RANCANG BANGUN SISTEM HIDROPONIK PASANG SURUT OTOMATIS UNTUK BUDIDAYA TANAMAN CABAI (DESIGN OF EBB AND FLOW AUTOMATIC HYDROPONIC SYSTEM FOR CHILLI PEPPER CULTIVATION)

  Jur nal Teknik Per tani an Lampung Vol.3, No.3: 205-212

RANCANG BANGUN SISTEM HIDROPONIK PASANG SURUT OTOMATIS

UNTUK BUDIDAYA TANAMAN CABAI

  

( DESI GN OF EBB AND FLOW AUTOMATI C HYDROPONI C SYSTEM FOR

₁ CHI LLI PEPPER CULTI VATI ON) _{2 3 4 1)}

Buti Delya , Ahmad Tusi , Budianto Lanya , Iskandar Zulkarnain

_2,3,4)

Mahasiswa S1 Jur usan Teknik Per tanian, Fakultas Per tanian, Univer sitas Lampung

_* Staf Pengajar Jur usan Teknik Pertanian, Fakultas Per tanian, Universitas Lampung

komunikasi penulis, email :

  

Naskah ini d it er i ma pada 9 Sept ember 2014; r evi si pada 13 Okt ober 2014;

di setujui untuk d ipubl i kasikan pada 22 Okt ober 2014

ABSTRACT

  

Ebb and flow hydr oponic system gener ally used a timer to contr olnutr ient addition. The use of the timer, how ever

has major disadvantage including inefficiency of nutr ient usage. This r esear ch aimed at designing of ebb and

flow aut omatic hydr oponic system w hich able to tur n on/ off the pump based on the moistur e content using

micr ocontr oller.The r esear ch w as conducted at Gr eenhouse Facilit y of the Integr ated Field Lab of Agr icultur e

School, the Univer sit y of Lampung fr om Apr il - June 2014. The pr ocedur e begins w ith t he manufactur e of

instr ument , calibr ation, system design tool, the pow er supply cir cuit , equipment test and field test . The r esults

show ed t hat has been successfully r ealized automatic ebb and flow hydr oponic system w or king based on the

moistur e content . The value of setting point obtained for contr oling w ater content for tur ning on the pump w as

< 34.95% and tur ning off the pump w as > 69.83%. Cultivation test using chilli pepper resulted that automatic ebb

and flow hydr oponic system w as significally better than manually system one, in ter ms of plant height and number

of leaves.

  Keywor d: Hydr oponic, ebb and flow system, microcontr oller, moistur e content.

ABST RAK

  

Sistem hidroponik pasang sur ut pada umumnya menggunakan pengatur waktu (t imer) untuk proses pemberian

lar utan nutr i si. Penggunaan t imer memiliki beberapa kekurangan salah satunya adalah pember ian lar utan

nutr isi yang t idak efisien/ boros. Penelit ian ini ber tujuan merancang sistem hidroponik pasang sur ut otomatis

untuk menghidupkan dan memat i kan pompa pember ian nutr isi berdasar kan kadar air media tanam dengan

mikrokontroler.Penelit ian dilakukan di Gr eenhouse Labor ator i um Ter padu Fakultas Per tanian Univer si tas

Lampung pada bulan Apr il – Juni 2014. Prosedur pembuatan alat diawal i dengan kalibrasi alat , perancangan

sist em alat , rangkaian catu daya, uji kiner ja alat dan uji tanaman. Hasil penelit ian menunjukkan bahwa t elah

ter ealisasi r ancangan sistem hidroponik pasang sur ut otomat is berdasar kan kadar air media tanam. Ni lai

kendali kadar air untuk pompa hidup pada < 34,95% dan pompa mat i pada > 69,83%. Uji budidaya tanaman

cabai pada sistem hidroponik pasang sur ut otomat is lebih baik dar ipada pada sistem manual, ter lihat dar i hasil

tinggi tanaman dan jumlah daun.

  Kata kunci: Hidroponik , sistem pasang surut, mikrokontroler, kadar air. 205

  Rancang bangun si stem hidoponi k... (Buti Del ya, Ahmad Tusi , Budi ant o L, I skandar Z)

I. PENDAHULUAN

  Teknik Ebb and Flow (pasang surut) mer upakan salah satu t ek n i k hi dr op on i k yan g banyak digunakan. Sistem ini bekerja dengan memenuhi medi a per tumbuhan dengan lar utan nutr isi dan lar utan nutr isi yang t idak ter serap kembal i ke bak penampung (Karsono, 2013). Waktu pasang sur ut dapat diatur dengan menggunakan timer . Nam u n , p en ggu n aan t i m er i n i m em i l i k i beberapa kekurangan yaitu dar i segi penggunaan litr ik dan pember ian lar utan nutr isi yang t idak efisien/ bor os.

II. BAHAN DAN METODE

  Pen el i t i an d i lak u k an d i Gr een h ou se Labor at or i u m Ter p adu Faku ltas Per tan i an Univer si tas Lampung pada bulan Apr i l 2014 sampai dengan Juni 2014. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitianini terdiri dar i sistem h i dr op on i k p asan g su r u t , m i k r ok on tr oler Ar dui n o Uno ATm ega328, sensor k adar ai r, sensor suhu LM35, LCD 16x2, RTC, br ead boar d , PCB, relay, transistor, ter minal blok, solder, timah, kapasitor, dioda, trafo, r esistor, bibit cabai, pot p last i k , lar utan n utr i si , ar an g sek am dan ter mometer.

  sensor dan kemudi an mengumpulkan data agar

  Salah satu upaya mengatur pember ian nutr isi yang sesuai dengankebutuhan tanaman adalah den gan r an can g bangun si st em hi dr oponi k pasang sur ut otomatis dengan menggunakan alat ber basi s mi kr okontr ol ler Ar dui noUn o untuk mengontrol sistem penyir aman sesuai dengan kebutuhan tanaman. Pada saat ket i ka kadar air mencapai t i t i k kr it is si st em akan melakukan penyi raman ot omat is dengan menghidupkan pompa dan memat ikan pompa ket ika kadar air mencapaikapasitas lapang. Mikrokontroler Arduino Uno sendiri mer upakan piranti yang dapat dimanfaatkan untuk membuat suatu r an gkai an elek tr oni k, mulai dar i yang seder han a hi n gga kom p lek s. Ar dui n o Un o ATmega328 adalah sebuah keping atau papan elektronik yang secara fungsional bekerja seper ti sebuah komputer (Kadir, 2013), ser ta terdapat pin-pin dengan fungsi yang berbeda-beda (Utami, 2010). Penelitian ini bertujuan untuk membuat rancang bangun sistem hidroponik pasang surut otomatis un tuk men gatur w ak tu m en ghi dupk an dan memat ikan pompa berdasar kan kadar air media

  Gambar 1. Di agram perancangan keselur uhan si stem

  pemr ograman kendal i kadar air di mana sensor tan am dengan mi kr ontr oler Ar dui no dan uji kiner ja sistem hidroponik pasang sur ut otomat is hasi l rancangan ter hadap tanaman cabai.

  f low cha r t

  m i k r okon tr oler adalah Ar dui n o ( Ver 1.0.5) , Gam bar 2 m en u n j u k k an

  2.3. Perancangan Sistem Perangkat Lunak Soft w ar e yang digunakan untuk pemrogr aman

  t er si mp an dalam SD car d ser ta d i tam pi lk an d i L CD den gan m en ggu n ak an m ode 4 bi t (Stevanus dan Set iadikar uni a, 2013).

  pompa secara ot om at i s ber dasar k an pembacaan m oi st ur e

  2.2. Perancangan Sistem

  off

  2.1. Alat dan Bahan

  on

  daya pada r angkaian. Mikrokontr oler Aduino Uno akan mengendalikan

  Power supply d i gunakan untuk member i kan

  ser ta r eal time clock (RTC) yang ter baca akan dikirimkan menuju mikrokontroler Arduino Uno.

  moistur e sensor

  Gam b ar 1 m em p er l i hat k an d i agr am per ancangan keselur uhan sist em. Data yang didapat dar i sensor suhu dan

  /

  Jur nal Teknik Per tani an Lampung Vol.3, No.3: 205-212 207

  menjadi ar us DC. Kemudian ditur unkan menjadi

  

Umur tanaman

= 66 hari

Selesai

Ya

  

Mulai

Sensor Kadar

Air

  Hidupkan pompa hingga KA = FC Matikan pompa hingga KA = ? c

  Ya

Baca KA

Tidak Ya Ya

  

Matikan pompa hingga

KA = ? c

? c < KA < FC

KA = ? c KA = FC

  Uj i tan am an d i laku k an den gan m en guj i p er tu m buhan tan am an cabai yai tu den gan

  2.6. Uji Tanaman

  Kondisi 4: Sampel jenuh yang diletakkan di dalam r uangan. Kond i si 5: Sampel dalam keadaan kadar ai r ker i ng udara. Kondisi 6: Sampel dalam keadaan field capacit y .

  Kondisi 2: Sampel ker ing yang diletakkan di luar r uangan ter kena sinar matahar i. Kondi si 3: Sampel ker ing yang di letakkan di dalam r uangan.

  Kali brasi alat dilakukan pada sensor kadar air ( moistur e sensor ). Kalibrasi dilakukan dengan mengambil enam sampel arang sekam dengan p en gkon d i si an yan g b er b eda-b eda. Pengkondisian dilakukan sebagai ber i kut: Kondi si 1: Sampel ker ing yang di letakkan di dalam r uangan selama dua har i.

  2.5. Kalibrasi Alat

  5 VDC ( Nasr ullah, 2011) yang d i dap at dar i regulasi trafo oleh IC penstabil 7805 (LM7805).

  di ode br idge

  kadar air dan sensor suhu sebagai data masukan, namun dalam sistem ini suhu t idak digunakan untuk p en gendal i an. Set elah data d i dap at , mikrokontroler akan membaca besaran kadar air dan suhu yang dikonver sikan dar i data analog menjadi data di gital oleh ADC mikrokontroler. M i k r okontr oler akan m em ber i kan p er i n tah progr am: a. Jika kadar air < cr itical water content (c) maka pompa akan on (hidup), kadar air naik hingga mencapai field capacit y .

  daya ke Arduino dimana tegangan t elah diturunkan sesuai dengan daya yang dibutuhkan. Tegangan yang masuk sebesar 220 VAC akan ditur unkan menjadi 12 VAC, kemud ian ar us AC d i sear ahkan dengan r an gkai an

  supply

  m er u p ak an r an gk ai an y an g ber fu n gsi m em b er i k an catu daya p ada r an gk ai an p en gen dal i yan g d i b u at. Catu daya yan g dihasilkan dar i rangkaian ini digunakan sebagai

  p ow er su p pl y

  Ran gk ai an catu daya atau

  Gambar 2. Flowchar t program kendali kadar air

  pompa akan hidup dan sebaliknya pada kondisi kadar air tur un pompa akan mat i.

  capacit y (FC), pada kondisi kadar air naik maka

  ( m at i ) , k adar ai r tur un hi n gga mencapai cr itical water content . Jika cr itical water content (èc) < kadar air < field

  off

  (FC) maka pompa ak an

  field capacit y

  b. Jika kadar air >

2.4. Rangkaian Catu Daya

  Rancang bangun si stem hidoponi k... (Buti Del ya, Ahmad Tusi , Budi ant o L, I skandar Z)

  Gambar 3. Keselur uhan uji tanaman m elakuk an pen gukur an t i n ggi tan aman dan menggunakan 1 sensor dan d ianggap mewakili jumlah daun. Tanaman cabai m enggunak an untuk semua pot. Pengendali pompa dilakukan si st em hi dr op oni k pasang sur ut dan dengan dengan menggunakan metode swit ching ( on / off ) metode gravimetr i sebagai kontrol, yang mana oleh relay (Bolton, 2004). menggunakan batas atas (FC) dan batas bawah ( èc) sam a dengan si st em hi dr oponi k dalam

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

  pember ian nutr isi.Media tanam yang digunakan dalam p en el i t i an adalah ar an g sek am yan g

3.1. Pengujian Sensor Suhu

  memiliki kemampuan menyimpan air dan nutr isi Pen guj i an sen sor su h u d i laku k an u n tu k t inggi, aer asi opt imal, kemampuan menyangga mengetahui er r or atau kesalahan nilai suhu yang pH t inggi, lebih r i ngan dan sangat cocok untuk ter baca oleh sensor suhu LM35. Pengujian ini per kembangan per akar an ( Pur bar ani , 2011) . dilakukan dengan membandingkan pembacaan

  Berat arang sekam yang di ber ikan adalah 100 suhu pada sensor dan ter momet er air r aksa. gram/ pot , berat setiap pot 60 gram dan diameter penampang 12,5 cm/ pot. Uji keselur uhan sistem

  Berdasar kan data yang ter l ihat pada Gambar 4 ( Gambar 3) d i lakukan selama fase vegetat i f dapat dihitung er r or atau simpangan pembacaan tan am an cabai yai tu selam a 5 m i n ggu. sensor suhu yaitu 1 °C. Pem b acaan k adar ai r p ada m ed i a tan am

  Gambar 4. Gr afik pengukuran suhu

  Jur nal Teknik Per tani an Lampung Vol.3, No.3: 205-212 209

3.2. Pengujian Sensor Kadar Air

  Pengujian sensor kadar air di lakukan dengan car a k al i br asi , h al i n i d i laku k an u n tu k m en dap at k an fu n gsi l i n ear yan g ak an dimasukkan ke dalam program arduino. Cara kal i br asi adalah dengan m engam bi l samp el arang sekam dan dilakukan pengkondisian yang ber beda-beda, cara pengambilan data kalibrasi yai tu sensor ditancapkan ke sampel sehingga di dapat nilai voltasenya (Buyung dan Silalahi, 2012). Dalam per hitungan per sentase kadar air med i a tanam d i gunakan met ode gr avi metr i , sehingga didapat nilai linear KA = (-93,522xV) + 141,66 dengan nilai R² = 0,7915 (Gambar 5).

  Penguji an juga menunjukkan bahw a ni lai FC (

  field capacit y

  ) adalah 68,78% yang digunakan sebagai nilai kendali

  off

  pada pompa. Kadar air ker i ng udara adalah 12,12%. Menur ut Gandi Gambar 5. Grafik kalibrasi sensor kadar air

  (2013) nilai fraksi penipisan (p) adalah 0,5 dan ni lai PWP (

  per manent w i lti ng poin t

  ) 11,1% sehi ngga dapat dihitung nilai èc (

  cr itical w ater con ten t ) seb esar 3 9,9 4% yan g d i gu n ak an

  sebagai kendali on pada pompa.

  3.3. Pengujian SistemOn/ Off

  Pembacaan suhu dan kadar air dar i awal sistem bekerja akan tersimpan di SD car d setiap 5 menit sekali. Hasil pengujian keselur uhan sistem dapat ter lihat pada Gambar 6, kondisi kadar air selama fase vegetat i fd i m an a suhu t er t i n ggi 51 °C, terendah 26 °C dan suhu rata-rata selama fase vegetat if 34 °C. Berdasar kan Gambar 6 menunjukkan kadar air selama fase vegetat i f dapat ter lihat kadar air sesuai yang diper tahankan pr oses peneli t i an kisaran 34,95% - 69,83% (w ar na ungu). Kadar

  Gambar 6. Grafik kadar air selama fase vegetat if

  Rancang bangun si stem hidoponi k... (Buti Del ya, Ahmad Tusi , Budi ant o L, I skandar Z)

  air ( war na hijau)

  human er r or

  , di mana sensor kadar air d icabut dan menyebabkan pompa

  on ser ta k on d i si si st em m en yi m p an data.

  Pembacaan kadar ai r yang t idak stabil (w ar na merah) disebabkan sistem menyimpan data per- 5 m en i t sek al i sehi n gga k et i k a si st em m en y i m p an k on d i si p om p a sudah

  on

  /

  of f

  t er lebih dahulu ser ta kadar ai r medi a tanam sudah mulai menur un, tegangan (voltase) yang t i dak stabi l sehi n gga b er p en gar u h p ada pembacaan sensor, ser ta dikarenakan hasil dar i persamaan regresi dimana nilai koefisien regresi yaitu R ² = 0,7915 t idak mendekat i satu sehingga nilai er r or atau si mpangan pembacaan pada sensor kadar air adalah 20,85%.

3.4. Pengujian Tanaman

  Pen guj i an tan am an d i lakukan ber dasar kan t inggi dan jumlah daun tanaman pada sistem hidr oponik pasang sur ut dan tanaman kontrol.

  Data hasil uji tanaman pada seper ti yang ter lihat pada Gambar 7, dimana t inggi tanaman pada si st em h i dr op on i k dan tan am an k on tr ol mencapai t i nggi maksimum pada minggu ke-5 dan jumlah daun pada sistem hidroponik ser ta tan am an k on tr ol j u ga m en cap ai j u m lah maksimum pada minggu ke-5. Berdasar kan hasi l uji tanaman, per tumbuhan tanaman dengan sistem hidroponik lebih baik dar i pada tanaman kontrol. Hal ini disebabkan oleh r uang por i pada med i a tanam tanaman kontrol t idak ter isi penuh oleh lar utan nutr isi, hal inilah yang menyebabkan akar tanaman sulit untuk mendapatkan unsur hara. Sedangkan pada tanaman dengan sistem hidroponik mudah untuk mendapatkan unsur hara d ikarenakan lar utan nutrisi yang memenuhi seluruh r uang pori media tanam. Perbedaan pertumbuhan tanaman seperti pada Gambar 8. Gambar 7. Grafik uji tanaman selama fase vegetat if a. Tanaman pada sistem otomat is b. Tanaman kontrol

  Gambar 8. Per bedaan per tumbuhan tanaman

  Jur nal Teknik Per tani an Lampung Vol.3, No.3: 205-212 211

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

  Berdasar kan penel it ian yang telah d ilakukan, m ak a dap at d i am bi l beber ap a kesi m p ulan diantaramya:

  Pen yi r a m a n Ta n a m an Secar a Ot om a t i s Menggunakan Sensor Suhu LM35 Ber basis M i k r ok on t r oler ATM eg a 85 35 . Sk r i p si .

  . Vol. 5, No. 3 : 182 – 192. Pur barani , D.A. 2011. Kajian Fr ekuensi dan

  Rekayasa dan Teknologi Elektr o

  Pen yi r am an Tan am an Secar a Ot om at i s Menggunakan Sensor Suhu LM35 Ber basis M i k r ok on tr oler ATM ega 85 3 5. Ju r n a l

  Kar son o, S. 2 0 13 . Exp lor i n g Cla ssr oom Hydr oponics . Par ung Far m. Bogor. 36 hlm. Nasr ul lah , E. 2 01 1. Ran can g Ban gu n

  . CV. And i Offset. Yogyakar ta. 282 hlm.

  Aplikasi Mikr okontr oler & Pemr ogr amannya Men ggun akan Ar du i no

  . Vol 2, No 1 : 17 – 26. Kadir, A. 2013. Panduan Pr aktis Mempelajar i

  u r n a l Tek n i k Per t a n i a n Lampung

  J

  Exp er i m en t ) .

  Pen guk u r Kelem b aban Tan ah Ber b asi s Mi krokontr oler PIC 16F84.

  Jur nal Teknik Elektr o . Vol. 3, No. 1 : 36 - 46

  4.1. Kesimpulan

  Utam i , L. 2 01 0. Ran ca n g Ba n gu n Si stem

  Univer sitas Lampung.

  1. Telah t er eal i sasi k an r an can gan si st em h i dr op on i k p asan g su r ut ot om at i s berdasar kan kadar air media tanam.

  . Skr ipsi. Univer sitas Sebelas Mar et. St evanus dan D. Set i ad i kar uni a. 2013. Alat

  off pompa menggunakan nilai kadar air.

  /

  on

  2. Sistem ini dapat digunakan untuk apli kasi lain yang memer lukan pengendali an

  1. Pada penel i t i an selanjutnya d i har ap kan menggunakan solar cell atau baterai sebagai catu daya atau sumber ener gi li str ik pada sistem otomatisasi.

  Saran dar i penelit ian ini adalah:

  4.2. Saran

  4. Hasil uji tanaman menunjukkan pertumbuhan tanaman lebih bai k pada sistem hidroponik p asan g su r ut ot om at i sden gan t i n ggi tanaman dan jumlah daun maksimum yaitu 59,5 cm dan 64 helai . Sedangkan pada tanaman dengan penyiraman manual, t inggi tanaman dan jumlah daun maksimum yaitu 21,7 cm dan 9 helai.

  er r or atau simpangan pembacaan 20,85%.

  untuk penyalaan pompa pada nilai kadar air d” 34,95% dan memat i kan pompa pada e” 69,83% pada budidaya tanaman cabai ser ta memiliki nilai

  set point

  3. Rancangan kendali kadar air sistem Ebb and Flow memil iki

  2. Hasil uji sensor suhu LM35 menunjukkan nilai er r or atau simpangan pembacaan suhu sebesar 1 °C.

  Tinggi Penggenangan Lar utan Nutr isi pada Budidaya Baby Kailan dengan Hidr oponik Ebb and Flow

DAFTAR PUSTAKA

  Lycop er si con p i m pi n el l i f ol i u m ) Dalam Pot ( Pot

  Gan d i , W. 2 01 3 . Pen guj i an Pu p u k Or ganonitrofos Ter hadap Respon Tanaman Tom at Ram p ai (

  Water i n g Plan t Ber b asi s Mi k r okon t r oler AT89 C5 1 . Pr osi d i n g Sem i n ar Nasi on al

  Buyung, I. dan M.H. Silalahi. 2012. Aut omatic

  System s . The Boulevar d, Lan gfor d Lan e Kidlington. England.

  Bolt on, W. 2004. Instr umentation and Contr ol

  Ap l i k asi Sai n s & Tek n ologi Per i ode I I I . Yogyakar ta.

  

Rancang bangun si stem hidoponi k... (Buti Del ya, Ahmad Tusi , Budi ant o L, I skandar Z)

  Halaman ini sengaja dikosongkan