kasih atas bimbingan, arahan, saran, nasihat, waktu dan
kesabaran yang telah diberikan kepada penulis.
3. Terima kasih yang tidak terhingga untuk Ayah Agus Wijaya dan Ibu Chandrawati
Soenardi, atas segala perhatian, dorongan semangat, dukungan material dan doa.
Kiranya Tuhan Yesus senantiasa memberkati.
4. Terimakasih untuk Fransiska Pebe Novianti, S.Sn. atas doa, bantuan dan
dukungannya.
5. Adikku yang terkasih, Lydia Ratna Wijaya. Terima kasih untuk dukungan, saran,
waktu dan doa serta kasihnya.
6. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material maupun
moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
7. Teman-teman FTEK dan teman-teman dari fakultas lain.
8. Pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu, yang turut membantu dalam
usaha penulis menyelesaikan studi di Universitas Kristen Satya Wacana.
Salatiga, 29 Mei 2017
Penulis
Halaman ini ditujukan khusus untuk
Papa Agus Wijaya, Mama Candrawati Soenardi,
Lydia Ratna Wijaya, Fransiska Pebe Novianti, S.Sn
Yang senantiasa mendukung dan mendoakan selesainya skripsi ini.
DAFTAR ISI
INTISARI ...................................................................................................................... i
ABSTRACT.................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ................................................................................................. iii
DAFTAR ISI..................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. vii
DAFTAR TABEL...................................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................................1
1.1.
Tujuan .............................................................................................................1
1.2.
Latar Belakang ................................................................................................1
1.3.
Batasan Masalah .............................................................................................3
1.4.
Sistematika Penulisan .....................................................................................3
BAB II DASAR TEORI ................................................................................................4
2.1.
Arduino Mega 2560 ........................................................................................4
2.1.1.
Spesifikasi .................................................................................................5
2.1.2.
Power ........................................................................................................5
2.1.3.
Input dan Output .......................................................................................6
2.2.
Modul Sensor Ultrasonik SR04 ......................................................................6
2.3.
Modul Real Time Clock DS3231 (RTC) ........................................................7
2.4.
Modul Sensor Proximity Induktif ...................................................................8
2.5.
Modul Relay ...................................................................................................8
2.6.
Solenoid Valve ................................................................................................9
2.7.
Motor DC Power Window ............................................................................10
2.8.
Driver Motor BTS7960 .................................................................................11
BAB III PERANCANGAN .........................................................................................12
3.1.
Gambaran Alat ..............................................................................................12
3.2.
Perancangan Perangkat Keras .......................................................................13
3.3.
Perancangan Elektronika .............................................................................15
3.3.1.
Pengendali Utama ...................................................................................16
3.3.2.
Modul Sensor Ultrasonik SR04 ..............................................................18
3.3.3.
Real Time Clock......................................................................................19
3.3.4.
Modul Sensor Proximity Induktif ...........................................................20
3.3.5.
Modul Driver Motor BTS7960 ...............................................................21
3.3.6.
Modul Relay ..........................................................................................22
3.4.
Perancangan Perangkat Lunak .....................................................................23
3.4.1.
Program Utama .......................................................................................23
3.4.2.
Interupsi Timer 1 jam untuk Mengecek Level Air .................................24
3.4.3.
Interupsi Timer 15 hari untuk Mengganti Air ........................................25
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................27
4.1.
Pengujian Timer ............................................................................................27
4.2.
Pengujian Sensor Proximity Induktif ............................................................29
4.3.
Pengujian Sensor Ultrasonik .........................................................................31
4.4
Hasil Uji Coba dan Perbandingan Sistem .....................................................31
4.4.1.
Hasil Uji Coba pada Sistem 3P dengan dan Tanpa Air ..........................32
4.4.2.
Hasil Perbandingan Sistem Hidroponik DWC dengan Sistem 3P ..........36
BAB V PENUTUP ......................................................................................................43
5.1.
Kesimpulan ...................................................................................................43
5.2.
Saran Pengembangan ....................................................................................44
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................45
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Arduino Mega 2560 tampak depan. ..........................................................4
Gambar 2.2. Modul Sensor Ultrasonik SR04 ................................................................6
Gambar 2.3. Modul RTC DS3231 .................................................................................7
Gambar 2.4. Prinsip Kerja Sensor Proximity Induktif...................................................8
Gambar 2.5. Sensor Proximity Induktif .........................................................................8
Gambar 2.6. Modul Relay 4 Channel ............................................................................9
Gambar 2.7. Solenoid Valve ........................................................................................10
Gambar 2.8. Motor Power Window ............................................................................11
Gambar 2.9. Driver Motor BTS7960 ...........................................................................11
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem ..............................................................................12
Gambar 3.2. Gambar Sketsa Sistem 3P .......................................................................14
Gambar 3.3. Realisasi Perangkat Keras Sistem 3P ......................................................15
Gambar 3.4. Skema Rancangan Pengendali Utama ....................................................17
Gambar 3.5. Wiring Modul Sensor Ultrasonik SR04 ..................................................18
Gambar 3.6. Wiring Modul Real Time Clock (RTC) ..................................................19
Gambar 3.7. Wiring Modul Sensor Proximity Induktif ...............................................20
Gambar 3.8. Wiring Modul Driver Motor BTS7960 ...................................................21
Gambar 3.9. Wiring Modul Relay ...............................................................................22
Gambar 3.10. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Program Utama .............23
Gambar 3.11. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Interupsi Timer 1 Jam ...24
Gambar 3.12. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Interupsi Timer 15 Hari 25
Gambar 4.1. Percobaan Timer 2 menit ........................................................................28
Gambar 4.2. Percobaan Timer 1 menit ........................................................................28
Gambar 4.3. Percobaan Timer 57 menit ......................................................................29
Gambar 4.4. Sistem 3P saat Pengapungan ...................................................................33
Gambar 4.5. Sistem 3P saat Penenggelaman ...............................................................34
Gambar 4.6. Sistem 3P saat Penirisan .........................................................................35
Gambar 4.7. 6 Teknik Menanam Hidroponik ..............................................................36
Gambar 4.8. Berat Menggunakan Sistem DWC Menggunakan 24 Tanaman .............40
Gambar 4.9. Berat Menggunakan Sistem 3P Menggunakan 1 Tanaman ...................41
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan ......16
Tabel 4.1. Data Percobaan Timer ................................................................................27
Tabel 4.2. Data Percobaan Sistem 3P ..........................................................................29
Tabel 4.3. Data Percobaan Sensor Ultrasonik .............................................................31
Tabel 4.4. Hasil Uji Coba Sistem 3P Terhadap Selada Air .........................................32
Tabel 4.5. Perbandingan Perkembangan Tanaman Selada Air ....................................35
Pengembangan Metode Hidroponik Deep Water Culture (DWC)
oleh
Andy Wijaya
NIM: 612011003
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2017
INTISARI
Di era global warming sekarang ini, banyak kendala yang dihadapi oleh masyarakat
Indonesia terutama pada sektor pertanian dalam membudidayakan berbagai jenis sayuran.
Sistem dalam pertanian yang terus berkembang di Indonesia salah satunya sistem hidroponik
dan terdapat berbagai macam permasalahan dalam budidaya sayuran. Misalnya pada
tanaman jenis sayuran selada air yang banyak dikonsumsi masyarakat dalam maupun luar
negeri. Oleh karena itu, pada skripsi ini dirancang sistem hidroponik 3P(PenenggelamanPenirisan-Pengapungan) untuk mengatasi kendala sistem hidroponik yang telah ada di
Indonesia menjadi lebih optimal dan dapat diterapkan pada lahan-lahan marginal (misal
garden roof).
Pada perancangan sistem hidroponik ini terdiri dari tiga tahap yaitu penenggelaman,
penirisan, pengapungan. Pada sistem ini menggunakan Real Time Clock untuk mengatur
timer penenggelaman 2 menit, penirisan 1 menit, pengapungan 57 menit. Serta
menggunakan sensor proximity untuk mengatur jarak panel tanaman saat penenggelaman,
penirisan, pengapungan dengan jarak tiap tahap sebesar 25cm, 75cm dan 50cm.
Dalam pengujian yang telah dilakukan, timer dapat berjalan sesuai kebutuhan saat
penenggelaman, penirisan, pengapungan dengan persentase keberhasilan 100%. Dan sensor
proximity dapat mengatur jarak panel tanaman yang dibutuhkan penenggelaman sekitar
25cm, penirisan sekitar 75cm, pengapungan sekitar 50cm persentase keberhasilan 100%
(dalam keadaan tanpa air dan beban tanaman). Percobaan dilakukan sebanyak 30 kali dan
memiliki rerata ralat yaitu tahap penenggelaman 0.26cm, penirisan 1.26cm, pengapungan
0.66cm ( dalam keadaan alat terdapat air dan tanaman). Perbedaan jarak ini karena
dipengaruhi oleh media bahan panel dan tekanan air.
Mengetahui,
Dr. Iwan Setyawan
Mengesahkan,
Deddy Susilo, M.Eng
Penyusun,
Andy Wijaya
ABSTRACT
In the era of global warming now, many of the obstacles faced by the people of
Indonesia, especially in the agricultural sector in cultivating various types of vegetables.
Systems in agriculture that continues to grow in Indonesia, one of which hydroponic system
and there are a wide variety of problems in the cultivation of vegetables. For example on the
plant the type of vegetables lettuce water that is counsumend many people in and outside the
country. Therefore, in this thesis designed a hydroponic system 3P (Sinking-DrainingFlotation) to overcome the constraints of a hydroponics system that has existed in Indonesia
to be more optimal and can be applied on the land marginal (e.g. garden roof).
In the design of a hydroponic system consists of three stages, namely sinking,
draining, floatation. In this system using a Real Time Clock to set the timer drowning of 2
minutes, draining 1 minute, flotation 57 minutes. And use proximity sensor inductive to
adjust the distance of the panel the current crop of sinking, draining, floatation with a
distance of every stage of 25cm, 75cm and 50cm.
In the testing that has been done, the timer can be run according to current needs
sinking, draining, floatation with the percentage of success 100%. And the proximity sensor
can adjust the distance of the panel plant required the drowning of around 25cm, draining
around 75cm, flotation around 50cm the percentage of success 100% (in the state without
water and crop load). The experiment was conducted 30 times and have the stage of the
drowning of 0.26cm, draining 1.26cm, floatation 0.66cm (in the state of the tool there is
water and plants). The difference of this distance because it is influenced by a media material
of the panel and the pressure of the water.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah Bapa, Yesus Kristus dan Roh Kudus atas segala hikmat,
karunia, mujizat dan penyertaanNya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
Segala yang telah dicapai oleh penulis tidak terlepas dari dorongan semangat, bantuan ,
perhatian dan dukungan dari berbagai pihak. Maka, perkenankanlah penulis menyampaikan
rasa ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Tuhan yang memberikan berkat yang melimpah untuk penulis.
2. Pembimbing I, Bapak Deddy Susilo, S.T., M.Eng dan pembimbing II, Bapak
Gunawan
Dewantoro,
M.Sc.Eng dan pembimbin
III,
Bapak
Ir.Djoko
Murdono.MS. Terima kasih atas bimbingan, arahan, saran, nasihat, waktu dan
kesabaran yang telah diberikan kepada penulis.
3. Terima kasih yang tidak terhingga untuk Ayah Agus Wijaya dan Ibu Chandrawati
Soenardi, atas segala perhatian, dorongan semangat, dukungan material dan doa.
Kiranya Tuhan Yesus senantiasa memberkati.
4. Terimakasih untuk Fransiska Pebe Novianti, S.Sn. atas doa, bantuan dan
dukungannya.
5. Adikku yang terkasih, Lydia Ratna Wijaya. Terima kasih untuk dukungan, saran,
waktu dan doa serta kasihnya.
6. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material maupun
moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
7. Teman-teman FTEK dan teman-teman dari fakultas lain.
8. Pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu, yang turut membantu dalam
usaha penulis menyelesaikan studi di Universitas Kristen Satya Wacana.
Salatiga, 29 Mei 2017
Penulis
Halaman ini ditujukan khusus untuk
Papa Agus Wijaya, Mama Candrawati Soenardi,
Lydia Ratna Wijaya, Fransiska Pebe Novianti, S.Sn
Yang senantiasa mendukung dan mendoakan selesainya skripsi ini.
DAFTAR ISI
INTISARI ...................................................................................................................... i
ABSTRACT.................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ................................................................................................. iii
DAFTAR ISI..................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. vii
DAFTAR TABEL...................................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................................1
1.1.
Tujuan .............................................................................................................1
1.2.
Latar Belakang ................................................................................................1
1.3.
Batasan Masalah .............................................................................................3
1.4.
Sistematika Penulisan .....................................................................................3
BAB II DASAR TEORI ................................................................................................4
2.1.
Arduino Mega 2560 ........................................................................................4
2.1.1.
Spesifikasi .................................................................................................5
2.1.2.
Power ........................................................................................................5
2.1.3.
Input dan Output .......................................................................................6
2.2.
Modul Sensor Ultrasonik SR04 ......................................................................6
2.3.
Modul Real Time Clock DS3231 (RTC) ........................................................7
2.4.
Modul Sensor Proximity Induktif ...................................................................8
2.5.
Modul Relay ...................................................................................................8
2.6.
Solenoid Valve ................................................................................................9
2.7.
Motor DC Power Window ............................................................................10
2.8.
Driver Motor BTS7960 .................................................................................11
BAB III PERANCANGAN .........................................................................................12
3.1.
Gambaran Alat ..............................................................................................12
3.2.
Perancangan Perangkat Keras .......................................................................13
3.3.
Perancangan Elektronika .............................................................................15
3.3.1.
Pengendali Utama ...................................................................................16
3.3.2.
Modul Sensor Ultrasonik SR04 ..............................................................18
3.3.3.
Real Time Clock......................................................................................19
3.3.4.
Modul Sensor Proximity Induktif ...........................................................20
3.3.5.
Modul Driver Motor BTS7960 ...............................................................21
3.3.6.
Modul Relay ..........................................................................................22
3.4.
Perancangan Perangkat Lunak .....................................................................23
3.4.1.
Program Utama .......................................................................................23
3.4.2.
Interupsi Timer 1 jam untuk Mengecek Level Air .................................24
3.4.3.
Interupsi Timer 15 hari untuk Mengganti Air ........................................25
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................27
4.1.
Pengujian Timer ............................................................................................27
4.2.
Pengujian Sensor Proximity Induktif ............................................................29
4.3.
Pengujian Sensor Ultrasonik .........................................................................31
4.4
Hasil Uji Coba dan Perbandingan Sistem .....................................................31
4.4.1.
Hasil Uji Coba pada Sistem 3P dengan dan Tanpa Air ..........................32
4.4.2.
Hasil Perbandingan Sistem Hidroponik DWC dengan Sistem 3P ..........36
BAB V PENUTUP ......................................................................................................43
5.1.
Kesimpulan ...................................................................................................43
5.2.
Saran Pengembangan ....................................................................................44
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................45
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Arduino Mega 2560 tampak depan. ..........................................................4
Gambar 2.2. Modul Sensor Ultrasonik SR04 ................................................................6
Gambar 2.3. Modul RTC DS3231 .................................................................................7
Gambar 2.4. Prinsip Kerja Sensor Proximity Induktif...................................................8
Gambar 2.5. Sensor Proximity Induktif .........................................................................8
Gambar 2.6. Modul Relay 4 Channel ............................................................................9
Gambar 2.7. Solenoid Valve ........................................................................................10
Gambar 2.8. Motor Power Window ............................................................................11
Gambar 2.9. Driver Motor BTS7960 ...........................................................................11
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem ..............................................................................12
Gambar 3.2. Gambar Sketsa Sistem 3P .......................................................................14
Gambar 3.3. Realisasi Perangkat Keras Sistem 3P ......................................................15
Gambar 3.4. Skema Rancangan Pengendali Utama ....................................................17
Gambar 3.5. Wiring Modul Sensor Ultrasonik SR04 ..................................................18
Gambar 3.6. Wiring Modul Real Time Clock (RTC) ..................................................19
Gambar 3.7. Wiring Modul Sensor Proximity Induktif ...............................................20
Gambar 3.8. Wiring Modul Driver Motor BTS7960 ...................................................21
Gambar 3.9. Wiring Modul Relay ...............................................................................22
Gambar 3.10. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Program Utama .............23
Gambar 3.11. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Interupsi Timer 1 Jam ...24
Gambar 3.12. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Interupsi Timer 15 Hari 25
Gambar 4.1. Percobaan Timer 2 menit ........................................................................28
Gambar 4.2. Percobaan Timer 1 menit ........................................................................28
Gambar 4.3. Percobaan Timer 57 menit ......................................................................29
Gambar 4.4. Sistem 3P saat Pengapungan ...................................................................33
Gambar 4.5. Sistem 3P saat Penenggelaman ...............................................................34
Gambar 4.6. Sistem 3P saat Penirisan .........................................................................35
Gambar 4.7. 6 Teknik Menanam Hidroponik ..............................................................36
Gambar 4.8. Berat Menggunakan Sistem DWC Menggunakan 24 Tanaman .............40
Gambar 4.9. Berat Menggunakan Sistem 3P Menggunakan 1 Tanaman ...................41
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan ......16
Tabel 4.1. Data Percobaan Timer ................................................................................27
Tabel 4.2. Data Percobaan Sistem 3P ..........................................................................29
Tabel 4.3. Data Percobaan Sensor Ultrasonik .............................................................31
Tabel 4.4. Hasil Uji Coba Sistem 3P Terhadap Selada Air .........................................32
Tabel 4.5. Perbandingan Perkembangan Tanaman Selada Air ....................................35