Kendali Kadar pH pada Kolam Ikan
Kendali Kadar pH pada
Kolam Ikan
Ahmad Choiruman Qotadah1,Tohar2,
Samuel Beta3
Jurusan Teknik
Elektro, Program Studi D3 Teknik Elektronika
Politeknik Negeri
Semarang
Jln. Prof. H. Sudarto, S.H.,
Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.
Telp. (024)7473417, Website :www.polines.ac.id, email : sekretariat@polines.ac.id
Intisari – Salah satu indikator
kualitas air adalah pH. Dalam budidaya ikan, nilai pH yang ideal yaitu berkisar mendekat
7. Lingkungan sekitar dan kondisi air
sangat memengaruhi kadar pH pada kolam. Ketika pH pada kolam berubah menjadi asam
maupun basa akan berdampak pada
kesehatan ikan. Dan salah satu cara untuk menjaga kesehatan ikan yaitu dengan menjaga
kadar pH agar tetap stabil. Untuk menjaga kadar pH agar tetap stabil dapat
dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya yaitu dengan memberi bahan alami
ataupun bahan kimia yang memiliki kadar pH tertentu pada kolam ikan. Dalam
penelitian ini menggunakan sodium bicarbonate sebagai
aktuator asam dan alum atau tawas sebagai aktuator basa. Aktutor pH akan
menyala sesuai kadar pH pada kolam yang terdetesi oleh sensor pH. Pemantauan
kadar pH dapat dilihat melalui LCD.
Kata kunci: ARM, Sensor
pH 4502c, LCD, Modul Relay, Pompa DC, Led RGB, kendali pH
Abstract - One indicator of water quality is pH. In fish farming, the ideal pH value is around 7. The surrounding environment and water conditions greatly affect the pH level in the pond. When the pH in the pond turns to acid or base will have an impact on fish health. And one way to maintain fish health is by maintaining a stable pH level. To maintain a stable pH level can be done with several method, one of which is by giving natural ingredients or chemicals that have certain pH levels in fish ponds. In this study using sodium bicarbonate as an acid actuator and alum or alum as a base actuator. The pH reactor will turn on according to the pH level in the pool which is detected by a pH sensor. Monitoring the pH level can be seen through the LCD
Keywords: ARM, 4502c Ph Sensor, LCD, Relay Module, DC pump, RGB led, Controlling
pH.
I. PENDAHULUAN
Pada budidaya ikan diperlukan kondisi lingkungan
yang terjaga sesuai kebutuhan ikan yang dipelihara. Agar ikan dapat bertahan
dalam kondisi hidup maka harus
diperhatikan beberapa faktor, yaitu kualitas ikan, suhu air, pH air, salinitas air, oksigen
terlarut pada air, dan kadar amonia
(kekeruhan) pada air. Pada budidaya ikan pada umumnya rata-rata menggunakan sistem sirkulasi atau pergantian air terus-menerus melalui katup-katup pipa
yang dikendalikan oleh pompa air dan ada
menggunakan kompresor untuk mensuplai oksigen kedalam air untuk menjaga
kualitas air.
Terdapat
berbagai macam faktor yang mempengaruhi agar kondisi air tetap terjaga sehingga
ikan akan tumbuh maksimal salah satu diantaranya yaitu kadar ph pada kolam. Perancangan sebuah sistem
kontrol yang dapat mengontrol parameter
pH air pada palka muatan ikan hidup
dapat mempertahankan keberhasilan hidup
ikan. Mikrokontroler akan digunakan sebagai proses sistem kontrol sedangkan sensor pH digunakan sebagai pengukur parameter pH air yang
dibutuhkan. Penambahan sistem monitoring
pada sistem kontrol menggunakan LCD sebagai keluaran. Maka dari itu kami berinisiatif membuat proyek ARM dengan
judul “Kendali Kadar pH pada Kolam Ikan” dengan tujuan untuk menstabilkan kadar pH agar ikan tetap sehat
sampai waktu panen.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A.
Sensor pH 4502c
Sebuah pH meter terdiri dari sebuah elektroda (probe pengukur) yang terhubung ke sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan nilai pH. Prinsip kerja utama pH meter adalah terletak pada sensor probe berupa elektrode kaca dengan cara mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektrode kaca adalah lapisan kaca setebal 0.1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non konduktor atau plastik memanjang. Inti sensor pH terdapat pada permukaan bulb kaca yang memiliki kemampuan untuk bertukar ion positif (H+) dengan larutan terukur.
[1]
Gambar 2.1 Sensor pH
Modul sensor ini merupakan
module yang berfungsi untuk mendeteksi tingkat ph air yang dimana outputnya
berupa tegangan analog. Sehingga untuk mengkonversi nilai pembacaan harus
dimasukan ke dalam rumus di kode program yang dibuat. Dikarenakan module ph
meter sensor ini range output tegangan analognya dari 0 – 3Vdc dengan inputan
power supply 3.3 – 5.5Vdc.
B. Mikrokontroler ARM NUC-120
Mikrokontroler ARM
NUC 120 merupakan modul pengembangan mikrokontroler yang berbasis CPU ARM
Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai
dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal,
sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui
bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.
Gambar 2.2 ARM NUC 120
Spesifikasi :
- Berbasis
mikrokontroler NUC120 (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM
Cortex-M0).
- Terintegrasi dengan cystal eksternal 12
MHz.
- Terintegrasi
dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC.
- Memiliki 1x Port USB.
- Memiliki 1 port RS-485.
- Memiliki
3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC
- Tersedia
port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program
mikrokontroler
- Memiliki
port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.
- Memiliki 45 jalur GPIO.
- Terintegrasi dengan sensor suhu
internal.
- Memiliki port input 8 kanal ADC
12-bit.
- Bekerja
pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.
- Input
catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC 5VDC.
C.
Led RGB
Lampu RGB LED adalah lampu LED yang bisa
memancarkan 3 warna cahaya dalam satu unit Led secara bergantian, dinamakan RGB
adalah karena singkatan dari 3 warna dalam bahasa Inggris yaitu R = Red, G =
Green dan B = Blue. Cahaya yang dipancarkan oleh RGB LED sangat
menarik sekali, karena cahaya tersebut dapat memancarkan secara bergantian
tanpa menggunakan rangkaian elektronik tambahan. Diameter LED 5mm, 2.25 - 3V
max, 20mA, Temperatur -30C~ + 85C.
Gambar 2.3 led RGB
D.
Modul Relay
Relay adalah
Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama
yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar
sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat
menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan
Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature
Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Gambar 2.4 Modul Relay
Modul relay ini dapat digunakan sebagai
switch untuk menjalankan berbagai peralatan elektronik. Misalnya Lampu listrik,
Motor listrik, dan berbagai peralatan elektronik lainnya. Kendali ON / OFF switch (relay),
sepenuhnya ditentukan oleh nilai output sensor, yang setelah diproses
Mikrokontroler akan menghasilkan perintah kepada relay untuk melakukan fungsi
ON / OFF.
E.
Pompa DC
Pompa air
ini termasuk dalam kategori pompa air fleksibel karena memiliki desain yang
cukup kecil yakni berukuran sekitar 92 x 46 x 35 mm serta juga proses
pemasangan yang juga cukup mudah dan praktis sehingga Anda tidak perlu
memancing hisapan awal pompa ini dengan menggunakan air.Pompa air ini memang
tidak membutuhkan daya listrik yang cukup besar, tercatat pompa air mini 12 V ini hanya membutuhkan
daya listrik sekitar 12 volt ketika bekerja dan 6 volt ketika tidak digunakan
dan juga hanya membutuhkan sekitar 0,5 hingga 0,7 ampere ketika pompa air sedang
bekerja dan bilamana pompa air ini tidak bekerja hanya membutuhkan daya sekitar
0,18 ampere.
Gambar 2.5 Pompa DC
F.
LCD 16x2
LCD (Liquid Cristal Display)
adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS
logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya
yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari
back-lit. LCD berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter,
huruf, angka ataupun grafik.
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan
elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan
lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan
listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan
diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya
vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan
lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul
yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap
dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Gambar 2.7 LCD 16x2
III. PERANCANGAN
Bab ini membahas keseluruhan dari perancangan sistem yang dibuat.
Perancangan sistem terdiri dari perancangan perangkat mekanik, perancangan
perangkat keras, dan perancangan perangkat lunak. Gambar 3.1 merupakan diagram
blok sistem secara keseluruhan.
A. Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
B.
Cara Kerja
Diagram Blok Sistem
Alat ini hanya memiliki satu masukan, yaitu sensor
pH 4502c dan memiliki 3 keluaran, yaitu led RGB sebagai lampu indikator, pompa
DC sebagai aktuator pH dan lcd sebagai penampil hasil deteksi sensor.
Cara kerja alat ini adalah sensor pH yang
diletakkan pada kolam akan mendeteksi kadar pH air, jika kondisi air memiliki
kadar pH sebesar 7 sampai 7,9, maka air tersebut netral dan lampu indikator
berwarna hijau. Jika pH yang dideteksi kurang dari 7, maka pH air adalah asam
dan secara otomatis pompa aktuator asam menyala hingga kondisi air kembali
normal, saat kondisi asam lampu indikator berwarna merah. Dan bila pH yang
terdeteksi diatas 7,9 yang berarti kondisi air adalah basa, maka pompa aktuator
basa akan menyala dan lampu indikator berwarna biru. Hasil deteksi pH dapat
dilihat melalui LCD.
C.
Gambar
Pengawatan
Gambar 3.2 Pengawatan lengkap
Gambar 3.3 Pengawatan Dalam
Gambar 3.4 Pengawatan Luar
D.
Gambar
Rangakain Lengkap
Gambar 3.5 Gambar Rangakaian Lengkap
E.
Gambar
Rangkaian Daya
Gambar 3.5 Gambar Rangakaian Daya
F.
Gambar
Diagram Alir
Gambar 3.7 Gambar Diagram Alir
IV. PERANCANGAN MEKANIK
Pada alat ini menggunakan akuarium dan kotak sebagai tempat komponen –
komponen. Yang terlihat pada bagian luar yaitu masukan sensor pH, Pompa DC dan
modul relay Untuk ARM, led RGB dan modul sensor pH berada pada bagian dalam
kotak. Pompa berada pada dua aktuator pH dan sensor pH berada pada dalam
akuarium untuk mendeteksi kada pH air.
Gambar 4.1 Gambar Kotak Modul Tampak dalam
Gambar 4.2 Gambar Kotak Modul Tampak Luar
Gambar 4.4 Gambar Keseluruhan Alat
V. PENGUJIAN DAN ANALISA
Pengujian yang dilakukan pada alat ini yaitu menguji keakuratan deteksi
kadar pH yang dibaca oleh sensor pH 4502c yang kemudian ditampiilkan pada LCD
16x2 dan lampu indikator berupa led RGB. Jika led bewarna merah maka kadar pH
air adalah asam, jika bewarna hijau maka berarti netral dan warna biru
menandakan kadar pH air adalah basa. Sensitivitas sensor diuji dan dibandingkan
dengan pH meter yang sebelumnya sudah dikalibrasi sebelumnya. Ketika kondisi
asam maka aktuator asam menyala dan bila kondisi basa maka aktuator basa menyala.
Pengujian ini dilakukan dengan menambahkan bahan kimia yang memiliki kadar
pH tekait kedalam kolam.
A. Tabel Hasil Pengukuran
|
No
|
pH terdeteksi (LCD 16x2)
|
pH terukur (pH meter)
|
Lampu indikator
|
Keterangan
(pH meter)
|
|
1
|
4,32
|
5,1
|
Merah
|
Asam
|
|
2
|
2,25
|
2,9
|
Merah
|
Asam
|
|
3
|
5,31
|
6,1
|
Merah
|
Asam
|
|
4
|
4,87
|
5,7
|
Merah
|
Asam
|
|
5
|
6,72
|
7,2
|
Merah
|
Netral
|
|
6
|
7,13
|
7,9
|
Hijau
|
Netral
|
|
7
|
7,03
|
7,9
|
Hijau
|
Netral
|
|
8
|
8,62
|
9,3
|
Biru
|
Basa
|
|
9
|
9,47
|
10,2
|
Biru
|
Basa
|
|
10
|
8,85
|
9,4
|
Biru
|
Basa
|
Tabel 5.1 Tabel perhitungan sensitivitas sensor
B.
Analisa
Dari hasil pengujian, dapat diketahui bahwa
terdapat perbedaan nilai pembacaan antara senosr dan pH meter. Sebelumnya
sensor pH telah dikalibrasi, tetapi keakuratan nilai pH untuk pembacaan sensor
sangat sulit untuk disamakan dengan pH meter. Maka pada percobaan kali ini
tetap memakai kalibrasi tersebeut dengan renang nilai 6-8 kadar pH. Hal ini
dpat diperbaiki melalui program pada ARM dan lebih sabar serta teliti dalam hal
kalibrarsi.
Hasil yang didapat sudah sesuai dengan tujuan
program, akan tetap saat kondisi air netral terukur oleh pH meter, tetapi dalam
pembacaan sensor pH terbaca sebagai asam karena rentang nilai yang kurang
akurat, jadi lampu indikator yang menyala merah karena terbaca oleh sensor
bahwa kondisi air adalah asam.
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran dari keseluruhan alat yang telah
dirancang pada proyek arduino ini.
A.
Kesimpulan
1. Dengan alat kendali pH ini, dapat memudahkan
pengguna merawat dan memelihara ikan agar tetap sehat dengan menjaga kadar ikan
pada kolam.
2. Alat ini dapat digunakan sebagai objek
pembelajaran bagi mahasiswa, khususnya mahasiswa teknik elektronika. Karena pada alat ini
terdapat banyak komponen elektronika yang masih dapat dikembangkan lagi
fungsinya.
B.
Saran
- Untuk selanjutnya dapat dikembangkan lagi
untuk desain mekanik agar lebih rapi dan pembacaan sensor lebih peka dan
pada saat kalibrasi lebih teliti
- Penggunaan bahan yang lebih bagus dan mudah
dimodifikasi serta menggunkan komponen terbaaru agar tidak ketinggalan
zaman
VII. DAFTAR PUSTAKA
[1] Agung Setya
Wicaksana dan Bambang Suprianto, " Rancang
Bangun Sistem Pengendalian Ph Air Pada Tambak Ikan Bandeng Menggunakan
Kontroller Pid Berbasis Labview,"
Universitas Negeri Surabaya, 2020.
[2] Al Qalit, Fardian,
dan Aulia Rahman, "Rancang Bangun Prototipe Pemantauan Kadar pH dan Kontrol Suhu Serta Pemberian
Pakan Otomatis pada Budidaya Ikan Lele Sangkuriang Berbasis IoT," Universitas Syiah Kuala, 2017.
[3] Ekky Wahyu Afrian, "Sistem Kontrol dan Monitoring pH serta
Kelembaban Otomatis pada Tanaman Sawi Dagung dan Ikan Nila untuk Pola Cocok
Tanam Akuaponik," Universitas Jember, 2017.
[4] Trimas Manalu, Rozeff Pramana, dan Eko Prayetno, "Rancang Bangun Sistem
Kontrol pH Air pada Palka Ikan Muatan
Hidup menggunakan Mikrokontroler dan LabVIEW," Universitas Maritim Raja Ali Haji,
2018.
BIODATA PENULIS
Ahmad Choiruman Qotadah. Penulis dilahirkan di Rembang,
18 Mei 1999.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di MI Darul Huda Mlagen, MTs Darul
Huda Mlagen, dan SMK Umar Fatah Rembang. Pada tahun 2017 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang
(Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro.
Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.2.01.
Apabila terdapat kritik,
saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail
: qotada18@gmail.com
Tohar. Penulis dilahirkan di Pati, 12
Agustus 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Bakaran
Kulon 01, SMP Negeri 01 Juwana, SMA Negeri 01 Juwana. Pada tahun 2017 penulis
menjadi mahasiswa diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan
program studi D3 Teknik Eleketronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar
dengan NIM 3.32.17.2.20
Apabila terdapat kritik, saran,
dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : tohar.suto08@gmail.com
Tidak ada komentar: