tugas akhir sistem kendali hidroponik dalam ruangan ... · the system of nutrient mixing and...

TUGAS AKHIR

SISTEM KENDALI HIDROPONIK DALAM

RUANGAN BERBASIS RASPBERRY PI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

ANDRIAN BUDIAWAN LIM

NIM : 155114048

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

CONTROL SYSTEM FOR INDOOR HYDROPONIC

USING RASPBERRY PI

In partial fulfilment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

Electrical Engineering Study Program

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

ANDRIAN BUDIAWAN LIM

NIM : 155114048

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2020


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

“KESUSAHAN SEHARI CUKUPLAH UNTUK SEHARI,

JANGAN MENUNDA SESUATU UNTUK

DIKERJAKAN”

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Tuhan Yang Maha Kuasa

Keluarga yang selalu memberi dukungan baik moral

maupun materi

Teman – teman elektro USD angkatan 2015 yang selalu

membantu dan sama – sama berjuang


viii

INTISARI

Berkebun dengan sistem hidroponik secara tradisional belum menggunakan

teknologi otomatisasi, seluruh proses meliputi pemberian nutrisi dan pengukuran variabel

seluruhnya masih dilakukan oleh manusia. Penyinaran juga masih mengandalkan sinar

matahari yang tidak menentu. Sistem pengukuran, otomatisasi sistem pemberian nutrisi

dan otomatisasi sistem penyinaran dapat direalisasikan menggunakan Arduino dan

Raspbery Pi.

Otomatisasi pengukuran dan pengendalian sistem hidroponik dapat digunakan

untuk membuat semua proses hidroponik menjadi lebih efisien. Sensor TDS dan sensor

pH yang disambungkan pada Arduino serta sensor LDR yang disambungkan pada

Raspberry Pi digunakan secara permanen untuk pengukuran data. Data hasil pengukuran

tersebut akan digunakan untuk mengendalikan aktuator berupa Motor DC, Diaphragm

Pump dan Lampu LED dengan menggunakan Raspbery Pi sebagai mikrokontroler

pengendalian dan pemantauan proses. Selain untuk pengendalian, data tersebut juga akan

ditampilkan pada GUI, disimpan pada data logger dan dikirim ke aplikasi berbasis IoT (

Internet of Things ).

Sistem pemberian dan pencampuran nutrisi pada air dapat berjalan dengan baik,

nilai rata – rata kebenaran relatif sistem adalah 98.77%, proses tersebut berjalan dengan

waktu rata – rata 125 detik. Sistem pengendalian lampu juga dapat berjalan dengan baik,

nilai rata – rata kebenaran relatif sistem adalah 100%. Sistem pengukuran modul sensor

TDS dan pH dapat mengukur dengan baik, nilai rata – rata kebenaran relatif hasil

pengukuran modul sensor TDS adalah 97.16% dan nilai rata – rata kebenaran relatif hasil

pengukuran modul sensor pH adalah 99.96%. Data hasil pengukuran serta pengendalian

proses dapat ditampilkan dengan baik pada GUI secara real time, data tersebut juga

disimpan pada data logger dan dapat dipantau dari jarak jauh menggunakan aplikasi

berbasis IoT yaitu Cayenne myDevice dengan waktu pengiriman data rata – rata 3 detik.

Kata Kunci : Hidroponik, Raspberry pi , pengendalian, Otomatisasi


ix

ABSTRACT

Gardening with a hydroponic system traditionally has not used automation

technology, the whole process including the provision of nutrition and measurement of

variables is all done by humans. The irradiation that plants needed also still relies on

sunlight, meanwhile the sunlight is uncertain. Measurement system, provision of nutrition

system automation and radiation system automation can be implemented using Arduino

and Raspbery Pi.

Automation of measuring and controlling hydroponic systems can be used to make

all hydroponic processes more efficient. The TDS sensor and the pH sensor connected to

the Arduino and the LDR sensor connected to the Raspberry Pi are used permanently for

data measurement. The measurement data will be used to control the actuator in the form

of a DC Motor, Diaphragm Pumps and LED lights using Raspbery Pi as microcontroller

for controling and monitoring process. In addition, besides for controling the process, the

data will also be displayed in the GUI, stored in a data logger and sent to an IoT (Internet

of Things) based application.

The system of nutrient mixing and stirring in water can work well, the average

relative value of the system is 98.77%, the process runs with an average time of 125

seconds. The light control system can also work well, the relative average value of the

system is 100%. TDS and pH sensor module can also measure well, the average value of

the relative value of the measurement by the TDS sensor module is 97.16% and the

average value of the relative value of the measurement by the pH sensor module is

99.96%. Measurement data and process control can be displayed properly in the GUI in

real time, the data is also stored in the data logger and can be monitored remotely using

an IoT-based application, Cayenne myDevice with an average data transfer time of 3

seconds.

Keywords: Hydroponics, Raspberry pi, Controlling, Automation


x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dihaturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena anugerah-Nya,

tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir merupakan salah syarat kelulusan

di Jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik.

Laporan tugas akhir ini dibuat dalam rangka menyelesaikan tugas akhir. Namun pada

proses penulisan tugas akhir ini juga tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah

memberikan petunjuk, bimbingan, saran dan pengalaman bagi penulis, sehingga penulis

ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Tuhan yang Maha Esa karena anugerah dan penyertaan-Nya pada penulis dari

awal memulai proses pengerjaan tugas akhir hingga akhirnya bisa menyelesaikan

tugas akhir.

2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah

memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir

3. Bapak Martanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing penulis, yang telah

memberikan petunjuk, bimbingan, dan saran dalam pengerjaan tugas akhir.

4. Bapak Ir. Tjendro, M.Kom. dan Ibu Ir.Th. Prima Ari Setiyani, M.T. selaku dosen

penguji penulis, yang telah memberikan petunjuk, bimbingan, dan saran dalam

pengerjaan tugas akhir.

5. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu dan

pengalaman yang bermanfaat bagi penulis.

6. Teman-teman penulis yang telah bersama-sama berjuang mengerjakan tugas

akhir baik yang ada di yogyakarta maupun yang ada di luar yogyakarta.

7. Keluarga penulis yang telah mendukung dan memberikan semangat selama

pengerjaan tugas akhir, memberikan berbagai inspirasi yang sangat bermanfaat

bagi penulis..

8. Pihak yang ahli dalam bidang hidroponik karena penulis sudah diberi kesempatan

untuk ikut belajar dan mendapat berbagai pengalaman dalam dunia hidroponik.

9. Semua pihak yang belum disebutkan yang sudah membantu dan mendukung

pengerjaan tugas akhir.


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ( Bahasa Indonesia ) ............................................................................ i

HALAMAN JUDUL ( Bahasa Inggris ) ............................................................................... ii

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................................ v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ..................................................... vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................................... vii

INTISARI ........................................................................................................................... viii

ABSTRACT ......................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... xvv

DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................................ 1

1.2. Tujuan dan Manfaat .................................................................................................... 4

1.3. Batasan Masalah ......................................................................................................... 4

1.4. Metodologi Penelitian ................................................................................................. 5

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 7

2.1. Kondisi Hidup Selada Grand Rapid ............................................................................ 7

2.2. Nutrisi Untuk Hidroponik ........................................................................................... 9

2.3. Nutrient Film Technique ............................................................................................. 9

2.4.Motor DC Gearbox 1:48 L ........................................................................................ 11

2.5. Diaphragm Water Pump Motor DC .......................................................................... 12

2.6. RTC ........................................................................................................................... 13

2.7. Modul Sensor Cahaya LDR ...................................................................................... 15

2.8. Modul Relay.............................................................................................................. 16

2.9. Lampu LED Biru dan Merah .................................................................................... 17

2.10. Sensor TDS ............................................................................................................. 19

2.11. Sensor pH ................................................................................................................ 21

2.12. Arduino Mega 2560 ................................................................................................ 22


xiii

2.13. Raspberry Pi 3 ......................................................................................................... 23

2.14. Cayenne myDevice ................................................................................................. 25

2.15. Hukum Ohm dan Daya ........................................................................................... 27

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ............................................................................. 28

3.1. Model Sistem ............................................................................................................ 28

3.2. Perancangan Perangkat Keras ................................................................................... 29

3.2.1. Plant Hidroponik sistem NFT ............................................................................ 29

3.2.2. Perancangan Rangkaian Utama .......................................................................... 32

3.2.3. Perancangan Rangkaian Modul Sensor Total Dissolved Solids ......................... 33

3.2.4. Perancangan Rangkaian Modul Sensor pH ........................................................ 34

3.2.5. Perancangan Rangkaian Modul Sensor Light Dependent Resistor .................... 35

3.2.6. Perancangan Rangkaian Motor Pengaduk.......................................................... 36

3.2.7. Perancangan Rangkaian Lampu LED ................................................................ 37

3.2.8. Perancangan Rangkaian Diaphragm Pump........................................................ 38

3.2.9. Raspberry Pi 3 .................................................................................................... 39

3.2.10. Komunikasi Arduino dan Raspberry Pi ........................................................... 40

3.3. Perancangan Perangkat Lunak .................................................................................. 40

3.3.1. Diagram Alir Proses Kerja Sistem ..................................................................... 41

3.3.2. Diagram Alir Sub-routine Pengukuran pH, TDS dan Pengendalian Proses

Pemberian Nutrisi ......................................................................................................... 42

3.3.3. Diagram Alir Sub-routine Pengendalian Lampu LED ....................................... 44

3.3.4. Perancangan Pemantauan Jarak Jauh ................................................................. 45

3.3.5. Perancangan Graphical User Interface ( GUI ) ................................................. 46

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ................................................ 49

4.1. Sistem Monitoring dan Pengendali Alat ................................................................... 49

4.1.1. GUI Alat ............................................................................................................. 51

4.1.2. Sistem Pengukuran nilai TDS dan pH................................................................ 51

4.1.3. Sistem Pengukuran Cahaya ................................................................................ 52

4.1.4. Sistem Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi ................................................. 53

4.1.5. Pengendalian Lampu .......................................................................................... 58

4.1.6. Pengujian Pengukuran TDS dan pH dan Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi

61

4.1.7. Pengujian Pengukuran Cahaya dan Pengendalian Lampu ................................. 64

4.1.8. Desain motor pengaduk ...................................................................................... 65

4.2. Implementasi Perangkat Keras ................................................................................. 65


xiv

4.3. Implementasi Perangkat Lunak................................................................................. 71

4.3.1. Bagian – Bagian GUI ....................................................................................... 721

4.3.2. Manual Penggunaan GUI ................................................................................... 72

4.3.3. Program Pembacaan dan Pemrosesan Data dari Arduino .................................. 73

4.3.4. Program Penerimaan Data pada Raspberry Pi ................................................... 74

4.3.5. Program Pengukuran Cahaya ............................................................................. 75

4.3.6. Program Proses Pengendalian Pemberian Nutrisi .............................................. 76

4.3.7. Program Proses Pengendalian Rangakaian Lampu LED ................................... 78

4.3.8. Program Penyimpanan Data ............................................................................... 78

4.3.9. Pengaturan Cayenne ........................................................................................... 80

4.3.10. Sistem Pemantauan Jarak Jauh ......................................................................... 82

4.3.11. Kalibrasi Modul Sensor TDS ........................................................................... 83

4.3.12. Kalibrasi Modul Sensor pH .............................................................................. 86

4.3.13. Kalibrasi Modul Sensor LDR ........................................................................... 88

4.3.14. Perubahan Pada Software ................................................................................. 90

4.3.15. Implementasi Lampu LED ............................................................................... 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 91

5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 91

5.2. Saran ......................................................................................................................... 91

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 92

LAMPIRAN ........................................................................................................................ 95


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem ............................................................................................... 5

Gambar 2.1. Tanaman Selada Grand Rapids ....................................................................... 7

Gambar 2.2. Pencahayaan Pada Bagian – Bagian Ruangan .................................................. 8

Gambar 2.3. Gambar ilustrasi sistem Nutrient Film Technique .......................................... 10

Gambar 2.4. Dimensi Gearbox ............................................................................................ 12

Gambar 2.5. Pergerakan Diaphragm Pump ......................................................................... 12

Gambar 2.6. Pin RTC DS3231 ............................................................................................ 13

Gambar 2.7. Siklus perhitungan RTC ................................................................................. 14

Gambar 2.8. Light Dependent Resistor ............................................................................... 15

Gambar 2.9. Modul Relay 2 Channel .................................................................................. 16

Gambar 2.10. Rangkaian Lampu ......................................................................................... 17

Gambar 2.11. SMD LED ..................................................................................................... 18

Gambar 2.12. Skematik Total Dissolved Solid Dfrobot ...................................................... 19

Gambar 2.13. Skematik Total Dissolved Solid Dfrobot ...................................................... 20

Gambar 2.14. Gambar Sensor pH ........................................................................................ 21

Gambar 2.15. Gambar Arduino Mega 2560 ........................................................................ 22

Gambar 2.16. Gambar Pin Arduino Mega 2560 .................................................................. 23

Gambar 2.17. Fitur pada Raspberry Pi 3 ............................................................................. 23

Gambar 2.18. Pin pada Raspberry Pi 3 ................................................................................ 24

Gambar 2.19. Dashboard Cayenne myDevices .................................................................. 25

Gambar 2.20. Fitur Bring Your Own Thing ......................................................................... 26

Gambar 2.21. Kondisi Raspberry Pi .................................................................................... 27

Gambar 3.1. Rancangan Plant Hidroponik Sistem NFT ..................................................... 29

Gambar 3.2. Rancangan Plant Hidroponik Sistem NFT ..................................................... 30

Gambar 3.3. Dimensi Bak Penampungan Air dan Nutrisi .................................................. 31

Gambar 3.4. Dimensi dan Isi Bak Penampungan ................................................................ 32

Gambar 3.5. Rangkaian Keseluruhan .................................................................................. 33

Gambar 3.6. Rangkaian Arduino dan modul sensor TDS ................................................... 34

Gambar 3.7. Rangkaian Arduino dan modul sensor pH ...................................................... 35

Gambar 3.8. Rangkaian Modul Sensor LDR dan Raspberry Pi .......................................... 36

Gambar 3.9. Gambar Rangkaian Motor Pengaduk.............................................................. 36

Gambar 3.10. Gambar Rangkaian Lampu ........................................................................... 37


xvi

Gambar 3.11. Rangkaian LED line strip MSD .................................................................... 38

Gambar 3.12. Gambar Rangkaian Pompa Nutrisi ............................................................... 38

Gambar 3.13. Penghubungan Raspberry Pi dan Arduino .................................................... 40

Gambar 3.14. Diagram Alir Utama ..................................................................................... 41

Gambar 3.15. Proses Pengukuran pH,TDS dan Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi .. 43

Gambar 3.16. Proses Pengendalian Lampu LED ................................................................ 44

Gambar 3.17. Diagram Pemantauan Jarak Jauh .................................................................. 46

Gambar 3.18. Tampilan GUI ............................................................................................... 47

Gambar 4.1. Bentuk Alat ..................................................................................................... 49

Gambar 4.2. Bentuk Alat Lanjutan ...................................................................................... 50

Gambar 4.3. GUI Alat ......................................................................................................... 51

Gambar 4.4. Kondisi GUI setelah batas TDS dimasukan ................................................... 53

Gambar 4.5. Kondisi GUI pada saat Pompa Nutrisi Hidup ................................................. 54

Gambar 4.6. Tampilan Cayenne Pompa Aktif .................................................................... 54

Gambar 4.7. Kondisi Relay dan Pompa Nutrisi .................................................................. 55

Gambar 4.8. Kondisi GUI pada saat Motor Pengaduk Hidup ............................................. 56

Gambar 4.9. Tampilan Cayenne Motor Aktif ...................................................................... 56

Gambar 4.10. Kondisi Relay dan Motor Pengaduk ............................................................. 57

Gambar 4.11. Kondisi GUI Pengendalian Lampu ............................................................... 58

Gambar 4.12. Tampilan Cayenne Lampu Aktif .................................................................. 59

Gambar 4.13. Kondisi Relay dan Lampu ............................................................................ 59

Gambar 4.14. Lampu Aktif.................................................................................................. 60

Gambar 4.15. Kondisi GUI pada saat Cahaya Cukup dan Lampu Mati ............................. 60

Gambar 4.16. Tampilan Cayenne Lampu Tidak Aktif ........................................................ 61

Gambar 4.17. Data Hasil Pengukuran ................................................................................. 63



Gambar 4.20. Motor Pengaduk............................................................................................ 65

Gambar 4.21. Plant Hidroponik .......................................................................................... 65

Gambar 4.22. Bak Penampung Air dan Rangkaian Pengendali .......................................... 66

Gambar 4.23. Bak Penampung Air Tampak Atas ............................................................... 67

Gambar 4.24. Bagian Dalam Bak Penampung Air .............................................................. 68

Gambar 4.25. Rangkaian Pengendali .................................................................................. 69

Gambar 4.26. Bagian Bak Penampung Nutrisi dan Pompa Nutrisi ..................................... 70


xvii

Gambar 4.27. Adaptor dan sumber tegangan ...................................................................... 70

Gambar 4.28. Bagian – Bagian GUI.................................................................................... 71

Gambar 4.29. Program Pengukuran Data TDS dan pH ....................................................... 74

Gambar 4.30. Program Pembacaan Data dari Arduino ke Raspberry Pi ............................. 74

Gambar 4.31. Fungsi Pengukuran Cahaya .......................................................................... 75

Gambar 4.32. Proses Pengendalian Nutrisi ......................................................................... 76

Gambar 4.33. Proses Pengendalian Pemberian Nutrisi ....................................................... 77

Gambar 4.34. Proses Pengendalian Rangkaian Lampu LED .............................................. 78

Gambar 4.35. Program Penyimpanan Data ......................................................................... 79

Gambar 4.36. Pembuatan Device Baru ................................................................................ 80

Gambar 4.37. Fitur Bring Your Own Thing ......................................................................... 80

Gambar 4.38. Pengaturan Custom Widget ........................................................................... 81

Gambar 4.39. Tampilan Dashboard yang berisi Widget-Widget ........................................ 81

Gambar 4.40. Sistem Pemantauan Jarak Jauh ..................................................................... 82

Gambar 4.41. Sensor dan Alat ukur di udara ...................................................................... 84

Gambar 4.42. Sensor dan Alat ukur di udara ...................................................................... 84

Gambar 4.43. Sensor dan Alat Ukur di air keran. ............................................................... 85

Gambar 4.44. Sensor dan Alat Ukur di air aquades ............................................................ 85

Gambar 4.45. Sensor dan Alat ukur di aquades dan 2.51 gram gula................................... 86

Gambar 4.46. Pengukuran Larutan Buffer dengan pH 7.00 ................................................ 87



Gambar 4.49. Kalibrasi Modul Sensor LDR Mati............................................................... 89

Gambar 4.50. Kalibrasi Modul Sensor LDR Hidup ............................................................ 89

Gambar 4.51. Spektrum Warna Lampu ............................................................................... 90


xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi Signal Transmitter Board ................................................................ 20

Tabel 2.2. Spesifikasi Signal Transmitter Probe ................................................................. 20

Tabel 2.3. Spesifikasi Modul Sensor pH ............................................................................. 22

Tabel 3.1. Rancangan Pin modul sensor TDS dengan Arduino .......................................... 34

Tabel 3.1. Penggunaan Pin GPIO pada Raspberry Pi.......................................................... 39

Tabel 3.2. Format Data yang akan dikirim ke Cayenne ...................................................... 45

Tabel 4.1. Bagian – bagian alat ........................................................................................... 50

Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian dan Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi .................. 61

Tabel 4.3. Fungsi Bagian – Bagian GUI ............................................................................. 71

Tabel 4.4. Penentu Durasi Hidup Pompa ............................................................................ 76


1

BAB I

PEDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Berkebun dengan sistem hidroponik tidak memerlukan banyak ruang dan

menggunakan media yang relatif lebih bersih dibanding tanah yaitu air [1]. Begitu juga

dengan penggunaan pupuk dan senyawa kimia, penggunaan pestisida yang lebih sedikit

dapat membantu melestarikan lebah yang bertugas untuk penyerbukan dan menghasilkan

sayuran yang lebih sehat supaya aman untuk dikonsumsi. Penggunaan pupuk sintetis juga

dapat mengurangi polusi, pupuk sintetis yang digunakan pada tanah cenderung terbuang ke

saluran pembuangan dan akhirnya menuju ke laut yang akan membahayakan ekosistem laut

[2]. Berbeda dengan sistem hidroponik, hampir seluruh nutrisi akan diserap oleh tanaman

karena nutrisinya akan berada terus dalam aliran air yang mengalir secara terus menerus

dalam sistem tertutup. Berkebun dengan cara konvensional yang masih memerlukan banyak

sumber daya manusia dan lahan yang lebih luas untuk mendapatkan hasil yang optimal.

Sementara setiap tahun lahan pertanian contohnya di DKI Jakarta pada tahun 2012

sampai tahun 2016 semakin menurun [3] begitu juga dengan lahan pemukiman yang

semakin sempit dan padat penduduk maka luas lahan terbuka hijau menjadi semakin sempit

namun sudah ada solusinya yaitu hunian vertikal [4]. Namun hunian vertikal juga memiliki

masalah yaitu lahan terbatas yang sulit untuk diperluas sehingga tidak ada tempat untuk

menanam secara konvensional maka bertanam secara hidroponik bisa menjadi solusinya

karena dapat dilakukan didalam ruangan [5], dengan beberapa peralatan pendukung seperti

lampu sebagai pengganti matahari dan piranti lain untuk memantau kondisi kebun

hidroponik. Berkebun dengan sistem hidroponik di dalam ruangan juga dapat dilakukan

secara vertical farming sehingga dapat menghemat tempat dan air, serta tanaman dapat

tumbuh lebih cepat. Selain itu, berkebun di dalam ruangan juga lebih aman karena resiko

kebun terkontaminasi zat yang tidak diinginkan ( seperti dari air hujan ) menjadi lebih kecil.

Ruangan dapat di isolasi dan segala variabel seperti lama penyinaran, intensitas

cahaya, kondisi air serta nutrisi dapat dikontrol, begitu juga dengan kondisi air dan nutrisi

tidak seperti pada kebun di luar ruangan yang rawan terkontaminasi air hujan atau pada saat

musim kemarau suhu meningkat sehingga membuat penguapan air meningkat [6]. Setiap


2

tanaman memiliki ketentuan jumlah nutrisi, lama penyinaran, intensitas cahaya yang

berbeda. Pada setiap fase pertumbuhan dari usia tanaman masih muda, kemudian remaja lalu

selanjutnya berbunga atau berbuah juga memiliki kebutuhan yang berbeda – beda [2]. Ketika

menggunakan teknologi maka semua hal tersebut dapat dikontrol, terlebih bila menggunakan

sistem hidroponik di dalam ruangan yang semakin mempermudah pengontrolan karena area

yang dikontrol menjadi lebih tertutup, sehingga dengan perawatan yang tepat maka tanaman

akan tumbuh lebih cepat dan optimal [6].

Kemudian yang menjadi masalah adalah kesulitan memantau kondisi parameter –

parameter kebun hidroponik secara kasat mata seperti total dissolved solids pada air dan pH

air, tanpa menggunakan sensor atau alat ukur lain. Penggunaan alat ukur manual

membutuhkan waktu pada saat proses pengukuran, bila menggunakan sensor yang dipasang

secara terus menerus pada parameter yang akan diukur maka akan menjadi lebih mudah

karena data hasil pengukuran parameter akan langsung otomatis tertampil tanpa proses

campur tangan manusia secara manual seperti mencelup alat ukur ke air. Manusia tidak bisa

melihat secara seluruh informasi yang ada pada kebun dan tanaman seperti kadar nutrisi

dalam air, ph air dan intensitas cahaya matahari yang ada, sehingga manusia memerlukan

bantuan teknologi seperti komputer, kamera, artificial intelligence, sensor serta aktuator

yang dapat menunjukan nilai yang lebih tepat serta menunjukan kondisi tanaman [2]. Tanpa

menggunakan alat ukur dan pewaktuan yang tepat, semua parameter yang menunjang

kebutuhan kebun hidroponik hanya dilakukan dengan perkiraan, seperti pada jadwal dan

dosis pemberian nutrisi yang tidak dapat dilakukan secara tepat terlebih bila jumlah kebun

banyak dan lokasi sulit dicapai karena semua harus dilakukan secara manual, mulai dari

pencampuran nutrisi secara langsung sampai pemberian nutrisi yang berarti memerlukan

campur tangan manusia. Padahal dengan jumlah kebun yang luas dan banyak akan memakan

banyak waktu. Selain itu, ketika ingin berkebun sendiri akan sulit dilakukan karena aktifitas

manusia yang padat, cenderung sibuk dengan berbagai hal dan waktu termakan habis di jalan

misalkan ketika macet, terutama untuk yang hidup di kota besar, terlebih pada zaman

sekarang yang semakin maju, manusia lebih menginginkan sesuatu yang praktis. Sementara

aktivitas berkebun membutuhkan waktu, tenaga dan perhatian yang cukup banyak bila

dilakukan secara manual. Sehingga ada alternatif lain yaitu dengan menggunakan aplikasi

dari sistem pengendali menggunakan mikrokontroler yang dapat bekerja secara otomatis

tanpa memerlukan banyak campur tangan manusia serta dapat memperlihatkan nilai dari

parameter – parameter yang tidak kasat mata dengan bantuan sensor-sensor atau alat ukur.


3

Mikrokontroler, sensor serta aktuator yang digunakan juga dapat membantu mempercepat

proses pemberian nutrisi serta pengelolaan kebun hidroponik sehinga waktu yang digunakan

juga dapat menjadi lebih efisien terutama bila kebun hidroponik yang berukurang cukup

besar.

Pengembangan sistem kontrol hidroponik menggunakan mikrokontroler sudah pernah

dibuat, salah satunya oleh Maria Angela Kartika (2017) dengan judul skripsi “Otomatisasi

sistem irigasi dan pemberian kadar nutrisi berdasarkan nilai Total Dissolve Solid (TDS) pada

hidroponik Nutrient Film Technique”, namun masih dilakukan di luar ruangan sehingga

pengembangan yang akan dilakukan adalah kebun hidroponik di dalam ruangan. Pada kebun

hidroponik di dalam ruangan dibutuhkan pencahayaan buatan karena tidak sepenuhnya

terpapar cahaya matahari langsung. Sebenarnya bila plant kebun hidroponik terus menerus

terpapar langsung sinar matahari dapat memicu pertumbuhan lumut yang sangat cepat dan

membuat plant menjadi harus tersumbat serta kotor sehingga harus lebih sering dibersihkan.

Namun bila tidak terlalu sering terpapar sinar matahari maka akan memudahkan

perawatannya, hal tersebut dapat dilakukan dengan cara membuat kebun hidroponik di

dalam ruangan. Untuk menggantikan pencahayaan matahari maka akan di gunakan lampu

LED khusus untuk pertumbuhan tanaman supaya intensitas cahaya serta lama penyinaran

bisa di kendalikan. Pemantauan kondisi lingkungan hidup hidroponik juga tidak boleh

terlupakan, maka akan digunakan Sensor TDS serta sensor pH untuk memantau kondisi air.

Untuk pencampuran nutrisi dan pemberian nutrisi, alat yang akan digunakan adalah motor

pengaduk serta pompa motor dc sehingga pencampuran dan pemberian nutrisi dapat

dilakukan secara otomatis. Bahkan bila dilakukan didalam ruangan, pengendalian parameter

– parameter dapat menjadi lebih mudah karena berbeda dari lahan terbuka yang terpapar

berbagai faktor dari luar yang sulit dikendalikan, area yang harus dipantau juga menjadi

tidak terlalu luas. Pemantauan seluruh parameter tersebut juga menjadi hal yang akan

dikembangkan yaitu pemantauan plant dapat dilakukan dari jarak jauh. Pemantauan dari

jarak jauh merupakan hal yang perlu dikembangkan untuk mengikuti perkembangan jaman.

Internet dijadikan sarana pemantauan jarak jauh karena jaman sekarang penggunaan internet

sangat mudah dan cukup cepat sehingga menjadi sangat dapat diandalkan dapat disebut

sebagai konsep Internet of Things (IoT). Pengembangan juga akan dibuat berdasarkan

konsep Internet of Things. Informasi dari plant akan dapat dipantau melalui jarak jauh dan

sangat mempermudah proses pemantauan dan pengambilan data, pemantauan tersebut juga

dapat dilakukan dengan cukup mudah dan hanya membutuhkan koneksi internet.


4

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat suatu sistem pengendali kadar Total

Dissolved Solids pada air, sistem pemberian nutrisi dan sistem pencahayaan kebun

hidroponik di dalam ruangan menggunakan mikrokontroler Raspberry Pi dan Arduino.

Semua nilai – nilai dari sensor serta keadaan aktuator sistem juga menjadi data digital yang

ditampilkan pada Graphical User Interface.

Manfaat penelitian ini bagi dunia pertanian adalah menyediakan sebuah sistem

pengendali yang dapat digunakan untuk otomatisasi proses berkebun sehingga tidak

memerlukan banyak campur tangan manusia serta dapat memperoleh nilai parameter –

parameter yang ada pada lingkungan tempat tanaman hidup dengan jelas dan aktual supaya

dapat memberikan nutrisi yang tepat dan pencahayaan yang cukup sehingga tanaman dapat

bertumbuh dengan cepat dan berkembang secara optimal.

1.3. Batasan Masalah

Pada tugas akhir ini akan dibuat sistem pengendali kebun hidroponik berbasis

Raspberry Pi. Batasan masalah pada alat yang akan dibuat adalah sebagai berikut :

1. Jenis tanaman yang ditanam adalah Selada Grand Rapid.

2. Jumlah tanaman yang ditanam adalah 16 tanaman.

3. Modul Sensor TDS untuk mengukur kondisi air terkait Total Dissolved Solids

dalam air dengan rentang pengukuran dari 0 sampai 1000 ppm.

4. Modul Sensor pH untuk mengukur Kondisi air terkait pH dalam air dengan rentang

pengukuran dari 0 sampai 14.

5. Modul RTC sebagai sumber pewaktuan untuk penjadwalan penyinaran.

6. Penyinaran menggunakan lampu LED berwarna merah dan biru .

7. Pencampuran nutrisi menggunakan pengaduk yang digerakan oleh motor dc.

8. Pemberian nutrisi menggunakan diaphragm pump motor dc untuk mengalirkan

nutrisi ke bak air utama.

9. Mikrokontroler Raspberry Pi 3 untuk pembuatan GUI, sistem kontrol, pengolah

data dan mengirimkan data melalui internet.

10. Mikrokontroler Arduino Mega 2560 untuk pembacaan nilai sensor analog dan

pengiriman data ke Raspberry Pi 3.

11. Informasi dapat dipantau dari jarak jauh melalui aplikasi android Cayenne

myDevice.


5

1.4. Metodologi Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Studi Pustaka

Studi pustaka menggunakan sumber berupa buku cetak maupun elektronik,

video, website, jurnal penelitian dan wawancara mengenai sistem hidroponik,

kondisi hidup dan nutrisi untuk selada grand rapid, piranti pendukung seperti

lampu, mikrokontroler dan berbagai sensor-sensor yang akan digunakan seperti

sensor pH dan Total Dissolved Solids.

2. Percobaan

Percobaan penggunaan sensor-sensor dan penanaman tanaman yang akan

digunakan supaya dapat lebih mengenal karakteristik dari masing-masing aspek.

Informasi yang didapat akan digunakan saat melakukan perancangan dan

pembuatan alat supaya dapat disesuaikan dengan kemampuan aspek yang ada.

3. Perancangan dan pembuatan alat

Sensor pH

Arduino Mega 2560

Raspberry Pi 3

RTC

Sensor

Analog TDS

Pompa motor dc

Nutrisi A

Pompa motor dc

Nutrisi B

Lampu Merah &

Biru

Motor Pengaduk

Internet

GUI

Relay 1

Relay 2Sensor LDR

Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem


6

Penentuan hardware yang akan digunakan, meliputi jenis sensor-sensor yang

akan digunakan untuk perkembangan tanaman hidroponik, begitu juga dengan

software yang akan digunakan meliputi untuk pemrograman, pemantauan jarak

jauh serta melakukan pengiriman data dari sensor-sensor menuju mikrokontroler.

Lalu akan diolah di mikrokontroler untuk dapat mengirimkan perintah untuk

melakukan sesuatu sebagai tindak lanjut dari data yang didapat serta pembuatan

GUI untuk mempermudah pengamatan. Setelah menentukan semuanya maka

dilanjut dengan pembuatan plant , seperti gambar 1.1, sensor yang akan digunakan

adalah sensor pH dan sensor TDS kemudian data dari sensor-sensor akan dibaca

oleh Arduino dan dikirim ke Raspberry Pi untuk pengolahan data, sistem kontrol

dan pengiriman data jarak jauh maupun ditampilkan pada GUI. Alat yang akan

dikontrol adalah solenoid valve, lampu dan motor sementara RTC akan digunakan

untuk sumber pewaktuan dalam penjadwalan.

4. Pengamatan dan Pengambilan Data

Pengambilan data berupa total dissolved solids dan pH di air, kesesuaian

jadwal penyinaran, pemberian nutrisi serta urutan pelaksanaan pemberian serta

pencampuran nutrisi dengan pengaturan yang sudah dibuat. Pengamatan dari data-

data yang telah didapat seperti kesesuaian jadwal penyinaran yang telah dibuat,

urutan pelaksanaan pemberian nutrisi berkaitan dengan data TDS di air selanjutnya

proses pengadukan sampai pengukuran nilai TDS kembali. Data – data tersebut

diambil untuk kebutuhan pembahasan dan pembuatan kesimpulan.

5. Pembahasan dan Kesimpulan

Pembahasan dan kesimpulan diambil berdasarkan pengamatan dari

percobaan yang telah dilakukan lalu dibandingkan dengan teori serta perancangan.

Pembahasan mengenai data yang didapat setelah dilakukan percobaan

dibandingkan dengan perancangan, bila sesuai atau tidak sesuai maka akan

dianalisis pada bagian pembahasan. Setelah beberapa pembahasan dilakukan

maka ditarik kesimpulan akhir dari pelaksanaan perancangan.


7

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Kondisi Hidup Selada Grand Rapid

Gambar 2.1. Tanaman Selada Grand Rapid

Selada grand rapid biasa ditanam di dataran tinggi, namun bisa juga ditanam di dataran

rendah-menengah, penanaman selada grand rapid tidak hanya bisa dilakukan dengan media

tanam berupa tanah tapi dapat dilakukan juga dengan cara hidroponik. Selada grand rapids

termasuk sayuran yang tumbuh cukup cepat sehingga menguntungkan secara ekonomi,

benih selada grand rapids membutuhkan waktu tanam 25 hingga 30 hari untuk dapat siap

digunakan menjadi bibit, setelah menjadi bibit selada grand rapid dapat ditanam langsung

pada media tanam dan biasanya dapat dipanen 20 hingga 30 hari setelah penanaman,

sehingga total penanamannya dari benih sampai bisa dipanen adalah 40 hingga 60 hari [7].

Selada grand rapids seperti pada gambar 2.1, termasuk jenis sayuran daun atau selada daun

yang dikonsumsi adalah bagian daun. Berkebun dengan teknik hidroponik sangat baik untuk

jenis sayuran daun dan sayuran buah sehingga selada Grand Rapids sangat cocok untuk

ditanam dengan teknik hidroponik. Aspek terpenting dari berkebun secara hidroponik adalah

air itu sendiri. Selada Grand Rapids membutuhkan air dengan pH antara 6.0 – 7.0 dan total

dissolved solids sebesar 560 – 840 ppm [8].


8

Untuk kondisi udara, selada air harus mendapatkan CO2 yang cukup sehingga harus

ada ventilasi yang cukup untuk sirkulasi udara, namun tidak boleh terkena cahaya matahari

langsung untuk mencegah pertumbuhan alga dan lumut pada plant, suhu udara yang optimal

adalah lebih dari 13 derajat celcius pada malam hari dan kurang dari 24 derajat celcius pada

siang hari [9]. Ketika tanaman atau bibit terpapar suhu udara yang terlalu panas ( lebih dari

26 derajat celcius ) selama waktu yang cukup lama maka tanaman akan mengalami bolting,

yaitu keadaan ketika tanaman masih muda tetapi sudah mulai menghasilkan biji sehingga

membuat tanaman tersebut tidak dapat dipanen hasil daun atau buah dan tidak dapat

digunakan. Penggunaan sistem berkebun hidroponik dalam ruangan membuat suhu ruangan

dapat diatur dan relatif lebih rendah daripada diluar ruangan. Berkebun dalam ruangan juga

dapat dibantu menggunakan air conditioner untuk semakin menurunkan suhu ruangan

sehingga selada dapat tumbuh lebih optimal. Berkebun dalam ruangan dapat dilakukan untuk

tumbuhan selada karena tumbuhan sayuran seperti selada, bayam, dan arugula dapat tumbuh

dengan baik pada kebun yang teduh. Sayuran daun membutuhkan setidaknya dua jam

penyinaran matahari dalam sehari, untuk dapat tumbuh dengan baik. Sedangkan sayuran

buah yang tanamannya harus berbunga terlebih dahulu seperti tomat, timun, cabai, waluh

dan terong tidak cocok untuk ditanam pada kebun yang teduh [10]. Jenis tanaman

berdasarkan kebutuhan cahaya dibagi menjadi 4 jenis yaitu tanaman dengan pencahayaan

rendah ( 500 – 2500 lux ) , tanaman dengan pencahayaan sedang ( 2500 – 10000 ), tanaman

dengan pencahayaan terang ( 10000 – 20000 ) dan tanaman dengan pencahayaan sangat

terang ( 20000 – 50000). Pencahayaan 500 lux setara dengan ruangan kantor pada umumnya

atau ruangan dengan jendela, sedangkan pencahayaan 10000 – 25000 lux setara dengan

pencahayaan di luar ruangan tanpa terkena sinar matahari langsung, dan untuk pencahayaan

32000 – 100000 lux setara dengan pencahayaan di luar ruangan dengan terkena sinar

matahari langsung seperti pada gambar 2.2. Selada termasuk jenis tanaman dengan

kebutuhan pencahayaan rendah sehingga cocok ditanam pada kebun di dalam ruangan

dengan jendela [11].

Gambar 2.2. Pencahayaan Pada Bagian – Bagian Ruangan


9

2.2. Nutrisi Untuk Hidroponik

Air pada umumnya tidak mengandung mineral dan vitamin yang cukup untuk tanaman

dapat tumbuh secara optimal, tidak seperti tanah. Terlebih air sumur atau air distilasi yang

memiliki ppm hampir mendekati 0 ppm, namun air dengan kandungan tds mendekati 0 ppm

bagus untuk tanaman hidroponik karena dianggap steril dan bersih dari berbagi unsur dan

partikel yang tidak diinginkan. Sehingga untuk dapat memenuhi kebutuhan nutrisi tanaman

maka dibutuhkan nutrisi tambahan. Nutrisi tambahan yang akan digunakan adalah nutrisi ab

mix, yaitu nutrisi a dan b . Nutrisi ab mix terdiri dari berbagai mineral dengan takaran yang

berbeda – beda untuk memenuhi kebutuhan setiap jenis sayuran, nutrisi A berisi unsur –

unsur makro yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman seperti N ( Nitrogen ), Ca (

Kalsium ), K ( Kalium ), Mg ( Magnesium ), S ( Sulfur ) dan P ( Fosfor ) sedangkan nutrisi

B berisi unsur – unsur mikro yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman seperti Fe ( Besi

), Mn ( Mangan ), Cu ( Tembaga ), B ( Boron ), Zn ( Zink ), Mo ( Molibdenum ). Untuk jenis

sayuran daun seperti selada, nutrisi ab mix yang digunakan dengan kandungan sekitar 1000

– 1300 ppm. Nutrisi a dan nutrisi b tidak boleh dicampur pada saat belum akan digunakan

pada bak penampung air utama sehingga tempat penyimpanan nutrisi harus dipisah, nutrisi

dalam bentuk serbuk memiliki pH yang sangat tinggi karena dalam bentuk padat sehingga

masing – masing nutrisi harus dilarutkan terlebih dahulu dengan volume air yang

dicampurkan adalah untuk nutrisi dengan ukuran 500 ml maka air yang dibutuhkan adalah

500 ml. Pada setiap tahapan pertumbuhan tanaman membutuhkan nutrisi yang berbeda –

beda. Pada saat tanaman masih berupa biji, nutrisi yang dibutuhkan adalah sekitar 1 ml,

selanjutnya setelah tanaman sudah mulai berkecambah nutrisi yang dibutuhkan naik menjadi

2 ml, kemudian setelah tanaman sudah mulai tumbuh menjadi benih nutrisi yang dibutuhkan

naik menjadi 3 ml. Setelah tanaman tumbuh dan berdaun 4 maka tanaman sudah dapat

dipindahkan ke talang utama dan nutrisi yang dibutuhkan adalah 5 ml. Ketika tumbuhan

sudah mulai dalam fase pendewasaan maka nutrisi yang diberikan sekitar 560 sampai 840

ppm. Batas volume air yang dicampurkan dengan nutrisi adalah setiap 990 ml air maka

nutrisi a yang digunakan adalah 5 ml dan nutrisi b yang digunakan adalah 5 ml sehingga

total menjadi 1 liter campuran air dan nutrisi, dan berlaku berkelipatan.

2.3. Nutrient Film Technique

Nutrient Film Technique adalah salah satu sistem hidroponik yang cocok untuk

tanaman sayuran daun, Selada Grand Rapid termasuk tanaman sayuran daun yang berarti


10

bagian tanaman yang dimanfaatkan adalah bagian daun. Pada sistem NFT, tanaman yang

masih berupa benih ditanam terlebih dahulu pada media tanam rockwool yang dibasahi air

namun tidak sampai menggenang, baru kemudian setelah benih sudah menjadi bibit dan siap

untuk ditanam dari mulai proses peremajaan sampai tanaman siap untuk dipanen, bibit

tersebut dapat dipindahkan ke media tanam sistem hidroponik yaitu talang pipa dengan air

yang mengalir ( pada sistem NFT ) seperti pada gambar 2.2.

Gambar 2.3. Gambar ilustrasi sistem Nutrient Film Technique

Konsep sistem Nutrient Film Technique adalah mengalirkan air berisi nutrisi ke akar

tanaman dengan ketinggian dan aliran air yang rendah, air yang dialirkan dipenuhi oleh

oksigen dan nutrisi yang cukup untuk kebutuhan hidup tanaman. Air berisi nutrisi tersebut

dialirkan melalui saluran berupa talang dengan kemiringan 5-10 derajat supaya air dapat

mengalir, untuk posisi akar tanaman atau media tanam diatur ketinggiannya supaya dapat

menyentuh aliran air dari talang [12], namun bisa juga ditambahkan media seperti kain flanel

untu membantu air dapat diserap oleh rockwool yang berisi akar tanaman bila akar tidak

dapat mencapai air langsung karena pada dasarnya sistem NFT menggunakan air ang

mengalir bukan menggenang. Hidroponik dengan sistem Nutrient Film Technique ini

memiliki keunggulan daripada sistem lain yaitu air nutrisi dialirkan terus menerus dengan


11

ketinggian rendah sehingga tidak ada genangan air yang terlalu tinggi pada talang dan tidak

akan merendam akar tanaman secara terus menerus, hal ini menjadi pembeda dengan sistem

hidroponik lainnya, namun pompa air harus hidup terus menerus untuk mengalirkan air

dengan kata lain sistem ini cukup bergantung pada listrik. Kondisi nutrisi yang terus menerus

dapat disalurkan ke akar tanaman menjadikan sistem ini memiliki beberapa kelebihan.

Kelebihan pertama adalah pertumbuhan tanaman lebih cepat dibandingkan sistem lain

karena kebutuhan akar tanaman untuk air, nutrisi dan oksigennya dapat tercukupi dengan

baik. Kondisi tersebut dapat dicapai dengan adanya aliran air pada talang yang dapat

disentuh oleh akar tanaman sehingga langsung terkena aliran nutrisi seperti pada gambar 2.3.

Selanjutnya, nutrisi untuk tanaman ditampung terlebih dahulu pada bak penampungan,

sehingga lebih mudah untuk melakukan kontrol komposisi atau nilai nutrisi yang diinginkan,

setelah nilai komposisi yang diinginkan dapat terpenuhi maka campuran nutrisi dan air

tersebut bisa dialirkan ke seluruh talang. Nutrisi tersebut terus - menerus mengalir, sehingga

kotoran atau residu nutrisi yang mengendap pada talang dapat diminimalisir dan dapat

tertampung pada bagian akhir dari talang karena air yang mengalir terus menerus dan dibantu

oleh posisi talang yang miring. Kelebihan selanjutnya adalah pada saat listrik mati dan air

tidak mengalir, karena media tanam pada masa pembenihan yaitu rockwool masih ikut

ditanam pada talang, maka air yang tersimpan pada rockwool masih cukup untuk tumbuhan

dapat bertahan ketika aliran airnya berhenti, tidak seperti sistem tanam lain yang biasanya

langsung memberikan air pada akar tanaman seperti pada sistem aeroponik.

Pemberian nutrisi yang dialirkan pada satu talang yang sama memungkinkan nutrisi

yang didapatkan tiap tanaman seragam, sehingga pertumbuhannya pun bisa seragam dan

optimal, kebutuhan oksigen akar pun dapat terpenuhi karena air yang terus mengalir

sehingga akar akan memiliki waktu yang cukup untuk mendapatkan oksigen. Tidak seperti

pada sistem DFT, air pada sistem DFT dibiarkan menggenang dan baru mengisi kembali

ketika air pada talang terlalu sedikit.

2.4. Motor DC Gearbox 1:48 L

Motor Direct Current atau Motor DC adalah jenis motor yang mendapat sumber

tegangan DC dan mengkonversi energi listrik tersebut menjadi rotasi mekanik. Rotasi dapat

terjadi karena medan magnet yang terbentuk ketika arus mengalir dan memicu rotor yang

terpasang pada poros untuk berputar. Terdapat beberapa jenis motor DC yaitu motor DC

dengan brush dan tanpa brush.


12

Gambar 2.4. Dimensi Gearbox

Motor DC yang akan digunakan adalah motor DC yang sudah tertanam dalam gearbox

untuk memperbesar torsi dan mengurangi kecepatan sehingga mengasilkan tenaga putar

yang lebih besar. Penggunaan gearbox menjadikan ukuran motor DC dapat menjadi lebih

kecil tetapi tetap memproduksi tenaga yang besar [13]. Tegangan kerja dan arus motor DC

yang digunakan adalah 3V dengan arus kurang lebih 160 mA dan 6V dengan arus kurang

lebih 240 mA. Pada saat tegangan 3V kecepatan putar motor DC 130 ± 10% rpm, untuk

tegangan 6V kecepatan putar motor DC 290 ± 10% rpm. Motor DC Gearbox yang akan

digunakan adalah yang berbentuk L dengan 1 shaft seperti gambar 2.4.

2.5. Diaphragm Water Pump Motor DC

Gambar 2.5. Pergerakan Diaphragm Pump

Diaphragm Water Pump Motor DC adalah sebuah pompa dengan pergerakan yang

menggunakan kombinasi dari gerakan katup karet yang saling berlawanan, sehingga

terbentuk ruang sementara untuk air terkumpul, kedua gerakan katup karet ini saling menarik


13

dan mengeluarkan cairan dari lubang masukan dan keluaran. Dua lapisan (diaphragm) yang

dihubungkan oleh saluran melalui bagian tengah tempat ruang sementara. Fungsi ruang

sementara adalah untuk mengarahkan udara tekan ke bagian belakang lapisan diafragma

nomor satu yang menyebabkannya air keluar dari ruang sementara. Lapisan diafragma

nomor satu menyebabkan air bergerak keluar dari pompa. Pada saat yang sama diafragma

nomor dua menghisap air. Air di lapisan diafragma nomor dua didorong keluar

menyebabkan tekanan mendorong air ke sisi penghisap. Katup bola penghisap terdorong

keluar dari tempatnya sehingga cairan dapat mengalir melewati katup bola ke dalam ruang

cairan.

Ketika diafragma nomor satu mendapat tekanan dan telah mencapai ujung saluran,

pergerakan air berubah dari lapisan diafragma nomor satu ke diafragma nomor dua melalui

katup air. Air terkompresi mendorong diafragma nomor dua menjauhi ruang sementara

sehingga diafragma nomor satu tertarik ke arah ruang sementara. Pada bilik pompa nomor

dua, katup bola pelepasan terdorong dari tempatnya, sedangkan pada bilik pompa nomor

satu terjadi sebaliknya. Setelah menyelesaikan stroke, katup udara mengarahkan udara lagi

ke bagian belakang diafragma nomor satu dan memulai kembali siklus seperti pada gambar

2.5. [14]. Diaphragm Pump terdiri dari beberapa jenis berdasarkan penggeraknya, untuk

diaphragm pump motor dc, pergerakan lapisan diafragma dan katup digerakan oleh motor

dc secara elektro-mekanikal.

2.6. RTC

Gambar 2.6. Pin RTC DS3231


14

Real-time clock ( RTC ) adalah integrated circuit yang berfungsi menunjukan waktu

sebenarnya ( current time ) secara terus menerus. Informasi tersebut dapat dibaca oleh

mikroprosesor, biasanya melalui interface untuk memfasilitasi software yang bergantung

pada waktu, supaya dapat bekerja dengan baik. RTC seperti pada gambar 2.6. tidak

membutuhkan banyak daya, sehingga RTC dapat terus bekerja meskipun sistem utamanya

berhenti bekerja dan dapat menunjukan waktu sebenarnya. RTC biasa digunakan hampir

pada semua instrumentasi, bidang otomasi hingga house metering. RTC biasanya

dihubungkan dengan peralatan lain, seperti IC untuk komunikasi broadband yang digunakan

pada radio mobil [15].

Gambar 2.7. Siklus perhitungan RTC

Siklus perhitungan dari oscillator seperti pada gambar 2.7, dapat dipertahankan oleh

RTC, biasanya clock eksternal sebesar 32.768kHz, kapasitor internal berbasis oscilator, atau

embedded quartz crystal. RTC dapat mendeteksi ripple 50/60Hz pada power supply utama

atau mendeteksi dan mengakumulasi transisi yang muncul dari epoch unit dari GPS. RTC

yang dapat melakukan operasi seperti phase locked loop (PLL), menggeser referensi clock

internal dari RTC menjadi “lock” ke external signal. Jika RTC kehilangan referensi


15

eksternal, RTC dapat mendeteksi hal tersebut (karena PLLnya tidak terkunci) dan free run

dari osilator internal. Beberapa jenis RTC dapat mempertahankan pengaturan oscilator pada

titik terakhir yang diketahui sebelum terkunci dengan input.

Sebuah RTC yang dijalankan dari referensi internalnya sendiri akan menyebabkan

error yang berkaitan dengan akurasi absolut dari referensi crystal, RTC juga dipengaruhi

oleh sejumlah kondisi termasuk suhu. Crystal dapat beroprasi pada rentang suhu yang telah

ditentukan, biasanya sekitar -10 ° C ~ 60 ° C - dan akurasinya berkurang jika diluar rentang

suhu yang telah ditentukan.

Daya yang dibutuhkan oleh RTC harus berkelanjutan dan sangat rendah. Daya yang

digunakan RTC berasal dari sirkuit digital ketika perangkat aktif, tetapi beralih ke sumber

daya yang terhubung terus-menerus ketika sirkuit dimatikan. Sumber daya ini dapat berupa

baterai khusus, superkapasitor yang terisi daya, atau catu daya terpisah dari listrik.

Banyak RTC dapat mendeteksi perubahan ini dan masuk ke kondisi daya sangat

rendah ketika daya semua sirkuit dimatikan kecuali sirkuit yang penting untuk menjaga

clock agar menghemat baterai. RTC juga dapat menjalankan fungsi alarm, ketika waktu yang

telah ditentukan tercapai sehingga memicu RTC untuk mengeluarkan output yang dapat

membangunkan prosesor.

2.7. Modul Sensor Cahaya LDR

Gambar 2.8. Light Dependent Resistor


16

LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang nilai

resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor.

LDR seperti pada gambar 2.8, dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Nilai resistansi dari

sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang

mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin

sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi

semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat [16]. Sensor LDR ini akan

digunakan untuk mengendalikan lampu sebagai pengganti matahari, ketika sensor LDR

mendeteksi adanya sinar matahari maka lampu akan mati dan ketika sensor LDR tidak

mendeteksi adanya sinar matahari maka lampu akan menyala.

2.8. Modul Relay

Gambar 2.9. Modul Relay 2 Channel

Relay pada dasarnya adalah saklar yang dioperasikan secara elektrik atau

elektromekanis. Relay adalah sakelar elektromagnetik yang dioperasikan oleh arus listrik


17

yang relatif kecil yang dapat menghidupkan atau mematikan arus listrik yang jauh lebih

besar. Inti dari sebuah relay adalah sebuah elektromagnet berupa gulungan kawat yang

menjadi magnet sementara ketika dialiri listrik. Relay dapat mengendalikan sebuah

rangkaian elektronik dengan membuka dan menutup kontak di rangkaian lain. Relay pada

dasarnya memiliki dua kondisi, normally open dan normally closed. Pada relay normally

open (NO), kontak dalam kondisi terbuka ketika tidak dialiri arus, dan ketika dialiri arus

maka kontak tertutup. Pada relay normally closed (NC), kontak dalam kondisi tertutup ketika

tidak dialiri arus, dan ketika dialiri arus maka kontak terbuka [17]. Beberapa relay juga bisa

digabungkan menjadi sebuah modul seperti pada gambar 2.9 yaitu modul relay 2 channel

yang terdiri dari 2 buah relay.

Relay biasa digunakan untuk mengalihkan arus yang lebih kecil pada rangkaian

kontrol dan tidak digunakan untuk mengendalikan alat yang membutuhkan daya besar

kecuali motor kecil dan solenoid yang membutuhkan arus kecil. Relay juga banyak

digunakan untuk mengganti koil start, elemen pemanas, lampu pilot, dan alarm suara.

2.9. Lampu LED Biru dan Merah

Gambar 2.10. Rangkaian Lampu

LED atau Light Emitting Diode adalah suatu semikonduktor yang memancarkan

cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan. Lampu LED yang


18

digunakan akan dihubungkan menggunakan relay untuk menghubungkannya ke sumber

tegangan karena raspberry tidak bisa memberi tegangan yang cukup untuk menghidupkan

lampu LED seperti pada gambar 2.10. Lampu LED digunakan untuk hidroponik

berhubungan dengan panjang gelombangnya yang cocok untuk proses fotosintesis tanaman.

Lampu LED dapat meningkatkan proses pertumbuhan tanaman sehingga dapat menjadi

lebih optimal [18].

Lampu LED yang cocok untuk digunakan pada hidroponik khususnya tanaman selada

dan lobak adalah lampu berwarna merah, biru dan sedikit warna hijau akan membantu proses

pertumbuhan dan perkembangan tanaman. LED merah memiliki panjang gelombang sekitar

625 - 660 nm dan LED biru memiliki panjang gelombang sekitar 450 - 465 nm. Penggunaan

kombinasi antara lampu LED berwarna merah dan biru akan meningkatkan pertumbuhan

tanaman menjadi lebih baik [19]. Lampu LED akan digunakan sebagai pengganti sinar

matahari, sensor LDR akan digunakan sebagai acuan untuk lampu LED. Ketika cahaya

matahari dideteksi oleh sensor LDR sudah cukup maka lampu akan mati tetapi ketika sensor

LDR tidak mendeteksi adanya cahaya matahari yang cukup seperti pada saat mendung atau

berawan, maka lampu akan hidup. Jarak antara lampu dengan tanaman setiap masa

pertumbuhan berbeda, namun kebutuhan cahaya yang dibutuhkan tanaman harus memenuhi

jumlah lux yang dibutuhkan, hal tersebut dapat diatur melalui jarak antara lampu dengan

tanaman sesuai dengan kebutuhan.

LED yang akan digunakan Surface Mount Device LED yaitu metode untuk membuat

sirkuit elektromagnetik dengan komponen – komponen dibentuk langsung dalam PCB.

Teknologi SMD LED lebih efektif dan lebih terang dari LED biasa [20]. Ukuran SMD LED

lebih kecil dan ringan, konsumsi daya pun lebih rendah yaitu berkisar antara 2 sampai 6 volt,

dengan arus 0.02 A sampai 0.03 A. Satu strip SMD LED terdiri atas 3 LED dan 2 resistor

seperti pada gambar 2.11.

Gambar 2.11. SMD LED


19

2.10. Sensor TDS

Gambar 2.12. Skematik Total Dissolved Solid Dfrobot

Sensor analog TDS pada gambar 2.12, adalah sebuah sensor untuk mengukur bahan

padat yang terlarut dalam satu liter air dengan satuan parts-per million. Semakin tinggi nilai

TDS maka semakin banyak bahan padat yang terlarut dalam air, dan sebaliknya semakin

rendah nilai TDS maka semakin sedikit bahan padat yang terlarut dalam air [21]. Moul

sensor TDS mendapat nilai pengkuran dari bagian probe yang dicelupkan ke dalam air yang

terhubung dengan modul probe, kemudian nilai pengukuran tersebut akan diolah pada

Arduino, pada penggunaan pertama kali modul sensor harus dikalibrasi. Sensor analog TDS

mendapat tegangan masukan dari Arduino yang akan digunakan sebagai tegangan referensi

untuk menentukan nilai ADC, sedangkan nilai analog didapat dari probe yang dicelupkan

dalam cairan. Listrik dialirkan pada probe dengan dua elektroda berbeda yang dicelupkan

dalam cairan, kemudian arus yang timbul karena perpindahan ion-ion akan digunakan untuk

mengukur konduktivitas cairan, semakin banyak jumlah ion yang ada maka semakin tinggi

konduktivitas cairan, semakin sedikit jumlah ion ada maka semakin rendah konduktivitas

cairan. Pada pengukuran total dissolved solids, semakin banyak partikel terlarut maka

semakin tinggi jumlah ion sehingga semakin tinggi konduktivitas air dan sebaliknya.

Pengukuran konduktivitas tersebut juga bergantung suhu referensi yaitu 25 derajat celcius.


20

Gambar 2.13. Skematik Total Dissolved Solid Dfrobot

Sensor Analog TDS ini terdiri dari dua bagian, yaitu Signal Transmitter Board dengan

spesifikasi pada tabel 2.1. dan Signal Transmitter Probe dengan spesifikasi pada tabel 2.2,

kedua bagian tersebut terdapat pada gambar 2.13.

Tabel 2.1. Spesifikasi Signal Transmitter Board

No Variabel Keterangan

1 Tegangan Masukkan 3,3 volt sampai 5,5 volt

2 Tegangan Keluaran 0 volt sampai 2,3 volt

3 Arus 3 sampai 6 mili Ampere

4 Range pengukuran TDS 0 sampai 1000 part per million

5 Akurasi pengukuran ± 10 %

6 Koneksi elektroda XH2.54-2P

7 Koneksi modul PH2.0-3P

Tabel 2.2. Spesifikasi Signal Transmitter Probe


1 Jumlah Jarum 2 buah

2 Panjang 83 cm

3 Koneksi XH2.54-2P

4 Jenis probe Tahan air


21

2.11. Sensor pH

Gambar 2.14. Gambar Sensor pH

PH meter adalah alat ukur untuk mengukur derajat keasaman atau kebasaan suatu

cairan, pada Ph meter digital terdapat elektroda khusus yang berfungsi untuk mengukur pH

bahan-bahan semi padat [22]. PH meter ini terdiri dari dua bagian yaitu elektroda (probe

pengukur), penghubung probe dan rangkaian seperti pada gambar 2.14. Probe atau Elektroda

berbentuk batang seperti struktur biasanya terbuat dari kaca. Pada bagian bawah elektroda

ada bohlam, bohlam merupakan bagian sensitif dari probe yang berisi sensor. Dalam probe

terdapat dua elektroda, masing – masing elektroda terpisah, elektroda tersebut tidak seperti

elektroda normal (potongan sederhana dari kawat logam); masing-masing memiliki mini

chemical set. Pada elektroda pertama yaitu elektroda kaca terdapat kawat listrik perak dalam

larutan kalium klorida yang terletak di dalam membran tipis yang terbuat dari kaca khusus

yang mengandung garam logam (biasanya senyawa natrium dan kalsium). Elektroda kedua

disebut elektroda referensi yang memiliki kawat kalium klorida dalam larutan kalium

klorida.

Kalium klorida di dalam elektroda kaca adalah larutan netral dengan pH 7, sehingga

mengandung sejumlah ion hidrogen (H +). Perdaann pH larutan diukur pada Elektroda gelas

dengan mengukur perbedaan voltase yang dihasilkan oleh ion hidrogen masing – masing

larutan. Ion hidrogen yang bergerak ke arah permukaan luar dari elektroda kaca


22

menggantikan beberapa ion logam di dalamnya, sementara beberapa ion logam bergerak dari

elektroda kaca ke larutan, proses ini disebut pertukaran ion. Penukar ion juga terjadi pada

permukaan bagian dalam elektroda gelas dari larutan. Kedua larutan di masing - masing sisi

kaca memiliki keasaman yang berbeda, sehingga jumlah pertukaran ion yang berbeda terjadi

di kedua sisi gelas. Ini menciptakan tingkat aktivitas hidrogen-ion yang berbeda pada dua

permukaan kaca, yang berarti jumlah muatan listrik yang berbeda menumpuk di atasnya.

Beda potensial atau tegangan kecil yang terjadi karena perbedaan muatan muncul di antara

kedua sisi kaca, yang menghasilkan perbedaan tegangan antara elektroda perak dan

elektroda referensi yang muncul sebagai hasil pengukuran.

Pada PH Meter terdapat sebuah LED sebagai indikator, konektor BNC dan interface

sensor PH2.0 yang akan digunakan untuk menghubungkan analog input Arduino dengan

sensor. Spesifikasi Modul sensor pH terdapat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3. Spesifikasi Modul Sensor pH


1 Tegangan Masukkan 5 0.2V (AC DC)

2 Arus Kerja 5 sampai 10 mili Ampere

3 Range pengukuran pH 0 - 14

4 Range Suhu -10 sampai 50 derajat celcius

5 Response Time 5 detik

6 Settling Time 60 detik

7 Output Analog

2.12. Arduino Mega 2560

Gambar 2.15. Gambar Arduino Mega 2560


23

Arduino Mega 2560 adalah mikrokontroler berbasis Atmega2560. Kelebihan Arduino

Mega adalah memiliki memory dan pin I/O yang lebih banyak daripada mikrokontroler pada

umumnya yaitu 54 pin I/O digital ( 15 pin digunakan untuk PWM ) dan 16 pin analog seperti

pada gambar 2.16. Arduino Mega ini menggunakan clock dengan frekuensi 16MHz. Pada

Arduino Mega 2560 tersedia dua buah pin untuk tegangan masukkan yaitu 5 volt dan 3.3

volt [23].

Gambar 2.16. Gambar Pin Arduino Mega 2560

2.13. Raspberry Pi 3

Gambar 2.17. Fitur pada Raspberry Pi 3


24

Raspberry Pi 3 adalah sebuah keping komputer kecil dengan CPU, GPU, port USB

dan pin masukan keluaran yang dapat melakukan beberapa fungsi seperti komputer.

Raspberry Pi 3 yang akan digunakan adalah model b, Raspberry Pi 3 memiliki perubahan

fitur yang signifikan yaitu Network Boot, USB Boot, dan wifi seperti pada gambar 2.17.

Raspberry Pi 3 memiliki 40 pin GPIO [24]. Raspberry Pi 3 juga memiliki fitur untuk

Graphical User Interface (GUI). Raspberry Pi 3 akan digunakan sebagai sistem kontrol untuk

alat, data dari sensor yang dihubungkan ke Arduino akan dikirim ke Raspberry Pi untuk

diproses sehingga dapat digunakan untuk sistem kontrol, selain itu data tersebut akan

ditampilkan pada GUI yang dapat dibuat pada Raspberry Pi serta data tersebut akan dikirim

melalui internet. Fitur wifi pada Raspberry Pi 3 ini akan digunakan untuk mengirimkan data

melalui internet ke aplikasi cayenne myDevice [25].

Seperti pada gambar 2.18. pada Raspberry Pi tersedia berbagai macam pin seperti pin

sumber tegangan, pin sistem komunikasi, ground, serta pin GPIO atau General-Purpose

Input Output. Pin GPIO dapat digunakan untuk menghubungkan Raspberry Pi dengan

perangkat – perangkat lain seperti sensor dan akuator. Data dapat dikirim dan diterima

melalui pin tersebut, data dari sensor dapat dikirim ke Raspberry Pi dan Raspberry Pi pun

dapat mengirimkan data atau perintah ke aktuator. GPIO memungkinkan Raspberry Pi untuk

mengirim dan menerima perintah serta data dari alat lain seperti Arduino.

Gambar 2.18. Pin pada Raspberry Pi 3


25

2.14. Cayenne myDevice

Gambar 2.19. Dashboard Cayenne myDevices

Cayenne adalah sebuah aplikasi yang dipublikasikan oleh myDevices. Cayenne adalah

sebuah dashboard berbasis web dan aplikasi android yang memungkinkan untuk mengatur

banyak device dalam sebuah panel kontrol dari jarak jauh seperti pada gambar 2.19. ( sampai

saat ini hanya Arduino dan Raspberry Pi yang dapat terhubung ) [26]. Cayenne dapat

digunakan untuk mewujudkan kebutuhan jaman sekarang untuk Internet of Things dan

kesulitan dalam menghubungkan peralatan elektronik dengan sangat mudah, dan sampai saat

ini masih dapat digunakan secara gratis.

Cayenne dapat digunakan secara gratis, hanya dengan mengunduh aplikasi cayenne

pada smartphone , cayenne dapat digunakan langsung untuk terhubung dengan

mikrokontroler yang akan digunakan melalui sambungan wifi. Setelah tersambung dan

melakukan beberapa pengaturan, cayenne dapat digunakan untuk menambahkan pengaturan

untuk alat tambahan seperti sensor, lampu, motor, valve, relay dan aktuator lainnya, dapat

juga ditambahkan pengaturan untuk tambahan analog, digital dan PWM. Melalui cayenne

juga dapat dilakukan pengaturan GPIO Interface via dashboard cayenne. Tampilan pada

dashboard cayenne dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Cayenne memiliki data berbagai


26

jenis sensor atau perangkat yang dapat digunakan untuk sebagai widget yang akan

ditampilkan pada dashboard, namun tidak semua sensor sudah ada dalam data cayenne.

Ketika sensor yang diinginkan untuk digunakan pada dashboard belum ada pada cayenne

maka fitur Bring Your Own Thing bisa digunakan untuk menambahkan custom widget atau

tampilan secara manual dengan mengisi informasi sensor yang digunakan seperti nama

sensor, jenis sensor, bentuk data tampilan yang diingikan seperti data analog atau data

digital, icon widget seperti pada gambar 2.20.

Gambar 2.20. Fitur Bring Your Own Thing

Data yang tertampil pada widget dihubungkan dengan protokol jaringan MQTT yang

menggunakan TCP / IP, penggunaan MQTT memungkinkan untuk terjadinya koneksi dua

arah seperti memberikan perintah untuk mematikan perangkat dengan menekan tombol

shutdown. Kondisi penggunaan RAM, suhu dari mikrokontroler serta informasi lain terkait

mikrokontroler juga dapat dipantau seperti pada gambar 2.21. Sehingga cayenne dapat

digunakan untuk memantau informasi yang dibutuhkan dari jarak jauh, seperti untuk

mengetahui nilai yang dibaca sensor TDS, sensor pH, kondisi motor, kondisi lampu dan

kondisi diaphragm pump.


27

Gambar 2.21. Kondisi Raspberry Pi

2.15. Hukum Ohm dan Daya

Hukum Ohm adalah hubungan antara arus, tegangan dan hambatan. Arus diartikan

sebagai aliran positif dari sumber menuju negatif sumber dengan satuan Ampere (A).

Tegangan diartikan sebagai jumlah yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus dengan satuan

Volt (V). Hambatan adalah lawan dari aliran arus, aliran arus dihalangi oleh hambatan [27].

𝑉 = 𝐼 𝑥 𝑅 (2.1)

Keterangan :

V = Tegangan ( Volt )

I = Arus ( Ampere )

R = Hambatan ( Ohm )

Selain 3 variabel diatas ada satu varibel lain yaitu daya. Daya diartikan sebagai besar

energi yang dikonsumsi atau dihasilkan dalam sebuah rangkaian dengan satuan Watt ( W ).

𝑃 = 𝑉 𝑥 𝐼 (2.2)

Keterangan :

P = Daya ( Watt )


28

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Model Sistem

Proses sistem seperti terdapat pada gambar 1.1., dimulai pada saat tombol start ditekan

lalu nilai – nilai awal pada sensor serta kondisi awal motor, lampu, diaphragm pump nutrisi

a dan diaphragm pump nutrisi b akan diatur dan dimunculkan pada GUI, selanjutnya sensor

TDS dan pH akan langsung melakukan pengukuran terhadap nilai total dissolved solids

dalam air dengan satuan ppm. Data yang diperoleh merupakan data analog yang diambil

oleh Arduino untuk dikonversi ke dalam bentuk data digital melalui pengolahan dan

perhitungan yang dilakukan dalam program Arduino untuk masing – masing pH dan TDS.

Setelah itu data pH dan TDS yang sudah diolah dikirimkan ke Raspberry Pi 3 melalui

komunikasi serial untuk ditampilkan pada GUI dan dikirim ke aplikasi Cayenne melalui

jaringan internet yang sama. Selain ditampilkan, data TDS juga akan digunakan untuk

menentukan perintah apa yang akan dilakukan pada proses selanjutnya, sedangkan untuk

data pH hanya akan ditampilkan karena tidak ada proses lebih lanjut karena nilai pH tidak

berubah terlalu drastis dan aman untuk tanaman seperti yang sudah dijelaskan pada sub bab

2.1. Bila nilai ppm yang terbaca oleh sensor belum memenuhi batas nilai yang diinginkan

maka diaphragm pump yang dikendalikan oleh Raspberry Pi 3 akan bekerja untuk memulai

proses pemberian nutrisi. Diaphragm pump akan aktif sehingga cairan nutrisi bisa dialirkan

ke dalam bak penampung air utama selanjutnya bercampur ke dalam air supaya dapat

meningkatkan nilai TDS dalam air supaya dapat memenuhi keadaan TDS yang diinginkan

dengan cara mengatur durasi hidup diaphragm pump supaya dapat mengeluarkan cairan

nutrisi sesuai dengan jumlah yang sesuai, setelah diaphragm pump mati maka motor

pengaduk air yang dikendalikan oleh Raspberry Pi akan aktif untuk mengaduk air selama 10

detik supaya nutrisi dapat tercampur secara merata dengan air dan pembacaan sensor TDS

akan menjadi lebih akurat, setelah itu kondisi ppm air akan kembali diukur oleh Sensor TDS,

bila nilai ppm air sudah memenuhi maka akan ada waktu delay proses pemberian nutrisi

berikutnya. Semua nilai atau keadaan setiap alat seperti diaphragm pump, motor dan sensor

– sensor dapat diketahui melalui GUI dan juga dikirim melalui jaringan internet yang sama

supaya dapat dipantau melalui jarak jauh yaitu menggunakan aplikasi Cayenne. Untuk

menghentikan keseluruhan proses terdapat tombol berhenti. Ketika tombol berhenti ditekan


29

maka semua proses akan berhenti, namun bila proses sedang berjalan maka proses akan

diselesaikan terlebih dahulu baru kemudian semuanya mati.

3.2. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras pada penelitian ini terdiri dari Arduino dan sensor -

sensor yang ada akan dipasang pada plant utama yaitu talang dan bak penampung air, lalu

Arduino akan dihubungkan ke Raspberry Pi, selanjutnya Raspberry Pi akan dihubungkan ke

perangkat keras yang akan dikontrol seperti relay – relay, motor, diaphragm pump dan

lampu.

3.2.1. Plant Hidroponik sistem NFT

Gambar 3.1. Rancangan Plant Hidroponik Sistem NFT

Pada plant hidroponik yang akan dibuat menggunakan sistem NFT berbahan dasar

pipa dan akan dilubangi serta dihubungkan dengan urutan berundak-undak, selain itu akan

dibuat juga bak penampungan air secara terpisah untuk tempat penampungan air dan

pencampuran nutrisi yang dihubungkan dengan pipa kecil dari pompa air yang berada di

dalam bak penampungan air menuju baris pipa paling atas dan pada bagian baris pipa paling

bawah terdapat sebuah pipa kecil yang kembali mengalir ke bak penampungan untuk


30

menampung air yang dipompa ke pipa paling atas. Sementara bak penampungan nutrisi a

dan b terletak diatas bak penampungan yang dihubungkan dengan pipa serta dibatasi oleh

diaphragm pump untuk pemberian nutrisi seperti pada gambar 3.1. Selain pompa air, sensor

TDS, sensor pH dan motor pengaduk akan berada di dalam bak penampungan air. Untuk

mikrokontroler akan ditempatkan diatas bak penampungan dan dibawah bak nutrisi.

Gambar 3.2. Rancangan Plant Hidroponik Sistem NFT

Pada plant hidroponik akan terdapat 4 baris pipa berdiameter 6.3 cm dengan panjang

1 meter seperti pada gambar 3.2 , pada pipa talang paling atas terdapat 2 lubang, lubang

pertama yang terletak di ujung kanan terhubung dengan pipa berukuran 0.5” yang mendapat

masukan air dari pompa air dari bak penampungan air, lubang kedua yang terletak di ujung

kiri terhubung dengan pipa talang dibawahnya dengan pipa berukuran 0.5”, kemudian pipa

ke dua dan ke tiga juga dihubungkan dengan pipa 0.5” dengan posisi yang sama. Untuk pipa

talang ke empat terdapa dua lubang yaitu yang terhubung dengan lubang pipa ketiga dan

lubang yang terletak di kanan pipa untuk mengalirkan air kembali ke bak penampung air.

Masing – masing pipa palang akan dilubangi sebanyak 4 buah lubang besar dengan ukuran

lubang berdiameter 5 cm, pada penanaman tanaman menggunakan hidroponik tidak boleh

terlalu dekat sehingga dibutuhkan jarak antar tanaman, jarak antara lubang yang dibuat


31

adalah 15 cm. Setiap talang diposisikan miring sekitar 5 derajat supaya air dapat mengalir ,

bila talang diposisikan lurus maka air tidak dapat mengalir dengan lancar ke bawah dan

malah menggenang, hal tersebut harus dihindari karena ketika akar tanaman terendam dalam

waktu yang lama maka akan meningkatkan resiko menjadi busuk seperti yang sudah

dijelaskan pada sub bab 2.3. Kemiringan talang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan

mengacu pada ketinggian air yang mengalir di dalam talang yaitu berkisar antara 1 sampai

2 centimeter.

Gambar 3.3. Dimensi Bak Penampungan Air dan Nutrisi

Nutrisi yang digunakan ada dua yaitu nutrisi a dan b, sehingga tempat nutrisi a dan b

harus dipisah, begitu juga dengan diaphragm pump yang digunakan. Bak nutrisi a dan b

memiliki dimensi yang sama yaitu 27 cm x 24 cm x 20 cm, sedangkan untuk bak

penampungan air nutrisi memiliki dimensi 50 cm x 50 cm x 40 cm seperti pada gambar 3.3.

Nutrisi a dan b memiliki jumlah tertentu untuk dimasukkan ke dalam air sehingga dipisah

dan memang nutrisi a dan b tidak boleh dicampur sebelum dimasukan ke dalam air. Tempat

diaphragm pump dan bak nutrisi terletak di sebelah bak penampung air. Diaphragm pump

terletak diatas penutup bak nutrisi yang ditempatkan di kotak berbeda untuk menghindari

resiko alat – alat terkena air bila terjadi kebocoran pada pompa nurisi. Pompa air, sensor


32

TDS dan sensor pH berada di dalam bak penampung, begitu juga dengan motor pengaduk

yang akan digunakan untuk mengaduk air serta nutrisi sebelum kembali dialirkan dan

diambil nilainya dan pompa air yang digunakan untuk mengalirkan air. Motor pengaduk

beserta kabel – kabel ditempatkan di dalam pipa pada bagian atas bak penampung yang

digunakan sebagai penyangga motor pengaduk.

Gambar 3.4. Dimensi dan Isi Bak Penampungan

Bagian dalam dari bak penampungan berisi motor, pengaduk, sensor TDS dan pompa

air dengan posisi seperti pada gambar 3.4. Sensor TDS akan selalu berada didalam air untuk

mengukur kandungan TDS pada air. Setelah nilai nutrisi yang dibaca oleh TDS tidak

memenuhi ketentuan maka solenoid valve diatas akan bekerja dan cairan nutrisi akan masuk,

kemudian pengaduk akan mengaduk cairan supaya tercampur merata sehingga air yang

dipompa oleh pompa air tidak sepenuhnya berisi cairan nutrisi.

3.2.2. Perancangan Rangkaian Utama

Rangkaian Utama secara keseluruhan seperti gambar 3.5, terdiri dari Modul Sensor

TDS, Modul Sensor pH yang terhubung dengan Arduino untuk mendapatkan nilai

analognya, kemudian di dalam Arduino nilai pengukuran tersebut diolah supaya datanya


33

menjadi digital dan kemudian di kirim ke Raspbery Pi melalui komunikasi serial. Selain

Arduino, Modul Sensor LDR juga dihubungkan ke Raspberry Pi untuk mengambil hasil

pegukuran cahaya, kemudian data tersebut akan digunakan untuk menentukan kondisi hidup

atau mati rangkaian lampu LED. Selanjutnya data tersebut akan digunakan oleh Raspberry

Pi untuk mengontrol 2 buah Modul Relay 2 Channel, Modul Relay 2 Channel tersebut

mendapat masukan dan tegangan dari Raspberry Pi. Relay Pertama digunakan mengontrol

Rangkaian Lampu LED dan Motor Pengaduk yang mendapat sumber tegangan dari Adaptor

DC 12V, sementara Relay Kedua digunakan untuk mengontrol Diaphragm Pump A dan

Diaphragm Pump B yang mendapat sumber tegangan dari Adaptor DC 24V.

Gambar 3.5. Rangkaian Keseluruhan

3.2.3. Perancangan Rangkaian Modul Sensor Total Dissolved Solids

Pada pengukuran total dissolved solids, modul sensor akan terhubung langsung dengan

Arduino sebagai sumber listrik dan pembaca sensor seperti pada gambar 3.6. Masing –

masing pin modul sensor akan terhubung dengan port pada Arduino Mega seperti pada tabel

3.1. Posisi Arduino Mega dan modul dari sensor TDS akan selalu berada di luar bak

penampungan air supaya dapat terlindung dari air karena modulnya tidak tahan air,


34

sementara probe dari sensor untuk mengukur memiliki kabel yang cukup panjang sehingga

dapat terus berada di dalam air. Posisi Sensor TDS dengan selang nutrisi harus diberi jarak

supaya nilai yang terbaca oleh sensor tidak langsung nilai dari larutan nutrisi tetapi sudah

hasil pencampuran nutrisi dengan air untuk mendapatkan hasil pegukuran yang lebih akurat,

sebaliknya posisi motor pengaduk dan selang nutrisi harus berdekatan sehingga ketika nutrisi

masuk maka motor pengaduk dapat langsung mengaduk nutrisi supaya dapat lebih tercampur

secara merata dengan air dan pengukuran yang dilakukan modul sensor TDS akan menjadi

lebih akurat lagi.

Tabel 3.1. Rancangan Pin modul sensor TDS dengan Arduino

Gambar 3.6. Rangkaian Arduino dan modul sensor TDS

3.2.4. Perancangan Rangkaian Modul Sensor pH

Pada pengukuran pH, modul sensor akan terhubung langsung dengan Arduino sebagai

sumber listrik dan pembaca sensor seperti pada gambar 3.6. Posisi Arduino Mega dan modul

TDS

Meter

Ardunio

Mega 2560

A A0

+ 5V

- GND


35

dari sensor pH akan selalu berada di luar bak penampungan air supaya dapat terlindung dari

air karena modulnya tidak tahan air, sementara probe dari sensor sudah memiliki tabung

kaca sendiri untuk menampung air untuk pengukuran pH. Pada rancangan rangkaian sensor

pH dengan Arduino, ada 3 pin pada Arduino yang digunakan yaitu pin 5V sebagai sumber

yang digunakan sensor, pin GND dan pin A1 untuk masukan analog dari sensor karena

keluaran sensor berupa data analog baru kemudian diolah pada Arduino dan menjadi data

digital. Rancangan rangkaian sensor pH dengan Arduino seperti pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Rangkaian Arduino dan modul sensor pH

3.2.5. Perancangan Rangkaian Modul Sensor Light Dependent Resistor

Pada pengukuran cahaya, modul sensor akan terhubung langsung dengan Raspberry

Pi sebagai sumber listrik dan pembaca sensor seperti pada gambar 3.6. Posisi modul sensor

LDR akan selalu berada di tempat yang disesuaikan dari arah cahaya masuk sesuai dengan

pengukuran jarak yang akan dilakukan menggunakan Lux Meter. Posisi modul sensor

diletakkan seperti itu supaya dapat mengukur cahaya yang masuk dan akan menyinari

tanaman, namun posisi modul sensor juga tidak boleh terlalu jauh dari tanaman supaya hsail

pengukurannya kurang lebih sama dengan cahaya yang diterima oleh tanaman. Pada

rancangan rangkaian modul sensor LDR dengan Raspberry Pi, ada 3 pin pada Raspberry Pi

yang digunakan yaitu pin 3.3V sebagai sumber yang digunakan sensor, pin GND dan GPIO

25 ( pin 37 ) untuk masukan digital dari sensor, data dari sensor tersebut akan digunakan

untuk mengatur keadaan rangkaian LED. Rancangan rangkaian modul sensor LDR dengan

Raspberry Pi seperti pada gambar 3.8.


36

Gambar 3.8. Rangkaian Modul Sensor LDR dan Raspberry Pi

3.2.6. Perancangan Rangkaian Motor Pengaduk

Pada motor pengaduk, motor yang digunakan adalah motor gearbox dc 3 sampai 6 volt

yang mendapat supply tegangan dari adaptor AC-DC 12V seperti pada gambar 3.9. Pada saat

motor diberi tegangan masukan 3V maka arus bernilai kurang lebih 160 mA, namun pada

saat motor diberi tegangan masukan 6V maka arus bernilai kurang lebih 240 mA. Supply

tegangan dari adaptor tidak langsung dihubungkan dengan motor gearbox dc tetapi motor

dan supply tegangan dihubungkan pada relay 2 channel untuk motor - lampu. Sementara

sumber tegangan 5V dan ground relay akan disupply oleh Raspberry Pi 2, begitu juga dengan

input untuk relay 2 channel dihubungkan dengan Raspberry Pi sebagai masukan untuk

mengontrol motor dc melalui relay.

Gambar 3.9. Gambar Rangkaian Motor Pengaduk


37

3.2.7. Perancangan Rangkaian Lampu LED

Gambar 3.10. Gambar Rangkaian Lampu

Pada lampu LED, lampu LED yang digunakan adalah LED line strip SMD 5370

dengan tegangan kerja 12V yang mendapat supply tegangan dari adaptor AC-DC 12V 1 A

seperti pada gambar 3.8. LED line strip SMD merupakan rangkaian LED strip berisi 3 mata

LED yang dirangkai secara pararel sebanyak 12 buah LED strip ( 36 mata LED ) yang sudah

terpasang pada papan alumunium dengan panjang 0.5 meter seperti pada gambar 3.11 .

Supply tegangan dari adaptor tidak langsung dihubungkan dengan LED tetapi LED dan

supply tegangan dihubungkan pada relay 2 channel untuk motor - lampu. Sementara sumber

tegangan 5V dan ground relay akan disupply oleh Raspberry Pi , begitu juga dengan input

untuk relay 2 channel dihubungkan dengan Raspberry Pi sebagai masukan untuk mengontrol

lampu LED melalui relay. Input dari Raspberry Pi akan berubah sesuai dengan input dari

sensor LDR yang akan mendeteksi cahaya, bila tidak terdeteksi maka lampu akan hidup, dan

bila terdeteksi adanya cahaya maka lampu akan mati.

Untuk menghitung sumber tegangan yang dibutuhkan utuk menghidupkan lampu

maka dapat menggunakan rumus 2.1 dan 2.2, sumber tegangan untuk lampu LED merupakan

sumber tegangan yang sama yang digunakan oleh motor pengaduk sehigga arusnya harus

dihitung supaya dapat menggunakan sumber tegangan yang cukup untuk dapat

menghidupkan kedua perangkat secara bersamaan atau pun ketika tidak bersamaan.

Sehingga hasil dari penggunaan rumus tersebut, dapat ditentukan nilai arus serta daya yang

akan dipakai untuk menghidupkan LED yaitu :

P = V x I = 12 x 0.5935 = 7.119 W


38

Tegangan 12 V dan arus 0.5935 diperboleh dari sumber tegangan berupa adaptor 12V

DC 1 A, dengan arus adaptor 1 A maka akan bisa menghidupkan LED yang hanya

membutuhkan 0.5935 A.

Gambar 3.11. Rangkaian LED line strip MSD

3.2.8. Perancangan Rangkaian Diaphragm Pump

Gambar 3.12. Gambar Rangkaian Pompa Nutrisi


39

Pada Diaphragm Pump, jenis Diaphragm Pump yang digunakan adalah Diaphragm

Pump Motor DC 12V dengan tegangan kerja 12V yang mendapat supply tegangan dari

adaptor AC-DC 24V seperti pada gambar 3.12. Supply tegangan dari adaptor tidak langsung

dihubungkan dengan kedua diaphragm pump tetapi kedua diaphragm pump dan supply

tegangan dihubungkan pada relay 2 channel untuk diaphragm pump. Sementara sumber

tegangan 5V dan ground relay akan disupply oleh Raspberry Pi 2, begitu juga dengan input

untuk relay 2 channel dihubungkan dengan Raspberry Pi sebagai masukan untuk mengontrol

diaphragm pump melalui relay. Input dari Raspberry Pi akan berubah sesuai dengan input

dari sensor TDS yang akan mendeteksi nilai TDS dalam air, bila nilai ppm belum memenuhi

maka diaphragm pump akan aktif sehingga nutrisi dapat tersalurkan, sebaliknya bila nilai

sudah terpenuhi maka diaphragm pump akan mati.

3.2.9. Raspberry Pi 3

Pada Raspberry Pi, terdapat pin yang dapat diatur kondisinya menjadi input atau output

yang disebut dengan GPIO seperti yang sudah dijelaskan pada sub bab 2.13. Sensor dan

aktuator tersebut masing – masing terhubung pada GPIO yang berbeda seperti Pada Tabel

3.1 diperlihatkan koneksi Raspberry Pi 3 dengan sensor dan aktuator yang terhubung.

Tabel 3.1. Penggunaan Pin GPIO pada Raspberry Pi

No. Nama Kaki yang Digunakan Keterangan

Diaphragm Pump A dan B

1. Diaphragm Pump A GPIO 23 (pin 16) Keluaran

2. Diaphragm Pump B GPIO 24 (pin 18) Keluaran

3. Supply Modul Relay 2 channel

Diaphragm Pump 5 V (pin 4) Supply 5 V

4. Ground Modul Relay 2 channel

Diaphragm Pump Ground (pin 6) Ground

Motor Pengaduk

1. Data Motor Pengaduk GPIO 17 (pin 11) Keluaran

2. Supply Modul Relay 2 Channel

Motor/Lampu 5 V (Pin 2) Supply 5 V

3. Ground Modul Relay 2 Channel

Motor/Lampu Ground (pin 9) Ground

Lampu

1. Data Lampu GPIO 27 (pin 13) Keluaran

2. Supply Modul Relay 2 Channel

Motor/Lampu 5 V (Pin 2) Supply 5 V

3. Ground Modul Relay 2 Channel

Motor/Lampu Ground (pin 9) Ground


40

Tabel 3.1. ( Lanjutan ) Penggunaan Pin GPIO pada Raspberry Pi

No. Nama Kaki yang Digunakan Keterangan

Sensor LDR

1. Data Modul Sensor LDR GPIO 25 ( pin 37 ) Masukan

2. Supply Modul Sensor LDR 3.3 V ( pin 17 ) Supply 3.3 V

3. Ground Modul Sensor LDR Ground ( pin 39 ) Ground

3.2.10. Komunikasi Arduino dan Raspberry Pi

Sensor analog tidak dapat dihubungkan langsung dengan Raspberry Pi, sehingga data

dari sensor diambil oleh Arduino dan dikirimkan ke Raspberry Pi. Media yang digunakan

untuk menghubungkan Arduino dan Raspberry Pi adalah komunikasi serial. Raspberry Pi

dan Arduino Mega 2560 dihubungkan menggunakan kabel USB yang terhubung ke Port

USB Masing – masing perangkat seperti pada gambar 3.13. Pada Raspberry Pi, penggunaan

port USB harus diatur sehingga dalam kondisi enable, dengan kondisi port enable maka

perangkat dapat dihubungkan. Pengaturan selanjutnya terdapat pada program, terdapat

syntax khusus untuk membaca masukan dari port USB Raspbery Pi.

Gambar 3.13. Penghubungan Raspberry Pi dan Arduino

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak pada penelitian ini terdiri dari beberapa proses yaitu

diagram alir proses kerja sistem secara keseluruhan, sub-routine pengukuran pH,TDS dan

pengendali proses pemberian nutrisi, sub-routine pengendalian lampu LED, sub-routine

pemantauan jarak jauh dan GUI.


41

3.3.1. Diagram Alir Proses Kerja Sistem

Mulai

Inisialisasi Port,

Inisialisasi Nilai TDS,

Inisialisasi Kondisi

awal Piranti yang ada

Tombol Mulai

Ditekan?

Ya

Tidak

Pengukuran pH,TDS

dan pengendalian

pompa nutrisi

Pengendalian Lampu

LED

Pengambilan Data

Waktu

Pemantauan Jarak

Jauh

Tombol Berhenti

Ditekan?

Berhenti

Ya

Gambar 3.14. Diagram Alir Utama

Diagram alir proses kerja sistem seperti pada gambar 3.14, berisi mengenai penjelasan

proses secara keseluruhan dari awal alat bekerja dan GUI berjalan hingga akhir proses. Pada

saat tombol start ditekan maka alat akan mulai bekerja, pada awal alat bekerja terdapat

beberapa hal yang harus diberi nilai awal atau di inisialisasi termasuk penjadwalan. Setelah


42

semua selesai di inisialisasi, nilai TDS dan pH akan mulai dibaca oleh sensor, lalu data

analog hasil pengukuran langsung diambil oleh Arduino untuk kemudian diproses nilainya

sehingga dapat menjadi data digital, data digital tersebut kemudian dikirim ke Raspberry Pi

untuk diolah dan digunakan untuk menentukan proses yang akan dikerjakan selanjutnya,

data tersebut juga akan ditampilkan pada GUI dan dikirim melalui internet supaya dapat

diakses dari jarak jauh. Setelah data diterima oleh Raspberry Pi, proses selanjutnya adalah

pengisian nutrisi. Ketika nilai TDS tidak memenuhi nilai batas yang sudah ditentukan, maka

diaphragm pump akan diaktifkan oleh Raspberry Pi sehingga nutrisi bisa dapat dialirkan

selama waktu yang telah ditentukan. Setelah diaphragm pump tidak aktif maka motor

pengaduk akan aktif selama beberapa saat, setelah motor pengaduk tidak aktif, maka sensor

TDS akan kembali mengambil nilai TDS pada air dan dikirim ke Raspberry Pi melalui

Arduino, setelah itu bila nilai TDS sudah memenuhi maka motor pengaduk akan langsung

menyala dan menunggu jadwal pemberian nutrisi berikutnya. Pada saat yang bersamaan

modul sensor LDR yang terhubung langsung dengan Raspberry Pi akan melakukan

pengukuran nilai, ketika nilai yang didapatkan oleh sensor LDR tidak mencukupi nilai batas

yang sudah ditentukan maka relay akan aktif dan lampu LED akan menyala. Tetapi ketika

nilai yang didapatkan oleh sensor LDR mencukupi nilai batas yang sudah ditentukan maka

relay tidak akan aktif dan proses berulang.

3.3.2. Diagram Alir Sub-routine Pengukuran pH, TDS dan Pengendalian Proses

Pemberian Nutrisi

Pada bagian sub-routine pengukuran pH, TDS dan Pengendalian Proses Pemberian

Nutrisi seperti pada gambar 3.15. Setelah tombol mulai ditekan maka proses inisialisasi nilai

– nilai serta kondisi awal piranti yang ada akan diberikan. Arduino yang terhubung dengan

sensor pH dan TDS akan melakukan pengambilan data hasil pengukuran dan mengirimkan

data tersebut ke Raspberry Pi. Data yang dikirimkan tersebut berupa nilai TDS dan pH, nilai

pH akan ditampilkan pada GUI dan dikirimkan ke internet, sedangkan nilai TDS akan

digunakan untuk menentukan proses selanjutnya yang akan dikerjakan. Bila nilai TDS

belum memenuhi nilai batas yang sudah ditentukan maka relay 1 yang mendapat masukan

dari Raspberry Pi akan aktif untuk mengendalikan diaphragm pump a dan b selama waktu

yang telah ditentukan sehingga cairan nutrisi akan masuk ke bak penampungan air utama,

kemudian relay 2 yang mendapat masukan dari Raspberry Pi akan aktif untuk


43

mengendalikan motor pengaduk selama 10 detik supaya cairan nutrisi dan air dapat

tercampur secara merata supaya pembacaan sensor dapat menjadi lebih optimal. Setelah

motor pengaduk mati, maka sensor TDS akan kembali mengukur kadar TDS dalam air, bila

nilai TDS dalam air sudah memenuhi nilai batas maka proses telah selesai dan akan

menunggu sampai periode pengukuran berikutnya atau sampai nilai TDS telah kurang dari

nilai batas yang telah ditentukan, bila nilai TDS dalam air belum memenuhi nilai batas, maka

proses akan kembali berulang dari relay 1 aktif. Namun bila sejak awal nilai TDS sudah

memenuhi nilai batas maka Raspberry Pi akan mengirim masukan supaya relay untuk

mengendalikan pompa nutrisi dan motor pengaduk tidak akan aktif dan menunggu periode

pengukuran berikutnya.

Mulai

Inisialisasi Port,




Sensor pH dan

TDS melakukan

pengukuran

Apakah nilai

TDS Mencukupi?

Menunggu

waktu

pengukuran

selanjutnya

Relay Aktif,

Pompa Nutrisi

Aktif Selama

Beberapa Saat

Hasil pengukuran

ditampilkan pada

GUI dan dikirim

melalui internet

Ya

Tidak

Relay Aktif,

Motor

Pengaduk

Hidup 10 detik

Gambar 3.15. Proses Pengukuran pH,TDS dan Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi


44

3.3.3. Diagram Alir Sub-routine Pengendalian Lampu LED

Pada bagian sub-routine Pengendali Lampu LED seperti pada gambar 3.16. Setelah

tombol mulai ditekan maka proses inisialisasi nilai – nilai serta kondisi awal piranti yang

ada akan diberikan. Raspberry Pi yang terhubung dengan sensor LDR akan melakukan

pengambilan data hasil pengukuran. Data tersebut berupa nilai untuk menentukan kondisi

cahaya, nilai tersebut menunjukan kondisi pencahayaan yang sudah cukup atau belum, nilai

tersebut juga akan digunakan untuk menentukan proses yang akan dikerjakan selanjutnya.

Bila nilai dari sensor LDR tidak memenuhi nilai batas yang sudah ditentukan maka relay 2

yang mendapat masukan dari Raspberry Pi akan aktif untuk mengendalikan lampu LED.

Lampu LED akan langsung aktif ketika nilai dari sensor LDR tidak memenuhi nilai yang

sudah ditentukan atau dapat dikatakan kurang cahaya ( gelap ). Nilai dari sensor LDR akan

terus diambil sehingga ketika nilai sensor LDR sudah memenuhi nilai batas atau kondisi

pencahayaan sudah cukup, maka relay 2 yang mendapat masukan dari Raspberry Pi akan

mati dan lampu LED akan mati. Proses pengambilan data dari sensor akan terus berjalan

supaya dapat menghidupkan atau mematikan LED dengan cepat sesuai dengan kondisi

pencahayaan.

Mulai

Inisialisasi Port,




LDR

Mendeteksi

Cahaya

Apakah ada

cahaya?

Relay Tidak

aktif, Lampu

Tidak Menyala

Relay Aktif,

Lampu Menyala

Hasil pengukuran

dan kondisi lampu

ditampilkan pada

GUI

Ya

Tidak

Gambar 3.16. Proses Pengendalian Lampu LED


45

3.3.4. Perancangan Pemantauan Jarak Jauh

Hasil pengukuran dan data mengenai plant serta Raspberry Pi dapat dipantau dari jarak

jauh. Pemantauan jarak jauh melalui internet dapat dilakukan dengan memanfaatkan fitur

wifi pada Raspberry Pi 3. Aplikasi yang digunakan untuk pemantauan melibatkan aplikasi

pihak ketiga yaitu cayenne myDevice. Aplikasi cayenne myDevice ini adalah aplikasi

berbasis Internet of Things yang dapat diakses melalui smartphone melalui jaringan internet.

Namun Raspberry Pi dan cayenne myDevice harus dihubungkan melalui jaringan internet

yang sama supaya kedua perangkat dapat bertemu karena perangkat dihubungkan dengan

media ip address. Pada Raspberry Pi, pengaturan yang dibutuhkan adalah Secure Shell

(SSH), SSH harus diaktifkan terlebih dahulu supaya Raspberry Pi dapat diakses oleh

perangkat lain dalam jaringan yang sama, pada SSH terdapat username dan password yang

dapat digunakan untuk mengakses Raspberry Pi, username dan password pada SSH

digunakan untuk keamanan supaya tidak sembarang piranti lain dapat mengakses Raspberry

Pi. Username dan password SSH raspbery pi akan digunakan pada aplikasi cayenne

myDevice yang memiliki pengaturan untuk memasukkan ip address, username dan password

dari SSH Raspberry Pi. Aplikasi cayenne myDevice akan memindai perangkat yang tersedia,

setelah ip address dimasukkan maka perangkat Raspberry Pi akan muncul sehingga bisa

dihubungkan. Setelah terhubung, kondisi Raspberry Pi seperti penggunaan ram, suhu

perangkat, dan kondisi pin gpio dari Raspberry Pi bisa dipantau, nilai yang terbaca dari

sensor pH dan TDS juga dapat dikirimkan dan dimunculkan pada cayenne. Untuk diagram

alir proses pemantauan jarak jauh dapat dilihat pada gambar 3.17.

Tabel 3.2. Format Data yang akan dikirim ke Cayenne

Jenis Data Format Data

Pengukuran TDS Int

Pengukuran pH Float

Diaphragm Pump A Int

Diaphragm Pump B Int

Motor Pengaduk Int

Data hasil pengukuran seperti pada tabel 3.2, dapat dipantau melalui cayenne

myDevice, namun data tersebut tidak bisa disimpan karena aplikasi cayenne myDevice tidak

memiliki fitur penyimpanan data karena keterbatasan penyimpanan pada tempat cayenne

diakses yaitu pada smartphone.


46

Mulai

Inisialisasi Port,


Inisialisasi Kondisi awal

Piranti yang ada

Penghubungan cayenne dan

raspberry pi melalui ip address

Pengukuran sensor melalui

arduino dan dikirim ke

raspberry pi

Pengaturan format data

pengukuran

Pengambilan data dari raspberry

pi ke cayenne.

Data ditampilkan pada

raspberry pi

Kembali

Gambar 3.17. Diagram Pemantauan Jarak Jauh

3.3.5. Perancangan Graphical User Interface ( GUI )

Graphical User Interface yang akan dibuat untuk menampilkan hasil pengukuran serta

kondisi piranti – piranti yang digunakan. GUI dibuat untuk memudahkan pemantauan, GUI

dapat dibuat langsung pada pada Raspberry Pi dengan memanfaatkan Tkinter. Rancangan

GUI yang akan dibuat ada pada gambar 3.18. Setiap bagian pada GUI memiliki fungsi

masing – masing.


47

Gambar 3.18. Tampilan GUI

Penjelasan beberapa bagian pada tampilan GUI :

1. Tombol Mulai untuk menjalankan keseluruhan fungsi GUI.

2. Tampilan waktu berupa tanggal, jam dan menit.

3. Tombol Berhenti untuk menghentikan proses yang sedang berjalan pada GUI

seperti proses pemberian nutrisi dan pengiriman data pada cayenne.

4. Tombol Keluar untuk keluar dari GUI.

1

2 3 4

5 6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

18

19

20

21

17

23

24

22


48

5. Tampilan untuk masukan data dan batas nilai yang diharapkan yang didapat

melalui entry.

6. Tampilan nilai masukan yang telah diberikan.

7. Tampilan data hasil pengukuran sensor.

8. Tampilan kondisi aktuator yaitu lampu, motor, dan pompa nutrisi

9. Entry untuk memasukan jenis tanaman yang ditanam

10. Entry untuk masukan batas TDS yang diharapkan

11. Entry untuk masukan batas pH yang diharapkan

12. Tampilan jenis tanaman yang sudah dimasukan.

13. Tampilan batas TDS yang sudah dimasukan.

14. Tampilan batas pH yang sudah dimasukan.

15. Tampilan data hasil pengukuran modul sensor TDS.

16. Tampilan data hasil pengukuran modul sensor pH.

17. Tampilan data hasil pengukuran modul sensor LDR, ketika hasil pengukuran LDR

mendeteksi adanya cahaya yang cukup, maka akan tertampil kata “Cukup” dan

ketika tidak mendeteksi adanya cahaya yang cukup maka akan tertampil kata

“Kurang”

18. Indikator lampu, indikator ini akan menampilkan kata “Mati” ketika lampu dalam

kondisi mati dan akan menampilkan kata “Hidup” ketika lampu dalam kondisi

hidup.

19. Indikator motor pengaduk, pada indikator ini akan tertampil kata “Mati” ketika

motor pengaduk dalam kondisi mati dan akan tertampil kata “Hidup” ketika motor

pengaduk dalam kondisi hidup.

20. Indikator pompa nutrisi a dan b, pada indikator ini akan tertampil kata “Mati”

ketika pompa nutrisi a dan b dalam kondisi mati dan akan tertampil kata “Hidup”

ketika pompa nutrisi a dan b dalam kondisi hidup.

21. Indikator cayenne, pada indikator ini akan tertampil kata “Terputus” ketika tombol

mulai cayenne belum ditekan dan akan tertampil kata “Tersambung” ketika tombol

cayenne sudah ditekan.

22. Tombol untuk mengambil masukan yang telah dituliskan pada entry supaya dapat

tertampil pada bagian nomor 7, 8 dan 9.

23. Tombol untuk memulai proses pemberian nutrisi.

24. Tombol untuk memulai proses pengiriman data ke cayenne.


49

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil pengamatan dari sistem kendali hidroponik

dalam ruangan berbasis Raspberry Pi. Hasil pengamatan berupa data dari pengujian yang

telah dilakukan. Bentuk pengujian yang dilakukan adalah pembandingan data hasil

pengukuran alat dengan alat ukur lain serta kesesuaian alat dengan manfaat, tujuan dan

batasan masalah pada bab I.

4.1. Sistem Monitoring dan Pengendali Alat

Secara garis besar bagian alat sistem kendali hidroponik dalam ruangan berbasis

Raspberry Pi terdiri dari 4 bagian utama seperti pada gambar 4.1 dan gambar 4.2. Bagian –

bagian tersebut adalah penyangga lampu, talang utama tempat tanaman, bak penampung air

utama, bak penampung nutrisi dan kotak sistem kendali, isi masing – masing bagian terdapat

pada tabel 4.1.

Gambar 4.1. Bentuk Alat


50

Gambar 4.2. Bentuk Alat Lanjutan

Tabel 4.1. Bagian – bagian alat

No. Bagian Komponen

4. Penyangga Lampu ( Lingkaran Biru ) - Lampu LED Merah Biru

Putih

5. Talang Tanaman ( Lingkaran Hijau ) - Tanaman Selada Grand

Rapids

- Modul Sensor LDR

6. /

10.

Bak Penampung Air Utama ( Lingkaran Kuning ) - Pompa 50 Watt

- Motor Pengaduk

- Selang Nutrisi

- Probe Sensor TDS

- Probe Sensor pH

9. Kotak Sistem Kendali ( Lingkaran Merah Muda ) - Raspberry Pi 3 B

- Arduino Mega 2560

- Modul Sensor TDS

- Modul Sensor pH

- RTC DS3231

Bak Penampung Nutrisi - Pompa Nutrisi A

- Pompa Nutrisi B


51

4.1.1. GUI Alat

Graphical User Interface ( GUI ) adalah suatu sistem berupa tampilan antar muka

melalui visualisasi grafis, fungsi GUI adalah sebagai sarana interaksi pengguna dengan

sistem komputer seperti pada gambar 4.3. Pada saat GUI digunakan, tindakan seperti

memasukan, menghapus, menghidupkan, mematikan, mengirimkan dan menerima pada

sistem dapat dilakukan oleh pengguna. Pada GUI yang dibuat, pengguna dapat memulai dan

memberhentikan proses untuk mengendalikan alat, memberikan nama jenis tanaman yang

sedang ditanam, batas nilai TDS yang diinginkan, dan batas nilai pH yang diinginkan,

memulai proses pemberian nutrisi, memulai pengiriman data untuk pemantauan jarak jauh,

melihat kondisi aktual pada sensor TDS, sensor pH, juga kondisi aktuator seperti lampu,

motor dan pompa nutrisi.

Gambar 4.3. GUI Alat

4.1.2. Sistem Pengukuran nilai TDS dan pH

Pengukuran nilai TDS menggunakan modul sensor TDS dan nilai pH menggunakan

modul sensor pH. Modul sensor TDS dan pH terhubung yaitu probe TDS dan probe pH yang


52

ditempatkan di dalam air pada bak penampung air utama selama proses pengukuran

berlangsung. Penempatan probe pengukuran dengan saluran nutrisi harus ditempatkan

Sebelum digunakan untuk mengukur dan digunakan pada alat, modul sensor TDS dan modul

sensor pH dikalibrasi terlebih dahulu pada awal penggunaan, kalibrasi cukup dilakukan satu

kali sehingga setelah dikalibrasi nilai sensor sudah sesuai dengan alat ukur pembanding

maka alat dapat digunakan secara terus menerus. Proses kalibrasi dapat dilakukan dalam

jangka waktu 6 bulan sekali. Proses kalibrasi dilakukan dengan cara mengukur kadar larutan

buffer menggunakan alat ukur TDS juga pH, hasil pengukuran tersebut kemudian

dibandingkan dengan hasil pengukuran modul sensor TDS serta modul sensor pH secara

bersamaan seperti yang akan dijelaskan pada sub bab 4.3.9. Data hasil pengukuran di kirim

ke Arduino lalu kemudian di kirim ke Raspberry Pi untuk di olah menjadi nilai untuk sistem

pengendalian pemberian nutrisi. Data tersebut akan diterima oleh Raspberry Pi ketika sudah

ada perintah dari Raspberry Pi, data tersebut dikirim setiap menit. Untuk memperoleh data

yang lebih akurat maka probe ditempatkan cukup jauh dengan selang nutrisi, setelah itu

motor pengaduk akan hidup untuk mencampurkan nutrisi dengan air secara merat, proses

tersebutlah yang akan semakin meningkatkan akurasi hasil pengukuran.

4.1.3. Sistem Pengukuran Cahaya

Sistem pengukuran cahaya dilakukan dengan menggunakan modul sensor LDR yang

sudah dikalibrasi terlebih dahulu pada sebelum digunakan sebanyak 1 kali, proses kalibrasi

dapat dilakukan 6 bulan sekali. Proses kalibrasi akan dijelaskan pada sub bab 4.3.11. Setelah

selesai dikalibrasi, maka modul sensor LDR dapat digunakan untuk melakukan pengukuran.

Modul sensor LDR diletakkan sesuai dengan arah dari cahaya yang akan mengenai tanaman

supaya dapat mengukur cahaya matahari dengan tepat sesuai dengan yang akan didapatkan

tanaman. Untuk mendapatkan nilai cahaya matahari yang sesuai, maka digunakan alat bantu

yaitu Lux Meter untuk mengukur cahaya matahari yang masuk sehingga posisi tanaman

dapat diatur pada posisi paling optimal, nilai tersebut juga akan digunakan untuk proses

kalibrasi modul sensor LDR. Proses kalibrasi meliputi pengaturan batas lux cahaya untuk

menentukan kondisi cahaya yaitu cukup atau kurang. Bila sensor mengirimkan data bernilai

1 berarti sensor tidak mendeteksi adanya cahaya yang cukup ( cahaya kurang ), sebaliknya

bila sensor mengirimkan data bernilai 0 berarti sensor mendeteksi adanya cahaya yang

cukup. Setelah itu data hasil pengukuran berupa data digital langsung dibaca oleh Raspberry

Pi untuk kemudian diolah menjadi nilai untuk sistem pengendalian lampu.


53

4.1.4. Sistem Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi

Gambar 4.4. Kondisi GUI setelah batas TDS dimasukan

Sistem Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi terdiri atas dua proses yang melibatkan

tiga alat yaitu relay 2 channel, motor pengaduk dan pompa nutrisi. Sebelum proses

pengukuran dilakukan, batas TDS yang diharapkan harus dimasukkan terlebih dahulu

contohnya dengan memasukan angka 100, lalu tombol ambil batas ditekan dan akan

tertampil kondisi GUI seperti pada gambar 4.4, semua indikator kata masih kosong dan

indikator gambar berwarna hitam karena sistem belum berjalan. Bila nilai batas tidak

dimasukan maka batas default yang terisi adalah 0. Setelah tombol ambil masukan ditekan,

maka selanjutnya tombol mulai untuk sistem harus ditekan terlebih dahulu, setelah tombol

mulai ditekan baru proses pemberian dan pengendalian nutrisi dapat berjalan. Data hasil

pengukuran sensor TDS yang akan menentukan proses kerja sistem. Setelah data diterima

oleh Raspberry Pi, maka data tersebut akan diolah, proses akan bekerja sesuai dengan batas

TDS yang diberikan. Data Hasil Pengukuran akan dibandingkan dengan batas TDS, bila nilai

TDS kurang dari batas TDS yang telah ditentukan, maka proses akan bekerja. Proses pertama


54

dimulai dengan Raspberry Pi mengirimkan perintah ke relay 2 channel untuk mengaktifkan

pompa nutrisi selama 5 detik untuk mengalirkan nutrisi dari bak penampungan nutrisi ke

dalam bak penampungan air.

Gambar 4.5. Kondisi GUI pada saat Pompa Nutrisi Hidup

Pada saat pompa nutrisi aktif, indikator untuk pompa nutrisi pada GUI akan

menunjukan kata “Hidup” seperti pada gambar, sementara indikator Motor menunjukan kata

“Mati” karena proses pengadukan belum berjalan, seperti pada gambar 4.5. Selain itu,

indikator gambar pompa nutrisi juga berubah menjadi warna hijau karena pompa nutrisi

aktif, sedangkan indikator gambar motor pengaduk berwarna merah karena motor pengaduk

tidak aktif.

Gambar 4.6. Tampilan Cayenne Pompa Aktif


55

Setelah tombol mulai cayenne ditekan maka Raspberry Pi akan terhubung dengan

cayenne, maka data hasil pengukuran dan data kondisi aktuator akan dikirim ke cayenne

untuk kemudian ditampilkan. Namun proses pengiriman tersebut tidak dapat berjalan secara

real time karena ditambahkan delay selama 3 detik untuk membatasi jumlah data yang

dikirim dalam 1 menit. Seperti pada gambar 4.6, dapat dilihat indikator untuk pompa nutrisi

aktif atau bernilai 1 dan indikator gambar berwarna biru. Ketika pompa tidak aktif maka

indikator bernilai 0 dan indikator gambar berwarna abu-abu seperti pada indikator gambar

motor pengaduk yang tidak aktif.

Gambar 4.7. Kondisi Relay dan Pompa Nutrisi

Sesuai dengan keterangan yang muncul pada GUI dan Cayenne, kondisi alat

sebenarnya menunjukan kondisi yang sama yaitu aktif seperti pada gambar 4.7. Kondisi alat

tersebut dapat dilihat dari indikator lampu pada relay pompa nutrisi (relay di kiri) yang

menyala berwarna merah yang berarti relay aktif sehingga pompa juga aktif dan mengalirkan

nutrisi, berbeda dengan relay untuk lampu dan motor (relay di kanan) yang lampu

indikatornya mati karena lampu dan motor memang tidak aktif.


56

Gambar 4.8. Kondisi GUI pada saat Motor Pengaduk Hidup

Setelah waktu 5 detik habis, relay 2 channel akan mematikan pompa nutrisi dan

mengaktifkan motor pengaduk yang akan mengaduk air selama 10 detik supaya air nutrisi

tersebut dapat tercampur secara merata dengan air. Pada saat motor pengaduk hidup, maka

indikator Motor pada GUI yang sebelumnya menunjukan kata “Mati” akan berubah menjadi

kata “Hidup” seperti pada gambar 4.8, sementara indikator Pompa Nutrisi yang sebelumnya

menunjukan kata “Hidup” akan berubah menjadi “Mati” karena proses untuk mengalirkan

nutrisi telah selesai. Indikator gambar pompa nutrisi juga berubah menjadi merah karena

pompa nutrisi tidak aktif, sedangkan indikator gambar motor pengaduk yang sebelumnya

berwarna merah, berubah menjadi warna hijau karena motor pengaduk aktif.

Gambar 4.9. Tampilan Cayenne Motor Aktif


57





dikirim dalam 1 menit. Seperti pada gambar 4.9, dapat dilihat indikator untuk motor

pengaduk aktif atau bernilai 1 dan indikator gambar berwarna biru. Ketika motor tidak aktif

maka indikator bernilai 0 dan indikator gambar berwarna abu-abu seperti pada indikator

gambar pompa nutrisi yang tidak aktif.

Gambar 4.10. Kondisi Relay dan Motor Pengaduk


sebenarnya menunjukan kondisi yang sama yaitu aktif seperti pada gambar 4.10. Kondisi

alat tersebut dapat dilihat dari indikator lampu pada relay pompa nutrisi (relay di kiri) yang

tidak menyala berarti relay tidak aktif sehingga pompa tidak aktif , berbeda dengan relay

untuk lampu dan motor (relay di kanan) yang lampu indikatornya menyala berwarna merah

karena lampu (relay 1) aktif dan motor pengaduk (relay 2) aktif untuk mengaduk air.

Setelah waktu 10 detik habis relay 2 channel akan mematikan motor pengaduk, kedua

proses telah selesai lalu akan ada jeda selama 5 detik untuk memberi waktu kepada sensor

supaya dapat membaca kondisi TDS pada air dengan lebih akurat. Data dari sensor kemudian


58

dikirim kembali ke raspi, bila nilai TDS sudah memenuhi batas yang telah ditentukan maka

proses tidak akan berlangsung dan menunggu sampai kondisi TDS kurang dari batas yang

telah ditentukan, namun bila nilai TDS belum memenuhi batas maka proses akan berulang

dari Raspberry Pi mengaktifkan relay 2 channel.

4.1.5. Pengendalian Lampu

Gambar 4.11. Kondisi GUI Pengendalian Lampu

Sistem Pengendalian Lampu terdiri atas satu proses yang melibatkan dua alat yaitu

relay 2 channel dan lampu LED. Data hasil pengukuran sensor TDS yang akan menentukan

proses kerja sistem. Setelah data diterima oleh Raspberry Pi, maka data tersebut akan diolah,

proses akan bekerja sesuai program yang telah dibuat. Ketika data yang dikirim bernilai 1

yang berarti kondisi cahaya kurang maka perintah akan diberikan oleh Raspberry Pi kepada

relay 2 channel untuk mengaktifkan lampu seperti pada gambar 4.11, proses pengiriman data

tersebut berlangsung setiap detik secara terus menerus selama sistem masih aktif. Ketika

data yang diberikan berubah atau bernilai 0 yang berarti kondisi cahaya cukup maka

Raspberry Pi akan langsung memberikan perintah kepada relay 2 channel untuk mematikan

lampu. Pada saat cahaya kurang maka lampu aktif, indikator untuk lampu pada GUI akan


59

menunjukan kata “Hidup” seperti pada gambar 4.11. Selain itu, indikator gambar lampu juga

berubah menjadi warna hijau karena lampu aktif.

Gambar 4.12. Tampilan Cayenne Lampu Aktif





dikirim dalam 1 menit. Seperti pada gambar 4.12, dapat dilihat indikator untuk lampu aktif

atau bernilai 1 dan indikator gambar berwarna kuning. Ketika lampu tidak aktif maka

indikator bernilai 0 dan indikator gambar berwarna abu-abu seperti pada indikator gambar

pompa nutrisi dan motor pengaduk yang tidak aktif.

Gambar 4.13. Kondisi Relay dan Lampu


60

Gambar 4.14. Lampu Aktif


sebenarnya menunjukan kondisi yang sama yaitu aktif seperti pada gambar 4.13. Kondisi

alat tersebut dapat dilihat dari indikator lampu pada relay pompa nutrisi (relay di kiri) yang

tidak menyala berarti relay tidak aktif sehingga pompa tidak aktif , berbeda dengan relay

untuk lampu dan motor(relay di kanan) yang lampu indikatornya menyala berwarna merah

dan lampu (relay 1) aktif dan indikator untuk motor pengaduk (relay 2) tidak menyala dan

motor tidak aktif. Untuk keadaan lampu pada alat bisa dilihat pada gambar 4.14, dapat dilihat

lampu aktif berwarna merah muda.

Gambar 4.15. Kondisi GUI pada saat Cahaya Cukup dan Lampu Mati


61

Pada saat cahaya cukup maka lampu tidak aktif, indikator untuk lampu pada GUI akan

menunjukan kata “Mati” seperti pada gambar 4.15. Selain itu, indikator gambar lampu juga

berubah menjadi warna merah karena lampu tidak aktif. Pada gambar 4.16, dapat dilihat

indikator untuk lampu tidak aktif atau bernilai 0 dan indikator gambar berwarna abu-abu

seperti indikator gambar lainnya.

Gambar 4.16. Tampilan Cayenne Lampu Tidak Aktif

4.1.6. Pengujian Pengukuran TDS dan pH dan Pengendalian Proses

Pemberian Nutrisi

Pengujian Pengukuran TDS dan pH tidak disertai dengan pengukuran menggunakan

alat ukur TDS dan pH karena sudah dilakukan kalibrasi sebelum modul sensor TDS dan pH

digunakan. Pengujian pengendalian proses pemberian nutrisi dilakukan dengan mengubah

waktu hidup pompa dan mengubah konsentrasi nutrisi yang diberikan, dengan menggunakan

cara tersebut didapatkan hasil seperti pada tabel 4.2.

Tabel. 4.2. Data Hasil Pengujian dan Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi

Pengujian pengendalian proses pemberian nutrisi tersebut mendapatkan jumlah rata –

rata kesalahan sebesar 1.24%, sehingga jumlah rata – rata kebenaran nilai yang terukur

No. Nilai Batas (ppm) Nilai Rata-rata TDS Terukur (ppm) Waktu (s) Error (%)

1 300 308 117 2.597403

2 400 406 120 1.477833

3 500 505 129 0.990099

4 600 605 130 0.826446

5 700 708 125 1.129944

6 800 806 125 0.744417

7 900 912 120 1.315789

8 1000 1018 127 1.768173

9 1100 1105 130 0.452489

10 1200 1213 128 1.071723

Jumlah rata - rata 125.1 1.237431


62

adalah 98.76%. Pada percobaan pertama konsentrasi nutrisi yang diberikan lebih pekat dari

percobaan lainnya dan waktu hidup pompa adalah 3 detik untuk selisih nilai TDS kurang

dari 50 ppm, nilai kesalahan lebih besar dari percobaan lain, namun waktu berjalannya

proses adalah yang paling cepat. Pada percobaan kedua, konsentrasi nutrisi yang diberikan

lebih encer dan waktu hidup pompa adalah 3 detik, nilai kesalahannya lebih kecil dari

percobaan pertama, namun waktu berjalannya proses lebih lama. Meskipun perbedaan

waktunya tidak terlalu jauh, namun dapat disimpulkan bahwa nutrisi yang lebih pekat akan

mempercepat tercapainya batas TDS namun keakuratannya berkurang, sedangkan

menggunakan nutrisi yang lebih encer akan memperlambat tercapainya batas TDS namun

keakuratannya lebih tinggi. Pada percobaan ke tiga dan ke empat waktu hidup pompa

dikurangi menjadi 2 detik untuk selisih nilai TDS kurang dari 50 ppm dan menggunakan

nutrisi yang encer, nilai kesalahannya menjadi lebih kecil dari 2 percobaan sebelumnya,

namun waktu yang dibutuhkan untuk mencapai nilai TDS yang diinginkan juga 10 detik

lebih lambat, hal tersebut membuktikan bahwa waktu nyala pompa yang lebih cepat

sehingga nutrisi yang dikeluarkan tidak terlalu banyak dapat meningkatkan keakuratan

proses pengendalian namun menambah waktu yang dibutuhkan. Pada percobaan ke lima

waktu hidup pompa adalah 2 detik untuk selisih nilai TDS kurang dari 50 ppm dan

konsentrasi nutrisi yang diberikan lebih pekat dari sebelumnya, nilai kesalahan menjadi lebih

besar dari percobaan sebelumnya, namun waktu berjalannya proses menjadi 5 detik lebih

cepat. Hal tersebut membuktikan bahwa penggunaan nutrisi yang lebih pekat memang

mempercepat proses tapi memperkecil keakuratan. Pada percobaan ke enam waktu hidup

pompa adalah 2 detik untuk selisih nilai TDS kurang dari 50 ppm dan konsentrasi nutrisi

yang diberikan lebih encer dari percobaan sebelumnya, nilai kesalahan menjadi lebih kecil

dan waktu berjalannya proses sama seperti percobaan sebelumya. Hal ini membuktikan

bahwa menggunakan nutrisi yang lebih encer dapat meningkatkan keakuratan. Untuk

percobaan ke tujuh dan ke delapan, waktu hidup pompa yang digunakan adalah 4 detik

namun nutrisi yang digunakan lebih pekat, nilai kesalahan lebih besar dari percobaan

sebelumnya dan waktu proses berlangsung juga lebih lama, hal tersebut menunjukan

penggunaan waktu hidup pompa yang lebih lama atau kurang tepat dapat memperlambat

proses. Pada percobaan ke sembilan dan sepuluh, waktu hidup pompa yang digunakan

adlaah 4 detik namun nutrisi yang digunakan lebih encer, nilai kesalahan menjadi lebih kecil

dari percobaan sebelumnya, namun waktu proses berlangsung tetap sama, hal tersebut

menunjukan bahwa penggunaan nutrisi yang lebih encer dapat meningkatkan keakuratan.


63

Pengujian pengukuran TDS pH dan Pengendalian Proses Pemberian Nutrisi dilakukan

dengan cara mengubah batas TDS seperti pada gambar 4.17. Grafik pada bagian awal

semuanya bernilai 0 karena tombol mulai belum ditekan sehingga sistem belum aktif.

Setelah sistem aktif atau bernilai 1, sensor TDS dan pH langsung menerima data, namun

memang nilai sensor TDS masih 0 karena air yang diukur merupakan air distilasi yang

memiliki nilai ppm 0. Setelah batas TDS diubah, terlihat grafik berwarna orange nilainya

berubah drastis dari 0 menuju 100. Setelah proses berjalan maka pengukuran juga

berlangsung, pada saat itu nilai TDS pada air adalah sekitar 200 ppm, sehingga sudah

memenuhi batas TDS yang ditentukan, maka proses tidak bejalan. Ketika batas TDS diubah

menjadi 300 maka proses berjalan karena nilai batas TDS blm terpenuhi. Satu detik setelah

batas data diubah maka pompa nutrisi langsung aktif untuk mengalirkan nutrisi selama 5

detik sesuai dengan pengaturan dan setelah pompa berhenti maka motor pengaduk bekerja

selama 10 detik untuk mencampurkan nutrisi dengan air secara merata, proses tersebut

berjalan sebanyak 2 kali karena selisih nilai TDS dan batas TDS berada pada range 50 – 300

ppm, setelah selisih menjadi lebih kecil yaitu dibawah 50 ppm maka pompa hanya aktif

selama 3 detik sesuai dengan pengaturan, setelah pompa berhenti maka motor pengaduk

bekerja selama 10 detik, grafik TDS menunjukan peningkatan nilai secara linear, disertai

spike di awal pemberian nutrisi melalui pompa. Hal tersebut terjadi karena sensor membaca

air yang belum tercampur secara merata dengan nutrisi, namun seiring berjalannya waktu

dan motor pengaduk aktif, pembacaan nilai TDS mulai menjadi lebih stabil. Proses tersebut

akan berjalan sampai nilai batas TDS tercapai, pada gambar 4.17 terjadi 6 kali pengulangan

proses sampai batas TDS tercapai.

Gambar 4.17. Data Hasil Pengukuran

0

1

2

0

50

100

150

200

250

300

350

16

:50

:10

16

:50

:15

16

:50

:20

16

:50

:25

16

:50

:30

16

:50

:35

16

:50

:40

16

:50

:45

16

:50

:50

16

:50

:55

16

:51

:00

16

:51

:05

16

:51

:10

16

:51

:15

16

:51

:20

16

:51

:25

16

:51

:30

16

:51

:35

16

:51

:40

16

:51

:45

16

:51

:50

16

:51

:55

16

:52

:00

16

:52

:05

16

:52

:10

16

:52

:15

16

:52

:20

16

:52

:25

16

:52

:30

16

:52

:35

16

:52

:40

16

:52

:45

16

:52

:50

16

:52

:55

16

:53

:00

16

:53

:05

16

:53

:10

16

:53

:15

16

:53

:20

16

:53

:25

16

:53

:30

16

:53

:35

16

:53

:40

16

:53

:45

16

:53

:50

16

:53

:55

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 1

Data TDS Batas TDS Keadaan Sistem Motor Pengaduk Pompa


64

4.1.7. Pengujian Pengukuran Cahaya dan Pengendalian Lampu

Pengujian pengukuran cahaya dan Pengendalian Lampu dilakukan dengan cara

mengubah kondisi cahaya seperti pada gambar 4.18. Grafik pada bagian awal bernilai 1

karena tombol mulai sudah ditekan sehingga sistem dalam keadaan aktif. Sensor LDR

bernilai 0 karena tidak mendeteksi adanya cahaya yang cukup sehingga Raspberry Pi

mengirimkan perintah kepada relay sehingga relay aktif dan lampu hidup. Ketika sensor

LDR bernilai 1 atau mendeteksi adanya cahaya yang cukup maka sehingga Raspberry Pi

mengirimkan perintah kepada relay sehingga relay pun akan mati dan lampu juga mati.

Proses berjalan terus menerus karena data dikirimkan setiap detik, sehingga respon sistem

berkisar antara 1 detik atau dibawah 1 detik. Pengujian sistem dilakukan selama 1 jam, dalam

wakt 1 jam terjadi beberapa 9 kali lampu hidup dan mati, hal tersebut terjadi karena sensor

mendeteksi ada 9 kali perubahan kondisi cahaya antara cukup atau tidak cukup.


Pada gambar 4.19. sumbu waktu serta data yang dimasukan ke dalam grafik tidak

terlalu banyak sehingga bisa dilihat bahwa terjadi perubahan nilai sensor LDR dari 0 ke 1

yang berarti telah terdeteksi adanya cahaya yang cukup dan setelah nilai sensor berubah,

dalam waktu kurang dari 1 detik nilai lampu pun berubah dari 1 menjadi 0 yang berarti lampu

berubah kondisi dari hidup menjadi mati.


0

1

2

18

:35

:49

18

:37

:26

18

:39

:03

18

:40

:40

18

:42

:17

18

:43

:54

18

:45

:31

18

:47

:08

18

:48

:45

18

:50

:22

18

:51

:59

18

:53

:36

18

:55

:13

18

:56

:50

18

:58

:27

19

:00

:04

19

:01

:41

19

:03

:18

19

:04

:55

19

:06

:32

19

:08

:09

19

:09

:46

19

:11

:23

19

:13

:00

19

:14

:37

19

:16

:14

19

:17

:51

19

:19

:28

19

:21

:05

19

:22

:42

19

:24

:19

19

:25

:56

19

:27

:33

19

:29

:10

19

:30

:47

Lam

pu

dan

Cah

aya

Data 11Cahaya Lampu Keadaan Sistem

0

1

2

Nila

i TD

S

Data 11 ZoomCahaya Lampu Keadaan Sistem


65

4.1.8. Desain motor pengaduk

Pada desain motor pengaduk terdapat perubahan pada bagian bawah pengaduk yang

sebelumnya terdapat empat kaki sekarang menjadi dua kaki supaya tidak terlalu berat dan

untuk dua kaki saja sudah cukup kuat dan berjalan dengan baik untuk membuat air

bercampur dengan nutrisi .

Gambar 4.20. Motor Pengaduk

4.2. Implementasi Perangkat Keras

Gambar 4.21. Plant Hidroponik


66

Hasil dari pembuatan perangkat keras berupa plant dan bak penampungan air dapat

dilihat pada gambar 4.20. dengan dimensi tinggi 140 cm, lebar 80 cm, dan panjang 107 cm.

Pada gambar 4.21 terdapat 3 lingkaran, pada lingkaran berwarna biru ( nomor 4 ) terdapat

penyangga lampu LED yang berfungsi sebagai pencahayaan untuk plant, ketika sensor LDR

tidak mendeteksi adanya cahaya yang cukup maka lampu akan menyala berwarna merah –

biru, ketika sensor LDR mendeteksi adanya cahaya yang cukup maka lampu akan mati. Pada

lingkaran berwarna hijau ( nomor 5 ) terdapat plant aliran air serta tempat tanaman tumbuh.

Pada lingkaran merah ( nomor 6 ) terdapat bak air utama tempat pompa air, sensor pH dan

TDS, motor pengaduk dan selang nutrisi, ketika pompa nutrisi aktif maka larutan nutrisi

akan masuk ke bak air utama melalui pompa tersebut.

Pada gambar 4.22. terdapat dua lingkaran, lingkaran kuning ( nomor 9 ) terdapat bak

penampung air, sedangkan lingkaran merah muda ( nomor 10 ) terdapat rangkaian

pengendali pada bagian atas, pompa nutrisi, bak air nutrisi a, bak air nutrisi b dan supply

untuk masing – masing alat pada bagian bawah.

Gambar 4.22. Bak Penampung Air dan Rangkaian Pengendali

Bagian bak penampung air tampak atas pada gambar 4.23, terdapat 3 lingkaran,

lingkaran berwarna hijau ( nomor 13 ) merupakan pipa pompa air utama yang akan

menaikkan air dari bak penampung menuju ke atas ke talang pertama untuk kemudian

dialirkan ke seluruh plant. Lingkaran berwarna merah ( nomor 11 ) merupakan pipa


67

pembuangan air dari plant, air yang dinaikkan menggunakan pompa mengalir ke seluruh

bagian plant lalu berujung ke pipa pembuangan dan masuk kembali ke dalam bak

penampung air. Lingkaran berwarna kuning ( nomor 12 ) merupakan penyangga motor

pengaduk, kabel untuk motor pengaduk berada di dalam pipa.

Gambar 4.23. Bak Penampung Air Tampak Atas

Bagian dalam bak penampung air pada gambar 4.24., terdapat 4 lingkaran. Lingkaran

berwarna merah ( nomor 14 ) merupakan pipa pembuangan air. Lingkaran kuning ( nomor

16 ) merupakan selang nutrisi a dan selang nutrisi b. Lingkaran berwarna biru muda ( nomor

17 ) merupakan motor pengaduk pompa yang berfungsi mengaduk air supaya bercampur

secara merata dengan nutrisi, ketika hasil pengukuran sensor TDS dibawah nilai batas yang

sudah ditetapkan maka pompa nutrisi akan aktif dan mengalirkan nutrisi melalui selang

masing – masing, setelah pompa nutrisi mati maka motor pengaduk akan mulai aktif selama

10 detik untuk mencampurkan air dan nutrisi, kemudian sensor TDS akan melakukan

pengukuran kembali. Bila hasil pengukuran sensor TDS sudah memenuhi nilai batas yang

sudah ditetapkan maka pompa nutrisi dan motor pengaduk tidak akan aktif, bila hasil

pengukuran sensor TDS belum memenuhi nilai batas yang sudah ditetapkan maka proses

berulang dari pompa nutrisi aktif. Lingkaran hijau ( nomor 15 ) merupakan pompa air utama

yang berfungsi menaikkan air menuju plant.


68

Gambar 4.24. Bagian Dalam Bak Penampung Air

Tempat rangkaian pengendali pada gambar 4.25. terdapat enam lingkaran. Pada

lingkaran hijau muda ( nomor 20 )terdapat Raspberry Pi yang berfungsi mengontrol

keseluruhan proses. Pada lingkaran kuning ( nomor 19 ) terdapat Arduino mega yang

berfungsi mengambil data dari sensor TDS dan sensor pH, kemudian dikirim melalui kabel

USB ke Raspberry Pi. Pada lingkaran merah ( nomor 21 ) terdapat modul relay 2 channel

untuk mengendalikan lampu dan motor pengaduk yang mendapat supply dari adaptor untuk

lampu dan motor dan supply dari Raspberry Pi untuk menghidupkan relay 2 channel, pin

input 1 dan input 2 relay 2 channel dihubungkan dengan pin GPIO Raspberry Pi untuk

memberikan perintah. Ketika relay 2 channel aktif maka motor atau lampu akan hidup,

ketika relay 2 channel tidak aktif maka motor atau lampu tidak akan hidup. Pada lingkaran

ungu ( nomor 23 ) terdapat modul relay 2 channel untuk mengendalikan pompa nutrisi a dan

pompa nutrisi b, sama seperti relay 2 channel untuk lampu dan motor, relay 2 channel

mendapatkan supply dari adaptor untuk mengendalikan pompa nutrisi dan supply dari

Raspberry Pi untuk menghidupkan relay 2 channel, pin input 1 dan input 2 relay 2 channel

dihubungkan dengan pin GPIO Raspberry Pi untuk memberikan perintah. Ketika relay 2

channel aktif maka pompa nutrisi a dan pompa nutrisi b akan hidup, ketika relay 2 channel

tidak aktif maka pompa nutrisi a dan pompa nutrisi b akan hidup. Pada lingkaran coklat (


69

nomor 24 ) terdapat modul sensor pH yang terhubung dengan probe yang akan dicelupkan

ke dalam air ketika melakukan pengukuran. Pada lingkaran biru muda ( nomor 22 ) terdapat

modul sensor TDS yang terhubung dengan probe yang selalu dicelupkan ke dalam air untuk

melakukan pengukuran.

Gambar 4.25. Rangkaian Pengendali

Pompa nutrisi dan bak penampung nutrisi terdapat pada gambar 4.26, terdapat 4

lingkaran. Pada lingkaran berwarna biru ( nomor 25 ) terdapat pompa nutrisi dan pompa

nutrisi b yang akan aktif ketika nilai TDS dalam air yang diukur oleh sensor TDS tidak

memenuhi nilai batas, ketika nilai TDS dalam air memenuhi nilai batas maka pompa tidak

akan aktif. Ketika pompa aktif maka selang yang terhubung dengan lubang input pompa

akan menyedot air dari bak penampungan nutrisi masing – masing dan selang yang berada

pada lubang output pompa akan mengalirkan larutan nutrisi ke dalam bak penampung air.

Pada lingkaran merah ( nomor 28 ) terdapat bak penampung nutrisi a, sedangkan pada

lingkaran berwarna ungu ( nomor 26 ) terdapat bak penampung nutrisi b. Pada lingkaran

berwarna kuning ( nomor 27 ) terdapat selang yang terhubung dengan lubang input pompa

untuk menyedot air berisi nutrisi ketika pompa aktif.


70

Gambar 4.26. Bagian Bak Penampung Nutrisi dan Pompa Nutrisi

Pada gambar 42.7 dapat dilihat terdapat 1 lingkaran, pada lingkaran berwarna biru (

nomor 29 ) merupakan sumber tegangan motor pengaduk, lampu LED dan pompa nutrisi

tidak langsung berasal dari mikrokontroler tetapi berasal dari adaptor 12V DC untuk motor

pengaduk dan lampu LED, sedangkan untuk pompa nutrisi berasal dari adaptor 24V DC.

Raspberry Pi juga mendapatkan supply dari adaptor 5V 2A.

Gambar 4.27. Adaptor dan sumber tegangan


71

4.3. Implementasi Perangkat Lunak

Pada bagian ini hasil dari pembuatan perangkat lunak dari program Arduino dan

Python, berupa Graphical User Interface dan proses – proses sub sistem perangkat lunak

yang dibuat untuk pemantauan dan pengendalian alat.

4.3.1. Bagian – Bagian pada GUI

Gambar 4.28. Bagian – Bagian GUI

Bagian – bagian GUI seperti pada gambar 4.28 memiliki fungsi masing – masing.

Penjelasan masing – masing fungsi tersebut ada pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Fungsi Bagian – Bagian GUI

No. Bagian GUI Fungsi

1. Tombol Mulai Memulai program dan sistem utama

2. Tanggal dan Waktu Menampilkan waktu dan tanggal secara real time

3. Tombol Berhenti Memberhentikan program dan sistem utama

4. Tombol Keluar Menutup GUI

5. Masukan Jenis tanaman,

batas TDS dan batas pH

Entry untuk memasukan jenis tanaman, batas TDS

dan batas pH yang diinginkan.

6. Tombol Ambil Masukan Memasukan informasi batas dan jenis tanaman

yang diinginkan ke dalam sistem.

7. Tombol Proses Pemberian

Nutrisi

Memulai Proses pemberian nutrisi


72

Tabel 4.3. (Lanjutan) Fungsi Bagian – Bagian GUI

No. Bagian GUI Fungsi

8. Tombol Mulai Cayenne Memulai proses pengiriman data jarak jauh

9. Keterangan Menampilkan keterangan warna pada indikator

pengaduk, lampu dan pompa

10. Indikator Motor Menampilkan kondisi Motor Pengaduk secara real

time menggunakan gambar

11. Indikator Lampu Menampilkan kondisi Lampu secara real time

menggunakan gambar

12. Indikator Pompa Menampilkan kondisi Pompa Nutrisi secara real

time menggunakan gambar

13. Kondisi Hasil Pengukuran

Sensor

Menampilkan hasil pengukuran sensor secara real

time

14. Kondisi Lampu, Motor

Pengaduk dan Pompa

Nutrisi

Menampilkan kondisi Lampu, Motor Pengaduk dan

Pompa nutrisi secara real time menggunakan kata

15. Kondisi Masukan yang

Diberikan

Menampilkan kondisi masukan yang telah

diberikan pada entry

16. Indikator Sistem Menampilkan kondisi sistem berjalan atau berhenti

4.3.2. Manual Penggunaan GUI

Graphical User Interface alat untuk menjalankan proses pengendalian dan

pemantauan dilakukan dengan beberapa tahap :

1. Siapkan seluruh komponen alat, pastikan tidak ada bagian yang bocor, pastikan air

pada bak penampung utama dan bak nutrisi telah cukup.

2. Hubungan semua sumber tegangan yang dibutuhkan.

3. Hubungkan Raspberry Pi 3 dengan laptop menggunakan aplikasi VNC viewer

melalui jaringan internet yang sama.

4. Mulai hubungkan Raspberry Pi 3 melalui VNC viewer, setelah berhasil di akses

maka jalankan program utama.

5. Setelah program berjalan dan GUI muncul, maka masukan nama tanaman, batas

TDS dan batas pH, lalu tekan tombol ambil masukan.

6. Setelah masukan telah diisi maka tekan tombol mulai di atas, sehingga seluruh

keterangan dan keadaan sensor serta aktuator akan muncul, sistem pengendalian

lampu juga akan otomatis berjalan.

7. Untuk memulai proses pengendalian dan pemberian nutrisi, maka tekan tombol

mulai proses pemberian nutrisi, setelah ditekan maka proses akan mulai berjalan.

8. Untuk melakukan pemantauan jarak jauh, tekan tombol mulai cayenne sehingga

program dapat terhubung dengan cayenne.


73

9. Untuk menghentikan keseluruhan proses maka dapat dilakukan dengan cara

menekan tombol berhenti di kanan atas.

10. Untuk keluar dari GUI maka dapat dilakukan dengan cara menekan tombol keluar

di kanan atas.

4.3.3. Program Pembacaan dan Pemrosesan Data dari Arduino

Pada gambar 4.29, bagian awal program terdapat inisialisasi nilai – nilai pin dan nilai

penting yang digunakan dalam perhitungan data seperti nilai offset, nilai sampling interval,

nilai print interval, nilai array, nilai referensi temperatur, nilai referensi tegangan, nilai

referensi adc. Pada bagian void loop() merupakan proses looping program, untuk mengambil

nilai tds maka digunakanlah library yang sudah ditambahkan. Untuk memperoleh nilai tds

maka menggunakan fungsi “.getTdsValue()”, nilai TDS tersebut dimasukan ke dalam

variabel tdsValue. Untuk delay pengiriman data digunakan fungsi “millis()” , “millis()”

digunakan pada variabel “samplingTime” dan “printTime”, kedua variabel tersebut

selanjutnya digunakan untuk membuat fungsi untuk memperbaharui data mengunakan if, di

dalam fungsi if tersebut terdapat perbandingan serta perhitungan untuk nilai pH dan TDS.

Tegangan hasil pengukuran sensor pH dihitung dengna perhitungan adc yaitu, avergearray

dikalikan 5 (tegangan referensi) lalu hasilnya dibagi dengan 1024 ( adc 10 bit). Fungsi if

menggunakan variabel “samplingTime” berfungsi untuk mengambil data, sedangkan fungsi

if menggunakan variabel “printTIme” digunakan untuk mengirimkan data untuk dibaca oleh

Raspberry Pi. Setelah mendapatkan nilai tegangan maka nilai pH sebenarnya dapat dihitung

dengan cara konstanta 3.5 dikalikan dengan nilai tegangan hasil perhitungan lalu ditambah

offset yang telah didapatkan melalui proses kalibrasi yaitu 0.3. Selanjutnya variabel xpH

digunakan untuk membuat nilai pH bernilai ratusan sehingga senilai dengan nilai TDS yang

bernilai ratusan, untuk memungkinkan pengiriman data TDS dan pH secara bersamaan,

maka nilai TDS dan pH harus berada pada tingkatan yang sama yaitu ratusan. Untuk

mengirimkan nilai TDS dan pH secara bersamaan maka digunakan perintah print. Perintah

print tersebut kemudian akan dapat dibaca oleh raspberry pi, setiap print hanya dapat dibaca

satu kali oleh Raspberry Pi, itulah mengapa nilai TDS dan pH harus dikirim secara

bersamaan menjadi sebuah kesatuan nilai yang terdiri dari 6 digit nilai, 3 digit nilai di depan

merupakan nilai TDS dan 3 digit nilai di belakang merupakan nilai pH. Meskipun nilai TDS

dan pH tidak selalu bernilai ratusan namun akan tetap dapat dipisahkan nanti pada saat

penerimaan data di Raspberry Pi.


74

Gambar 4.29. Program Pengukuran Data TDS dan pH

4.3.4. Program Penerimaan Data pada Raspberry Pi

Gambar 4.30. Program Pembacaan Data dari Arduino ke Raspberry Pi


75

Pada Raspberry Pi, untuk menerima data dari Arduino maka dibuatlah fungsi khusus

untuk menerima data. Pada gambar 4.30 dapat dilihat komunikasi serial digunakan untuk

menghubungkan Arduino dengan Raspberry Pi, data yang dikirimkan kemudian dimasukkan

ke dalam variabel. Setelah inisialisasi variabel yang akan digunakan untuk menyimpan data

TDS dan data pH. Pada variabel awal data TDS dan data pH terbagi ke dalam 6 digit angka

dalam satu kesatuan. Data tersebut dipisah menjadi dua bagian yaitu 3 digit pertama

merupakan nilai TDS dan 3 digit berikutnya merupakan nilai pH. Untuk mendapatkan nilai

TDS maka nilai pada variabel s diolah menggunakan operator “/” atau pembagian dengan

nilai bagi 1000 dan dimasukkan ke dalam variabel dataTDS, sedangkan untuk mendapat

nilai pH maka nilai pada variabel s diolah menggunakan operator “%” atau hasil sisa

pembagian dengan nilai bagi 1000 dan dimasukkan ke dalam variabel “s3bagi”. Variabel

“s3bagi” awalnya berisi nilai ratusan, sementara nilai sebenarnya yang terbaca dari sensor

pH merupakan satuan atau belasan, maka untuk mendapatkan nilai yang sebenarnya, nilai

variabel “s3bagi” akan diolah menggunakan operator “/” dengan nilai bagi 100 supaya

mendapatkan nilai yang sebenarnya.

4.3.5. Program Pengukuran Cahaya

Pada gambar 4.31 dapat dilihat proses pengukuran cahaya berjalan setelah tombol

mulai ditekan, pada saat tombol mulai ditekan maka variabel datamasuk akan bernilai 1.

Sebelum digunakan untuk melakukan pengukuran, modul sensor LDR akan dikalibrasi

terlebih dahulu, proses kalibrasi akan dijelaskan pada sub bab Kalibrasi Modul Sensor LDR.

Pada saat sensor tidak mendeteksi adanya cahaya yang cukup maka data yang terbaca dari

sensor akan bernilai 1, sedangkan pada saat sensor mendeteksi adanya cahaya yang cukup

maka data yang terbaca dari sensor akan bernilai 0. Data dari modul sensor LDR yang

disambungkan langsung ada Raspberry Pi, digunakan untuk melakukan proses

pengendalian lampu LED.

Gambar 4.31. Fungsi Pengukuran Cahaya


76

4.3.6. Program Proses Pengendalian Pemberian Nutrisi

Gambar 4.32. Proses Pengendalian Nutrisi

Pada gambar 4.32 dapat dilihat proses pengendalian pemberian nutrisi dimulai dengan

deklarasi variabel – variabel yang akan digunakan dalam proses. Proses pemberian nutrisi

akan berjalan jika kondisi datamasuk bernilai 1 telah terpenuhi. Untuk dapat melakukan

proses pemberian nutrisi maka dibuatlah fungsi pengaduk_on untuk menghidupkan motor,

pengaduk_off untuk mematikan motor, pompanutrisi_on untuk menghidupkan pompa

nutrisi dan pompanutrisi_off untuk mematikan pompa nutrisi. Selanjutnya jika kondisi

datamasuk bernilai 1 telah terpenuhi, untuk menentukan jumlah nutrisi yang diberikan

bergantung pada durasi hidup pompa nutrisi, untuk menentukan durasi hidup pompa nutrisi

maka digunakan variabel banding untuk menghitung selisih nilai jumlah nutrisi yang belum

terpenuhi.

Tabel 4.4. Penentu Durasi Hidup Pompa

Kondisi Nilai Variabel “banding”

(ppm)

Durasi Hidup Pompa

(s)

Pertama banding < 50 2

Kedua 50 > banding < 300 4

Ketiga Banding > 300 6

Durasi hidup pompa dapat dilihat pada tabel 4.4. Jika selisih dataTDS lebih kecil dari

batasTDSBENAR maka proses akan berjalan. Selanjutnya selisih dari dataTDS dan


77

batasTDSBENAR dimasukan ke dalam variabel bernama “banding”, jika variabel “banding”

kurang dari 50 maka pompa nutrisi akan hidup selama 2 detik kemudian motor pengaduk

hidup selama 10 detik, setelah itu akan ada jeda 5 detik untuk memberi waktu sensor

mengukur kadar TDS dengan lebih akurat. Kemudian nilai variabel “banding” lebih dari 50

dan kurang dari 300 maka pompa nutrisi akan hidup selama 4 detik kemudian motor

pengaduk hidup selama 10 detik, setelah itu akan ada jeda 5 detik untuk memberi waktu

sensor mengukur kadar TDS dengan lebih akurat. Jika kedua kondisi diatas tidak terpenuhi

maka ada kondisi ketiga yaitu nilai variabel “banding” lebih dari 300 maka pompa nutrisi

akan hidup selama 6 detik kemudian motor pengaduk hidup selama 10 detik, setelah itu akan

ada jeda 5 detik untuk memberi waktu sensor mengukur kadar TDS dengan lebih akurat.

Proses akan terus berjalan sampai batasTDS terpenuhi atau kondisi datamasuk bernilai 0.

Bagian program tersebut terdapat pada gambar 4.33.

Gambar 4.33. Proses Pengendalian Pemberian Nutrisi


78

4.3.7. Program Proses Pengendalian Rangakaian Lampu LED

Pada gambar 4.34 dapat dilihat proses pengendalian rangkaian lampu LED dimulai

dengan deklarasi variabel yang akan digunakan pada proses. Selanjutnya ketika kondisi

datamasuk bernilai 1 terpenuhi, maka selanjutnya untuk dapat menghidupkan dan

mematikan lampu dibuatlah fungsi lampu_on untuk menghidupkan lampu dan lampu_off

untuk mematikan lampu. Kemudian kondisi hidup dan mati lampu bergantung pada

pembacaan data LDR, jika variabel dataLDR bernilai 0 maka lampu akan mati karena sensor

LDR mendeteksi adanya cahaya yang cukup, sedangkan ketika variabel dataLDR bernilai 1

maka lampu akan hidup karena sensor LDR tidak mendeteksi adanya cahaya yang cukup .

Proses pembacaan nilai variabel berjalan dengan jeda 1 detik. Ketika datamasuk bernilai 0

maka kondisi datamasuk sama dengan 1 tidak terpenuhi, sehingga proses pengendalian

lampu akan berhenti dan lampu akan mati.

Gambar 4.34. Proses Pengendalian Rangkaian Lampu LED

4.3.8. Program Penyimpanan Data

Pada gambar 4.35 dapat dilihat data hasil pengukuran modul sensor TDS, modul

sensor pH, modul sensor LDR, keadaan lampu, keadaan motor pengaduk, keadaan pompa

nutrisi dan kondisi sistem sedang berjalan atau tidak akan disimpan pada file dalam format


79

“.csv”. Fungsi data_logging(): digunakan untuk melakukan proses penyimpanan data. Untuk

memepermudah proses penyimpanan data, digunakan juga fitur untuk penyimpanan data

yang sudah ada pada python digunakan, yaitu library csv. Semua data yang ingin disimpan

di deklarasikan terlebih dahulu, kemudian proses penyimpanan data dirancang akan

langsung berjalan ketika program dijalankan. Tanggal pada hari program dijalankan

dimasukan ke dalam variabel, waktu real time juga dimasukan ke dalam 2 variabel berbeda,

yaitu waktuLOG1 dan waktuLOG2. Perintah pertama yang dilakukan adalah untuk membuat

file terlebih dahulu, dengan nama “file (tanggal)”, bila file tersebut belum ada maka akan

otomatis dibuat, namun bila file tesebut sudah ada maka proses penulisan data langsung

dapat dilakukan. File tempat data disimpan akan berganti berdasarkan pergantian hari.

Setelah file sudah dibuat, semua data dimasukan ke dalam file bertipe csv dengan perintah

file.write. Proses penyimpanan file akan dilakukan jika kondisi waktu detik berganti, jika

kondisi tersebut terpenuhi, maka fungsi file.open akan dilakukan kembali lalu fungsi

file.write untuk menuliskan data. Setelah proses tersebut selesai maka akan ada jeda 1 detik,

sehingga dapat disimpulkan proses penyimpanan data dilakukan setiap 1 detik sekali.

Gambar 4.35. Program Penyimpanan Data


80

4.3.9. Pengaturan Cayenne

Pada cayenne harus dibuat sebuah device custom untuk Raspberry Pi, setelah dibuat

maka terdapat MQTT Username dan MQTT Password serta Client id yang akan digunakan

untuk mengakses cayenne melalui Raspberry Pi, username dan password tiap device berbeda

– beda maka dapat digunakan untuk mengakses device secara spesifik seperti pada gambar

4.36.

Gambar 4.36. Pembuatan Device Baru

Gambar 4.37. Fitur Bring Your Own Thing


81

Untuk mengirimkan data dan ditampilkan pada cayenne, tidak semua sensor ada pada

cayenne, maka dapat digunakan fitur bring your own thing seperti pada gambar 4.37. Pada

fitur bring your own thing terdapat banyak display widget yang dapat dipilih sesuai dengan

kebutuhan untuk menampilkan data. Terdapat banyak pilihan simbol, jenis tampilan data

serta jenis data yang akan ditampilkan. Melalui cayenne juga terdapat button atau control

widget yang dapat digunakan untuk mengontrol atau memberi masukan ke raspi seperti pada

gambar 4.38, terdapat berbagai macam button baik custom maupun yang sudah disediakan

oleh cayenne, fungsi button yang sudah disediakan cayenne salah satunya adalah button yang

dapat digunakan untuk mematikan raspberry pi. Namun pada alat sistem kendali hidroponik,

fitur tersebut tidak digunakan, fitur yang digunakan hanya display widget data analog dan

data digital.

Gambar 4.38. Pengaturan Custom Widget

Gambar 4.39. Tampilan Dashboard yang berisi Widget-Widget


82

Pada gambar 4.39. dapat dilihat display widget yang digunakan pada plant sistem

kendali hidroponik ada 8, yaitu display nilai analog TDS, display nilai analog pH, display

nilai digital lampu, display nilai digital motor pengaduk, display nilai digital pompa nutrisi,

display nilai analog lampu, display nilai analog motor pengaduk, display nilai analog pompa

nutrisi. Display nilai analog dan digital akan berubah, untuk nilai analog maka data angka

akan berubah sesuai data yang diterima dari Raspberry Pi namun nilai tersebut tidak berubah

setiap waktu tetapi ada jeda 3 detik sehingga tidak dapat disebut real time namun selisih

waktu 3 detik tersebut tidak terlalu signifikan karena pada perubahan data serta pengiriman

data dari Arduino ke Raspberry pi juga terdapat delay, sedangan untuk nilai digital yang

berupa nilai 0 dan 1 direpresetasikan ke dalam bentuk warna gambar, jika data yang diterima

bernilai 0 maka gambar berwarna abu-abu dan jika data yang diterima bernilai 1 maka

gambar berwarna kuning atau biru, data digital tersebut juga ditampilkan pada display nilai

analog karena terkadang display nilai digital yang berupa gambar mengalami glitch. Data

yang ditampilkan pada cayenne tidak secara real time namun ada delay selama 3 detik,

sehingga interval pengiriman data adalah 3 detik.

4.3.10. Sistem Pemantauan Jarak Jauh

Gambar 4.40. Sistem Pemantauan Jarak Jauh


83

Pada gambar 4.40 dapat dilihat data hasil pengukuran modul sensor TDS, modul

sensor pH, modul sensor LDR, keadaan lampu, keadaan motor pengaduk, keadaan pompa

nutrisi dan kondisi sistem sedang berjalan atau tidak, akan dikirim melalui internet ke

Cayenne sebagai sistem pemantauan jarak jauh. Proses pengiriman dilakukan dengan

membuat fungsi proses_cayenne(): dan menggunakan library cayenne sendiri yang sudah

diimport pada awal program. Semua variabel berisi data yang akan dikirim terlebih dahulu

di deklarasikan, kemudian jika kondisi datamasuk bernilai 1 sudah terpenuhi dan jika kondisi

kirim cayenne bernilai 1 sudah terpenuhi, maka proses penghubungan langsung dilakukan.

Protokol koneksivitas yang digunakan adalah MQTT, setelah melakukan pembuatan custom

device pada cayenne myDevice maka akan didapat Username, Password dan MQTT Client

Id dari device tersebut.

Setiap data dimasukan ke channel masing – masing widget, terdapat 5 data yang

dikirim, maka terdapat 5 channel yang digunakan. Pengiriman dilakukan dengan

menggunakan perintah client.virtualWrite yang berulang terus menerus dengan jeda 3 detik.

Pada saat perulangan dilakukan, kondisi datamasuk dibaca terus menerus. Ketika datamasuk

bernilai 0 maka kirimcayenne juga akan bernilai 0, sehingga ketika kondisi datamasuk dan

kirimcayenne pada bagian awal program tidak terpenuhi, maka proses pengiriman data jarak

jauh akan berhenti dan koneksi dengan cayenne juga akan terputus. Namun ketika kondisi

datamasuk bernilai 1 dan kondisi kirimcayenne juga bernilai 1, maka cayenne dan Raspberry

Pi akan kembali terhubung dan mulai mengirimkan data.

4.3.11. Kalibrasi Modul Sensor TDS

Sensor pH dan sensor TDS merupakan modul, untuk menentukan kebenaran nilai yang

diperoleh dari hasil pengukuran sensor maka harus dilakukan kalibrasi menggunakan alat

ukur yang memang sudah terjamin kebenaran nilai yang terukur yaitu pH meter dan TDS

EC meter. Untuk melakukan hal tersebut maka dilakukan pengukuran nilai dari masing –

masing sensor bersamaan dengan alat ukur masing – masing dengan beberapa jenis cairan.

Sensor yang telah diukur pertama adalah sensor TDS menggunakan TDS EC meter sebagai

pembanding, pertama sensor dan alat ukur digunakan di udara, kedua alat ukur menunjukan

nilai yang sama yaitu 0 ppm seperti pada gambar 4.41, hal tersebut terjadi karena memang

alat ukur digunakan untuk mengukur media berupa air yaitu total zat padat yang terlarut

dalam air.


84

Gambar 4.41. Sensor dan Alat ukur di udara

Tetapi terkadang ketika sensor diletakkan di udara, menunjukan nilai 2 sampai 6 ppm

yang seharus 0 ppm seperti pada gambar 4.42, berarti terkadang ketepatan sensor tidak

100%. Hal ini disebabkan karena masih ada air atau partikel lain yang tersisa pada probe

sensor.

Gambar 4.42. Sensor dan Alat ukur di udara

Kemudian sensor dan alat ukur digunakan untuk mengukur air keran seperti pada

gambar 4.43. Pada pengukuran air keran, sensor menunjukan nilai 154 ppm, sedangkan alat

ukur menunjukan nilai 149 ppm, terdapat perbedaan nilai 5 ppm karena ketepatan sensor

terkadang tidak 100%, pada pengukuran ini ketepatannya 97%.


85

Gambar 4.43. Sensor dan Alat Ukur di air keran.

Pengukuran selanjutnya dilakukan pada air aquades yaitu air distilasi atau

penyulingan. Aquades merupakan air murni, sehingga hasil pengukuran seharusnya

mendekati 0 ppm. Namun pada pengukuran sensor menunjukan nilai 6 ppm sedangkat alat

ukur menunjukan nilai 5 ppm seperti pada gambar 4.44 , pada pengukuran ini ketepatannya

99% yang berarti memiliki error sebesar 1%.

Gambar 4.44. Sensor dan Alat Ukur di air aquades

Pada pengukuran berikutnya, larutan yang dibuat adalah 50 ml aquades dan 2.51 gram

gula. Pada pengukuran larutan ini hasil pengukuran sensor menunjukan nilai 35 ppm


86

sedangkan alat ukur menunjukan nilai 34 ppm seperti pada gambar 4.45, pada pengukuran

ini ketepatannya 99%.

Gambar 4.45. Sensor dan Alat ukur di aquades dan 2.51 gram gula

4.3.12. Kalibrasi Modul Sensor pH

Pada bagian kedua yaitu kalibrasi modul sensor pH dengan pH meter sebagai

pembanding. Pada saat pertama kali digunakan, proses pengambilan nilai offset harus

dilakukan untuk kemudian digunakan ke dalam perhitungan nilai pH supaya perhitungannya

dapat menjadi lebih akurat karena nilai offset setiap modul tidak sama. Modul sensor pH dan

pH meter digunakan untuk mengukur larutan buffer yang bernilai 7.00, pada saat pertama

kali digunakan, hasil pembacaan modul sensor pH menunjukan nilai 6.70 dan pH meter

menunjukan nilai 7.00 yang berarti selisih nilai pengukuran adalah 0.3, selisih nilai 0.3

tersebut digunakan sebagai nilai offset yang akan ditambahkan pada program pengkuran

modul sensor pH. Proses kalibrasi ini hanya perlu dilakukan satu kali setiap 6 bulan. Setelah

pengambilan nilai offset selesai dilakukan maka pengukuran nilai modul sensor dan pH

meter kembali dilakukan menggunakan larutan buffer dengan pH 7.00, 4.00, dan 10.1.

Pertama modul sensor dan pH meter digunakan untuk mengukur pH dengan larutan buffer

yang memiliki nilai pH 7.00, hasil pengukuran sensor menunjukan nilai pH 7.01 sedangkan

alat ukur menunjukan nilai 7.00 seperti pada gambar 4.9, terdapat selisih nilai 0.01 berarti

ketepatan sensor tidak 100%. Pada proses pengukuran sebenarnya alat ukur membutuhkan


87

waktu yang lebih lama dari sensor untuk mendapatkan hasil akhir pengukuran, pada

penggunaan alat ukur harus menunggu sekitar 10 detik untuk mencapai nilai yang stabil.

Gambar 4.46. Pengukuran Larutan Buffer dengan pH 7.00

Pada pengukuran berikutnya, larutan yang digunakan adalah larutan buffer dengan pH

4.00, penggunaan larutan ini bertujuan kalibrasi sensor supaya dapat mengukur senyawa

asam. Pada awal pengukuran, sensor perlu di kalibrasi karena nilainya tidak sesuai dengan

alat ukur, sehingga setelah kalibrasi diperoleh hasil pengukuran sensor menunjukan nilai pH

4.00 sedangkan alat ukur menunjukan nilai ph 4.00 seperti pada gambar 4.47, pada

pengukuran ini ketepatannya 100%.



88

Pada pengukuran berikutnya, larutan yang digunakan adalah larutan buffer dengan pH

10.1, penggunaan larutan ini bertujuan kalibrasi sensor supaya dapat mengukur senyawa

basa. Pada awal pengukuran, sensor perlu di kalibrasi karena nilainya tidak sesuai dengan

alat ukur, sehingga setelah kalibrasi diperoleh hasil pengukuran sensor menunjukan nilai pH

10.10 sedangkan alat ukur menunjukan nilai ph 10.1 seperti pada gambar 4.48, pada

pengukuran ini ketepatannya 100%.


4.3.13. Kalibrasi Modul Sensor LDR

Untuk mendapatkan nilai pengukuran pencahayaan maka sensor harus dikalibrasi

dengan menggunakan Lux Meter yaitu aplikasi Lux Light Meter pada smartphone. Plant

hidroponik akan diletakkan di sebelah jendela untuk menghemat penggunaan listrik,

sehingga ketika ada cahaya matahari yang cukup maka lampu tidak akan hidup. Data yang

harus diambil adalah pengukuran cahaya pada saat cuaca cerah dan mendung sebagai acuan.

Pada saat cuaca cerah, Lux Meter menunjukan nilai lebih dari 500 Lux dan pada saat cuaca

mendung, Lux Meter menunjukan nilai kurang dari 500 Lux. Sesuai dengan penjelasan pada

sub bab 2.1, tanaman selada termasuk tanaman low light plants, sehingga dapat ditanam di

dalam ruangan. Modul sensor LDR harus dikalibrasi terlebih dahulu sehingga dapat

menunjukan nilai yang sesuai untuk memberikan nilai 0 dan 1 pada Raspberry Pi. Proses

kalibrasi sensor dilakukan dengan menggunakan Arduino untuk membaca data analog dari


89

sensor, data dari sensor analog tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan apakah

nilai Lux cahaya sudah cukup atau belum, sehingga hasil nilai pembacaan disesuaikan

dengan Lux yang tertampil pada Lux Light Meter seperti pada gambar 4.49. Sumber cahaya

yang digunakan adalah lampu, pengubahan nilai Lux yang diberikan dilakukan dengan cara

mengubah jarak lampu dari sensor dan smartphone.

Gambar 4.49. Kalibrasi Modul Sensor LDR Mati

Proses kalibrasi sensor disesuaikan dengan nilai Lux Meter, pada saat nilai Lux cahaya

kurang dari 500 maka indikator modul sensor LDR akan mati seperti pada gambar 3.49,

sedangkan pada saat nilai Lux cahaya lebih dari 500 maka indikator pada modul sensor LDR

akan hidup seperti pada gambar 3.50.

Gambar 4.50. Kalibrasi Modul Sensor LDR Hidup


90

4.3.14. Perubahan Pada Software

Pada perancangan terdapat modul RTC yang akan digunakan untuk penjadwalan

pemberian nutrisi namun setelah diimplementasikan hal tersebut tidak terlalu cocok karena

kurang optimal untuk sistem pemberian nutrisi, lebih optimal jika ketika nilai TDS

berkurang maka nutrisi langsung ditambahkan. Maka sistem pemberian nutrisi tersebut

diganti menjadi sistem pemberian nutrisi yang langsung bergantung pada nilai TDS dalam

air, bila nilai TDS kurang dari batas yang telah ditentukan maka sistem pemberian nutrisi

akan berjalan.

4.3.15. Implementasi Lampu LED

Pada hasil implementasi LED untuk membuktikan bahwa spektrum warna lampu yang

digunakan telah sesuai dapat ditentukan menggunakan Spektrometer yaitu aplikasi Aspectra

Mini pada smartphone dan hasilnya dapat dilihat pada gambar 4.51. Lampu diletakkan

sekitar 22 cm di atas tanaman, dengan menggunakan aplikasi Aspectra Mini, seperti pada

gambar dengan sumbu x yaitu panjang area yang terukur dan sumbu y panjang gelombang

spektrum warna. Bagian spektrum yang terukur pada bagian kiri yaitu warna biru terukur

panjang gelombang berkisar sekitar 300 nm sampai 450 nm, pada bagian tengah yaitu warna

merah terukur panjang gelombang berkisar sekitar 630 nm sampai 760 nm, sementara pada

bagian kanan ada sedikit yang terdeteksi sebagai warna merah muda menunjukan nilai

mendekati 1000 nm.

Gambar 4.51. Spektrum Warna Lampu


91

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengujian serta pengambilan data, dapat diambil kesimpulan :

1. Sistem pengukuran modul sensor TDS dan pH dapat mengukur dengan baik, nilai

rata – rata kebenaran relatif hasil pengukuran modul sensor TDS adalah 97.16%

dan nilai rata – rata kebenaran relatif hasil pengukuran modul sensor pH adalah

99.96%.

2. Sistem Pencampuran Nutrisi dan Pengadukan Nutrisi dapat berjalan dengan baik,

nilai rata – rata kebenaran relatif sistem adalah 98.77%, proses tersebut berjalan

dengan waktu rata – rata 125 detik.

3. Sistem Pengendalian Lampu dapat berjalan dengan baik, nilai rata – rata

kebenaran relatif sistem adalah 100%, respon sistem berjalan dengan waktu rata

– rata 0.5 detik.

4. Graphical User Interface dapat berjalan dengan baik, data dapat ditampilkan

pada GUI secara real time, perintah – perintah dapat diberikan melalui GUI dan

dapat langsung berjalan secara real time.

5. Sistem pemantauan jarak jauh menggunakan Cayenne dapat berjalan dengan

baik, ketepatan data yang ditampilkan adalah 100%, namun respon pengiriman

data dengan waktu rata – rata 3 detik sehingga data yang ditampilkan tidak real

time karena ada penambahan delay selama 3 detik supaya jumlah data yang

dikirim tidak melebihi 60 data per menit.

5.2. Saran

Saran-saran bagi pengembang selanjutnya adalah sebagai berikut :

1. Program utama alat dapat dibuat dengan lebih efisien supaya program dapat

berjalan dengan lebih baik.

2. Perancangan perangkat keras harus lebih matang supaya alat dapat tertata secara

lebih rapih supaya alat dapat aman dari bahaya seperti air atau konslet.

3. Dapat dilakukan penambahan komponen untuk penambahan air sehingga dapat

membantu dalam proses menstabilkan sistem supaya dapat terjadi lebih cepat dan

mendapatkan hasil yang lebih akurat.


92

DAFTAR PUSTAKA

[1] Tribun News. 2017. Hidroponik Solusi Menanam di Tengah Ibukota.

http://www.tribunnews.com/nasional/2017/09/26/hidroponik-solusi-menanam-di-

tengah-ibukota, diakses 31 Oktober 2018.

[2] Deaton, Jeremy. 2019. Artificial intelligence is transforming the way we farm.

https://qz.com/1673837/artificial-intelligence-is-changing-the-way-we-farm/, diakses

12 April 2019.

[3] Buku Statistik Data Lahan Tahun 2012-2016

[4] Hamdani, Trio. 2017. Kota Semakin Padat, Hunian Vertikal Bisa Jadi Solusi.

https://economy.okezone.com/read/2017/04/26/470/1676750/kota-semakin-padat-

hunian-vertikal-bisa-jadi-solusi, diakses 16 November 2018.

[5] Vyas, Kashyap. 2018. 13 Vertical Farming Innovations That Could Revolutionize

Agriculture. https://interestingengineering.com/13-vertical-farming-innovations-that-

could-revolutionize-agriculture, diakses 13 April 2019.

[6] Baraniuk, Chris. 2017. How Vertical Farming Reinvents Agriculture.

https://www.bbc.com/future/article/20170405-how-vertical-farming-reinvents-

agriculture, diakses 10 April 2019.

[7] Azzamy. 2017. Tutorial Lengkap Cara Menanam Selada Hidroponik Sistem Sumbu

Sederhana. https://mitalom.com/tutorial-lengkap-cara-menanam-selada-hidroponik-

sistem-sumbu-sederhana/, diakses 11 Desember 2018.

[8] Azzamy. 2015. Tabel PPM dan pH Nutrisi Sayuran Daun. https://mitalom.com/tabel-

ppm-dan-ph-nutrisi-sayuran-daun/, diakses 11 Desember 2018.

[9] Wicaksono, Bayu D. 2018. Hidroponik Bukan Hanya Metode Menjanjikan, tapi Kini

Makin Canggih. https://www.idntimes.com/science/experiment/bayu/kecanggihan-

teknik-hidroponik/full, diakses 16 November 2018.


http://www.tribunnews.com/nasional/2017/09/26/hidroponik-solusi-menanam-di-tengah-ibukota

http://www.tribunnews.com/nasional/2017/09/26/hidroponik-solusi-menanam-di-tengah-ibukota

https://qz.com/1673837/artificial-intelligence-is-changing-the-way-we-farm/

https://economy.okezone.com/read/2017/04/26/470/1676750/kota-semakin-padat-hunian-vertikal-bisa-jadi-solusi

https://economy.okezone.com/read/2017/04/26/470/1676750/kota-semakin-padat-hunian-vertikal-bisa-jadi-solusi

https://interestingengineering.com/13-vertical-farming-innovations-that-could-revolutionize-agriculture

https://interestingengineering.com/13-vertical-farming-innovations-that-could-revolutionize-agriculture

https://www.bbc.com/future/article/20170405-how-vertical-farming-reinvents-agriculture

https://www.bbc.com/future/article/20170405-how-vertical-farming-reinvents-agriculture

https://mitalom.com/tutorial-lengkap-cara-menanam-selada-hidroponik-sistem-sumbu-sederhana/

https://mitalom.com/tutorial-lengkap-cara-menanam-selada-hidroponik-sistem-sumbu-sederhana/

https://mitalom.com/tabel-ppm-dan-ph-nutrisi-sayuran-daun/

https://mitalom.com/tabel-ppm-dan-ph-nutrisi-sayuran-daun/

https://www.idntimes.com/science/experiment/bayu/kecanggihan-teknik-hidroponik/full

https://www.idntimes.com/science/experiment/bayu/kecanggihan-teknik-hidroponik/full

93

[10] Pumphrey, Clint. 2017. What Veggies can you grow in a shady yard?.

https://home.howstuffworks.com/veggies-to-grow-in-shady-yard.htm, diakses 16

November 2018.

[11] Robinson, Paul. 2018. How much light do my indoor plants needs?.

https://www.plantmaid.com/how-much-light-do-my-indoor-plants-needs/, diakses 20

April 2019.

[12] Hi-Jo. 2018. Mengenal Sistem Hidroponik NFT. http://hidroponikjogja.com/sistem-

nft/ , diakses 16 November 2018.

[13] Eitel, Lisa. 2011. What are dc motors and how do definition vary? Technical summary

for engineers. https://www.motioncontroltips.com/dc-motors/ , diakses 14 Mei 2019.

[14] Verder. 2018. How Do Diaphragm Pumps Work.

https://www.verderliquids.com/gb/en/pumps-by-principle/diaphragm-pump/how-do-

diaphragm-pumps-work/ , diakses 8 Mei 2019.

[15] Aspencore. 2018. Real – Time Clocks . https://www.electronics-

tutorials.ws/connectivity/real-time-clocks.html , diakses 20 April 2019.

[16] Immersa Lab. 2018. Pengertian Sensor LDR, Fungsi dan Cara Kerja LDR.

https://www.immersa-lab.com/pengertian-sensor-ldr-fungsi-dan-cara-kerja-ldr.htm ,

diakses pada 20 April 2019.

[17] Oregon State University. 5V Two Channel Relay.

https://eecs.oregonstate.edu/tekbots/modules/2chrelay, diakses 21 April 2019.

[18] Kobayashi, K., Amore, T., & Lazaro, M. 2012. Light-Emitting Diodes (LEDs) for

Miniature Hydroponic Lettuce., vol. 3, 74-77. doi:

http://dx.doi.org/10.4236/opj.2013.31012.

https://www.researchgate.net/publication/258807915_Light-

Emitting_Diodes_LEDs_for_Miniature_Hydroponic_Lettuce , diakses 11 Desember

2018.

[19] Morrow, Robert C. 2008. LED Lightning in Horticulture., vol. 43: Issue 7, 1947-1950.

doi:https://doi.org/10.21273/HORTSCI.43.7.1947.


https://home.howstuffworks.com/veggies-to-grow-in-shady-yard.htm

https://www.plantmaid.com/how-much-light-do-my-indoor-plants-needs/

https://www.motioncontroltips.com/dc-motors/

94

https://journals.ashs.org/hortsci/view/journals/hortsci/43/7/article-p1947.xml, diakses

11 Desember 2018.

[20] McGew, Matt. - . What is the Difference Between SMD and LEDs.

https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_F

or_Arduino_SKU:_SEN0244#More_Documents , diakses 23 April 2019.

[21] Dfrobot. 2018. Gravity: Analog TDS Sensor / Meter For Arduino SKU: SEN0244.

https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_F

or_Arduino_SKU:_SEN0244#More_Documents , diakses 17 November 2018.

[22] Dfrobot. 2018. PH Meter(SKU: SEN0161).

https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/PH_meter(SKU:_SEN0161) , diakses 12

Desember 2018.

[23] Aqeel, Adnan. 2018. Introduction to Arduino Mega 2560.

https://www.theengineeringprojects.com/2018/06/introduction-to-arduino-mega-

2560.html , diakses 30 November 2018.

[24] Osoyoo. 2017. Raspberry Pi Starter Kit Lesson 2: Introduction of Raspberry Pi GPIO.

http://osoyoo.com/2017/06/26/introduction-of-raspberry-pi-gpio/ , diakses 21 April

2019.

[25] Aqeel, Adnan. 2018. Introduction to Raspberry Pi 3.

https://www.theengineeringprojects.com/2018/04/introduction-to-raspberry-pi-3.html

, diakses 13 Desember 2018.

[26] Gibbs, Mark. 2016. Cayenne, how to manage a frustration of IoT devices.

https://www.networkworld.com/article/3093369/internet-of-things/cayenne-how-to-

manage-a-frustration-of-iot-devices.html , diakses 13 Desember 2018.

[27] Tenny, Kevin M., & Keenaghan, Michael. 23 Juni 2019. Ohm’s Law.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441875/ , diakses 30 Agustus 2019.


https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441875/

LAMPIRAN


L - 1

Lising Program Raspberry Pi

#TUGAS AKHIR

#SISTEM KENDALI HIDROPONIK DALAM RUANGAN BERBASIS RASPBERRY

PI

#ANDRIAN BUDIAWAN LIM

#155114048

import Tkinter

from Tkinter import*

from time import sleep

import os, sys

import RPi.GPIO as GPIO

import time

import thread

import serial

import datetime

from datetime import datetime

import csv

import cayenne.client

global nutrisi, datamasuk, dataTDS, dataRLYLDR, dataLDR, dataPH, indimotor,

indipompa, indilampu, batasTDS, mulaiproses

global batasTDSBENAR, tanaman, batasPH,nomordata, indicayenne, kirimcayenne

dataTDS = 0

dataPH = 0

nutrisi=0

hitungmotor=0

datamasuk = 0

mentahLDR = 0

dataLDR = 0

indimotor = 0

indipompa = 0

indilampu = 0

batasTDS = 0

mulaiproses = 0

batasTDSBENAR = 0

tanaman = 0

batasPH = 0

nomordata = 1

indicayenne = 0

kirimcayenne = 0

GPIO.setwarnings(False)

LDR1=[37]


L - 2

RLYLDR=[13]

RLY1=[11]

RLY2=[16,18]

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(LDR1, GPIO.IN)

GPIO.setup(RLYLDR, GPIO.OUT)

GPIO.setup(RLY1, GPIO.OUT)

GPIO.setup(RLY2, GPIO.OUT)

GPIO.output(RLY1,GPIO.HIGH)


GPIO.output(RLYLDR, GPIO.HIGH)

#dataLDR = GPIO.input(37)

def __GUI__():

global nutrisi, datamasuk, dataTDS, GUIme, dataLDR, dataPH, indimotor, indipompa,

indilampu, batasTDS, mulaiproses

global batasTDSBENAR, batasPH, tanaman, indicayenne, kirimcayenne

def jam():

waktu=time.strftime('%d / %m / %Y \n \n %H : %M : %S')

if waktu !=0:

labelWAKTU.configure(text = waktu, font="Times 12", bg="grey79", fg="black")

GUIme.after(50,jam)

def mulaiambil():

global datamasuk, dataTDS

datamasuk = 1

def UpdateDataTDS():

global dataTDS, datamasuk

if datamasuk == 1:

labelTDS.config(text = dataTDS, font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

else:

labelTDS.config(text = " ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

dataTDS = 0

batasTDS = 0

GUIme.after(50,UpdateDataTDS)

def UpdateDataLDR():

global dataLDR, datamasuk

if datamasuk == 1:

labelLDR.config(text = dataLDR, font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

else:


L - 3

labelLAMPU.config(text = " ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelCAHAYA.config(text =" ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelPOMPA.config(text =" ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelMOTOR.config(text =" ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelCAYENNE.config(text =" ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

dataLDR = 0

indilampu = 0

GUIme.after(50,UpdateDataLDR)

def UpdateDataPH():

global dataPH, datamasuk

if datamasuk == 1:

labelPH.config(text = dataPH, font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

else:

labelPH.config(text = " ", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

dataPH = 0

batasPH = 0

GUIme.after(50,UpdateDataPH)

def ambilbatas():

global datamasuk, batasTDS, batasTDSBENAR, tanaman, batasPH

tanaman = entry1.get()

batasTDS = entry2.get()

batasPH = entry3.get()

batasTDSBENAR = int(batasTDS)

labelTANAMAN.config(text = tanaman, font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelBATAS.config(text = batasTDSBENAR, font="Times 12", bg='grey79',

fg='black')

labelBATASPH.config(text = batasPH, font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

def mulaiproses1():

global mulaiproses, datamasuk

if datamasuk == 1:

mulaiproses = 1

def indikator():

global datamasuk

if datamasuk == 1:

if indilampu == 1:

labelLAMPU.config(text ="Hidup", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelCAHAYA.config(text ="Kurang", font="Times 12", bg='grey79',

fg='black')

laANIMASI6.config(bg="green")





L - 4

else:

labelLAMPU.config(text ="Mati", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

labelCAHAYA.config(text ="Cukup", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

laANIMASI6.config(bg="red")




if indipompa == 1:

labelPOMPA.config(text ="Hidup", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')







else:

labelPOMPA.config(text ="Mati", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')







if indimotor == 1:

labelMOTOR.config(text ="Hidup", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')


laANIMASI1a.config(bg="green")







else:

labelMOTOR.config(text ="Mati", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')


laANIMASI1a.config(bg="red")







if indicayenne == 1:


L - 5

labelCAYENNE.config(text ="Tersambung", font="Times 12", bg='grey79',

fg='black')

else:

labelCAYENNE.config(text ="Terputus", font="Times 12", bg='grey79',

fg='black')

if datamasuk == 1:

labelSISTEM.config(text ="Berjalan", font="Times 16", bg='green', fg='black')

else:

labelSISTEM.config(text ="Berhenti", font="Times 16", bg='red', fg='black')

GUIme.after(50,indikator)

def kirimcayenne1():

global indicayenne, kirimcayenne

kirimcayenne = 1

indicayenne = 1

def berhentisistem():

global datamasuk, mulaiproses, kirimcayenne

datamasuk = 0

mulaiproses = 0

indicayenne = 0

kirimcayenne = 0

dataTDS = 0

dataPH = 0

GPIO.output(RLYLDR, GPIO.HIGH)

labelSISTEM.config(text ="Berhenti", font="Times 16", bg='red', fg='black')

labelCAYENNE.config(text ="Terputus", font="Times 12", bg='grey79', fg='black')

laANIMASI1.config(bg="black")















laANIMASI1a.config(bg="black")



L - 6



def keluarsistem():

os._exit(0)

GUIme = Tk()

GUIme.geometry("1000x800")

GUIme.title('Graphic User Interface Sistem Kontrol Hidroponik')

w= Frame(GUIme,bg='gray20', bd=1 )

w.pack(side=TOP,fill=BOTH,expand=1)

judul3 = Label(w, text="", font=12)

judul3.config(height=1, width=50)

judul3.pack()

judul1 = Label(w, text="SISTEM KENDALI HIDROPONIK DALAM RUANGAN",

font=12)


judul1.pack()

judul2 = Label(w, text="BERBASIS RASPBERRY PI", font=12)


judul2.pack()

judul4 = Label(w, text="", font=12)


judul4.pack()

labelSISTEM = Label(w, text="Berhenti",bg="grey79", fg="black", font=16)

labelSISTEM.pack()

labelSISTEM.place(x=468, y=100)

labelWAKTU = Label(w, bg="grey79", fg="black")

labelWAKTU.pack()

labelWAKTU.place(x=455, y=135)

ca1=Canvas(w,bg='brown',bd=1,width=150, height=300 )

ca1.pack(side=TOP)

ca1.place(x=250, y=120)

mulai1= Button(ca1, height=4,width=6, text="mulai", bg='green',

command=mulaiambil)

mulai1.pack(side=LEFT)

ca2=Canvas(w,bg='brown',bd=1,width=150, height=300 )

ca2.pack(side=TOP)

ca2.place(x=675, y=120)

berhenti1= Button(ca2, height=4,width=6, text="berhenti", bg='red',

command=berhentisistem)


L - 7

berhenti1.pack(side=RIGHT)

caEXIT=Canvas(w,bg='brown',bd=1,width=150, height=300 )

caEXIT.pack(side=TOP)

caEXIT.place(x=850, y=10)

keluar1= Button(caEXIT, height=4,width=6, text="Keluar", bg='cyan2',

command=keluarsistem)

keluar1.pack(side=RIGHT)

#TOMBOL

caBATAS=Canvas(w,bg='gold',bd=1,width=230,height=50)

caBATAS.pack(side=TOP,fill=BOTH)

caBATAS.place(x=30, y=410)

caBATAS.create_text(120,30,fill="darkblue", font="Times 12", text="TOMBOL

PROSES")

ambilBATAS1= Button(w, height=2,width=12, text=" Ambil \n Masukan", bg='white',

command=ambilbatas)

ambilBATAS1.pack(side=RIGHT)

ambilBATAS1.place(x=83, y=470)

mulaiproses11= Button(w, height=2,width=12, text="Mulai Proses \n Pemberian

Nutrisi", bg='white', command=mulaiproses1)

mulaiproses11.pack(side=RIGHT)

mulaiproses11.place(x=83, y=520)

kirimCAYENNE11= Button(w, height=2,width=12, text="Mulai Cayenne", bg='white',

command=kirimcayenne1)

kirimCAYENNE11.pack(side=RIGHT)

kirimCAYENNE11.place(x=83, y=570)

#GAMBAR PENGADUK

caAKTUATOR1=Canvas(w,bg='gold',bd=1,width=120,height=50)

caAKTUATOR1.pack(side=TOP,fill=BOTH)

caAKTUATOR1.place(x=290, y=210)

caAKTUATOR1.create_text(60,28,fill="darkblue", font="Times 12", text=" MOTOR

\n PENGADUK")

caANIMASI1=Canvas(w,bg='gray79',bd=1,width=120,height=120)

caANIMASI1.pack(side=TOP,fill=BOTH)

caANIMASI1.place(x=290, y=270)


L - 8

laANIMASI1 = Label(caANIMASI1, bg="black", width = 2, height = 3)

laANIMASI1.pack()

laANIMASI1.place(x=50, y=2)


laANIMASI2.pack()



laANIMASI3.pack()



laANIMASI4.pack()



laANIMASI5.pack()


laANIMASI1a = Label(caANIMASI1, bg="black", width = 2, height = 1)

laANIMASI1a.pack()

laANIMASI1a.place(x=70, y=2)


laANIMASI2a.pack()



laANIMASI3a.pack()



laANIMASI4a.pack()


#GAMBAR LAMPU




caAKTUATOR2.create_text(60,28,fill="darkblue", font="Times 12", text=" LAMPU")





laANIMASI6.pack()


L - 9



laANIMASI7.pack()



laANIMASI8.pack()



laANIMASI9.pack()


#caANIMASI1.create_rectangle(2,64,40,44,fill='red') #kiri

#caANIMASI1.create_rectangle(62,64,100,44,fill='red') #kanan

#caANIMASI1.create_rectangle(45,48,56,59,fill='red') #tengah

#caANIMASI1.create_rectangle(41,2,61,40,fill='red') #atas

#caANIMASI1.create_rectangle(41,66,61,100,fill='red') #bawah

#GAMBAR POMPA




caAKTUATOR2.create_text(60,28,fill="darkblue", font="Times 12", text=" POMPA \n

NUTRISI")





laANIMASI10.pack()



laANIMASI11.pack()



laANIMASI12.pack()



laANIMASI13.pack()




L - 10

laANIMASI14.pack()



laANIMASI15.pack()


#KETERANGAN

caKETERANGANANIMASI=Canvas(w,bg='white',bd=1,width=230,height=90)

caKETERANGANANIMASI.pack(side=TOP,fill=BOTH)

caKETERANGANANIMASI.place(x=380, y=400)

caKETERANGANANIMASI.create_text(120,50,fill="darkblue", font="Times 12",

text=" KETERANGAN \n ---------- \n HITAM = SISTEM MATI \n MERAH =

MATI \n HIJAU = HIDUP")

#CANVAS INPUT#

ca3judul=Canvas(w,bg='gold',bd=1,width=230,height=50)

ca3judul.pack(side=TOP,fill=BOTH)

ca3judul.place(x=30, y=210)

ca3judul.create_text(120,30,fill="darkblue", font="Times 12", text="MASUKAN")

ca3=Canvas(w,bg='white',bd=1,width=230, height=130 )

ca3.pack(side=TOP,fill=BOTH)

ca3.place(x=30, y=270)

ca3.create_text(73,20,fill="darkblue", font="Times 12", text="Jenis Tanaman")

ca3.create_text(62,60,fill="darkblue", font="Times 12", text="Batas TDS")

ca3.create_text(58,100,fill="darkblue", font="Times 12", text="Batas pH")

entry1 = Entry(ca3,width=7, bg='gray79')

entry1.pack(side=BOTTOM,fill=BOTH)

entry1.place(x=150,y=15)







#CANVAS KEADAAN#


L - 11

ca4judul=Canvas(w,bg='gold',bd=1,width=230,height=50)

ca4judul.pack(side=TOP,fill=BOTH)

ca4judul.place(x=735, y=210)

ca4judul.create_text(115,25,fill="darkblue", font="Times 12", text="

KEADAAN \n SENSOR DAN AKTUATOR")



ca4.place(x=735, y=270)



ca41.place(x=735, y=350)



ca42.place(x=735, y=430)

ca4.create_text(60,15,fill="darkblue", font="Times 12", text="Jenis Tanaman")

ca4.create_text(48,37,fill="darkblue", font="Times 12", text="Batas TDS")

ca4.create_text(43,60,fill="darkblue", font="Times 12", text="Batas pH")

ca41.create_text(45,15,fill="darkblue", font="Times 12", text="Nilai TDS" )

ca41.create_text(49,37,fill="darkblue", font="Times 12", text="Tingkat pH")

ca41.create_text(38,60,fill="darkblue", font="Times 12", text="Cahaya")

ca42.create_text(38,19,fill="darkblue", font="Times 12", text="Lampu")

ca42.create_text(35,44,fill="darkblue", font="Times 12", text="Motor")

ca42.create_text(58,69,fill="darkblue", font="Times 12", text="Pompa Nutrisi")

ca42.create_text(42,93,fill="darkblue", font="Times 12", text="Cayenne")

labelTANAMAN = Label(ca4, text = tanaman, bg="grey79", fg="black")

labelTANAMAN.pack()

labelTANAMAN.place(x=150, y=7)

labelBATAS = Label(ca4, text = batasTDSBENAR, bg="grey79", fg="black")

labelBATAS.pack()

labelBATAS.place(x=150, y=29)

labelBATASPH = Label(ca4, text = batasPH, bg="grey79", fg="black")

labelBATASPH.pack()

labelBATASPH.place(x=150, y=51)

labelLDR = Label(ca4, bg="grey79", fg="black")

labelLDR.pack()

labelLDR.place(x=250, y=10)

labelTDS = Label(ca41, bg="grey79", fg="black")

labelTDS.pack()

labelTDS.place(x=150, y=6)


L - 12

labelPH = Label(ca41, bg='grey79', fg='black')

labelPH.pack()

labelPH.place(x=150, y=29)

labelCAHAYA = Label(ca41, bg='grey79', fg='black')

labelCAHAYA.pack()

labelCAHAYA.place(x=150, y=52)

labelLAMPU = Label(ca42, bg="grey79", fg="black")

labelLAMPU.pack()

labelLAMPU.place(x=150, y=10)

labelMOTOR = Label(ca42, bg="grey79", fg="black")

labelMOTOR.pack()

labelMOTOR.place(x=150, y=35)

labelPOMPA = Label(ca42, bg="grey79", fg="black")

labelPOMPA.pack()

labelPOMPA.place(x=150, y=60)

labelCAYENNE = Label(ca42, bg="grey79", fg="black")

labelCAYENNE.pack()

labelCAYENNE.place(x=150, y=85)

thread.start_new_thread(jam, ())

thread.start_new_thread(UpdateDataPH,())

thread.start_new_thread(UpdateDataTDS,())

thread.start_new_thread(UpdateDataLDR,())

thread.start_new_thread(indikator,())

GUIme.mainloop()

def data_serial_tds_ph():

ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0',9600)

s = [0]

global dataTDS, dataTDS1, nilaiTDS, nilaiPH, datamasuk

while True:

if datamasuk == 1:

global dataTDS, dataPH, dataTDS1, nilaiTDS, nilaiPH

read_serial=ser.readline()

s[0] = int (ser.readline())

dataTDS = s[0]//1000

#print dataTDS

s3 = s[0]%1000

s3bagi = s3/100.0

dataPH = s3bagi

#dataPH = float(s3//100)

#s5 = float(s4)


L - 13

dataTDS1 = str(dataTDS)

textTDS=str(dataTDS)

time.sleep(1)

def data_ldr():

global dataLDR, datamasuk

while True:

if datamasuk == 1:

global GUIme,dataLDR, mentahLDR

mentahLDR = GPIO.input(37)

dataLDR=mentahLDR

if datamasuk == 0:

indilampu = 0

time.sleep(0.1)

def proses_nutrisi():

while True:

global datamasuk, dataTDS, indimotor, indipompa, batasTDS, mulaiproses,

batasTDSBENAR

while mulaiproses == 1:

def pengaduk_on(RLY1):

GPIO.output(RLY1,GPIO.LOW)

def pengaduk_off(RLY1):


def pompanutrisi_on(RLY2):

GPIO.output(RLY2, GPIO.LOW)

def pompanutrisi_off(RLY2):

GPIO.output(RLY2, GPIO.HIGH)

banding1 = batasTDSBENAR - dataTDS

if datamasuk == 0:

pompanutrisi_off(RLY2)

pengaduk_off(RLY1)

#print "ya1"

#print batasTDSBENAR

#print mulaiproses

if dataTDS < batasTDSBENAR:

if banding1 < 50:

pompanutrisi_on(RLY2)

indipompa = 1

time.sleep(2)


indipompa = 0

time.sleep(1)


L - 13

pengaduk_on(RLY1)

indimotor = 1

time.sleep(10)

pengaduk_off(RLY1)

indimotor = 0

time.sleep(5)

elif banding1> 50 and banding1 <300:


indipompa = 1

time.sleep(4)


indipompa = 0

time.sleep(1)

pengaduk_on(RLY1)

indimotor = 1

time.sleep(10)

pengaduk_off(RLY1)

indimotor = 0

time.sleep(5)

elif banding1 > 300:


indipompa = 1

time.sleep(6)


indipompa = 0

time.sleep(1)

pengaduk_on(RLY1)

indimotor = 1

time.sleep(10)

pengaduk_off(RLY1)

indimotor = 0

time.sleep(5)

#print batasTDSBENAR

#print "ya"

#pompanutrisi_on(RLY2)

#indipompa = 1

#time.sleep(5)

#pompanutrisi_off(RLY2)

#indipompa = 0

#time.sleep(1)

#pengaduk_on(RLY1)

#indimotor = 1

#time.sleep(10)

#pengaduk_off(RLY1)

#indimotor = 0

#time.sleep(5)

else:

datamasuk==0

indimotor=0


L - 14

time.sleep(0.5)

time.sleep(1)

def proses_lampu():

while True:

global datamasuk, dataLDR, dataRLYLDR, indilampu

while datamasuk == 1:

def lampu_on(RLYLDR):

GPIO.output(RLYLDR,GPIO.LOW)

def lampu_off(RLYLDR):

GPIO.output(RLYLDR,GPIO.HIGH)

if dataLDR == 0:

dataRLYLDR = 0

indilampu = 0

lampu_off(RLYLDR)

else:

lampu_on(RLYLDR)

indilampu = 1

time.sleep(1)

time.sleep(1)

def data_logging():

global dataTDS, dataPH, nomordata, dataLDR, indilampu, indimotor, indipompa,

datamasuk, batasTDS

while True:

tanggalLOG = time.strftime('%d | %m | %Y')

waktuLOG1 = time.strftime('%d / %m / %Y \n \n %H : %M : %S')

while True:

tanggalLOG1 = time.strftime('%d | %m | %Y')

file = open("/home/pi/data "+str(tanggalLOG)+".csv","a")

#file.write("Tanggal,Waktu,TDS,PH\n")

if os.stat("/home/pi/data "+str(tanggalLOG)+".csv").st_size == 0:

file.write("No,Tanggal,Waktu,TDS,PH,LDR,Lampu,Motor,Pompa,Sistem,Batas

TDS\n")

file.close()

#tanggalLOG = time.strftime('%d / %m / %Y')

while True:

file = open("/home/pi/data "+str(tanggalLOG)+".csv","a")

waktuLOG2 = time.strftime('%d / %m / %Y \n \n %H : %M : %S')

jamLOG = time.strftime('%H : %M : %S')

if waktuLOG1 != waktuLOG2:

waktuLOG1 = waktuLOG2

file.write(str(nomordata)+","+str(tanggalLOG)+","+str(jamLOG)+","+str(dataTDS)+

","+str(dataPH)+","+str(dataLDR)+","+str(indilampu)+","+str(indimotor)+","+str(in

dipompa)+","+str(datamasuk)+","+str(batasTDS)+"\n")

file.close()


L - 15

nomordata += 1

time.sleep(0.1)

time.sleep(0.1)

time.sleep(1)

def proses_cayenne():

while True:

global dataTDS, dataPH, indicayenne, indilampu, indimotor, indipompa,

kirimcayenne, datamasuk

sleep(1)

if datamasuk == 1:

while kirimcayenne == 1:

MQTT_USERNAME = "111b9760-c806-11e8-a324-1199218b6801"

MQTT_PASSWORD = "01caf45e738e2641dca2191082027419b6647a4a"

MQTT_CLIENT_ID = "72ab78f0-09f1-11ea-b49d-5f4b6757b1bf"

client = cayenne.client.CayenneMQTTClient()

client.begin(MQTT_USERNAME, MQTT_PASSWORD, MQTT_CLIENT_ID)

while True:

client.virtualWrite(1,dataTDS)

client.virtualWrite(2,dataPH)

client.virtualWrite(3,indilampu)

client.virtualWrite(4,indimotor)

client.virtualWrite(5,indipompa)

client.loop()

if datamasuk == 0:

kirimcayenne = 0

break

time.sleep(3)

time.sleep(0.1)

time.sleep(1)

thread.start_new_thread(__GUI__,())

thread.start_new_thread(data_serial_tds_ph,())

thread.start_new_thread(data_ldr, ())

thread.start_new_thread(proses_nutrisi,())

thread.start_new_thread(proses_lampu,())

thread.start_new_thread(data_logging,())

thread.start_new_thread(proses_cayenne,())


L - 16

Listing Program Arduino #include <EEPROM.h>

#include "GravityTDS.h"

#define PinLDR A3

#define TdsSensorPin A1

GravityTDS gravityTds;

#define SensorPin A0

#define Offset 0.30

#define LED 13

#define samplingInterval 20

#define printInterval 800

#define ArrayLenth 40

int pHArray[ArrayLenth];

int pHArrayIndex=0;

//a=100;

float temperature = 25,tdsValue = 0;

void setup()

{

pinMode(LED,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

gravityTds.setPin(TdsSensorPin);

gravityTds.setAref(5.0);

gravityTds.setAdcRange(1024);

gravityTds.begin();

}

void loop()

{

int nilai = analogRead(PinLDR);

float tegangan_hasil = 5.0*nilai/1024;

float nilaildr = 1024*nilai/5.0;

gravityTds.setTemperature(temperature);

gravityTds.update();

tdsValue = gravityTds.getTdsValue();

//Serial.print("ppm = ");

//Serial.println (tdsValue,0);

//delay(1000);

static unsigned long samplingTime = millis();

static unsigned long printTime = millis(); static float pHValue,voltage;

static float xpH;

if(millis()-samplingTime > samplingInterval)

{

pHArray[pHArrayIndex++]=analogRead(SensorPin);


L - 17

if(pHArrayIndex==ArrayLenth)pHArrayIndex=0;

voltage = avergearray(pHArray, ArrayLenth)*5.0/1024;

pHValue = 3.5*voltage+Offset;

xpH = pHValue*100;

samplingTime=millis();

}

if(millis() - printTime > printInterval)

{

//Serial.print("Voltage:");

//Serial.print(voltage,2);

//Serial.print("pH value: ");

//xpH = pHValue*1;

Serial.print (tegangan_hasil);

Serial.print("V");

Serial.println(nilai);

Serial.print(tdsValue,0);

Serial.println(xpH,0);

digitalWrite(LED,digitalRead(LED)^1);

printTime=millis();

}

}

double avergearray(int* arr, int number){

int i;

int max,min;

double avg;

long amount=0;

if(number<=0){

Serial.println("Error number for the array to avraging!/n");

return 0;

}

if(number<5){ //less than 5, calculated directly statistics

for(i=0;i<number;i++){

amount+=arr[i];

}

avg = amount/number;

return avg;

}else{

if(arr[0]<arr[1]){

min = arr[0];max=arr[1];

}

else{

min=arr[1];max=arr[0];

}

for(i=2;i<number;i++){

if(arr[i]<min){

amount+=min; //arr<min

min=arr[i];

}else {


L - 18

if(arr[i]>max){

amount+=max; //arr>max

max=arr[i];

}else{

amount+=arr[i]; //min<=arr<=max

}

}//if

}//for

avg = (double)amount/(number-2);

}//if

return avg;

}


L - 19


L - 20

0

1

2

0

200

400

600

800

1000

1200

14001

6:5

4:2

01

6:5

4:4

81

6:5

5:1

61

6:5

5:4

41

6:5

6:1

21

6:5

6:4

01

6:5

7:0

81

6:5

7:3

61

6:5

8:0

41

6:5

8:3

21

6:5

9:0

01

6:5

9:2

81

6:5

9:5

61

7:0

0:2

41

7:0

0:5

21

7:0

1:2

01

7:0

1:4

81

7:0

2:1

61

7:0

2:4

41

7:0

3:1

21

7:0

3:4

01

7:0

4:0

81

7:0

4:3

61

7:0

5:0

41

7:0

5:3

21

7:0

6:0

01

7:0

6:2

81

7:0

6:5

61

7:0

7:2

41

7:0

7:5

21

7:0

8:2

01

7:0

8:4

81

7:0

9:1

61

7:0

9:4

41

7:1

0:1

21

7:1

0:4

01

7:1

1:0

81

7:1

1:3

61

7:1

2:0

41

7:1

2:3

21

7:1

3:0

01

7:1

3:2

81

7:1

3:5

61

7:1

4:2

41

7:1

4:5

21

7:1

5:2

01

7:1

5:4

81

7:1

6:1

61

7:1

6:4

41

7:1

7:1

21

7:1

7:4

01

7:1

8:0

81

7:1

8:3

61

7:1

9:0

41

7:1

9:3

21

7:2

0:0

01

7:2

0:2

81

7:2

0:5

61

7:2

1:2

41

7:2

1:5

21

7:2

2:2

01

7:2

2:4

81

7:2

3:1

61

7:2

3:4

41

7:2

4:1

21

7:2

4:4

01

7:2

5:0

81

7:2

5:3

61

7:2

6:0

41

7:2

6:3

21

7:2

7:0

01

7:2

7:2

81

7:2

7:5

61

7:2

8:2

41

7:2

8:5

21

7:2

9:2

01

7:2

9:4

81

7:3

0:1

61

7:3

0:4

41

7:3

1:1

21

7:3

1:4

01

7:3

2:0

81

7:3

2:3

61

7:3

3:0

41

7:3

3:3

21

7:3

4:0

01

7:3

4:2

81

7:3

4:5

61

7:3

5:2

41

7:3

5:5

21

7:3

6:2

01

7:3

6:4

81

7:3

7:1

61

7:3

7:4

41

7:3

8:1

21

7:3

8:4

01

7:3

9:0

81

7:3

9:3

61

7:4

0:0

41

7:4

0:3

21

7:4

1:0

0

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

SData Overall


0

1

2

050

100150200250300350400450

16

:54

:20

16

:54

:25

16

:54

:30

16

:54

:35

16

:54

:40

16

:54

:45

16

:54

:50

16

:54

:55

16

:55

:00

16

:55

:05

16

:55

:10

16

:55

:15

16

:55

:20

16

:55

:25

16

:55

:30

16

:55

:35

16

:55

:40

16

:55

:45

16

:55

:50

16

:55

:55

16

:56

:00

16

:56

:05

16

:56

:10

16

:56

:15

16

:56

:20

16

:56

:25

16

:56

:30

16

:56

:35

16

:56

:40

16

:56

:45

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 2



L - 21

0

1

2

0

100

200

300

400

500

600

16

:58

:28

16

:58

:33

16

:58

:38

16

:58

:43

16

:58

:48

16

:58

:53

16

:58

:58

16

:59

:03

16

:59

:08

16

:59

:13

16

:59

:18

16

:59

:23

16

:59

:28

16

:59

:33

16

:59

:38

16

:59

:43

16

:59

:48

16

:59

:53

16

:59

:58

17

:00

:03

17

:00

:08

17

:00

:13

17

:00

:18

17

:00

:23

17

:00

:28

17

:00

:33

17

:00

:38

17

:00

:43

17

:00

:48

17

:00

:53

17

:00

:58

17

:01

:03

17

:01

:08

17

:01

:13

17

:01

:18

17

:01

:23

17

:01

:28

17

:01

:33

17

:01

:38

17

:01

:43

17

:01

:48

17

:01

:53

17

:01

:58

17

:02

:03

17

:02

:08

17

:02

:13

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

SData 3


0

1

2

0

100

200

300

400

500

600

700

17

:03

:08

17

:03

:13

17

:03

:18

17

:03

:23

17

:03

:28

17

:03

:33

17

:03

:38

17

:03

:43

17

:03

:48

17

:03

:53

17

:03

:58

17

:04

:03

17

:04

:08

17

:04

:13

17

:04

:18

17

:04

:23

17

:04

:28

17

:04

:33

17

:04

:38

17

:04

:43

17

:04

:48

17

:04

:53

17

:04

:58

17

:05

:03

17

:05

:08

17

:05

:13

17

:05

:18

17

:05

:23

17

:05

:28

17

:05

:33

17

:05

:38

17

:05

:43

17

:05

:48

17

:05

:53

17

:05

:58

17

:06

:03

17

:06

:08

17

:06

:13

17

:06

:18

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 4


0

1

2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

17

:09

:23

17

:09

:28

17

:09

:33

17

:09

:38

17

:09

:43

17

:09

:48

17

:09

:53

17

:09

:58

17

:10

:03

17

:10

:08

17

:10

:13

17

:10

:18

17

:10

:23

17

:10

:28

17

:10

:33

17

:10

:38

17

:10

:43

17

:10

:48

17

:10

:53

17

:10

:58

17

:11

:03

17

:11

:08

17

:11

:13

17

:11

:18

17

:11

:23

17

:11

:28

17

:11

:33

17

:11

:38

17

:11

:43

17

:11

:48

17

:11

:53

17

:11

:58

17

:12

:03

17

:12

:08

17

:12

:13

17

:12

:18

17

:12

:23

17

:12

:28

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 5



L - 22

0

1

2

0100200300400500600700800900

17

:13

:16

17

:13

:21

17

:13

:26

17

:13

:31

17

:13

:36

17

:13

:41

17

:13

:46

17

:13

:51

17

:13

:56

17

:14

:01

17

:14

:06

17

:14

:11

17

:14

:16

17

:14

:21

17

:14

:26

17

:14

:31

17

:14

:36

17

:14

:41

17

:14

:46

17

:14

:51

17

:14

:56

17

:15

:01

17

:15

:06

17

:15

:11

17

:15

:16

17

:15

:21

17

:15

:26

17

:15

:31

17

:15

:36

17

:15

:41

17

:15

:46

17

:15

:51

17

:15

:56

17

:16

:01

17

:16

:06

17

:16

:11

17

:16

:16

17

:16

:21

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

SData 6


0

1

2

0100200300400500600700800900

10001100

17

:19

:19

17

:19

:24

17

:19

:29

17

:19

:34

17

:19

:39

17

:19

:44

17

:19

:49

17

:19

:54

17

:19

:59

17

:20

:04

17

:20

:09

17

:20

:14

17

:20

:19

17

:20

:24

17

:20

:29

17

:20

:34

17

:20

:39

17

:20

:44

17

:20

:49

17

:20

:54

17

:20

:59

17

:21

:04

17

:21

:09

17

:21

:14

17

:21

:19

17

:21

:24

17

:21

:29

17

:21

:34

17

:21

:39

17

:21

:44

17

:21

:49

17

:21

:54

17

:21

:59

17

:22

:04

17

:22

:09

17

:22

:14

17

:22

:19

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 7


0

1

2

0100200300400500600700800900

100011001200

17

:23

:17

17

:23

:22

17

:23

:27

17

:23

:32

17

:23

:37

17

:23

:42

17

:23

:47

17

:23

:52

17

:23

:57

17

:24

:02

17

:24

:07

17

:24

:12

17

:24

:17

17

:24

:22

17

:24

:27

17

:24

:32

17

:24

:37

17

:24

:42

17

:24

:47

17

:24

:52

17

:24

:57

17

:25

:02

17

:25

:07

17

:25

:12

17

:25

:17

17

:25

:22

17

:25

:27

17

:25

:32

17

:25

:37

17

:25

:42

17

:25

:47

17

:25

:52

17

:25

:57

17

:26

:02

17

:26

:07

17

:26

:12

17

:26

:17

17

:26

:22

17

:26

:27

17

:26

:32

17

:26

:37

17

:26

:42

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 8



L - 23

0

1

2

0100200300400500600700800900

100011001200

17

:27

:21

17

:27

:26

17

:27

:31

17

:27

:36

17

:27

:41

17

:27

:46

17

:27

:51

17

:27

:56

17

:28

:01

17

:28

:06

17

:28

:11

17

:28

:16

17

:28

:21

17

:28

:26

17

:28

:31

17

:28

:36

17

:28

:41

17

:28

:46

17

:28

:51

17

:28

:56

17

:29

:01

17

:29

:06

17

:29

:11

17

:29

:16

17

:29

:21

17

:29

:26

17

:29

:31

17

:29

:36

17

:29

:41

17

:29

:46

17

:29

:51

17

:29

:56

17

:30

:01

17

:30

:06

17

:30

:11

17

:30

:16

17

:30

:21

17

:30

:26

17

:30

:31

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

SData 9


0

1

2

0100200300400500600700800900

1000110012001300

17

:31

:06

17

:31

:11

17

:31

:16

17

:31

:21

17

:31

:26

17

:31

:31

17

:31

:36

17

:31

:41

17

:31

:46

17

:31

:51

17

:31

:56

17

:32

:01

17

:32

:06

17

:32

:11

17

:32

:16

17

:32

:21

17

:32

:26

17

:32

:31

17

:32

:36

17

:32

:41

17

:32

:46

17

:32

:51

17

:32

:56

17

:33

:01

17

:33

:06

17

:33

:11

17

:33

:16

17

:33

:21

17

:33

:26

17

:33

:31

17

:33

:36

17

:33

:41

17

:33

:46

17

:33

:51

17

:33

:56

Kea

daa

n S

iste

m d

an A

Ktu

ato

r

Nila

i TD

S

Data 10

