Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Sistem Monitoring Kolam pada Peternakan Ikan Koi
SISTEM MONITORING KOLAM PADA PETERNAKAN IKAN KOI
Oleh
Kristian Angga Pradana
NIM: 612009066
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Januari 2016
INTISARI
Dalam proses budidaya ikan air tawar khususnya ikan koi, kualitas air akan sangat
berpengaruh pada kualitas ikan yang dihasilkan. Untuk mendapatkan kualitas ikan yang
baik maka perlu dilakukan monitoring pada derajat keasaman atau pH, TDS atau Total
Dissolve Solid, dan suhu air.
Oleh karena itu pada skripsi ini dibuat sebuah alat yang dapat memantau kondisi
kolam ikan koi. Alat yang direalisasikan dapat memantau pH, TDS, dan suhu air kolam
ikan koi dalam waktu yang bersamaan. Untuk mempermudah dalam monitoring maka
alat tersebut dapat memantau kondisi kolam dari jarak jauh melalu media web service.
Alat monitoring ini menggunakan sensor pH E-201-C yang akan bekerja untuk
pembacaan pH optimal pada pH 6-8 dan bekerja secara optimal pada suhu larutan antara
25°C sampai 30°C dan memiliki keakurasian hingga 0,01 pH dan zero point pada pH 7.
Sedangkan untuk mengukur TDS menggunakan sensor TDS DJS-1E dengan metode
pengukuran Electrical Conductivity. Untuk pembacaan dengan jangka 0 sampai 200
ppm, dengan keakurasian ± 70 ppm. Untuk pengukuran suhu sendiri pada alat ini
menggunakan sensor suhu DS18B20 yang dapat membaca suhu dengan jangkauan
optimal 20°C sampai 35°C serta memiliki keakuratan ± 0,5 °C. Untuk memantau dari
jarak jauh maka diperlukan komunikasi data serial yang dapat melakukan komunikasi
dengan jarak yang cukup jauh dengan menggunakan RS485 serta menggunakan
Arduino GSM/GPRS Shield untuk menghubungkan board dengan internet.
i
ABSTRACT
In a process of koi breeding, the quality of water holds a very important role. In
order to get a high quality fish, it is necesarry to monitor the degree of acidity or pH,
TDS or total Dissolve Solid, and the water temperature.
Therefore, this thesis holds the purpose to create a tools that can be use as a
monitoring system for a koi fish pond. Tools with the abilty to monitoring pH, TDS and
the temperature of a fish pond, in the same time. To make it more effective and
efficient, this tools should be able to monitoring those parameters remotely through a
webservice.
This monitoring system use pH sensor E-201-C which will work optimally at
reading range beetween 6 to 8 pH, at the temperature beetween 25° C - 30° C. This
sensor accuracy read at 0,01 pH. And zero point at pH 7. For the TDS, this tools use
TDS sensor DJS-1E with electrical conductivity measurement method. With optimum
reading range beetween 0 to 200 ppm, and reading accuracy of ± 70 ppm. And for the
temperature, this tools use DS18B20 temperature sensor, that can read temperature with
an optimal range of 20°C to 35°C and reading accuracy of ± 0,5 °C. To monitor
remotely, this system utilize the ability of RS485 serial data communication, which able
to communicate in a considerable distance. And using Arduino GSM/GPRS Shield
board to connect the system to the internet.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karunia
yang senantiasa penulis terima dalam menyelesaikan perancangan serta penulisan
skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan tugas akhir di Fakultas Teknik Elektronika
dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak yang baik secara langsung maupun tidak, yang telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Tuhan Yesus Kistus
2. Papah, mamah, Riska yang selalu support penulis, selama kuliah dan selama
penulisan skripsi.
3. Bapak Deddy Susilo dan bapak Gunawan Dewantoro sebagai pembimbing I
dan pembimbing II, terima kasih atas kesabaran dalam bimbingan, pengarahan
dan solusi selama mengerjakan skripsi ini.
4. Mas Daniel Kristianto sebagai pembimbing III.
5. Teman – teman FTEK 2009.
6. Teman khususnya yang membantu dalam proses pengerjaan skripsi: Vinlux,
wikan, Mas Deka, Yosua, Pak Dhe, Jamet, Agung, Gigih, Daniel, Mas Kumis.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Januari 2016
Penulis
iii
DAFTAR ISI
INTISARI ..............................................................................................
i
ABSTRACT..........................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
iii
DAFTAR ISI.........................................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
vii
DAFTAR TABEL.................................................................................................
ix
DAFTAR ISTILAH ..............................................................................................
x
BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1. Tujuan .........................................................................................
1
1.2. Latar Belakang Permasalahan .....................................................
1
1.3. Spesifikasi Alat ...........................................................................
3
1.4. Sistematika Penulisan .................................................................
4
LANDASAN TEORI .........................................................................
5
2.1. Sensor Suhu ................................................................................
5
2.2. Sensor pH ....................................................................................
5
2.3. Sensor EC....................................................................................
6
2.4. Arduino AT Mega 2560 ..............................................................
7
2.5. RS485 ..........................................................................................
8
2.6. Arduino GSM/GPRS Shield .......................................................
9
2.7. Konduktivitas .............................................................................
10
2.8. Keasaman Air (pH) ....................................................................
11
BAB II
iv
BAB III
BAB IV
PERANCANGAN ALAT ..................................................................
12
3.1. Gambaran Sistem ........................................................................
12
3.2. Gambaran Kerja Alat ..................................................................
13
3.3. Perancangan Perangkat Lunak ....................................................
14
3.4. Perancangan Perangkat Keras .....................................................
15
3.4.1. Modul Sensor EC ....................................................
15
3.4.2. Modul Sensor pH ....................................................
17
3.4.3. Modul Sensor Suhu .................................................
18
3.4.4. Modul GPRS Shield ...............................................
19
3.4.4. Modul Mikrokontroler ............................................
20
PENGUJIAN DAN ANALISA .........................................................
22
4.1. Pengujian Sensor Electrical Conductivity .................................
22
4.1.1. Pembuatan Larutan Uji ............................................
22
4.1.2. Kalibrasi Sensor .....................................................
22
4.1.3. Pengujian Sensor EC ...............................................
24
4.2. Pengujian Sensor pH ..................................................................
27
4.2.1. Pembuatan Larutan Uji ............................................
27
4.2.2. Kalibrasi Sensor .....................................................
27
4.2.3. Pengujian Sensor pH ..............................................
28
4.3. Pengujian Sensor Suhu ..............................................................
30
v
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN..........................................................
31
5.1. Kesimpulan .................................................................................
31
5.2. Saran Pengembangan ..................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
32
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Sensor Suhu DS1B20 .........................................................................
5
Gambar 2.2. Sensor pH E-201-C ............................................................................
6
Gambar 2.3. Sensor EC TDS DJS-1E .....................................................................
7
Gambar 2.4. Board Arduino Mega 2560.................................................................
7
Gambar 2.5. Skematik RS485 .................................................................................
8
Gambar 2.6. Skematik MAX485 ............................................................................
8
Gambar 2.7. GSM/GPRS Shield .............................................................................
9
Gambar 2.8. Konfigurasi sistem minimum dengan modul SIM 900 ......................
9
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Alat .................................................................
12
Gambar 3.2. Gambaran Keseluruhan Sistem yang Dirancang ...............................
13
Gambar 3.3. Blok Diagram Sistem Alat .................................................................
14
Gambar 3.4. Blok Diagram Sensor pH dan Sensor EC .........................................
15
Gambar 3.5. Rangkaian Pengkondisi Sinyal untuk EC .........................................
16
Gambar 3.6. Sensor EC ...........................................................................................
17
Gambar 3.7. Sensor pH ..........................................................................................
18
Gambar 3.8. Sensor Suhu .......................................................................................
18
Gambar 3.9. Konfigurasi Minimum Sistem dengan Modul SIM 900 ...................
19
Gambar 3.10. Board Arduino Mega 2560 ................................................................
20
Gambar 3.11. Skema Arduino Mega 2560 ..............................................................
20
Gambar 4.1. Grafik Persamaan Garis EC ...............................................................
24
Gambar 4.2. EC Meter HM Digital.........................................................................
25
vii
Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Pembacaan EC Sensor dengan Pembanding
EC meter HM Digial ..........................................................................
26
Gambar 4.4. Larutan Buffer untuk Kalibrasi Sensor pH .......................................
27
Gambar 4.5. Grafik Persamaan Garis pH ..............................................................
28
Gambar 4.6. pH Meter Lutron pH-201 ..................................................................
29
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Jarak Ukur Konduktivitas Optimal ...................................................
10
Tabel 3.1.
Tabel Suhu dan Data Terukur ...........................................................
19
Tabel 3.2.
Konfigurasi Penggunaan pin/port Arduino MEGA ..........................
21
Tabel 4.1.
Pengukuran Nilai ADC Sensor .........................................................
24
Tabel 4.2.
Hasil Perbandingan Pembacaan EC ..................................................
25
Tabel 4.3.
Hasil Perbandingan Pembacaan EC dalam ppm ...............................
26
Tabel 4.4.
Pengukuran Nilai ADC Sensor pH ...................................................
28
Tabel 4.5.
Hasil Perbandingan Pengukuran pH Sensor dengan
Tabel 4.6.
pH Meter Lutron PH-201 ..................................................................
29
Perbandingan Pengukuran Sensor Suhu dengan Thermometer ........
30
ix
DAFTAR ISTILAH
TDS
Total Dissolve Solids
EC
Electrical Conductivity
pH
Power of Hydrogen
ppm
Part Per Million
GSM
Global System for Mobile Communication
GPRS
General Packet Radio Service
LCD
Liquid Crystal Displays
ADC
Analog to Digital Converter
x
Oleh
Kristian Angga Pradana
NIM: 612009066
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Januari 2016
INTISARI
Dalam proses budidaya ikan air tawar khususnya ikan koi, kualitas air akan sangat
berpengaruh pada kualitas ikan yang dihasilkan. Untuk mendapatkan kualitas ikan yang
baik maka perlu dilakukan monitoring pada derajat keasaman atau pH, TDS atau Total
Dissolve Solid, dan suhu air.
Oleh karena itu pada skripsi ini dibuat sebuah alat yang dapat memantau kondisi
kolam ikan koi. Alat yang direalisasikan dapat memantau pH, TDS, dan suhu air kolam
ikan koi dalam waktu yang bersamaan. Untuk mempermudah dalam monitoring maka
alat tersebut dapat memantau kondisi kolam dari jarak jauh melalu media web service.
Alat monitoring ini menggunakan sensor pH E-201-C yang akan bekerja untuk
pembacaan pH optimal pada pH 6-8 dan bekerja secara optimal pada suhu larutan antara
25°C sampai 30°C dan memiliki keakurasian hingga 0,01 pH dan zero point pada pH 7.
Sedangkan untuk mengukur TDS menggunakan sensor TDS DJS-1E dengan metode
pengukuran Electrical Conductivity. Untuk pembacaan dengan jangka 0 sampai 200
ppm, dengan keakurasian ± 70 ppm. Untuk pengukuran suhu sendiri pada alat ini
menggunakan sensor suhu DS18B20 yang dapat membaca suhu dengan jangkauan
optimal 20°C sampai 35°C serta memiliki keakuratan ± 0,5 °C. Untuk memantau dari
jarak jauh maka diperlukan komunikasi data serial yang dapat melakukan komunikasi
dengan jarak yang cukup jauh dengan menggunakan RS485 serta menggunakan
Arduino GSM/GPRS Shield untuk menghubungkan board dengan internet.
i
ABSTRACT
In a process of koi breeding, the quality of water holds a very important role. In
order to get a high quality fish, it is necesarry to monitor the degree of acidity or pH,
TDS or total Dissolve Solid, and the water temperature.
Therefore, this thesis holds the purpose to create a tools that can be use as a
monitoring system for a koi fish pond. Tools with the abilty to monitoring pH, TDS and
the temperature of a fish pond, in the same time. To make it more effective and
efficient, this tools should be able to monitoring those parameters remotely through a
webservice.
This monitoring system use pH sensor E-201-C which will work optimally at
reading range beetween 6 to 8 pH, at the temperature beetween 25° C - 30° C. This
sensor accuracy read at 0,01 pH. And zero point at pH 7. For the TDS, this tools use
TDS sensor DJS-1E with electrical conductivity measurement method. With optimum
reading range beetween 0 to 200 ppm, and reading accuracy of ± 70 ppm. And for the
temperature, this tools use DS18B20 temperature sensor, that can read temperature with
an optimal range of 20°C to 35°C and reading accuracy of ± 0,5 °C. To monitor
remotely, this system utilize the ability of RS485 serial data communication, which able
to communicate in a considerable distance. And using Arduino GSM/GPRS Shield
board to connect the system to the internet.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karunia
yang senantiasa penulis terima dalam menyelesaikan perancangan serta penulisan
skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan tugas akhir di Fakultas Teknik Elektronika
dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak yang baik secara langsung maupun tidak, yang telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Tuhan Yesus Kistus
2. Papah, mamah, Riska yang selalu support penulis, selama kuliah dan selama
penulisan skripsi.
3. Bapak Deddy Susilo dan bapak Gunawan Dewantoro sebagai pembimbing I
dan pembimbing II, terima kasih atas kesabaran dalam bimbingan, pengarahan
dan solusi selama mengerjakan skripsi ini.
4. Mas Daniel Kristianto sebagai pembimbing III.
5. Teman – teman FTEK 2009.
6. Teman khususnya yang membantu dalam proses pengerjaan skripsi: Vinlux,
wikan, Mas Deka, Yosua, Pak Dhe, Jamet, Agung, Gigih, Daniel, Mas Kumis.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Januari 2016
Penulis
iii
DAFTAR ISI
INTISARI ..............................................................................................
i
ABSTRACT..........................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
iii
DAFTAR ISI.........................................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
vii
DAFTAR TABEL.................................................................................................
ix
DAFTAR ISTILAH ..............................................................................................
x
BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1. Tujuan .........................................................................................
1
1.2. Latar Belakang Permasalahan .....................................................
1
1.3. Spesifikasi Alat ...........................................................................
3
1.4. Sistematika Penulisan .................................................................
4
LANDASAN TEORI .........................................................................
5
2.1. Sensor Suhu ................................................................................
5
2.2. Sensor pH ....................................................................................
5
2.3. Sensor EC....................................................................................
6
2.4. Arduino AT Mega 2560 ..............................................................
7
2.5. RS485 ..........................................................................................
8
2.6. Arduino GSM/GPRS Shield .......................................................
9
2.7. Konduktivitas .............................................................................
10
2.8. Keasaman Air (pH) ....................................................................
11
BAB II
iv
BAB III
BAB IV
PERANCANGAN ALAT ..................................................................
12
3.1. Gambaran Sistem ........................................................................
12
3.2. Gambaran Kerja Alat ..................................................................
13
3.3. Perancangan Perangkat Lunak ....................................................
14
3.4. Perancangan Perangkat Keras .....................................................
15
3.4.1. Modul Sensor EC ....................................................
15
3.4.2. Modul Sensor pH ....................................................
17
3.4.3. Modul Sensor Suhu .................................................
18
3.4.4. Modul GPRS Shield ...............................................
19
3.4.4. Modul Mikrokontroler ............................................
20
PENGUJIAN DAN ANALISA .........................................................
22
4.1. Pengujian Sensor Electrical Conductivity .................................
22
4.1.1. Pembuatan Larutan Uji ............................................
22
4.1.2. Kalibrasi Sensor .....................................................
22
4.1.3. Pengujian Sensor EC ...............................................
24
4.2. Pengujian Sensor pH ..................................................................
27
4.2.1. Pembuatan Larutan Uji ............................................
27
4.2.2. Kalibrasi Sensor .....................................................
27
4.2.3. Pengujian Sensor pH ..............................................
28
4.3. Pengujian Sensor Suhu ..............................................................
30
v
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN..........................................................
31
5.1. Kesimpulan .................................................................................
31
5.2. Saran Pengembangan ..................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
32
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Sensor Suhu DS1B20 .........................................................................
5
Gambar 2.2. Sensor pH E-201-C ............................................................................
6
Gambar 2.3. Sensor EC TDS DJS-1E .....................................................................
7
Gambar 2.4. Board Arduino Mega 2560.................................................................
7
Gambar 2.5. Skematik RS485 .................................................................................
8
Gambar 2.6. Skematik MAX485 ............................................................................
8
Gambar 2.7. GSM/GPRS Shield .............................................................................
9
Gambar 2.8. Konfigurasi sistem minimum dengan modul SIM 900 ......................
9
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Alat .................................................................
12
Gambar 3.2. Gambaran Keseluruhan Sistem yang Dirancang ...............................
13
Gambar 3.3. Blok Diagram Sistem Alat .................................................................
14
Gambar 3.4. Blok Diagram Sensor pH dan Sensor EC .........................................
15
Gambar 3.5. Rangkaian Pengkondisi Sinyal untuk EC .........................................
16
Gambar 3.6. Sensor EC ...........................................................................................
17
Gambar 3.7. Sensor pH ..........................................................................................
18
Gambar 3.8. Sensor Suhu .......................................................................................
18
Gambar 3.9. Konfigurasi Minimum Sistem dengan Modul SIM 900 ...................
19
Gambar 3.10. Board Arduino Mega 2560 ................................................................
20
Gambar 3.11. Skema Arduino Mega 2560 ..............................................................
20
Gambar 4.1. Grafik Persamaan Garis EC ...............................................................
24
Gambar 4.2. EC Meter HM Digital.........................................................................
25
vii
Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Pembacaan EC Sensor dengan Pembanding
EC meter HM Digial ..........................................................................
26
Gambar 4.4. Larutan Buffer untuk Kalibrasi Sensor pH .......................................
27
Gambar 4.5. Grafik Persamaan Garis pH ..............................................................
28
Gambar 4.6. pH Meter Lutron pH-201 ..................................................................
29
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Jarak Ukur Konduktivitas Optimal ...................................................
10
Tabel 3.1.
Tabel Suhu dan Data Terukur ...........................................................
19
Tabel 3.2.
Konfigurasi Penggunaan pin/port Arduino MEGA ..........................
21
Tabel 4.1.
Pengukuran Nilai ADC Sensor .........................................................
24
Tabel 4.2.
Hasil Perbandingan Pembacaan EC ..................................................
25
Tabel 4.3.
Hasil Perbandingan Pembacaan EC dalam ppm ...............................
26
Tabel 4.4.
Pengukuran Nilai ADC Sensor pH ...................................................
28
Tabel 4.5.
Hasil Perbandingan Pengukuran pH Sensor dengan
Tabel 4.6.
pH Meter Lutron PH-201 ..................................................................
29
Perbandingan Pengukuran Sensor Suhu dengan Thermometer ........
30
ix
DAFTAR ISTILAH
TDS
Total Dissolve Solids
EC
Electrical Conductivity
pH
Power of Hydrogen
ppm
Part Per Million
GSM
Global System for Mobile Communication
GPRS
General Packet Radio Service
LCD
Liquid Crystal Displays
ADC
Analog to Digital Converter
x