Hidroponik adalah salah satu budidaya tanaman dengan media air (hydro) yang telah terlarut unsur hara didalamnya sebagai salah satu solusi pertanian di lahan yang terbatas. Dalam hidroponik, pengendalian kondisi air dan lingkungan perlu perhatian khusus, terutama dalam memenuhi kebutuhan nutrisi dan kualitas air. Kebutuhan itu sangat penting. Mereka dapat mempengaruhi kualitas tanaman. Oleh karena itu, penelitian ini mengusulkan suatu sistem yang dapat menyesuaikan nutrisi dan kualitas air berdasarkan nilai pH. Sistem yang diusulkan telah dirancang pengaturan kadar nutrisi pakcoy pada kisaran 1050-1400 ppm (parts per million) dan pengendalian pH pada kisaran 6,5 sampai 7 dengan metode on-off. Sistem yang diusulkan ini menggunakan dua sensor untuk membaca nilai pH dan nutrisi (ppm) untuk mengatur kualitas air berdasarkan nilai pH dan menangani pemberian nutrisi dan pompa air sebagai aktuator. Hasil menunjukkan akurasi sensor pH sebesar 98%, dan sensor TDS sebesar 96,53%. Sistem yang diusulkan dapat mengontrol nutrisi dan kualitas air agar sesuai dengan kebutuhan pertumbuhan pakcoy mengenai akurasi sensor.
Metode Analisa
Pemberian nutrisi pada pakcoy disesuaikan dengan nilai kisaran ketahanan nutrisi ppm (part per million). Pompa nutrisi AB-Mix akan menyala dan tercampur dalam tangki air hidroponik jika nutrisinya kurang. Selain itu, nutrisi hanya berlaku pada jam-jam tertentu pada pukul 6-7 pagi. Jika tidak pada jam tersebut, maka kondisi pompa nutrisi AB-Mix mati (off). Pengaturan pH dalam air hidroponik mengatur air yang mengandung kadar larutan nutrisi dalam irigasi hidroponik. Pengaturan pH dapat dibuat dalam keadaan asam/netral/basa dengan pompa pH naik atau turun. Jika air hidroponik terlalu asam, maka pompa dengan cairan pH down yaitu cairan yang berupa larutan akan menyala, begitu juga sebaliknya. Jika air hidroponik terlalu basa, pompa dengan cairan pH-up yang mengasamkan larutan akan menyala.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode on-off dimana pengukuran pada set point terdapat sinyal pada 0% dan 100%5. Kendali on-off adalah kendali sederhana yang cocok dalam praktek karena kesederhanaannya dan biaya rendah. Dengan metode on-off, ada set point yang harus dicapai sesuai dengan kebutuhan objek yaitu pakcoy. Ketahanan pakcoy dalam hidroponik berada pada kisaran.
Implementasi dan Hasil
Kalibrasi pada sensor pH bertujuan untuk mengetahui keakuratan pembacaan sensor dengan cara membandingkan sensor pH dengan digital pH meter dan mengetahui nilai tegangan yang keluar dari pembacaan sensor pH. Dalam kalibrasi, sensor pH sendiri dilakukan berulang kali untuk mendapatkan beberapa pembacaan agar mendapatkan hasil yang maksimal. Persamaan pada grafik y = 2.9626x + 2.8124 digunakan dari penyelesaian regresi linier, yang menjadi kalibrasi sensor pH yang dimasukkan ke dalam mikrokontroler agar sensor pH dapat digunakan dengan baik. Dimana y adalah nilai pH meter, dan x adalah tegangan dari sensor pH.
Implementasi perancangan alat pada penelitian ini dihasilkan dari perancangan rangkaian skema desain 3D yang menjadi alat siap pakai. Hasil pengujian menunjukkan sistem pengendalian implementasi secara keseluruhan. Sistem terdiri dari tangki air hidroponik 60 Liter, aktuator dalam 4 pompa peristaltik. Pompa peristaltik dihubungkan dengan selang Poly Urethane, probe sensor TDS, dan probe sensor pH ke dalam tangki air. Dari pengujian karakteristik on-off respon sistem transien seperti pada Gambar 9 di atas, sistem kontrol pH diperoleh waktu naik 10,98 detik dan waktu pengendapan 19,56 detik untuk mencapai set point 6,5. Sedangkan pada sistem transien respon terhadap kontrol larutan nutrisi diperoleh waktu naik 527,2816 detik dan waktu pengendapan 938,89 detik untuk mencapai titik setel 1050 ppm.
Berdasarkan hasil yang diperoleh, sistem yang diusulkan dapat mengontrol nutrisi. Sistem yang diusulkan menggunakan sensor pH dan sensor TDS dengan kontrol on/off dan aktuator pompa peristaltik. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh tingkat akurasi sensor pH sebesar 98% dan sensor TDS sebesar 96,53%. Sedangkan pengujian jumlah cairan yang didapatkan, waktu tercepat pompa peristaltik untuk memindahkan cairan adalah 0,69 s/mL, sedangkan waktu terlama adalah 0,76 s/mL.
Penulis: Brahmantya Aji Pramudita, S.Si., M.Eng. and Prisma Megantoro, ST. M.Eng.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
atau https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85161448304&origin=resultslist&sort=plf-f
[1] H. M. Khasna, B. A. Pramudita, P. Pangaribuan, and P. Megantoro, 淎utomation of Nutrition Level Regulation on Hydroponic Pakcoy (Brassica Rapa L.) in Greenhouse, AIP Conf. Proc., vol. 2536, no. October 2022, 2023, doi: 10.1063/5.0119446.
