Sebuah prototype yang dapat melakukan monitoring berupa nilai pH dan kepekatan larutan/TDS (ppm) pada larutan hidroponik. Selain itu, terdapat sebuah sistem kontrol berupa pompa peristaltic dan pompa 5V. Kemudian, Data yang dimonitoring akan diolah/diprogram menggunakan Revolution pi (RevPi core, RevPi AIO, dan RevPi DIO) untuk menjalankan kontrol berupa pompa agar dapat berjalan secara otomatis apabila larutan hidroponik kekurangan atau kelebihan nutrisi dalam hal ini dapat diukur dalam pH dan TDS. Data monitoring dapat dilihat dalam bentuk website secara Real-Time berbasis LabVIEW NXG.
Tantangan:
Mengembangkan sistem monitoring dan kontrol secara otomatis dan real-time pada larutan nutrisi hidroponik.
Solusi:
Merancang sistem monitoring dan kontrol pada larutan nutrisi hidroponik dengan menggunakan input yaitu: sensor ph, sensor tds, sensor float switch level, dan sensor flowmeter sedangkan sebagai ouputnya ialah pompa peristaltic dan pompa 5V. Input dan Outputnya diprogram agar berjalan otomatis dengan menggunakan Revolution Pi dan untuk pemantauan dapat dilakukan melalui internet dengan mengakses ke website secara real-time berbasis LabVIEW NXG.
Dalam budidaya hidroponik memanfaatkan air tanpa menggunakan tanah dengan mengutamakan kebutuhan nutrisi bagi tanaman. Hidroponik secara harfiah berarti Hydro = air, dan phonic = pengerjaan, sehingga secara umum berarti sistem budidaya pertanian tanpa menggunakan tanah tetapi menggunakan air yang berisi larutan nutrient (Roidah, 2014). Hidroponik terdapat dua teknik pengelolaannya yaitu NFT dan DFT. Dalam penelitian ini metode yang digunakan NFT, Sistem NFT merupakan cara menanam hidroponik dengan akar tanaman yang tumbuh pada lapisan nutrisi dangkal dan tersirkulasi sehingga tanaman dapat memperoleh air, nutrisi dan oksigen yang cukup (Dewi et al., 2021).
Hal yang perlu diperhatikan dalam menanam hidroponik yaitu penyiraman air dan nutrisi secara teratur agar tanaman dapat tumbuh dengan baik. Tetapi, perawatan tanaman secara teratur menjadi sebuah masalah apabila tidak mempunyai waktu untuk merawatnya. Untuk mengatasi hal tersebut agar pertumbuhan tanaman hidroponik terjaga kualitasnya maka dapat memanfaatkan teknologi untuk memonitoring dan mengontrolnya.
Tujuan dibentuknya prototype ini untuk membuat sistem monitoring kondisi hidroponik menggunakan Internet of Things (IoT) sehingga pembudidaya hidroponik dapat memantau aktifitas hidroponik dari jauh. Dengan menggunakan komponen-komponen seperti Revolution Pi (Kunbus) sebagai program pengelola data serta mengontrol input atau output. LabVIEW NXG (National Instrumen) untuk memprogram data dan membuat design tampilan antarmuka untuk ditampilkan dalam bentuk website.
Rancangan Sistem
Rancangan sistem ini dengan menggunakan komponen-komponen sebagai berikut:
- Sensor pH SKU:SEN0161 V2
- Sensor TDS meter SKU:SEN0244
- Sensor Flowmeter
- Sensor Float Switch Level
- Pompa peristaltic
- Pompa 5V
- Protoboard
- Kabel Jumper
- Ethernet Kabel
- RevPi core
- RevPi DIO
- RevPi AIO
- Power Supply 24V
- Power Supply 5V
Software yang digunakan sebagai berikut:
- LabVIEW NXG
- Putty
- XAMPP
Blok Diagram Sistem/Prototype secara keseluruhan terdiri dari 3unit blok, yaitu: blok input, blok proses, dan blok output.
- Blok Input
Blok ini terdiri dari 4 buah sensor yaitu sensor float switch level, sensor pH, sensor TDS(kepekatan), dan sensor Flowmeter (aliran air) yang datanya akan diolah lebih lanjut pada blok proses.
- Sensor Float Switch Level
Water Level Float Sensor Switch adalah sensor untuk mendeteksi jika air dalam suatu wadah sudah mencapai ketinggian pada titik tertentu sesuai dengan posisi sensor. Prinsip kerja sensor ini adalah menggunakan reed switches didalam batang dan magnet didalam pelampung yang berada disekeliling batang. Saat air mengangkat pelampung maka magnet akan mengaktifkan atau menonaktifkan reed switch (Tombeng et al., 2018). Dalam projek ini,sensor berfungsi sebagai mendeteksi tinggi air pada larutan nutrisi hidroponik dalam bak penampung.
- Sensor pH
Sensor pH meter SKU SEN0161 dapat mengukur kualitas air dan parameter keasaman air dengan mudah. Alat ukur pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya di dasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut dengan skala pH antara 0 hingga 14. Sifat asam mempunyai pH antara 0 hingga 7 dan sifat basa mempunyai nilai pH 7 hingga 14 (Karangan et al., 2019). Dalam projek ini, sensor berfungsi untuk mengukur pH dari larutan nutrisi hidroponik pada bak penampung yang menunjukkan tingkat keasaman atau indeks konsentrasi ion hidrogen.
- Sensor TDS (Kepekatan)
Pada pengukuran ini Sensor TDS menggunakan prinsip konduktifitas, Prinsip kerja sensor konduktivitas yaitu dengan dua buah elektroda diberikan arus searah dan didapatkan perubahan nilai konduktivitas listrik dan dibaca nilai tegangan (Cahyani et al., 2016). Dalam projek ini, sensor berfungsi sebagai pengukur konduktivitas listrik dari larutan nutrisi hidroponik pada bak penampung yang akan dikonversi menjadi nilai salinitas atau nilai kepekatan suatu cairan dalam satuan ppm.
- Sensor Flowmeter (aliran air)
Sensor ini diletakkan pada pipa air dan terdapat kincir yang mengukur seberapa banyak air yang melaluinya. Didalamnya terdapat magnetic hall effect sensor dengan output pulsa setiap putarannya. Hall effect sensor ditempatkan diluar pipa sensor dimana agar hall effect sensor tetap aman (Rohman et al., 2017). Dalam projek ini, sensor berfungsi untuk mendeteksi aliran cairan pada larutan nutrisi hidroponik agar dapat mengetahui Water Pump (pompa air) aktif atau tidak.
- Blok Proses
Revolution Pi digunakan untuk memproses data seperti menerima data pembacaan sensor (Level, pH, TDS, dan Flowmeter). Kemudian, data tersebut akan dikirimkan menuju output (pompa peristaltic dan pompa 5V), dan data akan dikirim ke database yang selanjutnya akan ditampilkan dalam bentuk halaman website.
- Blok Output
Pada blok Output terdapat 3 bagian, yaitu:
- pompa air celup 5V (Submersible Water Pump DC)
Submersible water pump atau pompa air celup merupakan komponen yang mengandung brushed motor (motor bersikat), namun submersible water pump digunakan untuk memindahkan cairan. Oleh karena itu struktur yang terkandung di dalamnya didesain khusus digunakan untuk memompa cairan. Submersible water pump harus tercelup air ketika dihidupkan, karena apabila dioperasikan tanpa air dapat merusak struktur rotor didalamnya (Palestin et al., 2017). Pompa air celup 5V berfungsi untuk menambahkan air apabila dalam larutan nutrisi hidroponik dalam bak penampung, apabila tinggi air kurang dari parameter sensor float switch level.
- Pompa Peristaltik
Pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan positif yang digunakan untuk memompa berbagai fluida. Pompa peristaltik bekerja dengan tekanan dan perpindahan. Hal ini digunakan terutama untuk pompa fluida melalui tabung, yang membedakan dari pompa lain yaitu di mana bagian dari pompa lain benar benar masuk ke dalam bersentuhan langsung dengan fluida (Samudra, 2018). Pompa peristaltic berfungsi untuk menambahkan larutan nutrisi (nutrisi AB mix) dan larutan pH up atau pH down. Apabila larutan nutrisinya kurang dari parameter sensor pH dan TDS.
- LabVIEW NXG
LabVIEW NXG berfungsi sebagai membuat tampilan halaman website dan memprogram data agar tampil pada halaman website sehingga data-data parameternya dapat dilihat melalui internet.
Revolution Pi akan menerima data-data yang dikirimkan oleh sensor pH dan sensor TDS. Data-data sensor yang diterima oleh Revolution Pi masih dalam bentuk tegangan analog dengan satuan Volt, maka data-data tersebut akan diolah/dikonversikan menggunakan rumus-rumus untuk dijadikan variable yang diinginkan dengan satuan yang sesuai dengan sensor yang dipakai. Berikut variable-variable yang dipakai dalam prototype ini:
- Tegangan (Volt)
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor TDS dan sensor pH (masing-masing memiliki vout sendiri).
- TDS (ppm)
Kepekatan larutan nutrisi hidroponik yang ada didalam bak penampung yang terbaca oleh sensor TDS.
- pH (pH)
pH larutan nutrisi hidroponik yang ada didalam bak penampung yang terbaca oleh sensor pH.
Rumus Konversi dari Tegangan ke pH
X = besaran nilai tegangan (Volt)
Y = besaran nilai pH (pH)
M = Slope (M)
B = Intercept (B)
Rumus Konversi dari Tegangan ke TDS (ppm)
X = besaran nilai tegangan (Volt)
Y = besaran nilai TDS/Kepekatan Larutan (TDS)
M = Slope (M)
B = Intercept (B)
Setiap variable yang telah diolah akan dikirimkan ke database dalam format (.json). Selanjutnya pada program LabVIEW NXG akan mengkonversi format (.json) ini menjadi parameter-parameter yang akan ditampilkan pada local server ataupun halaman website secara Real-Time. Untuk melihat data monitoring dapat dilakukan dengan mengakses url local server ataupun url website-nya.
Selain dapat melakukan pemrograman untuk mengkonversi format (.json) LabVIEW NXG juga dapat membuat tampilan (user interface) halaman website atau local server. Di dalam user interface terdapat menu-menu seperti dashboard dan historical data. Pada tampilan dashboard dibuat menyerupai tampilan SCADA yang menunjukkan nilai dari parameter (pH, TDS, level, dan flowmeter). Sedangkan itu, tampilan historical data dibuat untuk melihat data historis dari masing-masing parameter yang akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan terdapat tanggal sistem aktif ataupun non-aktif.
Program-program dan tampilan pada LabVIEW NXG akan dibuild dan di-deploy agar tampilan dan program akan muncul pada halaman website ataupun local server dengan mengakses urlnya.
Jika Anda memiliki pertanyaan seputar prototype ini atau solusi umum untuk penggunan produk NI, dan Kunbus silakan menghubungi haliatech melalui email sales@haliatech.com.
AUTHOR INFORMATION:
Aditya Rachmawan
Deardi Yusuf Prayoga
Referensi
Cahyani, H., Harmadi, H., & Wildian, W. (2016). Pengembangan Alat Ukur Total Dissolved Solid (TDS) Berbasis Mikrokontroler Dengan Beberapa Variasi Bentuk Sensor Konduktivitas. Jurnal Fisika Unand, 5(4), 371–377. https://doi.org/10.25077/jfu.5.4.371-377.2016
Dewi, I. Z. T., Ulinuha, M. F., Mustofa, W. A., Kurniawan, A., & Rakhmadi, F. A. (2021). Smart Farming: Sistem Tanaman Hidroponik Terintegrasi IoT MQTT Panel Berbasis Android. Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem, 9(1), 71–78. https://www.jkptb.ub.ac.id/index.php/jkptb/article/view/583
Karangan, J., Sugeng, B., & Sulardi, S. (2019). UJI KEASAMAN AIR DENGAN ALAT SENSOR pH DI STT MIGAS BALIKPAPAN. Jurnal Kacapuri : Jurnal Keilmuan Teknik Sipil, 2(1), 65. https://doi.org/10.31602/jk.v2i1.2065
Palestin, M., Pramana, S.T, M.T, R., & Prayetno, S.T., M.Eng, E. (2017). Prototipe Sistem Monitoring Dan Kontrol Suhu Air Pada Kolam Ikan Nila Berbasis Arduino Uno Dan Cayenne. Teknik Elektro UMRAH, 1–12. https://jurnal.umrah.ac.id/
Rohman, F. S. N., Fikri, A. A., Fuad, A. N., Rohim, R., & Firmansyah, R. (2017). Telemetri Flowmeter Menggunakan RF Modul 433MHz. JEEE-U (Journal of Electrical and Electronic Engineering-UMSIDA), 1(1), 8–14. https://doi.org/10.21070/jeee-u.v1i1.9
Roidah, I. S. (2014). Pemanfaatan Lahan Dengan Menggunakan Sistem Hidroponik. 1(2), 43–50.
Samudra, B. E. (2018). PENGUJIAN PROTOTYPE POMPA PERISTALTIK BERDIAMETER 40 CM.
Tombeng, M., Tedjo, C. A., Lembat, N. A., Studi, P., Informatika, T., Klabat, U., Level, W., & Switch, F. S. (2018). Implementasi Sistem Pengontrolan Tower Air Universitas Klabat Menggunakan Mikrokontroler Implementation of Water Tower System Control of Universitas Klabat Using Microcontroller. Cogito Smart Journal, 04(01), 60–71.
Related Posts
Leave a reply