Pembuat Pupuk Kompos Elektronik
Pembuat Pupuk Kompos Elektronik
Farichah Yuli Iriyanti1, Muhammad Hudha Ryo Pradana2, 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 : mailto:sekretariat@polines.ac.id
Abstrak – Proyek
ini dibuat sebagai aplikasi ARM NUC 120 dalam pembuatan kompos. Dengan masukan
sensor suhu LM35, RTC,sensor kelembaban tanah, sensor MQ135, dan sensor MQ7,
dengan keluaran LCD, motor DC serta pompa air. Pembuat
pupuk kompos otomatis merupakan alat yang dapat digunakan untuk membuat kompos
dari bahan sampah organik rumah tanggan, yang memiliki kemampuan untuk mengukur
kadar CO2 dan NO2, dan juga mengaduk dan memberi air secara otomatis pada
pupuk. RTC digunakan sebagai pewaktu yang berguna untuk menentukan waktu
pegadukan dengan jangka waktu tertentu yang menggunakan motor DC sebagai
pengaduk. LM35 digunakan untuk mengukur suhu untuk menentukan tempat
penyimpanan kompos agar proses berjalan secara maksimum.Sensor kelembaban tanah
digunakan untuk mengukur kelembaban kompos sehingga dapat ditentukan jumlah
campuran air yang tepat dengan mengendalikan air yang melalui pompa, serta
menentukan apakah kompos sudah jadi sensor MQ7 dan MQ135 digunakan untuk mengukur CO2 dan NO2
untuk memberitahu campuran kompos yang baik, sedangkan LCD digunakan untuk
menampilkan hasil pengukuran serta pemberitahuan.
Kata kunci: NUC120,
LM35 , sensor kelembaban tanah, RTC MQ135, MQ9, LCD, Kompos.
Abstract – This Project was created as an ARM NUC120 application in
the making of compost. With inputs of LM35, RTC, soil moisture sensor, sensor
MQ135, sensor MQ7, with output of LCD, DC motor and DC pump, automatic compost
maker is used to making compost autonomously
with the ability to meassure the amount of CO2, NO2 and the temperature of the
compost, also blending the compost periodicly. The LM35 sensor is used to
measure temperature to determine the best place to keep the compost to achived
maximum composting process. The soil moudture sensor is used to determin the
right amount of water on the compost th controlled with pump and is the compost
is ready or not. The MQ7 and MQ135 is
used to measure the content of CO2 and NO2 to determind the best composision
for the compost, and LCD used to show the measuring result and notification.
Keywords: NUC120, LM135, soil moisture sensor, RTC, MQ135, MQ7, LCD,
compost.
I. PENDAHULUAN
Dalam beberapa dekade terakhir telah banyak terjadi penumpukan limbah
sampah organik maupun anorganik di Indonesia terutama dari sektor rumah tangga.
Penumpukan limbah sampah ini banyak menyebabkan terjadinya pencemaran
lingkungan, seperti pencemaran tanah dan pencemaran perairan. Salah satu limbah
sampah yang dihasilkan oleh rumah tangga yaitu limbah sampah organik. Sampah
organik merupakan jenis sampah yang mudah diuraikan, biasanya berasal dari
sampah sayuran dan buah-buahan, dedaunan, kotoran hewan, dan lain-lain. Salah
satu cara mengurangi limbah organik dalam sektor rumah tangga ini yaitu dengan
menjadikannya pupuk organik (kompos). Pupuk kompos adalah hasil penguraian
parsia atau tidak lengkap dari campuran bahan-bahan organik yang dapat
dipercepat secara artifisial oleh populasi berbagai macam mikroba dalam kondisi
lingkungan yang hangat, lembab, dan aerobik atau anaerobik. Proses pembuatan
pupuk kompos sering disebut dengan pengomposan. Pengomposan adalah proses
penguraian bahan organik secara biologis, khususnya oleh mikroba-mikroba.
Pengolahan pupuk kompos dari limbah bahan organik yang maksimal akan membantu
mengatasi masalah pencemaran lingkungan yang akhir-akhir ini menjadi masalah
serius bagi masyarakat. Selain mengatasi pencemaran lingkungan, pupuk kompos
dapat dimanfaatkan dalam bidang pertanian untuk meningkatkan kesuburan tanah,
menambah hormon dan vitamin pada tanaman sehingga tanaman dapat tumbuh dengan
baik dan sehat. Pertumbuhan tanaman yang baik dapat mengoptimalkan hasil panen
nantinya. Meskipun pupuk kompos memberikan banyak manfaat, proses produksi
pembuatan pupuk kompos dari limbah bahan organik di sektor rumah tangga dinilai
masih relatif rendah. Hal ini dikarenakan proses pembuatan pupuk kompos
membutuhkan waktu yang lama sehingga proses pembuatannya kurang efektif dan
efisien. Selain itu, perangkat pendukung proses pembuatan pupuk kompos masih
sedikit sehingga banyak proses pembuatan pupuk kompos yang dilakukan secara
manual. Oleh sebab itu perlu adanya sebuah perangkat kontrol pengolah pupuk
kompos dan sistem monitoring proses pembuatan pupuk kompos secara
berkala.Berdasarkan permasalahan yang ada terbentuklah gagasan untuk mengatasi
permasalahan tersebut, yaitu sebuah Sistem Optimalisasi Pengolahan Pupuk Kompos
yang mampu mengontrol dan memonitoring suhu, kelembaban dan keadaan gas yang
dihasilkan oleh kompos.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A.
Mikrokontroler ARM NUC120
Mikrokontroler ARM
NUC120 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.
Spesifikasi :
1.
Berbasis mikrokontroler NUC120 (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB
Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).
2.
Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.
3.
Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock
RTC.
4.
Memiliki 1x Port USB.
5.
Memiliki 1 port RS-485.
6.
Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC.
7.
Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial
sekaligus menuliskan program mikrokontroler
8.
Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan
programming.
9.
Memiliki 45 jalur GPIO.
10.
Terintegrasi dengan sensor suhu internal.
11.
Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit.
12.
Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum
800mA.
13.
Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.
Gambar 2.1 ARM
NUC120
B. Sensor Suhu
LM35
Sensor
suhu LM35 merupakan komponen elektronik dalam bentuk chip IC dengan
3 kaki (3 pin) yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis, berupa suhu atau
temperature sekitar sensor menjadi besaran elektris dalam bentuk perubahan
tegangan. Sensor suhu LM35 memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1 ºC
tegangan keluarannya naik sebesar 10 mV dengan batas maksimal keluaran sensor
adalah 1,5 V pada suhu 150 °C. Misalnya pada perancangan menggunakan sensor
suhu LM35 kita tentukan keluaran adc mencapai full scale pada saat suhu 100 °C,
sehingga saat suhu 100 °C tegangan keluaran transduser (10mV/°C x 100 °C) = 1V.
Spesifikasi :
1. Memiliki
sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10
mVolt/ ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi
yaitu 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
3.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu
antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah
(low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu
0,1 W untuk beban 1 mA.
8.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Gambar 2.2 Sensor Suhu LM35
C. Sensor MQ7
Sensor MQ7 merupakan sensor gas yang digunakan
dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan
sehari-hari, industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini adalah
mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan
berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan
menggunakan catu daya rangkaian : 5VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000ppm untuk
ampu mengukur gas karbon monoksida.
Spesifikasi :
1.
Tegangan kerja : 5 VDC.
2.
Target gas : karbon monoksida (CO).
3.
Range deteksi : 20 - 2000 ppm.
4.
Antarmuka :
· UART TTL : 38400 bps,
8-bit data, 1-bit stop, no parity, no flow control.
· I2C : dapat di-cascade hingga
8 buah modul dalam satu jalur komunikasi.
5.
Menggunakan ADC 10-bit untuk konversi data analog dari
sensor.
6.
Memiliki output berupa data digital dengan
nilai 0 - 1023 (hasil konversi ADC).
7.
Terdapat 1 buah variable resistor untuk
pengaturan nilai threshold secara manual.
8.
Disediakan beberapa jumper untuk
konfigurasi pull-up I2C, resistor beban, serta variableresistor threshold.
9.
Memiliki fitur kendali on/off dengan 2 mode
kerja pilihan yaitu hysterisis dan window.
10. Pin I/O yang kompatibel
dengan level tegangan TTL dan CMOS.
11. Memiliki 2 buah LED
sebagai indikator.
12. Dilengkapi dengan
rangkaian EMI filter untuk mengurangi gangguan elektromagnetik.
.
Gambar 2.3 Sensor
MQ7
D.
Sensor MQ135
Sensor
MQ135 adalah sensor yang memonitor kualitas udara untuk mendeteksi gas amonia
(NH3), natrium-(di)oksida (NOx), alkohol / ethanol (C2H5OH), benzena
(C6H6), karbondioksida (CO2), gas belerang / sulfur-hidroksida (H2S) dan asap /
gas-gas lainnya di udara. Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara
berupa perubahan nilai resistensi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini
bisa disambungkan dengan pin ADC (analog-to-digital
converter) di mikrokontroler / pin analog input Arduino dengan menambahkan satu
buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan / voltage divider).
Spesifikasi :
1.
Sumber catu daya menggunakan tegangan 5 Volt.
2.
Menggunakan ADC dengan resolusi 10 bit.
3.
Tersedia 1 jalur output kendali ON/OFF.
4.
Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan
CMOS.
5.
Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.
6.
Signal instruksi indikator output.
7.
Output Ganda sinyal (output analog, dan output tingkat TTL).
8.
TTL output sinyal yang valid rendah; (output sinyal cahaya
rendah, yang dapat diakses mikrokontroler IO port).
9.
Analog Output dengan meningkatnya konsentrasi, semakin tinggi
konsentrasi, semakin tinggi tegangan.
10. Memiliki umur panjang dan stabilitas
handal.
11. Karakteristik pemulihan
respon cepat.
Gambar 2.4 Sensor MQ135
E.
Sensor Kelembaban Tanah YL-69
Sensor kelembaban tanah YL-69 terdiri dari dua bagian
yaitu papan elektronik dan probe dengan dua bantalan yang digunakan untuk
mendeteksi kadar air. Sensor ini memiliki keluaran analog dan digital sehingga
dapat digunakan dalam mode analog dan digital. Selain itu pada papan elektronik
dilengkapi dengan potensiometer built-in untuk penyesuaian sensitivitas
keluaran digital (D0), LED daya, dan LED output digital.
Spesifikasi :
1.
Tegangan operasi : DC 3.3V-5V.
2.
Tegangan keluaran : 0-4.2V.
3.
Arus : 35 mA.
4.
LED : indikator daya (merah) dan indikator keluaran digital
(hijau).
Gambar 2.5
Sensor Kelembaban Tanah YL-69
F.
Joystick
Joystick 2-Axis ini
adalah modul yang dapat digunakan dengan Arduino/ rangkaian elektronika yang
memerlukan masukan kendali gerak seperti pada aplikasi permainan, kendali
penempatan motor servo, atau kendali masukan dua sumbu analog lainnya.
Joystick sumbu ganda
(bi-axial) tipe ini adalah tipe yang sama dengan yang digunakan di
gagang kendali analog pada konsol Sony Playstation 2. Tersambung dalam
tombol dari plastik berkualitas tinggi ini adalah dua potensiometer tipe metal rocker
yang teruji daya tahan dan responsivitasnya.
Selain
dapat membaca masukan gerakan pada 2 sumbu horisontal X dan Y secara presisi
dan akurat, joystick ini juga dapat berfungsi sebagai tombol
tekan pada sumbu-Z.
Gambar 2.6 Joystick
G. RTC (Real-Time Clock)
Komponen Realtime clock adalah
komponen IC penghitung yang dapat difungsikan sebagai sumber data waktu baik
berupa data jam, hari, bulan maupun tahun. Komponen DS1307 berupa IC yang perlu
dilengkapi dengan komponen pendukung lainnya seperti crystal sebagai sumber
clock dan Battery External 3,6 Volt sebagai sumber energy cadangan agar fungsi
penghitung tidak berhenti. Bentuk komunikasi data dari IC RTC adalah I2C yang
merupakan kepanjangan dari Inter Integrated Circuit. Komunikasi jenis ini hanya
menggunakan 2 jalur komunikasi yaitu SCL dan SDA. Semua microcontroller sudah
dilengkapi dengan fitur komunikasi 2 jalur ini, termasuk diantaranya Arduino
Microcontroller.
Spesifikasi :
1. RTC DS1307
2. Komunikasi : I2C
3. Pemrograman identik dengan RTC DS1307
4. Include battery 3V (CR2032)
5. Dimensi : 28x25x10 mm
6. Tegangan : 3,3 – 5,5 V
Gambar 2.7
Modul RTC
H.
Liquid
Cristal Display (LCD)
Liquid Cristal Display (LCD) 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 2.8 LCD
16x2
I.
Modul Driver L298N
Modul Driver L298N menggunakan
komponen L298 Dual Full Bridge. Tegangan suplai operasi sampai dengan 46V.
Total arus DC yang mampu dilewatkan sampai dengan 4A. Terdiri dari 2 bagian
yang independen. Memiliki 4 output (dapat di koneksikan dengan 1 motor stepper,
atau 2 motor DC 2 arah, atau 4 motor DC 1 arah). Dapat langsung dihubungkan
pada mikrokontroller AVR, MCS-51, Arduino, ARM dan sebagainya.
Gambar 2.9 Modul Driver L298N
J.
Motor DC
Motor
DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada
kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada
motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar
disebut rotor (bagian yang berputar).
Bagian
Atau Komponen Utama MOtor DC Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub
medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi
ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang
lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Current
Elektromagnet atau Dinamo. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as
penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo
berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara
dan selatan magnet berganti lokasi. Commutator. Komponen ini terutama ditemukan
dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk transmisi arus antara dinamo dan
sumber daya.
Gambar 2.10 Motor DC
K.
Pompa Air
Pompa air adalah alat yang berfungsi untuk memecah
cairan, larutan atau suspensi menjadi butiran cairan. Fungsi utama pompa air
adalah memecah cairan yang disemprotkan dan mendistribusikan secara merata pada
objek yang diinginkan.
Gambar 2.11 Pompa Air
III. PERANCANGAN
A.
Diagram Blok
Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
B.
Cara Kerja
Diagram Blok Sistem
Mula-mula sistem dinyalakan. Pengguna mengatur suhu,
perbandingan karbon dan nitrogen, kelembaban, dan waktu pengadukan. Pompa
menyala dan motor akan mengaduk kompos sampai kompos memiliki kelembaban yang
diinginkan. Alat ini memantau kadar karbon dan nitrogen dan memberitahukan
kepada pengguuna bahan apa yang perlu ditambahkan pada campuran kompos. Alat
ini memantau suhu dan memberitahu pengguna untuk menempatkan wadah kompos pada
tempat yang suhunya sesuai.
C. Gambar Pengawatan
Gambar 3.2 Diagram Pengawatan
Keseluruhan
D. Gambar Rangakain Lengkap
Gambar 3.3 Gambar Rangakaian Lengkap
E. Gambar Diagram Alir
Gambar 3.4 Gambar Diagram Alir pada Arduino
Gambar 3.5 Gambar Alat
IV. PENGUJIAN ALAT
Ketika catu daya dihubungkan ke sumber tegangan dan program sudah
dimasukkan ke dalam ARM NUC120 maka rangkaian sudah bisa digunakan, yaitu
dengan memantau kadar karbon dan nitrogen dan memberitahukan kepada pengguna
bahan apa yang perlu ditambahkan pada campuran kompos. Alat ini memantau suhu
dan memberitahu pengguna untuk menempatkan wadah kompos pada tempat yang
suhunya sesuai.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran dari keseluruhan alat yang telah
dirancang pada proyek ARM ini.
A. Kesimpulan
- Alat ini dapat memudahkan pemantauan suhu,
kelembaban dan kadar gas pada pupuk kompos.
- Alat ini sangat membantu meminimalkan tenaga pembuat
dalam proses pembuatan pupuk kompos.
B. Saran
- Pada alat, sensor MQ7 dan MQ135 sebaiknya
diganti sensor lain karena kurang linier dan akurat.
- Pada alat, sebaiknya menggunakan sensor suhu
dan kelembaban lebih dari satu agar hasil pembacaan dapat dirata-rata
sehingga hasilnya dapat lebih akurat.
VI. DAFTAR PUSTAKA
[1] Atmojo, R.S.T. 2019. “Rancang Bangun
Pemantauan Proses Dekomposisi Pupuk Kompos Berbasis Low Cost & Multi Point Modul Board”. Universitas Lampung.
Bandar Lampung.
[2] Budisanjaya,
I.P.G., I.W. Tika dan Sumiyati.
2016.
“Pemantau Suhu dan Kadar Air Kompos
Berbasis Internet Of Things (IoT)
dengan Arduino Mega dan Esp8266”.
Universitas Udayana. Bali.
[3] Mardiyanto A.,
Akhyar dan Suherman. 2017. “Rancang Bangun Sistem Monitoring Plan
Pengontrol Proses Secara Realtime Pada Pembuatan Pupuk Organik”. Politeknik
Negeri Lhokseumawe. Samarinda.
[4] Nugroho, W.A., J.
Prasetyo dan M. Luthfi. 2011. “Rancang Bangun Alat Pengontrol
Suhu Pada Proses Pengomposan Sampah Berbasis Mikrokontroler Atmega8”. Universitas Brawijaya.
Malang.
[5] Purwanti,
R., Wartiyati dan I. Rebet. 2016. ”Pengukuran Suhu Ruang Pengompos Biopori Berbahan Baku Limbah/Sisa Makanan”.
Politeknik Negeri Jakarta. Jakarta.
[6] Putra, R.P. 2010. “Rancang Bangun Mesin Pembuat Pupuk Kompos
Otomatis Berbasis Mikrokontroler”. Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan
Teknik Komputer. Surabaya.
BIODATA PENULIS
Farichah Yuli Iriyanti. Penulis dilahirkan di Semarang, 17 Juli 1999.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di MI Al-Islam Mangunsari 02, MTs
Al-Asror Semarang dan SMAN 12 Semarang. Pada tahun 2017 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negerti Semarang
(Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusa Teknik Elektro.
Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.17.2.10.
Apabila terdapat kritik,
saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail :
farichahyuliiriyanti@gmail.com
Muhammad Hudha Ryo Pradana. Penulis dilahirkan di
Kendal , 3 September 1999. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1
Bangunsari, SMPN 3 Patebon dan SMAN 1 Kendal. Pada tahun 2017 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negerti Semarang
(Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusa Teknik Elektro.
Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.17.2.15.
Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa
menghubungi melalui E-mail : mhudharyo@yahoo.com
LAMPIRAN
1. Diagram pengawatan klik disini
2. Diagram alir klik disini
3. Diagram blok klik disini
4. Skematik rangkaian klik disini
5. Program klik disini
6. Power point klik disini
Tidak ada komentar: