CLOSE LOOP dalam sistem close loop yang mana sistem pengendalian dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga besaran yang dikendalikan dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan melalui alat pencatat. contoh penerapannya adalah lemari es, AC (air conditioner). #OPEN LOOP
mata kuliah mekatronika oleh Bapak Putra Wisnu Agung Sucipto ST.,MT Universitas Islam 45 Bekasi 1. Sistem Kontrol Open Loop Open loop control atau kontrol lup terbuka adalah suatu sistem yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Artinya, sistem kontro terbuka keluarannya tidak dapat digunakan sebagai umpan balik dalam masukan Dari gambar 1 di atas dapat diketahui persamaan untuk sistem lup terbuka DOWNLOAD MATERI DISINI Dalam suatu sistem kontrol terbuka, keluaran tidak dapat dibandingkan dengan masukan acuan. Jadi, untuk setiap masukan acuan berhubungan dengan operasi tertentu, sebagai akibat ketetapan dari sistem tergantung kalibrasi. Dengan adanya gangguan, system control open loop tidak dapat melaksanakan tugas sesuai yang diharapkan. System control open loop dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal. Kontrol loop terbuka feedforward control adalah suatu sistem kontrol yang keluarannya tidak diperhitungkan ulang pada kontroler. Ciri-ciri Sistem Kendali Terbuka • Sederhana • Harganya murah • Dapat dipercaya • Kurang akurat karena tidak terdapat koreksi terhadap kesalahan • Berbasis waktu Kinerja Loop Terbuka • Kontrol loop terbuka sesuai untuk sistem operasi gerak robot dengan aktuator yang berdasarkan pada umpan logika berbasis langkah sekuensial urutan program • Tidak menggunakan sensor untuk mengetahui posisi akhir • Dapat diatur dengan menggunakan delay • Cocok untuk robot sistem mapping Contoh Aplikasi Loop terbuka – pengontrol lalu lintas berbasis waktu – mesin cuci – oven listrik – Tangga berjalan – Rolling detektor pada Bandara 2 .Sistem kontrol lup tertutup Close Loop Sistem kontrol lup tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan, sistem kontrol lup tertutup juga merupakan sistem kontrol berumpan balik. Sinyal kesalahan penggerak, yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran atau turunannya, diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata lain, istilah “lup tertutup” berarti menggunakan aksi umpan – balik untuk memperkecil kesalahan sistem. Dari gambar 2 di atas dapat diketahui persamaan yang digunakan dalam close loop sistem Pada Gambar menunjukkan hubungan masukan dan keluaran dari sistem kontrol lup tertutup. Jika dalam hal ini manusia bekerja sebagai operator, maka manusia ini akan menjaga sistem agar tetap pada keadaan yang diinginkan, ketika terjadi perubahan pada sistem maka manusia akan melakukan langkah – langkah awal pengaturan sehingga sistem kembali bekerja pada keadaan yang diinginkan. Dalam hal lain jika kontroler otomatik digunakan untuk menggantikan operator manusia, sistem kontrol tersebut menjadi otomatik, yang biasa disebut sistem kontrol otomatik berumpan balik atau sistem kontrol lup tertutup, sebagai contoh adalah pengaturan temperatur. Sistem kontrol manual berumpan-balik dalam hal ini manusia bekerja dengan cara yang sama dengan sistem kontrol otomatik. Mata operator adalah analog dengan alat ukur kesalahan, otak analog dengan kontroler otomatik dan otot – ototnya analog dengan akuator. Hal inilah yang membedakan dengan sistem kontrol lup terbuka yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan, dimana keluaran tidak diukur atau diumpan–balikkan untuk dibandingkan dengan masukan. Sistem kontrol lup tertutup mempunyai kelebihan dari sistem kontrol lup terbuka yaitu penggunaan umpan–balik yang membuat respon sistem relatif kurang peka terhadap gangguan eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem dan mudah untuk mendapatkan pengontrolan “Plant” dengan teliti, meskipun sistem lup terbuka mempunyai kelebihan yaitu kestabilan yang tak dimiliki pada sistem lup tertutup, kombinasi keduanya dapat memberikan performansi yang sempurna pada sistem. Ciri-ciri Sistem Kendali Tertutup • Lebih kompleks • Harga yang lebih mahal • Lebih dapat dipercaya • Biasanya lebih akurat Kontrol loop tertutup adalah suatu sistem kontrol yang output-nya mempengaruhi kontroler dalam memberikan sinyal aktuasi pada robot. Komponen Proses sistem kendali loop tertutup a. Reference Input masukan acuan, r, merupakan sinyal acuan bagi sistem kontrol. b. Actuating Signal e, merupakan sinyal kesalahan/error. yang merupakan selisih antara sinyal acuan r dan sinyal b. c. Control Element, g1 merupakan elemen yang berfungsi untuk memproses kesalahan/error yang terjadi dan setelah kesalahan tersebut dimasukkan melalui elemen pengontrol. d. Manipulated Variable variabel yang dimanipulasi, merupakan sinyal yang dihasilkan oleh control element yang berfungsi sebagai sinyal pengontrol tanpa adanya gangguan. e. Plant/proses, merupakan obyek fisik yang dikontrol, dapat berupa proses mekanis, elektris, hidraulis maupun gabungannya. f. Disturbance, merupakan sinyal gangguan yang tidak diinginkan. g. Feedback Element jalur umpan balik, merupakan bagian sistem yang mengukur keluaran yang dikontrol dan kemudian mengubahnya menjadi sinyal umpan balik. h. Forward Path, merupakan bagian sistem tanpa umpan balik Komponen sistem kendali loop tertutup a. Input masukan merupakan rangsangan yang diberikan pada sistem kontrol, merupakan harga yang diinginkan bagi variabel yang dikontrol selama pengontrolan. Harga ini tidak tergantung pada keluaran sistem. b. Output keluaran, respons merupakan tanggapan pada sistem kontrol, merupakan harga yang akan dipertahankan bagi variabel yang dikontrol, dan merupakan harga yang ditunjukkan oleh alat pencatat. c. Beban/plant merupakan sistem fisis yang akan dikontrol misalnya mekanis, elektris, hidraulik ataupun pneumatik. d. Alat kontrol/kontroller merupakan peralatan/rangkaian untuk mengontrol beban sistem. alat ini bisa digabung dengan penguat. e. Elemen umpan balik menunjukkan atau mengembalikan hasil pencatatan ke detektor sehingga bisa dibandingkan terhadap harga yang diinginkan di stel f. Error detector alat deteksi kesalahan merupakan alat pendeteksi kesalahan yang menunjukkan selisih antara input masukan dan respons melalui umpan balik feedback path. g. Gangguan merupakan sinyal-sinyal tambahan yang tidak diinginkan. Gangguan ini cenderung mengakibatkan harga keluaran berbeda dengan harga masukannya. Gangguan ini biasanya disebabkan oleh perubahan beban sistem, misalnya adanya perubahan kondisi lingkungan, getaran ataupun yang lain. Contoh Aplikasi Loop Tertutup servomekanisme, sistem pengontrol proses, lemari es, pemanas air otomatik, kendali termostatik, Ac. DLLBankIndonesia ( BI) selaku otoritas sistem pembayaran close loop untuk memiliki izin. Bank sentral pun tengah mempersiapkan revisi Peraturan Bank Indonesia (PBI) tentang Uang Elektronik. Rancangan peraturan ini nantinya akan memuat ketentuan penerbitan uang elektronik jenis closed loop yang harus mendapat izin dari bank sentral.
Sistem kontrol closed loop atau sistem kontrol umpan balik merupakan sistem kontrol yang mempertahankan hubungan keluaran dan beberapa variabel input. Sistem kontrol loop tertutup, set point, sistem kerja lemari es / kulkas, air conditioner AC, komponen sistem kontrol Setiap proses kontrol terdiri dari unit yang membentuknya atau yang disebut dengan elemen sistem dan terdiri dari beberapa komponen. Suatu proses kontrol secara fungsional bisa dinyatakan dengan blog diagram yang bentuknya tergantung pada jumlah elemen. Sistem control yang mempertahankan hubungan yang ditentukan antara keluaran dan beberapa variable input, dengan membandingkannya menggunakan perbedaan sebagai alat kontrol dinamakan sistem kontrol umpan balik. Sistem kontrol umpan balik sering disebut juga sistem kontrol loop tertutup atau closed loop control. Pada sistem kontrol close loop, kesalahan yang terjadi, yaitu perbedaan antara keluaran dengan set point setting awal akan dikembalikan ke kontroler/pengendali sehingga terdapat keluaran akan terkoreksi. Jadi pada sistem kontrol closed loop akan selalu mengurangi kesalahan dari sistem. Secara garis besar, sistem kontrol closed loop ditunjukkan pada gambar di bawah. Komponen yang terdapat pada sistem kontrol closed loop antara lain 5. Umpan Balik / Feedback Sistem kontrol closed loop banyak digunakan karena keluaran dapat terkontrol. Pada peralatan listrik sehari-hari sistem ini digunakan pada lemari es. Sistem kontrol lemari es digambarkan pada diagram di bawah. Dari diagram di atas, masukan berupa setting suhu yang dilakukan dengan memutar selektor tingkat kedinginan. Suhu keluaran akan dideteksi oleh umpan balik yang berupa sensor suhu, jika suhu tidak sesuai dengan masukan seumpama saja lebih tinggi, maka ketidaksesuain ini akan dilaporkan ke kontroler. Kontroler akan menghidupkan plant/beban yang berupa kompresor. Saat kompresor hidup, suhu udara di dalam lemari es berangsur turun. Jika suhu keluaran sudah sesuai dengan masukan setting suhu maka kontroler akan mematikan kompresor sehingga suhu udara tidak didinginkan lagi. Saat kompresor berhenti bekerja, berangsur-angsur suhu udara di dalam lemari es akan naik. Kenaikan suhu ini akan dideteksi oleh sensor suhu dan akan dilaporkan ke kontroler. Kontroler akan menghidupkan kompresor untuk mendinginkan suhu udara. Siklus tersebut akan terus berlangsung untuk menjaga suhu udara di dalam lemari es tetap terjaga. Dari sistem kerja lemari es terdapat beberapa elemen kontrol antara lain 1 Masukan / Input Setting suhu 2 Kontroler Kontrol mekanik thermostat 3 Plant / Beban Kompresor 4 Keluaran / Output Suhu udara 5 Umpan balik Sensor suhu Sistem kerja lemari es ini juga secara garis besar sama dengan kerja air conditioner AC. Perbedaannya hanya pada fungsi penggunaan, jika lemari es digunakan untuk mendinginkan makanan, minuman, atau membuat es skala rumah tangga sedangkan AC digunakan untuk mendinginkan suhu ruangan untuk kenyamanan penghuninya. Elemen kontrol air conditioner antara lain 1 Masukan / Input Setting suhu 2 Kontroler Modul PCB 3 Plant / Beban Kompresor 4 Keluaran / Output Suhu udara 5 Umpan balik Thermistor Umpan balik atau sensor suhu yang digunakan pada lemari es menggunakan bahan pendingin yang mudah mengembang dan menyusut mengikuti suhu. Mengembang dan menyusutnya bahan pendingin ini disalurkan ke bagian mekanis thermostat yang menyebabkan membuka dan menutupnya kontak listrik. Untuk lebih jelasnya tentang kerja thermostat pelajari artikel Pengatur Suhu Thermostat. Sedangkan umpan balik atau sensor suhu yang digunakan pada air conditioner menggunakan komponen elektronika yang bernama thermistor. Thermistor sendiri merupakan jenis resistor variabel yang peka terhadap perubahan suhu. Hasil pendeteksian suhu oleh thermistor akan dikirimke Modul PCB dan akan diproses oleh mikrokontroler. Sekian artikel tentang sistem kontrol closed loop. Semoga dapat bermanfaat. “Sukses merupakan sebuah perjalanan, bukanlah tujuan. Usaha sering lebih penting daripada hasilnya”
Secaragaris besar, sistem kontrol closed loop ditunjukkan pada gambar di bawah. Komponen yang terdapat pada sistem kontrol closed loop antara lain: 1. Masukan / Input 2. Kontroler 3. Plant / Beban 4. Keluaran / Output 5. Umpan Balik / Feedback Sistem kontrol closed loop banyak digunakan karena keluaran dapat terkontrol.Pada metode ke 2 atau Close loop perbedaannya dengan metode tipe 1 closes loop hanya menggunakan Kp saja, metode dibuat berosilasi secara terus menerus dengan mengatur besarnya nilai Kp. 14 Gambar 2. 13 Sistem Close Loop atau Ziegler Nichlos tipe 2 Sumber Fauziansyah, 2015 Besarnya nilai Kp ketika respon metode berosilasi secara terus menerus yaitu nilai Kcr. Dari respon yang didapatkan parameter lain dari metode close loop selain Kcr ialah Pcr. Proses menentukan parameter Pcr ditunjukan pada gambar Gambar 2. 14 Proses Desain Menentukan Parameter Pcr Sumber Fauziansyah, 2015 Sesudah mendapatkan nilai Kcr dan Pcr, selanjutnya bisa menghitung nilai Kp, Ti dan Td bisa dijumlahkan berdasarkan rumus di Tabel Tabel 2. 4 Parameter Ziegler-Nichlos close loop Tipe Pengendali Kp Ti Td P ∞ 0 PI 1/ 0 PID Pcr Sesudah menghasilkan nilai Kp, Ti dan Td maka langka selanjutnya mencari nilai Ki serta Kd. Menggunakan cara mengkonversi kan nilai Ti dan Td. Berikut rumus untuk menentukan Ki dan Kd. Ki = 2 x 𝐾𝑝 Ti 7 Kd = Kp x Td 8 15 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Model Hardware Berikut gambar Blok Diagram pada rancangan alat Gambar Blok Diagram Berdasarkan blok diagram Gambar dengan Hidroponik NFT ini terdiri dari beberapa komponen utama. Cara kerja dari alat ini atau blok diagram yaitu sebagai berikut. 1. Input a. Sensor ph adalah input buat mengukur larutan nutrisi dan kadar ph agar sesuai yang dibutuhkan yaitu ph – 2. Proses a. Wemos D1 R2 adalah sebuah board mikrokontroler sebagai pengelola data dan mengirim data device. b. Logika PID adalah logika atau metode yang digunakan untuk menggerakan akuator servo. 3. Output a. Pompa air berfungsi mengalirkan air atau larutan nutrisi kedalam pipa Hidroponik. 16 b. Motor DC berfungsi menjadi alat buat mengaduk campuran nutrisi hidroponik. c. Relay berfungsi buat memutuskan atau mengalirkan aliran listrik kepada Motor DC dan Pompa air pada keadaan tertentu. d. Servo 1 & 2 digunakan untuk mengatur larutan nutrisi yaitu basa dan asam buat menstabilkan ph larutan nutrisi di hidroponik. e. MQTT berfungsi sebagai mengirim data ke device seperti contoh Handphone. 4. Monitoring a. Lcd 16 x 2 berfungsi sebagai menampilkan hasil dari keseluruan proses. b. Modul RTC berfungsi sebagai pengatur waktu ketika pengambil data c. Modul SD card berfungsi sebagai penyimpan data keseluruhan. Perancangan Skematik Berikut gambar perancangan skematik pada rancangan alat. Gambar Rangkaian Skematik 17 Dari Gambar 3 .2 menunjukan desain rangkaian skematik dari perancangan komponen untuk membuat alat “Rancang Bangun Sistem Hidroponik NFT Pada Pembibitan Tanaman Stroberi”. Terdiri dari beberapa komponen penting yaitu. 1. Sensor ph Model Perancangan Gambar merupakan model perancangan dari Hidroponik Nutrient Film Technique NFT untuk pembibitan stroberi. NFT Nutrient Film Technique merupakan salah satu dari metode Hidroponik yang memakai Film atau lapisan nutrisi dangkal yang dialirkan melalui akar secara terus menerus agar mendapatkan nutrisi oksigen dan air yang cukup bagi tanaman stroberi. Ada beberapa komponen yaitu pipa PFC, bak air dan pompa air. Rancangan ini memiliki 4 tingkatan untuk menempatkan tanaman pada pipa PFC, kemudian ada bak air yang dimana berfungsi sebagai penampung larutan nutrisi hidroponik NFT. Pompa air sebagai 18 sirkulasi campuran nutrisi yang tertampung pada bak menuju ke pipa hidroponik NFT. 1. Pompa 2. Motor Pengaduk 3. Sensor ph 4. Hidroponik NFT Nutrient Film Technique Gambar Model Perancangan Sistem PID Pengendali PID pada Tugas Akhir ini berfungsi sebagai mengontrol parameter air ph atau larutan nutrisi pada hidroponik NFT. Sensor yang digunakan adalah Sensor ph sebagai input dengan range ph 5,8 – 6,4 yang akan dikontrol oleh sistem PID membutuhkan nilai Kp, Ki, dan Kd. Sesudah proses pengaturan, sensor ph akan menerima kembali berupa nilai ph jika ph kurang dari 5,8 maka servo 1 akan menambahkan larutan ph up Basa agar ph stabil, jika ph lebih dari 6,4 maka servo 2 akan menambahkan larutan ph down asam agar ph stabil. Gambar Logika PID 19 Flowchart Flowchart merupakan serangkaian logika sebuah sistem. Ada 2 serangkaian logika yaitu kontrol sistem & fungsi PID. Kontrol Sistem Gambar Flowchart Kontrol Sistem Dari Gambar 3 .5 menjelaskan Algoritma dari control sistem. Diawali dengan insialisasi variabel yang digunakan. Sensor ph akan membaca nilai setelah itu akan diproses oleh PID logic. Nilai dari PID akan mengatur pergerakan akuator servo 1 & servo 2 untuk mengstabilkan kondisi larutan nutrisi mengatur asam Servo 1 atau basa Servo 2. Jika kondisi ph kurang atau kondisi lebih dari maka pengaduk akan on dan akan mengstabilkan kembali, tetapi jika kondisi ph sesuai dari – maka pengadukakan off. Setelah itu pompa air On dan mengalirkan air atau larutan nutrisi kepada hidroponik tanaman stroberi. 20 Fungsi PID Gambar Flowchart Fungsi PID Dari gambar 3 .6 merupakan flowchart dari metode PID, pertama kali ialah inisialisasi, setelah itu sensor ph akan membaca nilai kadar ph pada larutan nutrisi dari bak yang tersedia selanjutnya akan dikirimkan pada wemos D1 R2. Sesudah sensor membaca nilai ph akan maka nilai tersebut akan disimpan pada variabel yang tersedia. Setelah itu variabel akan diolah memakai metode PID. Maka akuator atau servo 1 & 2 akan menyala sesuai kondisi yang di perlukan. Jika ph air sesuai dengan nilai yang ditentukan maka pompa air akan menyala. Metode PID disini menggunakan ziegler-nichlos open loop. Langkah pertama yaitu melakukan inisialisai nilai Kp, Ki, dan Kd dan memasukan 2 nilai set point 6,4 dan 5,8. Istate yaitu nilai jumlah dari error sebelumnya nilai variabel istate ke 21 1 =0 dengan nilai error err sekarang yang dikalikan dengan dt. Untuk proses mendapatkan nilai PID pertama harus mencari nilai Kp dikali dengan error, Ki dikali dengan istate, dan terakhir mencari nilai dari Kd dikali dengan selisi error saat ini dengan nilai error sebelumnya errp. Nilai error sebelumnya atau errp diawali diberi nilai 0 karena dianggap bahwa pada saat sistem dimulai tidak ada nilai error. Nilai errp di update dengan nilai sama dengan err. Setelah menjumlahkan nilai Kp, Ki, dan Kd dari kedua setpoint yaitu 6,4 dan 5,8 maka mendapatkan nilai PID untuk nilai setpoint 6,4 servoout dan nilai setpoint 5,8 servout2 dapat diketahui. Jika nilai kondisi ph lebih dari 6,5 maka nilai PID setpoint 6,4 akan dijalankan. Untuk nilai servoout lebih kecil dari 50 maka servoout = 50 dan jika nilai servoout lebih kecil besar 100 maka nilai servoout = 100. Jika kondisi ph kurang dari 5,8 maka nilai PID setpoint 5,8 akan dijalankan. Untuk nilai setpoint 5,8 servoout2 dapat diketahui. Jika nilai servoout2 lebih kecil dari 100 maka servoout2 = 100 dan jika nilai servoout2 lebih besar dari 50 maka nilai servoout2 = 50. 22 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini penulis akan membahas yang akan terjadi di pengujian setiap komponen guna mengetahui apakah sensor atau komponen yang digunakan berfungsi dengan baik atau tidak. Pengetesan parameter ini digunakan untuk melakukan analisis untuk memenuhi tujuan dan menjawab rumusan masalah. Pengujian komponen meliputi pengujian Wemos D1 R2, pengujian kalibrasi sensor Ph, pengujian servo, dan pengujian pengaduk motor & pompa. Pengujian Wemos D1 R2 Pada penelitian ini dilakukan percobaan terhadap wemos D1 R2 dengan cara memasukan program simpel memakai aplikasi Arduino IDE. Tujuan dari percobaan ini untuk mengecek apakah wemos D1 R2 berfungsi dengan baik atau tidak, agar saat digunakan pada penelitian tidak ada kerusakan dan dapat berjalan dengan baik. Berikut merupakan alat yang digunakan dalam pengujian ini, diantaranya 1. Laptop / PC. 2. Wemos D1 R2. 3. USB Type B. 4. Aplikasi Arduino IDE. Berikut adalah langkah – langkah percobaan Wemos D1 R2, sebagai berikut a. Menyalakan Laptop / PC yang dipergunakan. b. Mensambungkan Laptop/ PC pada Wemos D1 R2 dengan memakai USB type b. c. Membuka aplikasi Arduino IDE di Laptop. d. Sesudah selesai mengetik program di software Arduino IDE, maka tekan tombol verify pada bagian kiri atas. Ketika sudah di verify maka langkah selanjutnya tekan tombol upload untuk mengunggah program ke dalam Wemos D1 R2. 23 Pengujian Kalibrasi Sensor PH Pada penelitian ini dilakukan pengujian terhadap modul sensor ph, modul sensor ph yaitu berfungsi menjadi deteksi kadar ph yang terdapat di campuran nutrisi Hidroponik. Sensor ini bisa menciptakan nilai keluaran di serial monitor yang menunjukan kadar ph yang terdapat di campuran nutrisi. Tujuan dari percobaan ini untuk mengecek kinerja modul sensor ph apakah berfungsi dengan baik buat membaca kadar ph yang ada di campuran nutrisi maupun cairan asam atau basa. Berikut merupakan alat yang digunakan dalam percobaan ini, diantaranya 1. Laptop / PC. 7. Aplikasi Arduino IDE. Berikut ini adalah langkah – langkah pada prosedur pengujian modul sensor ph, sebagai berikut a. Menyalakan Laptop / PC b. Membuka aplikasi Arduino IDE pada Laptop / PC. Mengetik program sesuai perintah untuk sensor ph di aplikasi Arduino IDE. c. Setelah mengetik program, maka tekan tombol verify pada bagian kiri atas. d. Sesudah verify langkah selanjutnya menghubukan probe dan modul sensor ph ke pin data analog, power dan ground sesuaikan yang sudah ditentukan di Wemos D1 R2 memakai kabel jumper. e. Setelah menghubungkan maka langkah selanjutnya yaitu upload program ke wemos D1 R2 dengan menekan tombol upload di bagian kanan atas. Ketika keluar kata done uploading. Layar serial monitor menampilkan hasil nilai ph. f. Memasasukan sensor di 2 campuran ph buffer yang tersedia yaitu ph buffer 4,01 dan ph buffer 6,86 untuk mengamati nilai pada jendela serial monitor. 24 Pengujian MQTT Pada percobaan ini merupakan pengujian protokol Iot yaitu MQTT. Iot MQTT disini berfungsi sebagai monitoring ph air yang berada di larutan nutrisi. Tujuan dari pengujian ini untuk mengecek apakah bisa memonitoring dari jarak jauh melalui Handphone dengan menggunakan aplikasi IotMQTTPanel. Berikut merupakan alat yang digunakan dalam pengujian ini, diantaranya 1. Laptop / PC. Berikut ini adalah langkah – langkah pada prosedur pengujian MQTT sebagai berikut a. Menyambungkan Wemos D1 R2, sensor ph, dan kabel jumper. Dengan cara menghubungkan kabel jumper ke pin Wemos D1 R2 dan sensor ph. b. Menyalakan Laptop / PC c. Menyambungkan wemos D1 R2 ke Laptop / PC dengan memakai kabel USB type b. d. Membuka aplikasi Arduino IDE pada Laptop / PC isi program perintah di Arduino IDE. Sebelum upload sebaiknya di verify agar tidak dapat kesalahan pada program. Setelah di verify maka tekan tombol upload ke Wemos D1 R2. e. Setelah itu lihat pada serial monitor apakah Wemos D1 R2 sudah terkoneksi dengan Wifi / Internet yang tersedia. f. Sesudah terkoneksi maka buka handphone untuk membuka aplikasi IotMQTTPanel agar bisa memonitoring dari jarak jauh melalui Handphone atau device lain. Pengujian Seluruh Komponen Sistem 25 Pada percobaan ini mendapatkan pengujian nilai pengutipan data pada otomaasi metode yang telah dirancang. Memproses input hingga menghasilkan output yang bisa mengubah sebuah kadar ph yang terdapat di larutan nutrisi Hidroponik Nutrient Film Technique NFT pada tananaman stroberi. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengatur nilai ph di larutan nutrisi Hidroponik di metode yang di rancang. Menggunakan cara pengambilan data serta kalibrasi dari sensor ph supaya memperoleh kondisi nilai ph agar sesuai dengan keperluan tumbuhan stroberi. Berikut merupakan alat yang dipergunakan dalam percobaan ini, diantaranya jumper sesuai yang di tentukan oleh perancang. b. Menyalakan Laptop / PC c. Menghubungkan Wemos D1 R2 pada Laptop / PC dengan kabel USB type B. d. Mengklik Aplikasi Arduino IDE pada Laptop / PC. Membuat program perintah ke aplikasi Arduino IDE. Setelah itu klik verify jika tidak ada 26 kesalahan di program atau syntax maka klik upload untuk mengunggah program pada Wemos D1 R2. e. Melihat hasilnya pembacaan sensor bisa terlihat pada jendela serial monitor. Hasil Pengujian Wemos D1 R2 Pada percobaan Wemos D1 R2 menggunakan aplikasi Arduino IDE dapat menghasilkan pengujian pada Gambar 4 .1 dibawah ini yang sudah diupload. Setelah “Done Uploading” keluar yang menunjukan program sukses terunggah ke Wemos D1 R2 serta tidak ada kesalahan di program. Gambar Hasil Pengujian Wemos D1 R2 Program yang sudah diupload pada Wemos D1 R2 merupakan sebuah program untuk perancangan alat Tugas Akhir ini. Untuk menghubungkan Wemos D1 R2 melalui Laptop / PC memakai Port USB agar dapat menerima data yang dikirim melalui serial monitor di aplikasi Arduino IDE. Hasil Pengujian Kalibrasi Sensor ph Pada percobaan kalibrasi sensor ph memakai buffer ph 4,0 dan buffer ph 6,8 pada setiap – setiap tempat yang tersedia, setelah itu akan dibandingkan memakai ph meter. Sehingga didapatkan hasil perbandingan antara sensor ph dan ph meter. Nilai dari tegangan dari ph buffer 4,0 ini didapatkan menggunakan rumus yang 27 berada di bab 2 dan mendapatkan hasil nya yaitu 2,21 dan 1,91. Setelah mendapatkan nilai tegangan selanjutnya mencari nilai sensor ph menggunakan rumus yaitu maka mencari nilai error dengan rumus yaitu 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = ph meter−ph sensor ph meter 𝑥100% 11 Hasil tersebut bisa ditunjukan pada Tabel dan Tabel Tabel Pengujian kalibrasi sensor ph buffer 4,0 Waktudetik Ph sensor Ph meter Error % 0 3,9 4,0 0,02 28 Pada Tabel ialah hasil percobaan ph buffer dari memakai sensor ph yang tersambungkan sama Wemos D1 R2 setelah itu dibandingkan dengan ph meter sehingga dapat nilai hasil seperti pada tabel Percobaan ini dilakukan dengan waktu 15 menit dan hasil dari pengetesan sensor ph yang dilakukan pada ph buffer 4,0 menghasilkan nilai rata – rata error sebesar 0,02%. Tabel Pengujian kalibrasi sensor ph buffer 6,8 Waktudetik Ph sensor Ph meter Error % 0 6,7 6,8 0,01 29 900 6,7 6,8 0,01 Rata – rata 0,01% Pada Tabel 4. 2 ialah hasil dari pengetesan ph buffer 6,8 memakai sensor ph yang dihubungkan Wemos D1 R2 setelah itu dibandingkan memakai ph meter sehingga mendapatkan hasil data seperti tabel 4. 2. Percobaan dilakukan dengan waktu 15 menit dan hasil dari pengetesan sensor ph yang dilakukan pada ph buffer 6,8 menghasilkan nilai rata – rata error sebesar 0,01%. Hasil ph Nutrisi AB Mix Hasil dari pengujian dari perubahan ph didapatkan nilai kondisi ph air murni yang dicampurkan dengan nutrisi AB Mix. Mendapatkan perubahan kondisi ph yang awalnya ph airnya setelah dikasih AB mix dan diaduk dengan motor dc. Tabel ph nutrisi AB mix No Waktu detik ph Sensor Tabel 4. 3 yaitu perubahan ph air dari kondisi air murni ke air larutan nutrisi. Kondisi awal air murni yaitu 7,2 ketika sesudah di beri nutrisi AB mix menjadi ph 6,0 atau sesuai dengan ph yang diinginkan oleh tanaman stroberi yang berada di hidroponik NFT. Hasil Pengujian MQTT Pada pengujian protokol MQTT ini untuk memonitoring jarak jauh. MQTT disini berfungsi sebagai monitoring ph air yang berada di larutan nutrisi. Tujuan dari pengujian ini untuk mengecek apakah bisa memonitoring dari jarak jauh melalui Handphone dengan menggunakan aplikasi IotMQTTPanel. 30 MQTT monitoring ph buffer 4,01. Gambar Hasil MQTT ph buffer 4,01 MQTT monitoring ph buffer 6,86. Gambar Hasil MQTT ph buffer 6,86. 31 Hasil Pengujian Tanaman Stroberi Pada pengujian tanaman stroberi tingkat keberhasilan nya yaitu bisa tumbuh dengan maksimal. Pengujian tanaman ini menggunakan 3 pot, pengujian tanaman ini dilakukan selama 4 hari tetapi pada tiap hari di uji selama 6 jam. Tabel merupakan tabel pertumbuhan tanaman stroberi Tabel 4. 4 Hasil pengujian tumbuhan stoberi Tanggal POT I POT II POT III 14 – 12 – 2021 10,8 cm 6,4 cm 11,6 cm 15 – 12 – 2021 11 cm 6,9 cm 11,8 cm 17 – 12 – 2021 11,4 cm 7,4 cm 12,2 cm Pada Tabel pengujian tumbuhan stroberi berhasil tumbuh dari hari ke hari selama menanam 4 hari. Pot 1 10,8 cm pada hari pertama dan tumbuh hingga 11,4 cm pada hari ke 4. Pot 2 6,4 cm pada hari pertama dan tumbuh hingga 7,4 cm pada hari ke 4 . Pot 3 11,6 cm pada hari pertama dan tumbuh hingga 12,2 cm pada hari ke 4. Tumbuhan bisa bertumbuh dikarenakan ph yang sesuai dengan kebutuhan tumbuhan dan juga larutan nutrisi yang diberikan. Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Gambar 4. 4 Grafik Pengujian ph setpoint 6,4 32 Pada Gambar merupakan pengujian ph setpoint 6,4 ini komponen berjalan dengan sesuai diinginkan. Pengujian ph sensor menggunakan PID Zichler Nicholas Open Loop mendapatkan L dead time sebesar 3 dan T waktu tunda sebesar 22,44. Setelah mendapatkan nilai L dan T, selanjutnya mencari nilai Kp, Ti dan Td rumusnya sebagai berikut Kp = x T/L 12 Kp = x 22,44/3 13 Kp = x 7,48 = 8,976 Ti = 2L 14 Ti = 23 = 6 Td = 15 Td = = 1,5 Setelah mendapatkan nilai Kp = 8,976 Ti = 6 Td = 1,5. Untuk mencari nilai dari Ki dan Kd rumusnya sebagai berikut Ki = Kp / Ti 16 Ki = 8,976 / 6 = 1,496 Kd = Kp x Td 17 Kd = 8,976 x 1,5 = 13,464 Gambar 4. 5 Pengujian ph setpoint 5,8 33 Pada Gambar merupakan pengujian ph setpoint 5,8 ini komponen berjalan dengan sesuai diinginkan. Pengujian ph sensor menggunakan PID Zichler Nicholas Open Loop mendapatkan L dead time sebesar 3 dan T waktu tunda sebesar 23,76. Setelah mendapatkan nilai L dan T, selanjutnya mencari nilai Kp, Ti dan Td rumusnya sebagai berikut Kp = x T/L 18 Kp = x 23,76/3 19 Kp = x 7,92 = 9,504 Ti = 2L 20 Ti = 23 = 6 Td = 21 Td = = 1,5 Setelah mendapatkan nilai Kp = 9,504 Ti = 6 Td = 1,5. Untuk mencari nilai dari Ki dan Kd rumusnya sebagai berikut Ki = Kp / Ti 22 Ki = 9,504 / 6 = 1,584 Kd = Kp x Td 23 Kd = 9,504 x 1,5 = 14,256 Gambar 4. 6 Hasil setpoint PID 6,4 34 Gambar 4. 7 Hasil PID setpoint 5,8 Dari nilai pada Gambar dan Gambar dapat mengetahui respon yang dihasilkan untuk mencapai nilai ph stabil dengan menggunakan Kp, Ki, Kd yang sudah didapatkan dengan metode Ziegler Nichlos tipe 1. Pada pengujian ini setpoint 6,4 diberi nilai Kp = 8,976, Ki = 1,496, Kd = 13,464 dan setpoint 5,8 diberi nilai Kp = 9,504 Ki = 1,584 Kd = 14,256. Pengujian dilakukan dengan mengatur nilai setpoint ph 6,4 dan 5,8. Cara kerja nya yaitu jika nilai ph lebih dari 6,5 maka PID setpoint 6,4 akan berkerja dan jika dibawah 5,8 maka PID setpoint 5,8 yang akan berkerja. Pada Gambar grafik dengan warna biru nilai ph, warna orange nilai setpoint 6,5, dan warna abu – abu nilai setpoint 5,8. Tabel 4. 5 Hasil PID setpoint 6,4 No 35 Tabel 4. 6 Hasil PID setpoint 5,8 No 36 BAB V PENUTUP Kesimpulan Hasil dari pengujian untuk kerja Rancang bangun hidroponik NFT, diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu 1. Penggunaan sensor ph harus di kalibrasi. Setelah dikalibrasi menguji memakai ph buffer 4,0 dan 6,8. Nilai dari pengukuran ph sensor dan ph meter menghasilkan rata rata error sebesar 0,02 % dan 0,01%. Ph sensor akan mengecek apakah nilai ph lebih dari 6,5 atau kurang dari 5,8. Jika lebih dari 6,5 maka servo 2 down akan aktif dan pengaduk aktif dan jika kurang dari 5,8 maka servo 1 up akan aktif dan pengaduk aktif. Ketika kondisi sesuai yang di inginkan atau sesuai setpoint maka pompa akan menyala servo 1, servo 2 dan pengaduk tidak menyala. 2. Penerapan sistem kendali PID dengan metode Ziegler Nichols tipe 1 untuk setpoint 6,4 mendapatkan nilai L= 3 dan T=22,44 dan nilai setpoint 5,8 mendapatkan nilai L = 3 dan T = 23,76 . Setelah itu setpoint 6,4 mendatkan nilai Kp = 8,976 Ki = 1,496 Kd = 13,464 dan setpoint 5,8 mendatkan nilai Kp = 9,504 Ki = 1,584 Kd = 14,256. Nilai setpoint 6,4 overshoot sebesar 8,37% rise time 20 s, serta settling time selama 45 s. Nilai setpoint 5,8 overshoot sebesar 6,89% rise time 25 s, serta settling time selama 55 s. 3. Pada pengujian sistem monitoring untuk ph sensor menggunakan protokol komunikasi MQTT menghasilkan error sebesar 0%. Saran Saran untuk pengembangan Tugas Akhir yang lebih baik. Ada beberapa saran untuk Tugas Akhir berikut, yaitu 1. Ditambahkan bak penguras secara otomatis. 2. Kedepannya menambahkan pengisi larutan nutrisi automatis. 3. Kedepannya semoga bukan hanya bisa memonitoring tetapi bisa mengontrol dari jarak jauh. 37 DAFTAR PUSTAKA .Muh,R., Available at [Diakses 28 September 2021]. Baringbing, 2020. FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN. Indonesia. Fauziansyah, F., 2015. DESAIN KENDALI PID DENGAN METODA ZIEGLER-NICHOLS DAN COHEN-COON MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO PADA PLANT LEVEL AIR, Bandung Politeknik Negeri Bandung. Hakim, W. R., 2020. RANCANG BANGUN SISTEM HIDROPONIK NFT Nutrient Film Technique PADA PEMBIBITAN TANAMAN STROBERI MENGGUNAKAN METODE FUZZY, Surabaya Ira Puspasari, Y. T. H., 2018. Otamasi Sistem Hidroponik Wick Terintegrasi Pada Pembibitan Tomat Ceri. JNTETI, Volume VII, pp. 1-8. Nainggolan, F. S., 2018. RANCANGAN SISTEM IRIGASI HIDROPONIK NFT Nutrient Film Technique PADA BUDIDAYA TANAMAN PAKCOY. Issue BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
