CONTROLLING HUMIDITY OF NUTRITION FOG IN AERPONIC SYSTEM USING

PROPORTIONAL – INTEGRAL METHODAchmad Machi Fatchanuddin

Mechatronic Applied to Industrial Manufacture, STT Atlas Nusantara MalangEmail : fatchanuddin.a.m@gmail.com

ABSTRACTAeroponics is a method of planting that uses air and water ecosystems or without the use of soil nutrients. Aeroponics technique is the key to adjust the composition of nutrients and water spraying time precisely match crop needs. The ideal temperature for aeroponic growing methods which 23˚ C and humidity around 80%. Then designed a tool to control condition of the environment for the aeroponic growing methods.The aeroponic growing methods can use a pump with nozzles or using ultrasonic mist maker. In designing this tool, the making of fog using the ultrasonic mist maker. This fog will be channeled into the plant box using a fan.The sensor that used is DHT11 sensor. This sensor has been tested the linearity and can be used as an input to the controller. Humidity as a work area is ranging from 65% to 90% and can be read properly by the humidity sensor DHT11. Controlled actuator is a DC fan motor.The method used is the method of Proportional – Integral (PI). PI parameters obtained is the value of Kp is 2.22 and the value of Ti is 280. Error steady state to achieve the 84% reference humidity of 0%, to achieve the 86% reference humidity of 2.3256%, and to reach 90% of the reference humidity 0.573%.

Keywords: Aeroponic, humidity, fan, motor, arduino, PI, error steady state.

1. PENDAHULUAN

Pangan merupakan salah satu kebutuhan primer yang dimiliki manusia. Bahan makanan ideal yang dibutuhkan manusia perlu mencukupi syarat 4 sehat 5 sempurna. Salah satu bagian dari syarat tersebut adalah sayuran. Untuk mencukupi kebutuhan tersebut maka diperlukan inovasi dalam mengembangkan sistem produksi sumber pangan tersebut. Salah satunya adalah dengan metode aeroponik.

Aeroponik merupakan satu cara penanaman tanaman yang

menggunakan udara serta ekosistem air atau nutrisi tanpa penggunaan tanah. Kunci dari teknik aeroponik adalah mengatur komposisi nutrisi dan waktu penyemprotan air secara tepat sesuai kebutuhan tanaman. Penerapan sistem aeroponik akan mengurangi ketergantungan ketersediaan tanah dan tidak dibutuhkan rotasi lahan. Selain itu petani dapat menanam setiap saat dan sepanjang musim, sehingga sayuran selalu ada sayuran yang dipanen setiap hari. Dengan sistem aeroponik, ketersediaan nutrisi tanaman terjamin

1

setiap saat dan pertumbuhan bisa optimal. Pada tanaman jenis tertentu bahkan bisa diperpendek umur panen dengan kualitas yang sama. Pertumbuhan optimal akan mempengaruhi kualitas sayuran yang dipanen. Sistem aeroponik tidak terlalu membutuhkan tenaga kerja yang banyak, sehingga menjamin efisiensi tenaga kerja. Hasil sayuran yang diperoleh merupakan produk yang bersih karena tidak memerlukan proses pencucian. Selain itu, karena dipanen pada saat umur tanaman masih muda, daging sayur terasa lebih renyah daripada sayur hasil penanaman di tanah. Untuk mendapatkan produk yang optimal, maka dibutuhkan kondisi lingkungan yang baik pada sistem penanaman dengan metode aeroponik ini. Beberapa unsur yang perlu dikondisikan yaitu ketersedian nutrisi, kelembaban, suhu, dan pencahayaan. Suhu ideal untuk metode tanam aeroponik yaitu 23-25˚ C dan kelembaban sekitar 80% - 90%. Selama ini pada sistem aeroponik pemberian kabut nutrisi dilakukan dengan mengatur waktu penyemprotan menggunakan timer. Sehingga kelembaban yang terbentuk tidak maksimal sesuai dengan kebutuhan pada tanaman. Maka dari itu dirancang suatu alat untuk mengondisikan kelembaban lingkungan untuk metode tanam aeroponik tersebut.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Aeroponik

Aeroponik merupakan suatu cara bercocok tanam sayuran diudara tanpa penggunaan tanah, nutrisi disemprotkan pada akar tanaman, air yang berisi larutan hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang

ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut. Air dan nutrisi disemprotkan menggunakan irigasi sprinkler.

Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponus yang berarti daya. Jadi aeroponik adalah memberdayakan udara. Aeroponik merupakan salah satu tipe dari hidroponik karena air yang berisi larutan hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Salah satu kunci keunggulan aeroponik adalah oksigenasi dari tiap butiran kabut halus larutan hara sehingga respirasi akar lancar dan menghasilkan banyak energi.

Sayuran hasil budidaya dengan sistem aeroponik terbukti mempunyai kualitas yang baik, higienis, sehat, segar, renyah, beraroma, dan disertai citarasa yang tinggi.

2.1.1 Kelembaban

Banyak cara untuk menyatakan kandungan air di udara dan kelembaban, hal ini sering tergantung pada aplikasi industri atau aplikasi khusus. Kandungan air pada gas kadang-kadang dinyatakan dalam pound uap air per juta kaki kubik gas. Kandungan air pada zat cair dan zat padat pada umumnya dinyatakan dalam persentase air per total massa.

Kelembaban nisbi atau RH (relative humidity) optimal untuk aeroponik adalah sekitar 80%. Pada RH tersebut, turgor (tegangan sel) dan proses fisiologi di dalam tanaman berlangsung dengan baik. Daya isap air dan hara oleh akar juga masih cukup besar. Tingkat kelembaban berpengaruh terhadap evapotranspirasi, yaitu tenaga pengisap untuk mengangkat air dan hara dari akar ke tajuk tanaman. Bila kelembaban udara terlalu tinggi maka

2

evapotranspirasi akan kecil. Kelembaban yang tinggi dipengaruhi oleh jarak tanam. Kelembaban dibilang rendah apabila 50%. Tanaman yang layu sementara 1 jam saja dapat mengundur umur tanaman selama 2 hari.

2.1.2 NutrisiSistem aeroponik

memberdayakan air dengan melalui udara (pengkabutan), oleh karenanya air pada sistem aeroponik berisi larutan nutrisi (hara) yang disemprotkan kepada akar tanaman yang menggantung. Untuk memenuhi kebutuhan nutrisi pada tanaman salah satu syaratnya yaitu nilai tingkat keasaman-kebasaan (pH) dan nilai daya hantar listrik atau Electric Conductivity (EC) sesuai.

Rentang pH ideal untuk tanaman hidroponik berkisar antara 5,5-6,5. Nilai pH di atas 6,5 menyebabkan besi, mangan, tembaga, seng, dan boron kurang tersedia bagi tanaman. Jika nilai pH di bawah 5,5 menyebabkan kelarutan asam fosfat, kalsium, dan magnesium sedikit.

Selain itu kepekatan larutan berkaitan dengan ketersediaan hara. Makin pekat larutan makin banyak unsur hara, begitu pula sebaliknya. Namun bukan berarti makin pekat makin baik bagi tanaman, karena pada kepekatan ekstrim justru tidak baik bagi tanaman. Tingkat kepekatan larutan dinyatakan dalam satuan ppm (part per million).

Kepekatan larutan juga disebut kegaraman (salinitas) karena hara yang terlarut berupa garam-garaman. Semakin tinggi kandungan garam dalam larutan, semakin tinggi pula daya hantar listrik Electric Conductivity (EC) yang dinyatakan dalam satuan miliSiemens/cm (mS/cm).

EC yang tinggi menyebabkan umur panen sayuran lebih singkat,

daya simpan lebih panjang, kadar gula buah meningkat, kesegaran lebih terasa, dan lebih tahan terhadap serangan penyakit. Namun, EC yang terlalu tinggi akan merusak tanaman. Secara umum ambang batas EC larutan adalah sekitar 4,6.

2.2 SensorSensor adalah peralatan yang

digunakan untuk membaca kondisi dari lingkungan yang diwujudkan dalam besaran nilai tertentu. Dalam pembahasan ini, sensor yang digunakan adalah sensor kelembaban.

2.2.1 Sensor KelembabanSensor kelembaban adalah

suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara. Salah satu jenis sensor kelembaban adalah sensor kelembaban kapasitif.

Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubahan luas penampang, dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut. Konsep kapasitor yang digunakan dalam sensor kapasitif adalah proses menyimpan dan melepas energi listrik dalam bentuk muatan-muatan listrik pada kapasitor yang dipengaruhi oleh luas permukaan, jarak dan bahan dielektrikum.

Sifat sensor kapasitif yang dapat dimanfaatkan dalam proses pengukuran diantaranya adalah sebgai berikut.

1. Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan, maka perubahan nilai

3

kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam.

2. Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan dan volume dilektrikum dapat dipengaruhi makan perubahan kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan elektrolit yang diberikan.

3. Jika jarak dan dielektrikum (udara) dijaga konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang saling berdekatan.

Kapasitor adalah salah satu komponen pada rangkaian listrik yang dapat menyimpan dan melepas energi listrik dalam bentuk muatan-muatan listrik. Saat pertama kali dihubungkan dengan sumber listrik, kapasitor akan mengisi dirinya dengan muatan-muatan listrik peritstiwa inilah yang disebut dengan proses charging. Setelah penuh, kapasitor akan menghentikan arus listrik di dalamnya sehingga rangkaian listrik akan bersifat open. Namun saat sumber listrik dimatikan dari rangkaian, kapasitor dapat bersifat sebagai sumber listrik dengan cara melepas muatan listrik kepada rangkaian peristiwa ini disebut discharging.

Kapasitor umumnya terbuat dari dua konduktor yang diantaranya terdapat materi dieleketrik seperti kaca, plastik. Umumnya bahan dielektrik adalah bahan isolator atau bahan yang tidak bisa menghantarkan listrik. Namun akibat adanya aliran listrik yang merupakan aliran elektron, atom penyusun dielektrik menjadi tidak seimbang dan akhirnya menimbulkan muatan-muatan listrik. Sehingga setiap bahan dielektrik memiliki nilai permitivitas masing-masing, yang akhirnya mempengaruhi nilai kapasitansi. Gambar berikut

menunjukkan konsep dari sensor kapasitif.

Gambar 1 Konsep Sensor Kapasitif

Kontruksi sensor kapasitif yang digunakan berupa dua buah lempeng logam yang diletakkan sejajar dan saling berhadapan. Jika diberi beda tegangan antara kedua lempeng logam tersebut, maka akan timbul kapasitansi antara kedua logam tersebut. Nilai kapasitansi yang ditimbulkan berbading lurus dengan luas permukaan lempeng logam , berbanding terbalik dengan jarak antara kedua lempeng dan berbading lurus dengan zat antara kedua lempeng tersebut (dielektrika), seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut :

C=ε 0 εrAd

Dimana:

ε 0 : permitivitas ruang hampa

(8,85.10-12 F/m)

ε r : permitivitas ruang hampa (udara

= 1)

A : luas plat dalam m2

d : jarak antara plat dalam m

2.3 Motor DC

4

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik fasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

2.5 Ultrasonic Mist MakerUltrasonic Mist Maker

adalah alat yang dapat merubah air biasa menjadi awan kabut seperti dinginnya es yang biasa terlihat pada biang es. Alat ini bekerja menggunakan proses ultrasonic atomization yang mengubah air menjadi kabut. Proses pembuatan kabut dibuat dengan ultrasonik yang dipancarkan oleh transduser ultrasonik.

Transduser ultrasonik adalah komponen elektronika yang dapat

mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonic dan sebaliknya. Gelombang suara ultrasonic adalah gelombang suara yang tidak dapat didengar oleh manusia secara normal karena frekuensi gelombang ultrasonic diatas 20KHz.

2.11 Kontoler Tipe PIKontroler ini menyatakan

hubungan antara sinyal eror dan sinyal, sebelum masuk kekontrol PI, maka perdu dijelaskan masing parameter yang ada dalam kontrol PI, yaitu kontrol Proporsiona (P) dan Integral (I)

2.11.1 Kontrol Proporsional (P)Penggunaan kontrol P

memiliki berbagai keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Unit pegendalian ini memberikan output-an yang sebanding (proporsional) dengan besarnya error. Perubahan nilai Proportional Gain/Proportional Band akan mempengaruhi sistem terhadap perubahan error dan load.

c ( t )=KP e (t)

(2.22)Dimana :

Kp= Konstanta Gain

Gain unit control proportional dapat berupa bilangan bulat, atau bilangan pecahan. Semakin besar nilai gain akan menyebabkan pengendali semakin relatif terhadap error, hal ini ditandai dengan adanya overshoot pada kondisi transient dan sebaliknya. Unit pengendali tidak bergantung pada fungsi waktu.

2.11.2 Kontrol Integral (I)

5

Unit pengendali ini disebut juga sebagai unit pengendali reset karena kemampuanya mengeliminasi offset yang ditinggalkan oleh pengendali proportional. Dengan persamaan :

c ( t )=KP e ( t )+K i∫0

1

e ( t ) dt

(2.23)

Dengan :

Ki= 1Ti

(2.24)

Dimana :

Ki = Integral GainTi = Integral time

2.11.3 Kontoler Tipe PI

Kontroler ini menyatakan hubungan antara sinyal eror dan sinyal kontrol sehingga secara matematik dapat diberikan persamaan :

U (t )=Kp ¿ (2.25)

Dalem bentuk transfer function dapat diformulasikan :

U (s )E (s )

=Kp(1+ 1τis )= Kp ( τis+1 )

τis

Secara diagram blok dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2. Diagram Blok Kontrol PI

τi : Konstanta waktu kontroler integral

Kp :Faktor Penguatan Proporsional

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Perancangan Sistem

Untuk membuat sebuah alat maka dibutuhkan perancangan yang baik agar alat tersebut nantinya dapat bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya. Gambar 3.1 berikut ini menjelaskan diagram blok pada sistem pengondisian kelembaban lingkungan pada aeroponik.

Gambar 3. Diagram Blok Sistem Pengkondisian Lingkungan

Aeroponik.

Berdasarkan blok diagram tersebut, pengaturan kelembaban lingkungan aeroponik dilakukan dengan menggunakan kipas yang mengalirkan kabut nutrisi yang telah dibuat oleh mist maker. Kecepatan putaran motor dipengaruhi nilai kelembaban lingkungan pada saat itu. Dengan sistem pengaliran kabut yang baik diharap kondisi tanaman tumbuh subur sesuai dengan yang diharapkan. Pemberian nutrisi dilakukan dengan

6

cara mengkabutkan akar tanaman dengan cairan bernutrisi. Proses pengaliran kabut ke tanaman ini yang dikendalikan oleh kontroler.

Pada kebutuhan nutrisi pada tanaman perlu mempertimbangkan faktor seperti unsur hara, keasaman, dan kepekatan. Namun hal-hal ini tidak berkaitan langsung pada kelembaban. Jadi pada perancangan alat ini, hal yang akan dikontrol adalah prototipe pengaturan kelembaban dengan referensi yang dapat diseuaikan.

3.2 Perancangan HardwareHardware sistem ini terdiri

dari keypad dan LCD sebagai reference. Kemudian mikorokontroler, driver motor, dan motor DC. Sensor yang digunakan adalah sensor kelembaban.

3.2.1 Perancangan MekanikBentuk mekanik yang

direncanakan yaitu menggunakan box dengan kapasitas 21 liter dengan ukuran 350 mm x 200 mm x 300 mm. Kotak tersebut terbuat dari akrilik. Di bagian samping box tersebut, terdapat sebuah tabung berdiameter 90 mm dan tinggi 250 mm. Tabung ini berfungsi sebagai penampung cairan nutrisi untuk tanaman. Cairan nutrisi tersebut akan diubah menjadi kabut oleh ultrasonic mist maker. Kemudian terdapat konstruksi mekanik menyalurkan kabut tersebut ke dalam box untuk tanaman. Di dalam konstruksi mekanik terserbut terdapat kipas motor DC yang berfungsi untuk menyedot kabut dari tangki dan dialirkan ke kotak untuk tanaman. Berikut ini adalah gambar perancangan untuk pengaturan nutrisi dan pengkondisian lingkungan pada metode tanam aeroponik.

Gambar 4. Desain Mekanik Sistem Aeroponik

Dengan keluaran nutrisi yang dibuat sehalus kabut diharapkan nutrisi tersebut akan mengambang di sekitar akar. Karena cara menempel di akar dengan cara mengambang, maka nutrisi yang menempel di akar tanaman tersebut merata di seluruh bagian. Jadi proses penyerapan nutrisi oleh tanaman lebih optimal.

3.1.2 Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang dibahas yaitu program yang diinputkan pada mikrokontroler. Perangkat lunak dibuat berdasarkan prinsip kerja alat yang akan dibuat. Program utama mengatur keseluruhan jalannya program meliputi fungsi-fungsi tertentu yang dibuthkan untuk sistem pengendalian seperti pembacaan hasil sensor dan pengendalian kipas penyuplai kabut.

7

Gambar 5. Alur Program Pengaturan Kondisi Lingkungan

Aeroponik.

Dalam mencari transfer function pada suatu plant dibutuhkan suatu analisis matematika, analisis tersebut menggunakan software Matlab pada komputer, dalam hal tersebut metode yang diterapkan pada matlab adalah metode RLS (Recursive Least Square), identifikasi dengan metode RLS ini adalah dengan menetapkan parameter estimasi awal dengan nol, selanjutnya setiap penambahan data pengukuran akan dikonfirmasikan estimasi parameter baru dengan penambahan faktor koreksi.

Langkah metode RLS yang akang mencatatsetiap relasi data masukan dan keluaran dari suatu sistem fisik digambarkan sebagai diagram berikut

Gambar 6. Alur RLS (Recursive Least Square)

Langkah Identifikasi metode RLS pada alat ini dilakukan dengan :1. Menetapkan parameter estimasi

awal dengan nol.2. Setiap penambahan data

pengukuran akan dikonfirmasikan estimasi parameter baru dengan penambahan faktor koreksi

3. Proses identifikasi dilakukan dengan memberikan masukan step

4. Pemasukan step dilakukan dengan pemberian tegangan sebesar 5 Volt DC pada driver motor dengan sampling time yang ditentukan.

5. Dari hasil identifikasi dengan metode RLS orde 2 diperoleh hasil berupa parameter estimasi berupa transfer function diskret

6. Setelah melakukan Identifikasi akan diperoleh grafik perbandingan hasil pengukuran plant dan hasil permodelan.

Sementara itu, dalam perancangan metode PI, dilakukan dengan melakukan tahapan-tahapan

8

Pengambilan data Input Output dan Pengujian

pada Kelembaban

yaitu mulai dari identifikasi plant, pembuatan model plant, pembuatan model hope, penetapan parameter kontrol, dan validasi kontrol closeloop, seperti yang digambarkan sebagai berikut.

Gambar 7 Alur Perancangan Metode PI

4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Hardware

Hardware alat ini terdiri dari mekanik yang mempunyai sebuah box berukuran 350x200x300 mm yang dihubungkan ke sebuah tangki yang di dalamnya terdapat ultrasonik mist maker untuk membuat kabut. Dalam tangki tersebut terdapat sebuah motor kipas DC yang berfungsi untuk mengalirkan kabut ke dalam box

4.1.1 MekanikSecara keseluruhan, alat

tampak seperti pada Gambar 4.1 di bawah ini.

Gambar 8. Gambar Mekanik setelah Terhubung dengan Sistem

Pengaturan Level Nutrisi

4.2.2 Identifikasi PlantIdentifikasi respon

kelembaban ruangan diperlukan untuk menentukan transfer function hasil identifikasi dan transfer function model. Data-data pengukuran kelembaban yang diukur saat motor terhubung langsung dengan sumber tegangan dalam rangkaian terbuka tanpa kontroler. Data-data pengukuran

digunakan untuk mendapatkan model melalui proses identifikasi. Dimana proses identifikasi adalah hubungan antara tegangan masukan motor yang konstan dan perubahan kelembaban ruangan hingga steady state. Model identifikasi yang dihasilkan merupakan transfer function tegangan masukan menjadi perubahan kelembaban ruangan yang teridentifikasi merupakan model matematika orde tiga.

0 500 1000 1500 2000 25000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

identhopeplant

Step Response

Time (seconds)

Am

plitu

de

Gambar 9. Kenaikan Kelembaban Terhadap Waktu

Hasil dari proses identifikasi putaran motor menghasilkan transfer function identifikasi:

Gi (s )=0.001931 s2−0.003177 s+0.05997s3+3.426 s2+18.36 s+0.06666

Gambar 10. Respon Kelembaban Hasil Identifikasi dan Plant

Model matematika transfer function model identifikasi orde 3 disederhanakan menjadi model

9

matematika transfer function plant orde satu sebagai berikut :

Gp (s )= KT s+1

= 0.901280 s+1

4.2.3 Permodelan Plant dan HopeMelalui pengukuran respon

model kecepatan putaran motor, maka respon kelembaban close loop tertutup dapat ditentukan sesuai dengan desain respon yang diinginkan. Dari transfer function respon plant hasil identifikasi diketahui transien respon kecepatan putaran mencapai nilai kerjanya pada 0.03 detik. yaitu :

Gp (s )= 0.901280 s+1

Transien respon akan dipercepat, maka transien respon desain yang diinginkan adalah :

Gh (s )= 0.901140 s+1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ymodelyhope

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800050100

T=278.81

T=140.1

Gambar 11. Transien Respon Kelembaban Plant dan Hope

Dengan memperikan transfer function respon desain ini pada rangkaian tertutup bersama transfer function kontroler, dimaksudkan untuk mendapatkan transfer function closeloop yang sesuai dengan transfer function respon desain.

4.2.4 Penetapan Parameter KontrolSetelah mendapatkan model

respon kelembaban dan menetapkan model respon desain yang diinginkan,

maka selanjutnya didapatkan transfer function kontrol PI, yaitu :

Gc (s )=621.5 s+2.22280 s

50

100

ymodelyhope

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

500

1000

1500

2000

ycontrol

100

Kp

Ti

222,3

1616,9

Gambar 12 Respon Kontrol PWM Motor

Penetapan parameter kontrol Kp dan Ti didapatkan (melalui rumus yang tercantum pada perancangan parameter kontrol), yaitu : Kp adalah 2,2198 dan dan Ti adalah 280. . Dari grafik gambar 4.8, menjelaskan pada kita bahwa perubahan ketinggian kontrol tehadap waktu mengikuti fungsi :

fk (t )=222,3+ 1616,9−222,30,8

t=222,3+1743,25 x waktu

Artinya percepatan perubahan ketinggian sangat tergantung pada waktu, dimana dalam kasus ini error sebagai masukan kontrol adalah konstan maka pada saat awal telah ada percepatan sebesar 222,3 kali dan laju pertambahan percepatan ketinggian adalah 1743,25 x waktu.

4.2.5 Penetapan Fungsi Close LoopPenetapan transfer function

close loop dilakukan setelah transfer function respon plant, transfer function respon desain dan transfer function kontroler. Melalui pemecahan matematika, maka transfer function close loop dapat ditetapkan, yaitu:

Gcl ( s)= 560 s+278400 s2+840 s+2

Dari grafik pada gambar 4.10, terbukti bahwa respon closeloop

10

mengikut pola yang ditentukan pada respon desain.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

50

100

ymodelyhope

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

1000

2000

ycontrol

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

yhopeycl

Gambar 13 Hubungan Respon Kelembaban Close Loop terhadap

Hope

4.2.6 Simulasi Close LoopTransfer function respon

closeloop akan menyesuaikan respon kelembaban mengikuti referensi kecepatan yang diinginkan atau yang diberikan. Sebelum diimplementasikan pada sistem sesungguhnya perlu dilakaukan simulasi menggunakan perangkat lunak Matlab.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000-50

0

50

100

150

200

250

300

ReferensiCloseloopControl

Gambar 14 Simulasi Respon Kelembaban setelah Dikontrol dan

Referensi

Dari grafik pada gambar 4.10, dapat dilihat apakah pada rangkaian tertutup (closeloop), responnya akan mengikut pola yang ditentukan pada respon desain.

Pada grafik terlihat bahwa respon closeloop akan mengejar pencapaian amplitudo kelembaban yang diberikan melalui referensi, pencapaian ini tentunya tidak

langsung terpenuhi tetapi melalui proses transisi. Proses transisi ini mengikuti pola dan waktu transisi yang telah didesain sebelumnya, dimana pola transisi ini juga berlaku pada saat pencapaian kelembaban yang lebih besar atau lebih kecil dari kelembaban sebelumnya.

Pada saat proses pencapaian referensi kelembaban, ini tentunya akan terdapat perbedaan besar kelembaban aktual dan referensi. Perbedaan itu disebut error. Besar kecilnya error akan mempengaruhi pembangkitan sinyal kontrol, apabila error semakin besar maka besarnya penguatan sinyal kontrol untuk masukan motor akan lebih besar demikian juga sebaliknya dan apabila error semakin kecil atau tidak ada perbedaan antara kecepatan aktual dan referensi, maka peningkatan atau penurunan sinyal penguatan kontrol akan berhenti, dengan kata lain sinyal kontrol akan tetap.

5. KESIMPULAN

Dari pembahasan tentang pengontrol kelembaban lingkungan pada aeroponik ini maka dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Fungsi alih model matematika pada plant pengaturan kelembaban aeroponik adalah :

Gp (s )= KT s+1

= 0.901280 s+1

2. Implementasi algoritma kontrol PI pada sistem pengaturan kelembaban di dalam sistem aeroponik dimana Kp adalah 2,2198 dan dan Ti adalah 280. Semakin besar nilai waktu transisinya maka nilai Kp

akan semakin kecil untuk nilai Ti yang besar.

11

3. Error steady state untuk mencapai referensi kelembaban 84% sebesar 0%, untuk mencapai referensi kelembaban 86% sebesar 2,3256%, dan untuk mencapai referensi kelembaban 90% sebesar 0,573.

DAFTAR PUSTAKA

Rostika, Eti. 2012. Budidaya Tanaman Sayuran Daun Sistem Aeroponik. (online diakses tanggal 25 Oktober 2014, http://bbpp-lembang.info/index.php/en/arsip/artikel/artikel-pertanian/611-budidaya-hidroponik-tanaman-sayuran-daun-sistem-aeroponik).

Manali, Oak. 2012. How Does an Ultrasonic Fogger Work. (online diakses tanggal 25 Oktober 2014, http://www.buzzle.com/articles/ultrasonic-fogger-how-does-it-work.html).

batamelektronika.wordpress.com. 2013. Arduino UNO dan Sensor DHT11 pada Serial Monitor. (online diakses tanggal 25 Oktober 2014, https://batamelektronika.wordpress.com/pendidikan/arduino-uno-dan-sensor-dht11-dengan-tampilan-lcd-16-x-2/).

Anhazt.2013. Bercocok Tanaman dengan Sistem Hidro Aero.

(online diakses tanggal 1 Januari 2015, http://niotolovo.blogspot.com/2013/06/bercocok-tanam-sayur-dengan-sistem.html)

Hartanto, Thomas W.D. dan Prasetyo, Y.Wahyu Agung. Analysis dan Desain Sistem Kontrol dengan Matlab. Yogyakarta:Andi.2003

Lingga, Pinus, Hidroponik, Bercocok Tanam Tanpa Tanah, Bogor: Penebar Swadaya, 1984

Agus Hendra, Heru dan Andoko, Agus, Bertanam Syuran Hidroponik Ala Paktani Hydrofarm, Jakarta: Agro Media Pustaka, 2014

Arie Raharjo, Argohartono, “Peluang Pasar Hidroponik”, Trubus 529 , Desember 2013

Fadhillah, Rizky, “ Rupiah dari Hidroponik”, Trubus 530, Januari 2014

Hendra, Agus, “Enam Pilihan Hidroponik”, Trubus 529, Desember 2013

Nur Apriyanti, Rossy, “Hidroponik di Bawah Langit”, Trubus 513, Agustus 2012

Sayyidati Rohimah, Desi, “Ramu Hara Hidropoik Terbuka”, Trubus 513, Agustus 2012

Setyawan, Bondan, “Teknik Tanam Tanpa Tanah”, Trubus 529, Desember 2013

12