TA : Pengontrol Kualitas Air Tambak Menggunakan Metode Fuzzy Logic dan Kontrol On-Off Untuk Budidaya Udang Windu.

PENGONTROL KUALITAS AIR TAMBAK MENGGUNAKAN METODE FUZZY LOGIC DAN KONTROL ON-OFF

UNTUK BUDIDAYA UDANG WINDU TUGAS AKHIR

Disusun Oleh : Nama : Edy Poerwanto NIM : 09.41020.0058 Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER SURABAYA

ABSTRAK

Beberapa pengusaha tambak udang windu telah melakukan sirkulasi airdan menyalakan kincir air, sehingga dapat menjaga kondisi air tambak. Petani tambak menyalakan kincir air setiap saat, sedangkan untuk pompa air dinyalakan ketika mereka mendapati udang mengambang. Metode ini tentu saja berdampak pada pertumbuhan udang dan dapat merugikan petani tambak. Sehingga pemantuan kondisi air tambak dan pengontrolan air tambak secara terus menerus diperlukan untuk menjaga kualitas air tambak.Pada proses pemantuan dan pengontrolan menggunakan 2 buah sensor dan 3 buah aktuator. Sistem ini menggunakan sensor temperatur dan pH sebagai input sistem, sedangkan untuk aktuator sistem menggunakan kincir air, keran kapur, dan pompa air.

Dengan menggunakan sensor pH dan temperatur maka proses pemantuan dan kontrol kualitas air menajdi lebih baik. Aktuator kincir air, keran kapur, dan pompa air dapat mengubah kualitas air tambak menjadi lebih baik. Dengan menggunakan keran kapur dan pompa air perubahan pH asam 6.65 menjadi normal 7.2 dapat dicapai dalam waktu 14 menit. Sedangkan penggunaan kincir air dapat merubah temperatur 39°C ke 32°C dalam waktu kurang lebih 16 menit. Dengan demikian sistem ini dapat memfasilitasi petani untuk mengantisipasi perubahan signifikan dalam kualitas air, sehingga petani ikan akan mendapatkan hasil yang maksimal pada saat panen.

Keyword: Fuzzy logic, Sensor pH-BTA, Sensor LM35, udang windu, Kualitas air.

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... .iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... .vii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Kontribusi ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Biologi udang windu ... 6

2.1.1 Klasifikasi Udang Windu ... 8

2.1.2 Morfologi Udang Windu ... 8

2.2 Kualitas air tambak ... 9

2.2.1 Temperatur... 11

2.2.2 pH ... 13

2.3 Sensor Temperatur ... 16

2.5 Microcontroller ... 19

2.5.1 Fitur ATmega16 ... 20

2.5.2 ADC ATmega16 ... 21

2.6 Modul LCD 16x2 ... 22

2.7 Motor DC ... 24

2.8 Rangkaian Driver Motor ... 25

2.9 Rangkaian Driver Relay ... 26

2.10 Penelitian Terdahulu ... 27

2.11 Fuzzy Logic ... 28

2.11.1Himpunan Fuzzy ... 29

2.11.2Aturan if–then Fuzzy ... 32

2.11.3Sistem Inferensi Fuzzy ... 33

BAB III METODE PENELITIAN ... 37

3.1 Model Penelitian ... 37

3.2 Prosedur Penelitian ... 39

3.3 Cara Kerja Sistem Secara Keseluruhan ... 40

3.4 Perancangan Hardware ... 40

3.4.1 Rangkaian Sistem Minimum ... 40

3.4.2 Rangkaian Driver Motor ... 42

3.4.3 Rangkaian LCD ... 43

3.4.4 RangkaianDriver Relay ... 45

3.4.5 Sensor pH ... 46

3.4.6 Sensor Temperatur ... 46

3.4.8 Pompa Air ... 47

3.4.9 Kincir air ... 48

3.4.10Miniatur Tambak ... 48

3.5 Perancangan Program ... 49

3.5.1 Blok Baca Sensor... 50

3.5.2 Blok Perhitungan Nilai Temperatur dan pH ... 50

3.5.3 Blok Fuzzy Logic Kincir... 51

3.5.4 Blok Fuzzy Logic Keran ... 54

3.6 Prosedur Evaluasi ... 56

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 59

4.1 Pengujian Sistem Minimum ... 59

4.1.1 Tujuan ... 59

4.1.2 Alat yang digunakan ... 59

4.1.3 Prosedur Pengujian ... 59

4.1.4 Hasil Pengujian Sistem Minimum ... 62

4.2 Pengujian LCD ... 63

4.2.1 Tujuan ... 63

4.2.2 Alat yang digunakan ... 63

4.2.3 Prosedur Pengujian ... 63

4.2.4 Hasil Pengujian LCD ... 64

4.3 Pengujian Sensor Temperatur ... 65

4.3.1 Tujuan ... 65

4.3.2 Peralatan yang Digunakan ... 65

4.3.4 Hasil PengujianSensor Temperatur ... 67

4.4 Pengujian Sensor pH ... 68

4.4.1 Tujuan ... 68

4.4.2 Alat yang Digunakan ... 68

4.4.3 Prosedur Pengujian ... 69

4.4.4 Hasil PengujianSensor pH ... 69

4.5 Pengujian Secara Keseluruhan ... 70

4.5.1 Tujuan ... 70

4.5.2 Alat yang digunakan ... 71

4.5.3 Prosedur Pengujian ... 71

4.5.4 Hasil Pengujian Secara Keseluruhan ... 72

BAB V PENUTUP ... 78

5.1 Simpulan ... 78

5.2 Saran ... 78

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... .iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... .vii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Kontribusi ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Biologi udang windu ... 6

2.1.1 Klasifikasi Udang Windu ... 8

2.1.2 Morfologi Udang Windu ... 8

2.2 Kualitas air tambak ... 9

2.2.1 Temperatur... 11

2.2.2 pH ... 13

2.3 Sensor Temperatur ... 16

ABSTRAK ... .iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... .vii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Kontribusi ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Biologi udang windu ... 6

2.1.1 Klasifikasi Udang Windu ... 8

2.1.2 Morfologi Udang Windu ... 8

2.2 Kualitas air tambak ... 9

2.2.1 Temperatur... 11

2.2.2 pH ... 13

2.3 Sensor Temperatur ... 16

2.4 Sensor pH ... 17

2.5 Microcontroller ... 19

2.5.2 ADC ATmega16 ... 21

2.6 Modul LCD 16x2 ... 22

2.7 Motor DC ... 24

2.8 Rangkaian Driver Motor ... 25

2.9 Rangkaian Driver Relay ... 26

2.10 Penelitian Terdahulu ... 27

2.11 Fuzzy Logic ... 28

2.11.1Himpunan Fuzzy ... 29

2.11.2Aturan if–then Fuzzy ... 32

2.11.3Sistem Inferensi Fuzzy ... 33

BAB III METODE PENELITIAN ... 37

3.1 Model Penelitian ... 37

3.2 Prosedur Penelitian ... 39

3.3 Cara Kerja Sistem Secara Keseluruhan ... 40

3.4 Perancangan Hardware ... 40

3.4.1 Rangkaian Sistem Minimum ... 40

3.4.2 Rangkaian Driver Motor ... 42

3.4.3 Rangkaian LCD ... 43

3.4.4 RangkaianDriver Relay ... 45

3.4.5 Sensor pH ... 46

3.4.6 Sensor Temperatur ... 46

3.4.7 Keran Kapur ... 47

4.3.4 Hasil PengujianSensor Temperatur ... 67

4.4.1 Tujuan ... 68

4.4.2 Alat yang Digunakan ... 68

4.4.3 Prosedur Pengujian ... 69

4.4.4 Hasil PengujianSensor pH ... 69

4.5 Pengujian Secara Keseluruhan ... 70

4.5.1 Tujuan ... 70

4.5.2 Alat yang digunakan ... 71

4.5.3 Prosedur Pengujian ... 71

4.5.4 Hasil Pengujian Secara Keseluruhan ... 72

BAB V PENUTUP ... 78

5.1 Simpulan ... 78

5.2 Saran ... 78

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Salah satu penyumbang devisa Indonesia dalam bidang perikanan adalah udang. Pada Maret 2012 Indonesia menduduki peringkat ketiga setelah Thailand dan Ekuador dengan nilai ekspor udang sebesar 6.453 MT di pasar Amerika, ini belum termasuk ekspor untuk pasar di Jepang yang mencapai 2.660 MT. Beberapa jenis udang yang diekspor adalah jenis vannamei, windu, dan jerbung. Untuk udang windu memerlukan kondisi lingkungan tambak yang sesuai dengan kebutuhan hidup dari udang-udang tersebut, sehingga memerlukan perhatian khusus untuk proses pembudidayaan udang jenis ini agar pengusaha tambak mendapatkan keuntungan yang maksimal. Kondisi lingkungan tambak bergantung pada kualitas air yang ditentukan oleh beberapa parameter diantaranya adalah temperatur, pH, salinitas, dan DO. (Indarwati, 2008)

Saat ini beberapa pengusaha tambak udang, telah melakukan beberapa cara pengontrolan kualitas air tambak untuk budidaya udang, beberapa cara yang mereka lakukan adalah dengan melakukan sirkulasi air menggunakan pompa air. Cara ini dapat meningkatkan kualitas air tambak, dikarenakan proses sirkulasi air akan membantu memperbaiki nilai DO, temperatur, salinitas, dan pH. Namun para pengusaha tambak menggunakan parameter ternak sebagai acuan untuk mengaktifkan pompa air. Para pengusaha tambak akan menyalakan pompa air ketika mereka mendapati udang-udang mereka mengambang, ini menandakan bahwa kadar oksigen dalam air terlalu sedikit. Dengan metode ini tentunya akan menyebabkan pertumbuhan udang terganggu, karena kondisi air tambak yang

sering mengalami perubahan, sehingga udang menjadi stres karena kekurangan oksigen. Udang yang stres memiliki kemungkinan kecil untuk bertahan hidup, dengan demikian hasil panen menjadi tidak optimal.

Berdasarkan permasalahan di atas diperlukan suatu alat untuk proses pemantauan parameter kualitas air dan pengontrolan aktuator yang dapat menjaga kualitas air agar para pengusaha tambak dapat mendapatkan hasil yang maksimal pada saat panen. Pemantuan kondisi air tambak diperlukan untuk melakukan penanganan dengan cepat apabila terjadi perubahan kualitas air secara signifikan. Pada proses pemantuan air tambak tentunya diperlukan beberapa sensor untuk mengetahui parameter kualitas air, dengan menggunakan sensor temperatur dan sensor pH. Pada Tugas Akhir ini akan dibuat sebuah alat yang dapat memantau dan mengontrol kualitas air tambak dengan beberapa aktuator yang terintegrasi dengan microcontroller menggunakan metode fuzzy logic untuk proses pengambilan keputusan.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan yaitu: 1. Bagaimana merancang bangun sistem pemantuan temperatur dan pH

pada air tambak.

2. Bagaimana merancang bangun sistem kontrol pH dan temperatur pada tambak udang windu.

3. Bagaimanakah teknik penggunaan kincir air agar dapat mengontrol nilai temperatur pada air tambak.

4. Bagaimanakah teknik pemberian larutan kapurdan sirkulasi air agar dapat mengontrol nilai pH air tambak.

1.3 Pembatasan Masalah

Dalampembuatan Tugas Akhir ini terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain:

1. Pada Tugas Akhir ini hanya memantau 2 paramater air secara real-time menggunakan sensor, parameter tersebut adalah temperatur dan pH.

2. Proses pengontrolan kualitas air menggunakan aktuator kincir air, keran kapur, dan pompa air.

3. Proses pengontrolan aktuator kincir air dan keran kapur menggunakan metode fuzzy logic.

4. Proses pengontrolan pompa air menggunakan metode on-off. 5. Sistem adalah miniatur tambak yang cenderung asam.

1.4 Tujuan

Dalam pembuatan alat pengontrol kualitas air tambak ini tentunya ada beberapa tujuan yang menjadi tolak ukur keberhasilan alat ukur ini, adalah sebagai berikut:

1. Dapat membuat rancang bangun sistem pemantuan temperatur dan pH pada air.

2. Dapat membuat rancang bangun sistem pengontrol kualitas air untuk tambak udang windu.

3. Mengetahui teknik penggunaan kincir air agar dapat mengontrol nilai temperatur pada air tambak.

4. Dapat mengetahui teknik pemberian larutan basah agar dapat mengontrol nilai pH air tambak.

1.5 Kontribusi

Penelitian Shiddiq dan Rahardjo dengan judul “Sistem Pemantuan Temperatur dan pH Air Tambak yang Terintegrasi Dengan Data-logger”, menggunakan data-logger sebagai acuan pemilik tambak dalam pengambilan keputusan. Penelitian ini mengharuskan petani tambak memiliki kemampuan untuk mencatat dan menganalisis data yang telah disimpan agar petani dapat mengambil keputusan denganbaik. Sedangkan pada penelitian saat ini tidak hanya memantau temperatur dan pH, melainkan dengan mengontrol kualitas air tambak menggunakan 3 aktuator, sehingga kualitas air tambak menjadi stabil.

1.6 Sistematika Penulisan

Pada penulisan Laporan Tugas Akhir ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab ini dikemukakan hal–hal yang menjadi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan yang ingin dicapai, manfaat serta sistematika penulisan laporan tugas akhir ini.

BAB II : LANDASAN TEORI

Pada bab ini dibahas teori yang berhubungan dengan Biologi udang windu, kualitas air untuk tambak udang windu, sensor temperatur, sensor pH, Microcontroller, dan fuzzy logic.

BAB III : METODE PENELITIAN

Pada bab ini dibahas mengenai penjelasan sistem keseluruhan beserta detail dari blok diagram sistem yang dibuat,penjelasan perancangan hardware dan program beserta detail cara kerjanya.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini memaparkan berbagai macam percobaan yang dilakukan, hasil-hasil yang didapatkan berserta solusi dari permasalahan yang didapat. Selain itu disertai pula hasil uji coba perbagian dan juga uji coba sistem secara keseluruhan.

BAB V : PENUTUP

Pada bab ini dibahas mengenai kesimpulan dari sistem terkait dengan tujuan dan permasalahan yang ada, serta saran untuk pengembangan sistem di masa mendatang.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Biologi udang windu

Udang windu (Panaeusmonodon Fab.) memiliki sifat-sifat dan ciri khas yang membedakannya dengan udang-udang yang lain. Udang windu bersifat Euryhaline, yakni secara alami bisa hidup di perairan yang berkadar garam dengan rentang yang luas, yakni 5-45‰. Kadar garam ideal untuk pertumbuhan udang windu adalah 19-35 ‰. Sifat lain yang juga menguntungkan adalah ketahanannya terhadap perubahan temperatur yang dikenal sebagai eurythemal (SuyantodanMujiman,2004).

Udang merupakan organisme yang aktif mencari makan pada malam hari (nocturnal). Jenis makannya sangat bervariasi tergantung pada tingkatan umur udang. Pada stadium benih, makanan utamany aadalah plankton (fitoplankton dan zooplankton). Udang dewasa menyukai daging binatang lunak atau moluska (kerang, tiram, siput), cacing, annelida yaitu cacing Polychaeta dan crustacea. Dalam usaha budidaya, udang mendapatkan makanan alami yang tumbuh ditambak, yaitu lumut, plankton, dan benthos. Udang akan bersifat kanibal bila kekurangan makanan (Soetomo,1990).

Pada siang hari, udang hanya membenamkan diri pada lumpur maupun menempelkan diri pada suatu benda yang terbenam dalam air (Soetomo,1990). Apabila keadaan lingkungan tambak cukupbaik, udang jarang sekali menampakkan diri pada siang hari. Apabila pada suatu tambak udang tampak aktif bergerak di waktu siang hari, hal tersebut merupakan tanda bahwa ada

yang tidak sesuai. Ketidak sesuaian ini disebabkan oleh jumlah makanan yang kurang, kadar garam meningkat, temperatur meningkat, kadar oksigen menurun, atau pun karena timbulnya senyawa-senyawa beracun (Suyanto dan Mujiman, 2004).

Secara alami daur hidup udang panaeoid meliputi dua tahap, yaitu tahap di tengah laut dan diperairan muara sungai (estuaria). Udang windu tumbuh menjadi dewasa dan memijah di tengah laut. Telur udang yang telah dihasilkan kemudian disimpan pada bagian punggung dari abdomen betina. Bila telur tersebut telah matang dan siap untuk dibuahi maka dikeluarkan melalui saluran telur (oviduct) yang terdapat pada bagian pangkal dari pasangan kaki jalan ketiga. Pada saat telur dikeluarkan, secara bersamaan spermatofor dipecahkan oleh induk betina, sehingga terjadilah pembuahan. Telur yang telah dibuahi akan menetas dalam waktu 12 sampai 15 jam dan berkembang menjadi larva (Martosudarmo dan Ranoemihardjo, 1980). Siklus hidup udang windu dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Siklus Hidup Udang Windu (Panaeusmonodon Fab.)

2.1.1 Klasifikasi Udang Windu

Dalam dunia internasional, udang windu dikenal dengan nama blacktiger,

tiger shrimp, atau tiger prawn. Adapun udang windu diklasifikasikan sebagai berikut:

Tabel 2.1 Klasifikasi Udang Windu Kingdom Animalia

PHyllum Arthropoda Class Malacostraca Ordo Decapoda Family Panaeidae Genus Panaeus

Species Panaeus monodon Fabricus

2.1.2 Morfologi Udang Windu

Ditinjau dari morfologinya, tubuh udang windu (Panaeusmonodon Fab.) terbagi menjadi dua bagian, yakni bagian kepala yang menyatu dengan bagian dada (kepala-dada) disebut cepHalothorax dan bagian perut (abdomen) yang terdapat ekor di bagian belakangnya. Semua bagian badan beserta anggota-anggotanya terdiri dari ruas-ruas (segmen). Kepala-dada terdiri dari 13 ruas, yaitu kepalanya sendiri 5 ruas dan dadanya 8 ruas. Sedangkan bagian perut terdiri atas 6 segmen dan 1 telson. Tiap ruas badan mempunyai sepasang anggota badan yang beruas-ruaspula (Suyanto dan Mujiman, 2004).

Seluruh tubuh tertutup oleh kerang kaluar yang disebut eksoskeleton, yang terbuat dari zat chitin. Bagian kepala ditutupi oleh cangkang kepala (karapaks) yang ujungnya meruncing disebut rostrum. Kerangka tersebut mengeras, kecuali pada sambungan-sambungan antara dua ruas tubuh yang berdekatan. Hal ini memudahkan mereka untuk bergerak (Suyanto dan Mujiman, 2004). Udang betina lebih cepat tumbuh dari pada udang jantan, sehingga pada umur yang sama tubuh udang betina lebih besar dari pada udang jantan (Soetomo, 1990).

Gambar 2.2 Morfologi Udang Windu (Panaeusmonodon Fab.)

Bagian kepala-dada terdapat anggota-anggota tubuh lainnya yang berpasang-pasangan, morfologi udang windu dapat dilihat pada Gambar 2.2. Berturut-turut dari muka kebelakang adalah sungut kecil (antennula), sirip kepala (scop Hocerit), sungut besar (antenna), rahang (mandibula), alat-alat pembantu rahang (maxilla), dan kaki jalan (pereiopoda). Bagian perut terdapat lima pasang kaki renang (pleopoda). Ujung ruas ke-6 arah belakang membentuk ujung ekor (telson). Di bawah pangkal ujung ekor terdapat lubang dubur (anus).

2.2 Kualitas air tambak

Kualitas air merupakan salah satu faktor penentu keberhasilan budidaya udang windu. Parameter kualias air yang penting pada budidaya udang windu adalah kandungan oksigen terlarut, salinitas, temperatur, derajat keasaman (pH) dan amoniak (Wickins, 1976).

Menurut Poernomo (1988) untuk pertumbuhan yang normal bagi udang, kadar DO harus dalam batas optimum (4 – 7 mg/l). Lebih lanjut dikatakan bahwa udang telah menunjukan gejala abnormal, dengan berenang ke permukaan pada DO 2,1 mg/l pada temperatur 30 ºC, dan pada DO 3 mg/l walaupun udang tidak

memperlihatkan gejala abnormal tetapi masih di bawah kondisi optimum, sehingga dalam jangka panjang akan mempengaruhi laju pertumbuhan udang. Pengaruh pH pada budidaya udang jarang terjadi kecuali pada tambak yang bertanah asam. Untuk standar kualitas air untuk budidaya udang windu dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Kualitas Air Tambak Untuk budidaya Udang Windu, Ikan Bandeng, dan Rumput Laut (Murachman dkk, 2010)

Parameter Minimum Maksimum Rata –rata

I. Kualitas Air

Temperatur (0 C) 31,9 34,4 32,97

Salinitas (‰) 5,0 15,0 8,75

Kecerahan (cm) 15,0 48,0 24,67

pH 7,25 7,4 7,29

Oksigen terlarut (mg/l) 2,99 4,94 3,57

Total organik (mg/l) 56,88 79,63 72,27

NH3 (mg/l) 0,17 0,38 0,24

H2S(mg/l) 0,04 0,06 0,05

NO2 0,1316 0,5271 0,3802

PO4 (mg/l) 0,3604 1,5113 0,8694

Alkalinitas 4,0 12,0 7,33

Total suspended solid(mg/l) 20,8 89,12 43,253

II. Kesuburan Air a.Phytoplankton :

i. Kelimpahan (ind/l) 3628 11533 7489

ii. Keanekaragaman 2,55140 3,69136 3,10711

iii. Keseragaman 0,869767 0,947648 0,91435

iv. Dominansi 0,087 0,218 0,14733

b.Zooplankton :

i. Kelimpahan (ind/l) 243 699 460

ii. Keanekaragaman 0,00144 1,58567 0,15402

iii. Keseragaman 0 1,003589 0,32033

2.2.1 Temperatur

Temperatur merupakan parameter yang dapat menentukan kualitas air karena temperatur berpengaruh terhadap kandungan DO. Semakin besar temperatur dan ketinggian serta semakin kecil tekanan atmosfer, kadar oksigen terlarut semakin kecil (Jeffries dan Mills, 1996). Peningkatan temperatur dapat menyebabkan penurunan kadar gas dalam air, misalnya O2, CO2, N2, CH4 (Haslam,

1995). Temperatur air dapat dihitung berdasar kan pada kesetimbangan energi untuk setiap lapisan. Dinamika temperatur air tambak dapat dituliskan seperti pada persamaan 2.1 (Indarwati, 2008).

……….…….………(2.1) dengan:

T = temperatur air tambak(°C)

Φin =laju perpindahan energi yang masuk ketambak (Watt)

Φout =laju perpindahan energi yang keluar tambak (Watt) A =luas penampang tambak (m2)

z =kedalaman tambak (m) ρ =kerapatan air tambak (kg/m3) c =panas spesifikair tambak (J/kg°C)

Pada penelitian yang dilakukan oleh Katherin Indarwati, pembuatan modul kontrol kualitas tambak udang sebagai sarana pembelajaran perbaikan teknik budidaya udang (Indarwati, 2008) menjelaskan bahwa energi yang masuk ke tambak adalah melalui panas matahari, reaksi biologi yang terjadi di dalam tambak, dan daya aerator yang digunakan pada tambak, sumber panas pada penelitiannya disimulasikan dengan sebuah heater.

Energi panas yang hilang dari tambak merupakan energi yang keluar melalui konveksi/konduksi pada bagian sedimen tambak dan pertukaran panas melalui antar-muka udara/cairan, seperti penggunaan aerator permukaan pada tambak, sehingga laju perpindahan energi yang keluar dari tambak dapat dilihat pada persamaan 2.2 dan 2.3 (Indarwati, 2008).

………(2.2)

dengan:

Ui = koefisien panas (W/m2°C) Ta = temperatur lingkungan(°C)

Uw = koefisien perpindahan panas keseluruhan untuk dinding dan dasar tambak(W/m2°C)

Ag =luas dinding dan dasar tambak Te = temperatur tanah(°C)

N =jumlah aerator Paer =daya aerator (W) V =volume tambak (m3)

2.2.2 pH

pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut. Koefisien aktifitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut, melainkan bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional. pH tambak akan cenderung asam hal ini dikarenakan proses respirasi yang terjadi di dalam tambak menghasilan ion (H+) dengan persamaan 2.4 (Indarwati, 2008).

….………(2.4) Semakin banyak makhluk hidup yang bernafas di dalam tambak maka akan semakin banyak ion H+ yang dihasilkan. Untuk mengurangi nilai ion H+, perlu diberikan ion Hˉ yang berasal dari larutan kimia kapur. Pengapuran berguna

untuk memperbaiki keasaman (pH) dasar tambak. Dasar tambak yang ber-pH rendah dapat menyebabkan rendahnya pH air tambak. Oleh karena itu, perbaikan pH air tambak harus dimulai dari perbaikan pH tanah dasar tambak. Selain untuk memperbaiki keasaman dasar tambak, kapur juga berfungsi sebagai desinfektan dan penyedia unsur hara (fosfor) yang dibutuhkan plankton. Tanah dasar tambak yang mengandung pirit harus direklamasi terlabih dahulu selama kurang lebih 4 bulan sebelum diberi kapur sejumlah 2-2,5 ton/ha (Suyanto, dkk 2009).

Kapur yang digunakan di tambak berfungsi untuk meningkatkan kesadahan dan alkalinitas air membentuk sistem penyangga (buffer) yang kuat, meningkatkan pH, desinfektan, mempercepat dekomposisi bahan organik, mengendapkan besi, dan merangsang pertumbuhan plankton serta benthos (Chanratchakoll, 1995).

Menurut Kordi dkk (2010), fungsi pengapuran antara lain: 1. Meningkatkan pH tanah dan air

2. Membakar jasad-jasad renik penyebab penyakit dan hewan liar 3. Mengikat dan mengendapkan butiran lumpur halus

4. Memperbaiki kualitas tanah

5. Kapur yang berlebihan dapat mengikat fosfat yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan plankton

Manfaat pengapuran menurut Murtidjo (1988) diantaranya:

1. Menormalkan asam-asam bebas dalam air, sehingga pH meningkat

2. Mencegah kemungkinan terjadinya perubahan pH air atau tanah yang mencolok

3. Mendukung kegiatan bakteri pengurai bahan organik sehingga garam dan zat hara akan terbebas.

4. Mengendapkan koloid yang melayang layang dalam air tambak

Perhitungan nilai pH pada tambak didasarkan pada hukum kesetimbangan konsentrasi (H+) yang terjadi pada satu lapisan badan air tambak. Dengan mengasumsikan nilai koefisien laju perubahan ion hidrogen kpH adalah fungsi reaksi kimia yang terjadi pada badan air tambak, persamaan dinamika yang dapat digunakan untuk memodelkan nilai pH air tambak dapat dilihat pada persamaan 2.5 dan 2.6 (Indarwati, 2008).

………..………...………(2.5) ………....(2.6) dengan:

[H+] = konsentrasi ion hidrogen air tambak (kg/m3)

Qin = laju aliran volume air payau yang masuk ke tambak (m3/s) [H+]in = konsentrasi ion hidrogen yang masuk ke tambak (kg/m3) Qout = laju aliran volume air tambak yang keluar (m3/s)

kpH = koefisien laju perubahan ion hidrogen akibat reaksi kimia(1/s) 2.3 Sensor Temperatur

Sensor Suhu LM35 merupakan komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga

dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

Temperatur

Gambar2.3 CaraKerjasensorLM35

Gambar2 . 3 menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan. Dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan 2.7.

100 × =V

temperatur ………..……….(2.7)

dengan:

V = tegangan keluaran sensor (Volt)

Berikut adalaha spesifikasi dari sensor LM35: 1. Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius. 2. Faktor skala linier +10 mV/°C.

3. Tingkat akurasi 0,5 °C saat temperatur kamar (25 °C). 4. Jangkauan temperatur antara -55 °C sampai 150 °C. 5. Tegangan masukan 4Volt hingga 30 Volt.

6. Kerjakurang dari 60µ A.

7. Impedansi keluaran rendah 0,1Ω untuk beban 1mA (Texas Instrument, 2013). 2.4 Sensor pH

pH adalah satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. Unit pH diukur pada skala 0 sampai 14. Istilah pH berasal dari “p” lambang matematika dari negatif logaritma, dan“H” lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Definisi yang formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktivitas ion Hidrogen. Yang dapat dinyatakan dengan persamaan 2.8:

………..……….(2.8) pH dibentuk dari informasi kuantitatif yang dinyatakan oleh tingkat keasaman atau basa yang berkaitan dengan aktivitas ion Hidrogen. Jika konsentrasi [ ] lebih besar dari pada [ ], maka material tersebut bersifat asam, yaitu nilai pH kurang dari 7. Jika konsentrasi [ ] lebih besar dari pada [ ], maka material tersebut bersifat basa, yaitu dengan nilai pH lebih dari 7.

Pengukuran pH secara kasar dapat menggunakan kertas indikator pH dengan mengamati perubahan warna pada level pH yang bervariasi. Indikator ini mempunyai keterbatasan pada tingkat akurasi pengukuran dan dapat terjadi kesalahan pembacaan warna yang disebabkan larutan sampel yang berwarna ataupun keruh. Pengukuran pH yang lebih akurat biasa dilakukan dengan

menggunakan pH meter.

Sistem pengukuran pH mempunyai tiga bagian yaitu elektroda pengukuran pH, elektroda referensi, dan alat pengukur impedansi tinggi. Pada prinsipnya pengukuran suatu pH didasarkan pada potensial elektrokimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas (membran gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hydrogen atau diistilahkan dengan potentialof hydrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan.

Gambar 2.4 Sensor elektroda pH meter

pH meter akan mengukur potensial listrik (pada Gambar 2.4 alirannya searah jarum jam) antara Mercury Cloride (HgCl) pada elektroda pembanding dan Potassium Chloride (KCl) yang merupakan larutan di dalam gelas elektroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah tergantung sampelnya, oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunakan larutan yang ekuivalen

yang lainya untuk menetapkan nilai dari pH.

Elektroda pembanding terdiri dari tabung gelas yang berisi Potassium Chloride (KCl) yeng terhubung dengan Mercuri Chloride (HgCl) di ujung larutan KCl. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsur natrium (Anthoni, 2006).

2.5 Microcontroller

Microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Microcontroller merupakan sebuah komputer kecil yang terbentuk dari satu IC kecil, yang mana mengandung sebuah prosesor, memori, dan peralatan input output yang dapat diprogram. Biasanya microcontroller memiliki suatu fungsi khusus. Microcontroller menggunakan clock yang berfungsi sebagai pendetak dengan frekuensi tertentu yang memakan sedikit daya (Ibrahim, 2000).

Microcontroller _{memiliki beberapa bagian yang terdapat di dalamnya.}

Bagian bagian microcontroller _{tersebut yaitu Input/Output (I/O), Central} Processing Unit (CPU), Memory, Read Only Memory (ROM), dan Random Acces Memory (RAM) (Atmel, 2010).

2.5.1 Fitur ATmega16

Fitur-fitur yang dimiliki ATMega 16 sebagai berikut :

1. Microcontroller AVR 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi, dengan daya rendah.

2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16MHz.

3. Memiliki kapasitas Flash memori 16 KByte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 KByte.

4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 5. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

6. Unit interupsi internal dan eksternal. 7. Port USART untuk komunikasi serial. 8. Fitur peripheral.

a. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan.

1. 2(dua) buah timer/ counter 8 bit dengan orescaler terpisah dan mode compare.

2. 1(satu) buah timer/ counter 16 bit dengan prescaler terpisah, mode compare, dan mode capture.

b. real time counter dengan oscillator tersendiri. c. 4 channel PWM

d. 8 channel, 10 bit ADC. 1. 8 single-ended Channel.

2. 7 differential channel hanya pada kemasan TQFP.

3. 2 differential channel dengan programmable gain 1x, 10x, atau 200x. e. Byte-oriented two-wire serial interface.

f. Programmable serial USART. g. Antarmuka SPI.

h. Watchdog Timer dengan oscillator internal.

i. On-chip analog comparator. (Atmel, 2010)

2.5.2 ADC ATmega16

Pada microcontroller ATmega16 terdapat 8 buah pin yang digunakan dapat digunakan sebagai ADC, pin tersebut adalah PORTA0 sampai PORTA7. ADC yang digunakan pada penelitian ini adalah ADC 10bit. Sehingga memiliki rentang nilai 0-1024, 10 bit berarti 2 pangkat 10. Berikut adalah fitur dari ADC ATmega16.

1. 10-bit resolution

2. 0.5 LSB integral non-linearity 3. ±2 LSB absolute accuracy 4. 13 µs- 260 µs conversion time

5. Up to 15 kSPS at maximum resolution 6. 8 multiplexed single ended input channels 7. 7 differential cnput channels

8. 2 differential input channels with optional gain of 10x and 200x 9. optional left adjustment for ADC result readout

10. 0 – VCC ADC input voltage range 11. selectable 2.56V ADC reference voltage 12. free running or single conversion mode

13. ADC start conversion by auto triggering on interrupt sources 14. interrupt on ADC conversion complete

15.sleep mode noise canceler(Atmel, 2010)

2.6 Modul LCD 16x2

Modul LCD 16x2 merupakan suatu display yang digunakan untuk menampilkan suatu karakter yang diberikan oleh sistem, dalam hal ini sistem yang meberikan informasi adalah microcontroller. Konfigurasi pin dari LCD ditunjukkan pada Gambar 2.5.

1. Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut: Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan. 2. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor.

3. Terdapat 192 macam karakter.

4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).

5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. 6. Dibangun dengan osilator lokal.

7. Satu sumber tegangan 5 volt.

8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan. 9. Bekerja pada suhu 0ºC sampai 55ºC.

Tampilan karakter pada LCD diatur oleh Pin E, RS dan RW. Pin E digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program E harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set E dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu

tertentu ( sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set E ke logika low “0” lagi.

Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagi sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. RW digunakan untuk menentukan mode baca dengan memberikan logika 1 atau mode tulis dengan memberikan logika 0 dari data yang terdapat pada pin DB0-DB7 (Vishay, 2002).

2.7 Motor DC

Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor.

Motor DC memiliki 2 bagian dasar :

1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan

medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.

2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus

listrik mengalir (Wardana, 2013).

2.8 Rangkaian Driver Motor

Kecepatan Motor DC dapat diatur dengan mengatur besar beda potensial yang diberikan pada kutub motor DC. Metode lain yang biasa digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC adalah dengan teknik modulasi lebar pulsa atau Pulse Width Modulation(PWM).Untuk mengatur kecepatan motor DC dengan microcontroller diperlukan driver. Driver motor DC dapat dibangun dengan sebuah IC l293D, konfigurasi pin IC L293D dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Konfigurasi pin IC L293D ()

Pada Gambar 2.8 pin EN1 merupakan sebuah pin yang difungsikan untuk meng-enable-kan motor DC, oleh karena itu pin EN1 dapat dihubungkan dengan output PWM dari microcontroller. Sedangkan pin IN1 dan IN2 digunakan sebagai input logika untuk mengatur putaran motor DC dan dapat juga digunakan untuk memberhentikan motor DC secara cepat (Texas Instrument, 2002).

2.9 Rangkaian Driver Relay

Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di

sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis. Logam ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan elektromagnetis. Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam, logam tersebut menjadi "magnet buatan" yang sifatnya sementara. Cara ini kerap digunakan untuk membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke lilitan diputuskan (Sant, 2013).

Rangkaian digital bekerja pada tegangan +5 volt DC sedangkan tegangan kerja relay DC antara 6V sampai 12V. Penggunaan relay sering menjadi pilihan karena relay mudah dikontrol, relay dapat diberibeban yang besar baik beban AC maupun DC, dan sebagai isolator yang baik antara rangkaian beban dengan rangkaian kendali. Rangkaian interface relay dpat dibangun menggunakan konsep transistor sebagai saklar. Transistor yang digunakan untuk driver relay dapat dikonfigurasikan dengan common emitor, emitor follower atau transistor darlington.

2.10 Penelitian Terdahulu

Mahfudz Shiddiq dan Panca sebelumnya membuat sistem pemantuan temperatur dan pH air tambak yang terintegrasi dengan data-logger (Siddiq dan Rahardjo, 2008). Sistem ini menggunakan data-logger sebagai acuan pemilik tambak dalam pengambilan keputusan. Penelitian ini mengharuskan petani dan oprator tambak harus memiliki kemampuan untuk mencatat dan menganalisa data yang telah disimpan agar petani dapat mengambil keputusan dengan baik.

Goib Wiranto dan I Dewa Putu Hermida membuat sistem pemantuan kualitas air tambak secara real-time dan aplikasinya dalam pengelolaan tambak udang (Wiranto dan Hermida, 2010). Dalam penelitian ini Goib Wiranto dan I Dewa Putu Hermida menggunakan parameter DO dan pH sebagai acuan kualitas air tambak, karena DO dan pH memegang peranan penting dalam penentuan kualitas air. Kadar DO dan pH apabila tidak sesuai maka air tersebut tidak layak untuk tempat pembididayaan udang.

Fowler dan kawan-kawan telah membuat sebuah sistem kontrol akuakultur intensif resirkulasi dengan menggunakan microcontroller (Fowler, dkk,1994). Algoritma kontrol yang digunakan oleh Fowler dan kawan-kawan adalah logika fuzzy karena memiliki kemudahan dalam proses penentuan keputusan. Penelitian ini merekomendasikan untuk tidak memonitor secara langsung semua parameter kualitas air. Parameter yang ditinjau dalam hal ini adalah temperatur, DO, salinitas, dan pH..

Katherin Indarwati dalam tugas akhirnya pembuatan modul kontrol kualitas air tambak udang sebagai sarana pembelajaran perbaikan teknik budidaya udang (Indarwati, 2008). Dalam pengerjaan tugas akhir ini Katherin Indarwati menggunakan metode fuzzy logic sebagai kontroler untuk aktuator untuk kincir angin sedangkan metode on-off untuk pengontrolan pompa air, dalam penelitiannya dengan menggunakan metode fuzzy membutuhkan waktu 34 jam untuk mencapai kondisi stabil dengan nilai temperatur berkisar diantara 28º C, sedangkan metode kontrol on-off mendapatkan nilai salinitas 22-28 ppt.

2.11 Fuzzy Logic

Teori logika fuzzy dikemukakan pertama kali oleh Lotfi A. Zadech pada tahun1965, yaitu suatu pendekatan komputasional dalam pengambilan keputusan sesuai dengan cara berpikir manusia yang mengijinkan adanya ketidakpastian dan memperlihatkan suatu logika yang bergradasi. Seperti yang dilakukan oleh manusia dalam mengambil keputusan, pengertian – pengertian yang ada di dalam pemikiran manusia diukur dengan kualitas daripada kuantitas (Kulkarni, 2001).

Logika fuzzy merupakan salah satu komponen pembentuk Soft Computing. Pada teori himpunan fuzzy, peranan derajat keanggotaan sebagai penentu keberadaan elemen dalam suatu himpunan sangatlah penting. Nilai keanggotaan atau derajat keanggotaan atau membership function menjadi ciri utama dari penalaran dengan logika fuzzy tersebut (Kusumadewi, 2006).

Menurut Sri Kusuma Dewi, beberapa alasan penggunaan logika fuzzy, antara lain:

1. Konsep logika fuzzy mudah dimengerti. Karena logika fuzzy menggunakan dasar teori himpunan, maka konsep matematis yang mendasari penalaran fuzzy tersebut cukup mudah untuk dimengerti.

2. Logika fuzzy sangat fleksibel, artinya mampu beradaptasi dengan perubahan- perubahan, dan ketidak pastian yang menyertai permasalahan.

3. Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap data yang tidak tepat. Jika diberikan sekelompok data yang cukup homogen, dan kemudian ada beberapa data yang “ekslusif”, maka logika fuzzy memiliki kemampuan untuk menangani data eklusif tersebut.

4. Logika fuzzy mampu memodelkan fungsi-fungsi non linear yang sangat kompleks.

5. Logika fuzzy dapat membangun dan mengaplikasikan pengalaman-pengalaman para pakar secara langsung tanpa harus melalui proses pelatihan. Dalam hal ini, sering dikenal dengan nama Fuzzy Expert System menjadi bagian terpenting.

6. Logika fuzzy dapat bekerjasama dengan teknik-teknik kendali secara konvensional. Hal ini umumnya terjadi pada aplikasi dibidang teknik mesin maupun teknik elektro (Kusumadewi, 2006).

2.11.1 Himpunan Fuzzy

Teorihimpunan fuzzy diperkenalkan oleh Zadeh pada tahun 1965 (Kulkarni, 2001). Himpunan fuzzy adalah generalisasi konsep himpunan biasa (ordiner). Untuk semesta wacana X, himpunan fuzzy ditentukan oleh fungsi keanggotaan yang memetakan anggota x kerentang keanggotaan dalam interval [0,1]. Sedangkan untuk himpunan biasa fungsi keanggotaan bernilai diskrit 0 dan 1.

Berikut didefinisikan beberapa kelas MF ( member function ) terparameter satu dimensi, yaitu MF dengan sebuah input tunggal (Kusumadewi, 2006).

1. MF segitiga dispesifikasikan oleh tiga parameter { a,b,c} seperti berikut:

Gambar 2.7 Representasi Kurva Segitiga

Representasi fungsi keanggotaan untuk kurva segitiga adalah sebagai berikut:

………….(2.9)

dengan:

a = nilai domain terkecil yang mempunyai derajat keanggotaan nol b = nilai domain yang mempunyai derajat keanggotaan satu

c = nilai domain terbesar yang mempunyai derajat keanggotaan nol x = nilai input yang akan diubah kebentuk fuzzy

= nilai fuzzy

Parameter {a, b, c} (dengana<b<c) menentukan koordinat x dari ketiga corner yang mendasari MF segitiga.

2. MF trapesium dispesifikasikan oleh empat parameter {a,b,c,d} sebagai berikut:

Gambar 2.8 Representasi Kurva Trapesium

Representasi fungsi keanggotaan untuk kurva trapesium adalah sebagai berikut:

………..…...(2.10)

dengan:

a = nilai domain terkecil yang mempunyai derajat keanggotaan nol b = nilai domain terkecil yang mempunyai derajat keanggotaan satu c = nilai domain terbesar yang mempunyai derajat keanggotaan satu d = nilai domain terbesar yang mempunyai derajat keanggotaan nol x = nilai input yang akan diubah ke dalam bilangan fuzzy

= nilai membership functionfuzzy

Parameter {a,b,c,d} (dengana<b≤c<d) menentukan koordinat x dari keempat corner yang mendasari MF trapesium.

2.11.2 Aturan if–then Fuzzy

Suatu aturan if–then fuzzy atau aturan fuzzy mengasumsikan bentuk If x is A then y isB,

Dimana A dan B nilai linguistik yang didefinisikan himpunan fuzzy pada semesta X dan Y. “xisA” disebut anteseden, sedangkan “yisB” disebut konsekuen.

Dua fungsi implikasi yang banyak digunakan adalah min (Mamdani) karena kemudahannya dalam interpretasi grafis dan prod (Larsen):

1. Min (minimum). Fungsi ini akan memotong output himpunan fuzzy. Gambar 2.9 menunjukkan salah satu contoh penggunaan fungsi min.

Gambar 2.9 Fungsi implikasi min

2) Dot (dotproduct). Fungsi ini akan menskala output himpunan fuzzy. Gambar di bawah ini menunjukkan salah satu contoh penggunaan fungsi dot.

Gambar 2.10 Fungsi Implikasi Dot 2.11.3 Sistem Inferensi Fuzzy

Sistem inferensi fuzzy (FIS) adalah sebuah framework komputasi populer berdasarkan pada konsep teori himpunan fuzzy, aturan if-then fuzzy, dan penalaran fuzzy (Kusumadewi, 2006).

Tiga komponen konsep FIS yaitu: baris aturan, mengandung seleksi dari aturan–aturan fuzzy, basis data, mendefinisikan MF yang digunakan dalam aturan fuzzy dan mekanisme penalaran, melakukan prosedur inferensi pada aturan–aturan

dan fakta–fakta yang diberikan untuk menarik output atau konklusi yang reasonable.

FIS dapat mengambil input fuzzy maupun input tegas (sebagai fuzzy singleton), tapi output yang dihasilkan hampir selalu himpunan fuzzy. Kadangkala output tegas dibutuhkan, sehingga dibutuhkan metode defuzifikasi untuk mengekstrak nilai tegas paling baik merepresentasikan himpunan fuzzy.

Sistem inferensi fuzzy (Fuzzy Inference System) pada dasarnya mendefinisikan pemetaan non linear dari vektor data input menjadi skalar output. Proses pemetaan melibatkan input/output fungsi keanggotaan, operator-operator fuzzy, aturan fuzzyif-then, agregasi dari himpunan output dan defuzzification (Hartono, 2010). Model umum dari sistem inferensi fuzzy ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Diagram Blok Sistem Inferensi Fuzzy

Sistem inferensi fuzzy memiliki empat komponen, yaitu: fuzzifier, inference engine, rulebase dan defuzzifier. Rulebase memiliki aturan linguistik yang diberikan oleh para ahli. Juga mungkin dapat mengambil aturan dari data numerik. Sekali aturan telah ditetapkan, sistem inferensi fuzzy dapat dilihat sebagai sebuah sistem yang memetakan sebuah vektor input kevektor output. Fuzzifier memetakan angka-angka input kedalam keanggotaan fuzzy yang sesuai. Inferenceengine mendefinisikan pemetaan dari input himpunan fuzzy kedalam

output himpunan fuzzy. Defuzzifier memetakan output himpunan fuzzy kedalam nomor crisp.

Model Fuzzy Sugeno (model fuzzy TSK) diajukan oleh Takagi, Sugeno, dan Kang (Takagi dan Sugeno, 1985, hal.116–132; SugenodanKang, 1988, hal.15–33) dalam upaya untuk membangun pendekatan sistematis untuk membangkitkan aturan–aturan fuzzy dari himpunan data input–output yang diberikan. Suatu aturan fuzzy khas dalam model fuzzy Sugeno dibentuk

if x is A and y is B then z=f(x, y),………(2.11) dimana A dan B himpunan fuzzy dalam anteseden dan z=f(x, y) fungsi tegas dalam konsekuen. Jika f(x, y) polimonial orde satu, FIS yang dihasilkan disebut model fuzzy Sugeno orde satu. Jika f konstan, dihasilkan model fuzzy Sugeno orde nol.

Sistem inferensi fuzzy menggunakan metode Sugeno memiliki karakteristik, yaitu konsekuen tidak merupakan himpunan fuzzy, namun merupakan suatu persamaan linear dengan variabel-variabel sesuai dengan variabel–variable inputnya. Ada 2 model sistem inferensi fuzzy dengan menggunakan metode TSK, yaitu:

1. Model Fuzzy Sugeno Orde 0

Secara umum bentuk model fuzzy sugeno orde-0 adalah:

IF ( iS )°( iS )°( iS )°...°( iS )THEN z=k (2.12)

Dengan adalah himpunan fuzzy ke-I sebagai anteseden, ° adalah operator fuzzy (seperti AND atau OR), dan k adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen.

2. Model Fuzzy Sugeno Orde-1

Secara umum bentuk model fuzzy Sugeno orde-1 adalah:

q x p x

p z THEN isA

X isA

X

if( 1 1)°....°( _{n n}) = 1× 1+... _n× _n + ……….. (2.13)

Dengan adalah himpunan fuzzy ke-I sebagai anteseden,° adalah operator fuzzy (seperti AND atau OR), p_{1 adalah suatu konstanta ke-I dan q juga} merupakan konstanta dalam konsekuen. Proses agresasi dan defuzzy untuk mendapatkan nilai tegas sebagai output untuk M aturan fuzzy juga dilakukan dengan menggunakan rata-rata terbobot, yaitu:

∑

∑

= _M

k k M

k k kz z

µ µ

………... (2.14)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Model Penelitian

Penelitian yang dilakukan dapat dijelaskan dengan lebih baik melalui blok diagram seperti yang terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Blok Diagram

Pada Gambar 5 terdapat tiga bagian utama, yaitu input, proses (sistem minimum), dan output (aktuator).

1. Bagian input merupakan nilai aktual dari parameter yang diukur pada air tambak.

2. Bagian proses merupakan bagian yang ada di dalam microcontroller terdiri atas 6 bagian:

i. ADC sebagai pengubah data analog dari sensor menjadi data digital

ii. Perhitungan temperatur merupakan proses pengonversi nilai analog dari sensor temperatur yang telah diubah oleh ADC.

iii. Perhitungan pH merupakan proses konversi nilai analog dari sensor pH yang telah diubah oleh ADC.

iv. Fuzzy kincir untuk proses pengambilan keputusan aktuator kincir air.

v. Fuzzy keran untuk proses pengambilan keputusan aktuator keran kapur dan kontrol on-off terhadap pompa air.

vi. LCD monitoring merupakan proses pemantauan dari nilai yang didapatkan dari perhitungan 2 parameter, yang akan ditampilkan pada LCD.

3. Bagian output terdiri dari 3 aktuator sebagai media untuk pengontrolan kualitas air tambak dan LCD sebagai alat untuk memantau parameter air tambak.

i. Pompa air digunakan untuk mempercepat proses pencampuran larutan kapur dan air tambak dengan metode kontrol on-off.

ii. Kincir air dikontrol menggunakan metode fuzzy yang didapat dari nilai temperatur.

iii. Keran kapur menggunakan keran yang dikontrol dengan metode fuzzy untuk mengatur besar kecilnya pembukaan keran.

iv. LCD merupakan alat pemantau yang akan menampilkan nilai temperatur dan pH secara real-time.

3.2 Prosedur Penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan penelitian ini terbagi menjadi beberapa bagian sebagai berikut:

1. Studi Literatur

Mengumpulkan semua referensi yang berhubungan dengan sensor pH, sensor temperatur, udang windu, dan teknik budidaya udang windu. 2. Desain Sistem

Melakukan perancangan alat yang nantinya memiliki 2 buah sensor, 1 buah microcontroller untuk proses pengontrolan, 3 buah aktuator sebagai pengendali kualitas air dan sebuah LCD untuk pemantauan. 3. Pembuatan Alat

Pada langkah ini alat dibuat berdasarkan desain yang telah dibuat sebelumnya.

4. Evaluasi dan Pengujian.

Pengujian dilakukan dengan cara memberi pemanas air pada miniatur tambak untuk meningkatkan temperatur dan memberikan larutan asam untuk menurunkan nilai pH. Prosedur selanjutnya yakni evaluasi, pada tahap ini akan diukur kemampuan sistem dalam menurunkan temperatur dan meningkatkan nilai pH menjadi stabil. Kecepatan waktu yang diperlukan sistem untuk mengubah 2 parameter tersebut menunjukan tingkat keberhasilan sistem ini.

5. Kesimpulan.

Kesimpulan diambil setelah dilakukan setelah proses uji coba dan pembahasan.

6. Penulisan Laporan sebagai hasil dari Tugas Akhir.

3.3 Cara Kerja Sistem Secara Keseluruhan

Sistem ini bekerja dengan menerima data dari sensor temperatur dan pH yang dimasukan kedalam microcrontroller melalui ADC. Sebelum masuk ke microcontroller, output sensor diberikan pull-down sebesar 10k untuk memberikan nilai 0 ketika pin ADC microcontroller tidak terhubung, selain itu penggunaaan resistor pull-down 10k digunakan untuk membatasi arus input pada microcontroller. Data dari sensor ini digunakan untuk menggerakan aktuator kincir dan pompa, selain itu data juga akan ditampilkan kedalam LCD berupa nilai temperatur dan pH dari miniatur tambak.

3.4 Perancangan Hardware

Pada proses penelitian ini membutuhkan beberaapa rangkaian hardware agar mendapatkan hasil seperti yang diharapkan. Penjelasan mengenai perancangan hardware ini terbagi menjadi beberapa bagian, yang diantaranya: rangkaian sistem minimum, rangkaian driver motor, rangkaian LCD, rangkaian relay, sensor pH, sensor temperatur, keran kapur,pompa air, kincir air,dan miniatur tambak.

3.4.1 Rangkaian Sistem Minimum

Sistem minimum microcontroller merupakan rangkaian elektronik yang diperlukan untuk wadah beroperasinya IC microcontroller. Rangkaian sistem

minimum terbagi menjadi 3 rangkaian utama yaitu rangkaian IC dan rangkaian reset dan crystal, rangkaian sistem minimum dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum

Microcontroller ATmega16 memiliki 40 pin dengan PORTA, PORTB, PORTC, dan PORTD. PORTA digunakan sebagai masukan sensor, karena pada PORTA terdapat 8 buah ADC. Port B men-download program dari komputer ke microcontroller, karena proses download hanya dilakukan sekali maka PORTB juga digunakan sebagai output LCD.PORTD sebagai output ke driver motor, pada PORTD terdapat 3 buah pin PWM sehingga pada prsoses pengontrolan aktuator akan lebih mudah. Tegangan masukan DC 5 Volt diparalel dengan Kapasitor 100 uF sebagai filter supaya tidak ada kekacauan data karena gangguan interferensi dari listrik PLN.

Gambar 3.3 Rangkaian Reset dan Crystal

Rangkaian Reset pada tombol reset (SW1) digunakan untuk melakukan reset saat pertama kali catu daya dinyalakan. Reset untuk pertama kali merupakan hal yang terpenting sehingga dapat memastikan bahwa program telah berada pada posisi awal. Sedangkan untuk rangkaian crystal digunakan untuk pembangkit clock pada microcontroller.

3.4.2 Rangkaian Driver Motor

Output microcontroller memiliki arus yang lemah sehingga tidak dapat menggerakan motor, agar dapat menggerakan motor microcontroller memerlukan rangkaian driver motor. Rangkaian driver motor merupakan bagian penting dalam penggerakan aktuator. Ada dua aktuator yang digerakan dengan driver motor yakni keran dan kincir air.

Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor

Pada Gambar 3.4 terdapat 2 buah diode bridge yang digunakan untuk melindungi tegangan dan arus yang dihasilkan oleh kumparan pada motor DC. Diode ini nantinya akan melindungi IC L293 agar tidak rusak, jika tidak dipasang diode bridge maka IC L293 akan rusak.

3.4.3 Rangkaian LCD

LCD merupakan media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai media untuk merefleksikan cahaya. LCD digunakan untuk memonitor keadan tambak, dengan menampilkan nilai dari temperatur dan pH. LCD dihubungkan pada PORTB microcontroller. Gambar 3.5 menunjukkan rangkaian LCD.

Gambar 3.5 RangkaianLCD

Tampilan karakter pada LCD diatur oleh Pin E, RS dan RW. Pin EN pada LCD terhubung dengan PORTB 2 pada microncontroller. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program E harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set E dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set E ke logika low “0” lagi.

Pin RS pada LCD terhubung dengan PORTB 0 pada microcontroller. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagi sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD.

Pin RW pada LCD terhubung dengan PORTB 1 pada microcontroller. RW digunakan untuk menentukan mode baca dengan memberikan logika 1 atau mode tulis dengan memberikan logika 0 dari data yang terdapat pada pin DB0-DB7.

3.4.4 RangkaianDriver Relay

Relay merupakan saklar remote listrik yang memungkinkan pengguna arus kecil seperti microcontroller, mengontrol arus yang lebih besar seperti pompa air. Karena pompa air yang digunakan adalah pompa air AC maka diperlukan relay sebagai saklar yang dapat dikontrol oleh microcontroller. Namun relay belum dapat dikontrol oleh microcontroller secara langsung, karena arus output microcontroller sangat kecil sehingga diperlukan rangkaian tambahan, berikut rangkaian relay.

Gambar 3.6 Rangkaian Relay

Transistor bipolar adalah komponen yang bekerja berdasarkan ada-tidaknya arus pemicuan pada kaki Basisnya. Pada aplikasi driver relay, transistor bekerja sebagai saklar yang pada saat tidak menerima arus pemicuan, maka transistor akan berada pada posisi cut-off dan tidak menghantarkan arus, Ic=0. Dan saat kaki

basis menerima arus pemicuan, maka transistor akan berubah ke keadaan saturasi dan menghantarkan arus. Pada Gambar 3.7 terdapat 2 buah transistor jenis NPN yang disusun secara Darlington. Transistor ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan mengalirkan arus jika terdapat arus bias pada kaki basisnya dan akan menyumbat arus jika tidak terdapat arus bias pada kaki basisnya.

3.4.5 Sensor pH

pH merupakan satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. Sensor pH digunakan untuk mengubah derajat keasaman menjadi tegangan, dalam hal ini adalah ion dan

. Jika dalam suatu larutan ion lebih besar dibanding ion maka larutan tersebut bersifat asam dan apabila sebaliknya maka larutan tersebut bersifat basa. Pada penelitian ini menggunakan sensor Vernier pH-BTA . Sensor pH BTA memiliki output analog dengan nilai 0.25V/pH. Sedangkan untuk probe, sensor ini dapat menghasilkn nilai 59mV/ph. Keluaran dari sensor ini akan dikonversi oleh ADC microcontroller 10bit melalui PORTA.2. Untuk spesifikasi sensor pH-BTA secara detail dapat dilihat pada Lampiran 2.

3.4.6 Sensor Temperatur

Sensor yang digunakan pada peneilitian ini adalah LM35. Sensor ini memiliki keluaran 10mV/°C. Keluaran dari sensor LM35 akan dikonversikan menjadi data digital oleh data ADC internal 10-bit pada microcontroller, dengantegangan referensi 3.5V. Keluaran sensor LM35 sebagai masukan dari ADC internal microcontroller 10-bit dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.7 Rangkain Sensor LM35

3.4.7 Keran Kapur

Pemberian larutan kapur digunakan untuk menaikan nilai pH. Prosedur pemberian larutan kapur diberikan dengan mengontrol katup pada keran menggunakan fuzzy logic. Pembuatan aktuator ini menggunakan sebuah keran, motor DC, potensiometer, sebuah wadah larutan kapur, dan gir. Motor DC sebagai penggerak katup keran agar dapat membuka dan menutup, sedangkan potensiometer difungsikan sebagai indikator besaran dari pembukaan katup. Dengan menggunakan gir banding 18:40, maka motor DC akan berputar perlahan untuk menggerakan keran dan potensiometer.

Gambar 3.8 Desain Keran Kapur

3.4.8 Pompa Air

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk menydot air dan memindahkannya ke suatu tempat. Pada sistem ini pompa air digunakan ketika keran kapur membuka. Hal ini bertujuan untuk mempercepat pencampuran air kapur dengan air tambak. Pompa air ini nantinya akan mengambil air dari miniaturtambak kemudian disedot keluar dan dimasukan kedalam filter yang berada disamping tambak. Fungsi dari filter ini sendiri adalah untuk menurunkan kadar amonia air dan menyaring kotoran air miniatur tambak.

3.4.9 Kincir air

Kincir air merupakan aktuator untuk menurunkan nilai temperatur pada miniatur tambak. Pada penenlitian ini kincir air memiliki luas penampang air sebesar yang terbagi menjadi 8 buah. Penggerak kincir air (aerator) ini menggunakan motor DC 12V dengan torsi 3 Kgf.cm atau 29.41995 N. Pada kecepatan 180rpm kincir air ini dapat menambahkan luas penampang air sebesar

(Indarwati, 2008).

3.4.10 Miniatur Tambak

Pada tambak nyata dengan ukuran 1 Ha petani tambak biasanya memelihara 150.000 ekor benur udang Windu. Miniatur tambak memiliki ukuran 60x60x50 dengan demikian miniatur ini mampu menampung 60 benur udang. Bagian samping miniatur tambak terdapat filter dengan ukuran 60x15x50. Miniatur tambak ditunjukan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9MiniaturTambak

3.5 Perancangan Program

Perancangan program secara keseluruhan yakni perancangan program microcontroller. Perancangan secara keseluruhan bisa dilihat lebih jelas melalui flowchart pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 FlowchartPerancangan Keseluruhan

3.5.1 Blok Baca Sensor

Blok ini berisi tentang proses pembacaan nilai ADC microcontroller dengan menggunakan fungsi read_adc(). PORT yang dibaca dalam proses ini adalah PORTA.1 untuk pembacaan sensor temperatur dan PORTA.2 untuk pembacaan sensor pH.

3.5.2 Blok Perhitungan Nilai Temperatur dan pH

Data analog dari sensor temperatur dan pH dikalikan dengan nilai maksimum masing-masing sensor dan dibagi oleh 1023, data kemudian disimpan dalam variabel temp dan ph. Rumus perhitungan nilai temperatur dan pH dapat dilihat pada Persamaan 3.3 dan 3.4.

………..…..(3.1)

...(3.2) Sensor temperatur memiliki keluaran antara 0-150mV dengan representasi nilai 0V=0°C dan 150mV=150°C. Dengan nilai Vref=350mV maka pada Persamaan 3.3 diasumsikan bahwa sensor LM35 memiliki Vmax Sebesar 350mV, sehingga dikalikan dengan 350. Sedangkan untuk sensor pH memiliki keluaran antara 0V-3.5V untuk 0V=14pH dan 3.5V=0pH.

3.5.3 Blok Fuzzy Logic Kincir

Blok ini berisi tentang proses pengaturan kecepatan kincir air dengan menggunakan metode fuzzy. Metode fuzzy yang digunakan adalah metode fuzzy Sugeno, karena memiliki output berupa persamaan linier sehingga dapat lebih mudah apabila dituliskan dengan program. Sistem fuzzy yang digunakan memiliki dua buah input dan sebuah output.

1. Membership FunctionTemperatur

Pada Membership Function temperatur memiliki 3 fungsi keanggotan yakni dingin, normal, dan panas. Paramater yang digunakan dalam fungsi keanggotaan ini berdasarkan karasteristik temperatur yang cocok untuk udang windu.

Gambar 3.11 Membership FunctionTemperatur (T)

Berdasarkan Gambar 3.11 maka diperoleh persamaan berikut.

………….………(3.3)

………(3.4)

………….………(3.5)

2. Membership Function∆T

Membership Function ∆T merupakan perubahan temperatur dalam 5s. Jika perubahan temperatur cepat atau lambat, maka akan mempengaruhi nilai output.

Gambar 3.12 Membership FunctionPerubahan Temperatur (∆T)

Berdasarkan Gambar 3.12 maka diperoleh persamaan berikut.

………….……....…(3.5)

………….…(3.6)

………….….……(3.7)

3. Membership Function Kincir

Membership Function kincir merupakan kecepatan kincir air untuk mendinginkan temperatur air tambak. Semakin cepat kincir air maka luas penampang air akan semakin luas dan oksigen dari luar akan masuk kedalam air. Hal ini menyebabkan perubahan suhu pada air akan semakin cepat mendekati suhu diluar air. Proses defuzzyfikasi pada penelitian ini menggunakan metode Sugeno dengan singleton, Membership Function kincir dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Membership Function Kincir

Untuk proses defuzzyfikasi sistem ini menggunakan Persamaan 2.14. sistem fuzzy kincir ada beberapa rule yang ditetepkan untuk mendapatkan output yang diinginkan. Berikut adalah rule yang telah ditetapkan.

Tabel 3.1 RuleFuzzy Kincir T

dingin

µ µhangat µpanas ∆T

tetap

µ MATI MATI MAKSIMAL

lambat

µ MATI SEDANG MAKSIMAL

cepat

µ MATI SEDANG MAKSIMAL

3.5.4 Blok Fuzzy Logic Keran

Blok ini berisi tentang pengaturan seberapa besar keran akan dibuka agar kapur dapat mengalir ke tambak, dan mengubah nilai pH seperti yang diinginkan. Pada pengaturan ini menggunakan metode fuzzy sugeno,yang memiliki sebuah input dan sebuah output.

1. Membership Function pH

Pada Membership Function pH memiliki 2 fungsi keanggotan yakni asam, sedikit asam, dan normal. Paramater yang digunakan dalam fungsi keanggotaan ini berdasarkan karasteristik pH yang cocok untuk udang windu.

Gambar 3.14 Membership FunctionKeasaman (pH)

Berdasarkan Gambar 3.12 maka diperoleh persamaan berikut.

………….……....……(3.8)

………….….……(3.9)

2. Membership Function Keran

Membership Function keran merupakan pembukaan keran untuk menyalurkan air kapur kedalam tambak. Semakin besar pemberian air kapur maka perubahan nilai pH menjadi basa akan semakin besar. Untuk proses defuzzyfikasi sistem ini menggunakan Persamaan 2.14. Proses pembacaan pembukaan keran menggunakan potensiometer, hal ini menyebabkan pembukaan keran dibaca oleh microcontroller melalui ADC. Membership function keran dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Membership Function Keran

Pada sistem fuzzy keran ada beberapa rule yang ditetepkan untuk mendapatkan output yang diinginkan. Berikut adalah rule yang telah ditetapkan.

Tabel 3.2 Rule Fuzzy Keran

Penentuan skema fuzzy ini bersasarkan pada penjelasan Rinaldi Munir pada alamat berikut (http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/MetNum /2011-2012/Sistem%20Inferensi%20Fuzzy.pdf). Setalah nilai dari system fuzzy ini didapatkan, maka function gerak_keran akan membandingkan antara posisi keran saat ini dan posisi keran yang dihasilkan melalui perhitungan fuzzy. Jika tidak sesuai maka motor akan bergerak ke kanan atau ke kiri agar nilai antara keran dan output fuzzy sama.

3.6 Prosedur Evaluasi

1. Pengujian Sistem Minimum

pH µ_asan µ_normal

Keran Buka Tutup

Pengujian sistem minimum dilakukan dengan memprogram sistem minimum untuk mengeluarkan nilai positif pada PORTD.6. Kemudian PORTD.6 akan diukur dengan avometer.

2. Pengujian ADC Sistem Minimum

Pengujian ADC sistem minimum dilakukan dengan menghubungkan pin ADC microcrontroller yakni PORTA dengan keluaran potensiometer yang telah diberi tegangan masukan sebesar 5V. Tegangan referensi yang digunakan adalah 5V, kemudian potensiometer diputar hingga keluarannya naik secara linier dengan perubahan 100mV. Pada setiap perubahan 200mV dibandingkan dengan nilai dari ADC yang ditampilkan dengan LCD.

3. Pengujian LCD

Pengujian LCD menggunakan sistem minimum sebagai alat untuk memerintahkan LCD menampilkan beberapa karakter. Pada pengujian LCD ini sistem minimum diberi program untuk menampilkan 16 karakter pada tiap baris.

4. Pengujian Sensor Temperatur LM35

Pengujian sensor temperatur dilakukan dengan membandingkan sensor LM35 dengan termometer digital. Masukan sensor LM35 yang telah dihubungkan dengan avometer, termometer digital, dan pemanas kedalam air. Aktifkan pemanas amati perubahan pada termometer digital dan avometer, tulis perubahan setiap 1 menit.

5. Pengujian Sensor pH-BTA

Pengujian sensor pH-BTA dilakukan dengan membandingkan dengan sensor pH-105 Puhe Instrument digital. Sensor pH-BTA dan sensor pH-105 dimasukan ke dalam 3 larutan yakni larutan asam cuka, air AQUA, dan larutan sabun. Pada setiap perubahan nilai pH, keluaran dari sensor diukur menggunakan avometer.

6. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan

Sistem ini diuji dengan memberikan larutan asam dan air panas untuk menurunkan nilai pH dan meningkatkan nilai temperatur air pada miniatur tambak. Pada proses ini akan diukur seberapa cepat sistem merespon gangguan yang diberikan dan sebebrapa cepat sistem dapat mengubah kualitas air yang telah diberi gangguan menjadi pH = 7,2 – 7,4 dan temperatur = 31,9 – 34,4 ºC.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sistem Minimum

Pengujian sistem minimum dilakukan dengan memprogram sistem minimum untuk mengeluarkan nilai positif pada PORTD.6. Kemudian PORTD.6 akan diukur dengan avometer.

4.1.1 Tujuan

Pengujian sistem minimum ini untuk memastikan bahwa sistem minimum yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak. Sehingga program yang ditanamkan pada microcontroller mampu untuk mengontrol kualitas air seperti yang diharapkan.

4.1.2 Alat yang digunakan 1. Sistem minimum

2. Catu daya 3. Avometer 4. PC 5. CVAVR 6. Kabel ISP 7. Stopwatch

4.1.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan catu daya ke sistem minimum.

2. Buka CVAVR.

3. Lakukan konfigurasi terlebih dahulu.

Pilih File->New maka akan keluar Windowseperti Gambar 4.1

Gambar 4.1 WindowsCreate New File

Pilih option Project->OK->Yes kemudian akan muncul window seperti Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Window AVR Chip Type

Pilih option AT90, ATtiny, ATmega, FPSLIC, pemilian ini berdasarkan pada jenis microcontroller yang digunakan. Pada penelitian ini menggunakan jenis ATmega. Kemudian klik OK maka akan muncul gambar konfigurasi seperti Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Konfigurasi microcontroller pada CVAVR

Pilih konfigurasi seperti pada Gambar 4.3 dengan external clock 11.0592Mhz. Pilih menu Port set PORTD 6 menjadi output dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Menu PORT

Setelah PORTD 6 di set sebagai output selanjutnya klik generate program. Maka akan muncul program yang telah dikonfigurasi.

4. Download program untuk membuat PORTD 6 menjadi positif dan negatif. PORTD.6=1;

delay_ms(1000); PORTD.6=0; delay_ms(1000);

Agar dapat men-download program ke microcontroller terlebih dahulu kita harus memilih Project->Configure->After Build pilih option Program The Chip dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Configure Project

Pemilihan No protection digunakan agar microcontroller dapat deprogram kembali. Fuse bit digunakan untuk memilih clock yang akan digunakan.

5. Hubungkan avometer ke PORTD.6

6. Tekan reset sistem minimum dan tombol mulai stopwatch, kemudian secara bersamaan lepas.

7. Amati nilai dari avometer dan stopwatch, catat perubahan setiap 1 detik.

4.1.4 Hasil Pengujian Sistem Minimum

Hasil pengujian sistem minimum dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil pengujian sistem minimum

Waktu (detik) Keluaran Avometer (PORTD.6)

1 1

2 0

3 1

4 0

5 1

6 0

7 1

8 0

4.2 Pengujian LCD

Pengujian LCD menggunakan sistem minimum sebagai alat untuk memerintahkan LCD menampilkan beberapa karakter. Pada pengujian LCD ini sistem minimum diberi program untuk menampilkan 16 karakter pada tiap baris.

4.2.1 Tujuan

Pengujian LCD bertujuan untuk memastikan LCD nya dapat berjalan dengan baik. Sehingga pada proses pemantuan air tambak akan didapatkan data yang baik.

4.2.2 Alat yang digunakan 1. Sistem minimum

2. Catu daya 3. LCD 4. CVAVR 5. PC

6. Kabel ISP

4.2.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan catu daya, sistem minimum, dan LCD.

2. Konfigurasi Pin LCD dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.6 Konfigurasi Pin LCD

3. Download program yang menampilkan karakter sebanyak 16x2. lcd_puts(“ABCDEFGHIJKLMNOP”);

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(“123456789abcdefg”);

4. Amati tampilan pada LCD, pastikan semua karakter benar.

4.2.4 Hasil Pengujian LCD

LCD dapat menampilkan 16x2 karakter. Untuk baris pertama program memerintahkan LCD untuk menampilkan alphabet dari A-P, sedangkan pada baris kedua menampilkan angka 1-9 kemudian diikuti a-e. Gambar 4.9 menunjukan hasil pengujian LCD.

Gambar 4.7 Hasil Pengujian LCD 4.3 Pengujian Sensor Temperatur

Pengujian sensor temperatur dilakukan dengan menguji kinerja dari sensorLM35 yang dibandingkan dengan termometer digital.

4.3.1 Tujuan

Pengujian sensor temperatur ini bertujuan untuk melihat tingkat akurasi sensor LM35.

4.3.2 Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam pengujian sensor temperatur LM35 adalah sebagai berikut.

1. Sistem Minimum 2. LCD

3. Kabel ISP 4. CVAVR 5. Avometer 6. Air. 7. Catu daya

8. Termometer digital 9. Pemanas

4.3.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan LM35, sistem minimum, LCD, dan catu daya. 2. Nyalakan catu daya.

3. Download program perhitungan temperatur.

temp=(read_adc(1)*350)/1023; tampil(temp);

4. Hubungkan avometer dengan keluaran sensor LM35

5. Letakan sensor LM35 dan termometer digital dalam gelas yang berisi dengan air.

6. Hubungkan avometer ke keluaran sensor LM35. 7. Masukan pemanas dan nyalakan.

8. Apabila terjadi perubahan pada termometer digital lihat nilai yang ada di avo dan catat.

9. Hitung tingkat kesalahan sensor LM35 terhadap termometer digital. Proses perhitungan dapat menggunakan rumus kesalahan absolut yang dijelaskan Persamaan 4.5.

...(4.1) ...(4.2) dengan:

yn = nilai eksak. xn = nilai perkiraan.

En = kesalahan terhadap nilai eksak.

Perbandingan tingkat kesalahan dengan nilai eksak dapat dihitung menggunakan rumus kesalahan relatif.

………..(4.3) dengan:

= kesalahan relatif terhadap nilai eksak.

Dari persamaan (4.2) dan (4.3) maka didapatkan rumus:

………..………..(4.4) Untuk sampel yang lebih dari satu, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

………(4.5)

4.3.4 Hasil PengujianSensor Temperatur

Pada datasheet sensor LM35 disebutkan bahwa LM35 memliki jarak pengukuran sebesar -55°C - 150°C, dengan nilai +10mV/°C. Pada penerapan alat ini sensor LM35 tidak menggunakan full-range centigrade temperatur sensor, sehingga keluaran sensor tidak perlu pull-down dengan –Vs. Berikut adalah tabel hasil pengukuran keluaran sensor LM35.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Keluaran Sensor Temperatur

Waktu (menit) Termometer Digital (°C) Keluaran LM35 (mV) Pembacaan Sistem Minimum (°C) Kesalahan () 0 18.4 185 18.45 0.309952 1 25.5 245 24.26 4.833027 2 28.6 284 28.36 0.807201 3 35.3 340 33.83 4.141953 4 41.4 413 41.01 0.928442 5 44.5 442 44.09 0.91731 6 50.1 504 50.24 0.287706 7 55.1 550 54.68 0.748639

Gambar 4.8 Hasil Pembacaan Sensor LM35 oleh Sistem Minimum

Berdasarkan persamaan rumus 4.5 maka tingkat kesalahan pada Tabel 4.2 adalah sebesar 1,62%. Dengan tingkat kesalahan yang terbilang kecil, sensor LM35 memiliki tingkat akurasi yang baik.

4.4 Pengujian Sensor pH

Pengujian sensor pH dilakukan dengan membandingkan sensor pH yang digunakan pada sistem yakni pH-BTA milik vernier dengan sensor pH-108 milik puhe instrument.

4.4.1 Tujuan

Pengujian sensor pH-BTA ini bertujuan untuk mengetahui tingkat ke akuratan sensor pH-BTA.

4.4.2 Alat yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian sensor pH adalah sebagai berikut.

1. Sistem minimum 2. Catu daya

3. Larutan AQUA, Sabun, soda, susu, dan asam cuka

4. pH-108 Puhe instrument 5. LCD

6. CVAVR 7. PC

8. Avometer 9. Kabel ISP

4.4.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan catu daya dengan sumber tegangan 220/240V PLN. 2. Hubungkan catu daya, sistem minimum, dan sensor pH-BT.

3. Tekan tombol power pada catu daya untuk mengaktifkan sistem minimum dan sensor pH.

4. Download program perhitungan pH kedalam sistem minimum. ph=14-((read_adc(2)*14)/1023);

tampil(ph);

5. Berikan tegangan 3.5V pada Vref sistem minimum dengan cara memutar Vr. 6. Masukan sensor pH-105 untuk mengetahui pH dari masing-masing larutan. 7. Masukan sensor BTA untuk melihat perbedaan nilai yang diperoleh

pH-105, lakukan pada masing-masing larutan.

4.4.4 Hasil PengujianSensor pH

Sebagai jembatan antara sistem dengan media tambak, sensor berperan penting dalam pengambilan keputusan oleh sistem. Oleh karena itu, dibutuhkan sensor yang memiliki tingkat akurasi yang baik. Hal ini dilakukan agar sistem dapat berjalan dengan baik dan dapat mencapai tujuan dari pembuatan sistem itu sendiri. Pada proses pengujian sensor pH-BTA ini, dilakukan dengan cara

membandingkan nilai perhitungan sensor pH-BTA dengan sensor buatan Puhe Intstrumen tipe pH-105 terhadap tiga larutan. Larutan yang digunakan pada pengujian sensor ini adalah larutan AQUA, Sabun, Soda, Susu, dan asam cuka yang akan ditunjukan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor pH-BTA

Larutan pH-105 (pH) pH-BTA (V) Tampilan LCD (pH) Kesalahan (%) Asam

Cuka 3 2.75 2.95 1.666667 Cola 3.7 2.58 3.71 0.27027 Susu 7.2 1.7 7.17 0.416667 AQUA 7.4 1.64 7.43 0.405405 Sabun 9.7 1.06 9.75 0.515464

Berdasarkan Persamaan 4.5 tingkat kesalahan sensor pH-BTA sebesar 0.65%, dengan demikian tingkat akurasi sensor pH-BTA sebesar 99.35%. Hal ini ditunjukan oleh perbandingan sensor 105 buatan Puhe instrument dengan pH-BTA, bahkan sensor pH-BTA mampu mengukur hingga 2 angka dibelakang koma. Selain itu keakuratan sensor pH-BTA ini ditunjukan dengan output sensor yang mendekati nilai dari datasheet sensor.

4.5 Pengujian Secara Keseluruhan

Pengujian secara keseluruhan dilakukan untuk menguji sistem secara keseluruhan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengaktifkan pemanas dan memberi larutan asam cuka pada air. Pemberian larutan asam cuka nantinya akan menurunkan pH air, sehingga sistem akan berusaha untuk menstabilkan pH air sesuai dengan kebutuhan udang windu. Sedangkn untuk pemanas, dengan

Berdasarkan Tabel 4.5 sistem ini dapat meningkatkan pH 6.56 menjadi 7.26 dalam waktu 14:57 menit. Hal ini dikarenakan ketika keran kapur terbuka maka larutan kapur yang ada di dalam botol akan keluar dan bercampur dengan air pada miniatur tambak. Pemberian larutan kapur dapat menaikan nilai pH. Gambar 4.14 merupakan hasil capture screen dari video pengujian pH pada percobaan pertama.

Gambar 4.9 LCD Capture dari video percobaan pH pertama

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasar hasil pengujian diperoleh kesimpulan bahwa semua modul pada sistem berjalan dengan baik. Tingkat akurasi sensor LM35 sebesar 98.44% pada saat diperhitungkan dalam program. Tingkat akurasi pH-BTA 99.35% pada saat dimasukan kedalam program. Untuk mengendalikan nilai pH penggunaan larutan kapur sangat efektif, karena dapat mengubah pH dengan cepat, karena mampu merubah pH 6.56 menjadi 7.26 dalam waktu kurang lebih 14 menit hal ini diperoleh pada saat percobaan pertama dengan merekam data menggunakan video. Penggunaan kincir air sebagai aktuator untuk menurunkan temperatur berjalan dengan baik, terbukti dengan proses penurunan temperatur dari 39°C ke 32°C dalam waktu kurang lebih 16 menit. Percobaan ini dilakukan dengan merekam data menggunakan VB6.0 sehingga dapat memperoleh banyak data dengan akurat.

5.2 Saran

Berikut ini terdapat beberapa saran yang penulis berikan untuk peneliti berikutnya apabila ingin mengembangkan sistem yang telah dibuat agar menjadi lebih baik adalah sebagai berikut:

1. Peneliti berikutnya diharapkan dapat menambahkan parameter lain untuk proses pengontrolan kualitas air.

2. Metode kontrol fuzzy dapat diganti dengan adaptif kontrol atau yang lain.

3. Peneliti berikutnya diharapkan dapat melakukan percobaan dengan memelihara udang secara langsung.

4. Kontrol kualitas air dapat juag diterapkan untuk pemiliharan lele atau jenis ikan yang lain.

5. Peneliti yang menggunakan sensor pH-BTA diaharapkan tidak

memasukan sensor pH-BTA kedalam larutan HCL, karena dapat membuat sensor pH-BTA rusak.

DAFTAR PUSTAKA

Anhony, F., 2006. How a pH Meter Works. (online). (http://www.seafriends.org.nz/dda/ph.htm, diakses 12 Desember 2013). Atmel. 2010. 8-bit AVR Microcontroller with 16K Bytes In-System

Programmable Flash. (online). (http://www.atmel.com/Images/ doc2466.pdf, diakses 12 Desember 2013).

Boyd, C.E. 1988.Water Quality Management in Warmwater Fish Pond. Forth Printing. Alabama, USA: Agricultural Experiment Station, Auburn University.

Chanratchakoll, P., Turnbull, J.F., Funge-Smith, S., & Limsuwan, C. 1995.Health Management and Shrimp Ponds. Aquatic Animal Healt Research Institute. Departement of Fisher. Bangkok, Thailand.

Fowler, P., Baird, D., Bucklin, R., Yerlan, S., Watson, C. & Chapman, F. 1994.Microcontrollers in Recirculating Aquaqulture Systems. Florida Cooperative Extension Service EES-326. Institute of Food and Agricultural Scienses, University of Florida.

Haslam, S.M. 1995.River Pollution, an Ecological Perspective. Belhaven Pres. London UK.

Hendriyanto, D.A. 2009.Infestasi Ektoparasit pada Kerapu macan (Epinephelus fuscoguttatus) di Lingkungan Budidaya Ikan Sistem Race-Way Water. Pantai Timur Belawan, Medan, Sumatera Utara. (Tesis), Universitas Sumatera Utara, Program Pascasarjana.

Ibrahim, D. 2000.Microcontroller projects in C for the 8051. Newnes: Oxford. Indarwati, K. 2008.Pembuatan Modul Kontrol Kualitas Air Tambak Udang

Sebagai Sarana Pembelajaran Perbaikan Teknik Budidaya Udang. Surabaya. (Tugas Akhir), Teknik Fisika FTI-ITS.

Jeffries,D.S.&Mills, D. 1996. Freshwater Ecology, Principlesand Applications. John Wileyand Sons. Chicester, UK.

Kulkarni, A. D. 2001. Computer System and Fuzzy Neural-Systems. Pearson. London.

Kusumadewei, S., Hartati, S., Harjoko, A., dan Wardoyo, . 2006. Fuzzy Multi-ttribute Decision Making (Fuzzy MADM). Graha Ilmu. Yogyakarta. Kordi, M.G.H. 2010. Nikmat Rasanya, Nikmat Untungnya - Pintar Budidaya

Ikan di Tambak Secara Intensif. Lily publisher. Yogyakarta.

Martosudarmo, B. & Ranoemihardjo, B.S. 1980.Pedoman Pembenihan Udang Paneid. Direktorat Jendral Perikanan Departemen Pertanian. Jepara. Wardana, Meri. 2013. Prinsip Kerja Motor Arus Searah. (online).

(http://www.meriwardanaku.com/2011/11/prinsip-kerja-motor-arus-searah-dc.html, diakses 12 Desember 2012).

Murachman, Soemarno, Hanani, N., & Muhammad, S.2010.ModelPolikultur UdangWindu (Penaeus monodon Fab),Ikan Bandeng (Chanos-chanos Forskal)dan Rumput Laut(Gracillaria Sp.)Secara Tradisional. Jurnal Pembangunan Alam dan Lestari. Vol. 1, No. 1. ISSN. 2087 – 3522. Murtidjo, B.A. 2002.Budi Daya dan Pembenihan Bandeng. Penerbit

Kanisius.Yogyakarta.

Poernomo, A. 1988.Pembuatan Tambak Udang di Indonesia. Departemen Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan, Balai Penelitian Perikanan Budidaya Pantai, Maros.

Sant, Hary. 2013.Cara Kerja Relay.(online). (http://www.elangsakti.com/ 2013/03/pengertian-fungsi-prinsip-dan-cara.html, diakses 12 Desember 2013).

Shiddiq, M. & Rahardjo, M.P. 2008.Pengukur Temperatur dan pH Air Tambak Terintegrasi dengan Data Logger. Jurnal EECCIS Vol. II, No 1, Hal: 22 – 25.

Soetomo,M.1990.TeknikBudidayaUdangWindu. Sinar Baru. Bandung. Suyanto, S . R.&Mujiman,A.2004.BudidayaUdangWindu.PenebarSwadaya.

Jakarta.

Suyanto, S.R. & Takrina E.P. 2009.Panduan Budidaya Udang Windu. Penebar Swadaya. Jakarta.

Instrument, Texas. 2013. LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors. (online).(http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPart Number=lm35&fileType=pdf, diakses 12 Desmber 2013).

Instrument, Texas. 2002. L293D Quadruple Half-H Drifer. (online). (http://users.ece.utexas.edu/~valvano/Datasheets/L293d.pdf, diakses 12 Desember 2013).

Vishay. 2002. 16 x 2 LCD Character. (online). (http://www.engineersgarage. com/sites/default/files/LCD%2016x2.pdf, diakses 12 desember 2013). Wickins, J.F. 1976.Prawn Biology Culture. Ocean Marine Bio. Ann. Rev (14).

Hal : 435-507.

Wiranto, G. & Hermida, I.D.P. 2010 Pembuatan Sistem Monitoring Kualitas Air Secara Real-Time dan Aplikasinya Dalam Pengelolahan Tambak Udang. Jurnal Teknologi Indonesia Vol. 33, No. 2, Hal: 107 – 113.