Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang ( Litopenaeus Vannamei ) Menggunakan Wireless Sensor Sistem (WSS) yang Terintegrasi dengan PLC CPM1A
Gurum Ahmad Pauzi 1* , Okta Ferli Suryadi 1 , Gregorius Nugroho Susanto 2 , dan Junaidi 1 1. Jurusan Fisika, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141 2. Jurusan Biologi, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141 Article Information Abstract Article history: Received June 11 th , 2020
Received in revised form June 15 th , 2020 Accepted June 16 th , 2020
Keywords : Arduino UNO, Monitoring System, Water Quality, Litopenaeus Vannamei The  research  about  pH,  salinity,  dissolved  oxygen,  and  temperature  monitoring system  using  Arduino  Uno  integrated  with  PLC  CPM1A for  water  quality  control  of shrimp farm litopenaeus vannamei had done. The system used pH meter kit Dfrobot sensor,  salinity  sensor,  DS18B20  waterproof  sensor,  and  analog  dissolved  oxygen sensor  which  was  controlled  by  Arduino  UNO.  In  order  to  calibrate  the  sensor,  pH meter  kit  Dfrobot  sensor  was  calibrated  by  using  a  buffer  solution,  salinity  sensor was  calibrated  by  refractometer,  DS18B20  waterproof  sensor  was  calibrated  by HTC-02 thermometer, and an analog dissolved oxygen sensor was calibrated by DO meter YSI 55. The results showed that the sensors can detect pH, salinity, dissolved oxygen  and  temperature  with  accuracy  94.06%,  78.15%,  90.53%  and  99.42% respectively. It is transmitted wireless by using the nRF24l01+ module. The furthest distance  in  the  line  of  sigh  test  was  405  meters  and  in  non-line  of  sigh  was  163 meters. The measurement had done 3 times per day (morning, afternoon, evening) in 3 days. The relay also can be integrated with PLC CPM1A to control the wheel and water pump. Informasi Artikel Abstrak Proses artikel: Diterima 11 Juni 2020
Diterima dan direvisi dari 15 Juni 2020 Accepted 16 Juni 2020

## Kata kunci:
Arduino UNO, Sistem Monitoring, Kualitas Air, Litopenaeus Vannamei Telah  direalisasikan  sebuah  sistem  yang  mampu  memonitoring  pH,  salinitas, dissolved  oxygen,  dan  temperatur  berbasis  arduino  yang  terintegrasi  dengan  PLC
CPM1A  untuk  pengendalian  kualitas  air  tambak  udang.  Sistem  ini  menggunakan sensor  pH  meter  kit  Dfrobot,  sensor  salinitas,  sensor  DS18B20  waterproof  dan sensor  analog  dissolved  oxygen  yang  dikendalikan  oleh  mikrokontroler  Arduino UNO.  Mekanisme  pengujian  sensor  dilakukan  dengan  cara  membandingkan pembacaan  sensor  dengan  alat  yang  terkalibrasi.  Pengujian  sensor  pH  meter  kit Dfrobot  dilakukan  dengan  menggunakan  larutan  buffer,  sensor  salinitas  dengan refractometer, sensor DS18B20 waterproof dengan thermometer HTC-02, dan sensor analog  dissolved  oxygen  dengan  DO  meter  YSI  55.  Hasil  penelitian  menunjukkan sensor pada sistem ini mampu mendeteksi nilai pH, salinitas, dissolved oxygen dan temperature dengan akurasi masing-masing parameter 94,06 %, 78,15 %, 90,53 % dan  99,42  %.  Data  dikirimkan  secara  wireless  menggunakan  modul  nRF24l01+. Jarak pengiriman terjauh pada pengujian tanpa penghalang (line of sigh) diperoleh sebesar  405  meter  dan  pada  pengujian  dengan  adanya  penghalang  (non  line  of sigh) diperoleh sebesar  163 meter. Pengujian keseluruhan sistem dilakukan selama 3 hari sebanyak 3 kali pengukuran perhari (pagi, siang, sore). Sistem pengendalian relay dapat terintegrasi dengan PLC CPM1A untuk pengendalian kincir dan pompa air.

## 1. Pendahuluan
Indonesia  sebagai  Negara  kepulauan  memiliki  potensi  dibidang  perikanan  dengan  budidaya  udang  sebagai komoditas  ekspor  unggulan.  Udang  jenis  Vaname  ( Litopenaeus  vannamei )  merupakan  salah  satu  komoditi perikanan  yang  dibudidayakan  di  Indonesia.  Udang  ini  mulai  masuk  dan  dikenalkan  di  Indonesia  pada  tahun 2001 melalui SK Menteri Kelautan dan Perikanan RI. No. 41/2001 sebagai upaya untuk meningkatkan produksi

## JOURNAL OF ENERGY, MATERIAL, AND INSTRUMENTATION TECHNOLOGY
Journal Webpage https://jemit.fmipa.unila.ac.id/
Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology, Vol 1. No. 3, 2020
Pauzi GA, Suryadi OF, Susanto GN, dan Junaidi, 2020, Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang ( Litopenaeus Vannamei ) Menggunakan Wireless Sensor Sistem (WSS) yang Terintegrasi dengan PLC CPM1A, Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
udang  Indonesia  menggantikan  udang  windu  ( Penaeus  monodon) yang  telah  mengalami  penurunan.  Beberapa keunggulan yang dimiliki udang putih antara lain responsive terhadap pakan yang diberikan, lebih tahan terhadap penyakit dan lingkungan yang kurang baik (Pratama, 2017).
Keberhasilan dalam budidaya udang vaname dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah kualitas  air.  Kualitas  air  tambak  merupakan  faktor  yang  sangat  penting  untuk  keberlangsungan  hidup  dan produktivitas budidaya  udang  (Fuady,  2013).  Kualitas  air  tambak  yang  baik,  dapat  dilihat  dari  parameter  fisika seperti temperatur, oksigen terlarut (DO), derajat keasaman (pH), kadar garam ( salinitas) dan ketinggian air (Hudi dan Shahab, 2005). Kreteria kualitas air tambak udang dalam keadaan standar meliputi: pH sekitar 7-8, salintas 5-40 ppt, ketinggian air 80-120 cm, temperature air 26 o C-30 o C, kecerahan air 25-45 cm, dan konsentrasi oksigen terlarut/ Dissolved Oxygen (DO) ideal untuk pertumbuhan udang adalah 4,5 mg/L hingga 7 mg/L (Komarawidjaja, 2006). Buruknya kualitas air dapat menyebabkan menurunnya nafsu makan udang, penggemukan udang menjadi lambat, dan mudah terserang penyakit (Arsad, 2017). Untuk menghindari masalah-masalah tersebut maka perlu dilakukan monitoring dan kontrol kualitas air tambak sehingga kualitas air dapat terkendali dengan baik. Sistem monitoring adalah  sebuah  kegiatan  yang  mencakup  pengumpulan,  peninjauan  ulang  dan  tindakan atas  sesuatu  proses  yang  berjalan  pada  sebuah  sistem.  Pada  dasarnya  pemantauan  untuk  memastikan  sebuah sistem dapat berjalan sesuai dengan keadaan yang telah ditetapkan atau tidak. Dengan pemantauan diharapkan sebuah sistem dapat menghasilkan keluran monitoring berupa peningkatan kualitas yang terjadi terhadap suatu objek yang dipantau.
Beberapa alat monitoring kualitas air telah dikembangkan di Indonesia seperti sistem monitoring kualitas air pada kolam ikan berbasis wireless sensor network menggunakan komunikasi zigbee (lintang dkk., 2017), sistem monitoring kualitas air tambak udang Vaname yang dapat memberikan informasi melalui Short Massage System (SMS) (Multazam dan Hasanuddin, 2017), dan sistem monitoring kualitas air pada budidaya tambak udang dan bandeng (Machzar dkk., 2018). Berdasarkan sistem yang banyak dikembangkan di Indonesia hanya terdiri dari 2 sampai 3 parameter penting yang terpasang pada sistem monitoring. Sedangkan pada kualitas air pada tambak udang terdiri dari 4 parameter penting yaitu temperatur, pH, salinitas dan DO.
Dari  uraian  diatas,  kami  mencoba  mengembangan  sistem monitoring kualitas  air  tambak  udang  dengan menambahkan parameter pengukuran diantaranya pH, salinitas, DO dan temperatur sehingga dapat memberikan informasi kualitas  air  yang  lebih  baik untuk  proses  monitoring.  Alat  yang dirancang  akan  menggunakan sistem nirkabel  yang  mampu  melakukan  pengukuran  dengan  jarak  yang  cukup  jauh  menggunakan  gelombang  radio nRF24l01+ secara real time . Alat monitoring kualitas air tambak ini menggunakan Arduino UNO untuk mengolah data pengukuran sensor dan akan memanfaatkan LCD 20x4 untuk menampilkan data sensor. Pada sistem yang akan dipasang kendali otomatis kincir air dan pompa untuk menjaga kualitas air tambak.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1 Perancangan Hardware
Perancangan  perangkat  keras  ( hardware )  merupakan  tahap  penyusunan  komponen-komponen  elektronika menjadi  satu  kesatuan  sistem  agar  dapat  bekerja  sesuai  dengan  yang  diharapkan.  Secara  umum,  rancangan sistem monitoring yang akan dibuat ditunjukkan dalam diagram blok pada Gambar 1.
Sensor temperatur Sensor pH Sensor Dissolved Oxygen Sensor salinitas Arduino Uno LCD 20x4 nRF24L01+
(Receiver ) Relay Driver Stepper motor Modul Micro SD nRF24L01+ ( transmitter) PLC Arduino Uno RTC DS3231 Power Supply Power Supply Stepper motor Kincir Pompa
Gambar 1. Diagram Blok
Pada Gambar 1 merupakan blok diagram perangkat keras ( hardware ) terbagi menjadi dua bagian yaitu blok diagram pengukuran dan blok diagram sistem proses data. Pada blok diagram pengukuran terdiri dari sensor pH Meter Kit, sensor temperature, sensor Analog Dissolved Oxygen , sensor salinitas, Real Time Clock (RTC) DS-3231, driver stepper motor, transceiver nRF24L01+ ( transmitter ), power supply . Pada blok tersebut, terdapat sensor digital temperature DS18B20 yang digunakan untuk mengukur dan mendeteksi temperature air, sensor pH V1.1 Meter Kit yang digunakan untuk mengukur dan mendeteksi kadar pH, sensor salinitas yang digunakan untuk mengukur dan  mendeteksi  kadar  garam,  sensor Analog Dissolved  Oxygen (DO)  yang  digunakan  untuk  mengukur  dan mendeteksi  oksigen  terlarut  dalam  air  tambak  udang,  dan  RTC  DS-3231  yang  berfungsi  sebagai  modul
Pauzi dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
perwaktuan pada saat proses pengambilan data. Proses pengambilan data oleh sensor dibantu oleh motor stepper yang  berfungsi  menurunkan  dan  mengangkat  sensor  pada  saat  melakukan  pengukuran  keempat  parameter. Sensor  analog pH  meter  kit, Analog Dissolved  Oxygen, dan  salinitas  menghasilkan keluaran berupa data  analog yang kemudian dihubungkan pada pin analog input pada Arduino Uno. Sedangkan sensor temperatur DS18B20 menghasilkan keluaran berupa data digital yang dapat langsung dibaca oleh Arduino dengan menghubungkan pin data output sensor ke pin digital input pada Arduino Uno.
Data keluaran dari keempat sensor tersebut kemudian diolah oleh Arduino. Selanjutnya output data keempat sensor  dikirim  menggunakan  modul transceiver nRF24L01+  (transmitter)    yang  akan  diterima  oleh  modul transceiver nRF24L01+ ( receiver ). Sistem pengolahan data terdapat receiver berupa modul transceiver nRF24L01+ yang  berfungsi  untuk  menerima  data  dari  sistem  pengiriman  data,  selanjutnya  data  dibaca  oleh  Arduino  Uno. Hasil pembacaan dari data sensor, ditampilkan melalui LCD 20x4.

## 2.2 Perancangan Software
Perancangan software pada  penelitian  ini  digunakan  aplikasi  Arduino  IDE.  Program  tersebut  berisikan perintah  untuk  menjalankan  fungsi  dari  rangkaian  pengendali.  Program  pengendali  berisikan  tiga  perintah. Perintah yang dijalankan pertama adalah melakukan perintah otomatisasi untuk mengambil data sesuai dengan waktu  pengambilan  data  monitoring.  Kemudian,  perintah  kedua  adalah  membaca  data  dari  masing-masing parameter dengan  sensor berdasarkan    waktu pengukuran  dari  RTC  ( Real  Time Clock)  lalu  data dikirim melalui transceiver nRF24L01+  ( transmitter ).  Perintah    ketiga  adalah  data  yang  diterima  melalui transceiver nRF24L01+ ( receiver ) diolah . Kemudian data ditampilkan melalui LCD 20x4 dan juga dikirimkan melalui port serial agar dapat dibaca melalui komputer. Perancangan perangkat lunak ( software ) dapat dilihat pada Gambar 2.
Mulai
Deklarasi Variabel dan Inisialisasi ADC
(A0,A1,A2,D8), RTC DS3231, Micro-SD, dan LCD Inisialisasi dan Pengesetan Komunikasi Serial dan nRF24l01+ Baca Sensor DS18B20 Baca Sensor pH Meter Kit Baca Sensor Salinitas Baca Sensor Analog Dissolved Oxygen Menggubah Data Analog ke dalam Satuan Part Per Thousand (PPT) Mengirim Data ke
nRF24l01
Mengirim Data ke nRF24l01 Mengirim Data ke nRF24l01 Mengirim Data ke nRF24l01 Kirim Data Kirim Data Kirim Data Kirim Data Data Terkirim Data Sensor diterima dan dibaca oleh nRF24l01+ ( Receiver ) Kirim Data ke Port Serial Komputer Data Ditampilkan ke LCD Cek Nilai Sensor DS18B20 pH > 8,5 DO < 4 ppm Selesai Tidak Ya Relay 1 Aktif Relay 2 Aktif Ya Ya Cek Nilai Sensor pH Meter Kit Cek Nilai Sensor Analog DO Cek Nilai Sensor Salinitas Tidak Tidak Membaca RTC DS3231
Pauzi GA, Suryadi OF, Susanto GN, dan Junaidi, 2020, Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang ( Litopenaeus Vannamei ) Menggunakan Wireless Sensor Sistem (WSS) yang Terintegrasi dengan PLC CPM1A, Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Data  hasil  pengukuran  dari  masing-masing  sensor  digunakan  untuk  menghitung  persentase  kesalahan ( error ),  akurasi  dan  presisi  dari  masing-  masing  sensor.  Untuk  menghitung  presentase  kesalahan,  akurasi,  dan presisi menggunakan Persamaan 1-3 .
100% Y X n %Error Y − =  (1) %Akurasi 1 100% Y X n Y − = −        (2) %Presisi 1 100% X X n n X n − = −        (3)
dengan Y adalah nilai parameter referensi, X n adalah nilai parameter terukur ke-n, dan Xn adalah  rata-rata  nilai parameter n terukur (Jones dan Chin, 1991).

## 3.  Hasil dan Pembahasan
3.1 Perancangan Perangkat Keras/ Hardware
Sistem monitoring ini memanfaatkan jaringan nirkabel dengan menggunakankan modul nRF24L01+ sebagai media  pengiriman  data.  Hasil  realisasi  perangkat  keras  pengirim  data  ( transmitter )  dari  sistem monitoring pH, salinitas, oksigen terlarut, dan temperatur ditunjukkan pada Gambar 3.
(a) (b)
Gambar 3. Perangkat keras pengirim data ( transmitter ): (a) Probe  sensor dan (b) Blok pengirim ( transmitter )
Perangkat keras sensor terdiri dari beberapa komponen yaitu rangkaian sensor  DS18B20 yang digunakan untuk  mengukur  suhu    air,  sensor  pH  Meter  Kit  Dfrobot  digunakan  untuk  mengukur  kadar  pH  air,  sensor salinitas  untuk  mengukur  kadar  garam  dalam  air,  dan  sensor  analog Dissolved  Oxygen (DO) untuk  mengukur kadar oksigen terlarut dalam air tambak. Bentuk rancangan mekanik perangkat pengirim data dapat dilihat pada Gambar 4 .
(c)
Pauzi dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 4. Rancangan mekanik dari perangkat pengirim data ( transmitter ) (a) Tampak depan, (b) Tampak samping (c) Tampak belakang
Pada  sistem  ini,  perangkat  sensor  dihubungkan  dengan  perangkat  pengirim  data  menggunakan  kabel penghubung  DB9  untuk  meringkas  pengkabelan  pada  rangkaian  sensor.  Perangkat  keras  pengirim  ( transmitter) sendiri terdiri dari beberapa komponen diantaranya modul nRF24l01+ yang digunakan sebagai media pengiriman data  hasil  pembacaan  sensor  ke  titik  penerima  dan  modul  RTC3231  yang  digunakan  sebagai  pengatur  waktu pengambilan data dari sensor sekaligus untuk mengatur waktu kerja motor stepper. Motor stepper ini digunakan untuk memutar batang ulir dengan panjang 0,8 m pada proses pengambilan data sensor secara otomatis. Sumber tegangan pada perangkat keras pengirim data dan sensor ini menggunakan modul power supply dengan keluaran tegangan 12 Volt DC. Tegangan dari power supply diturunkan menggunakan modul LM2596 adjustable step-down menjadi 8 Volt agar tidak menimbulkan panas pada regulator  AMS1117 yang dapat merusak arduino UNO dalam penggunaan  jangka  waktu  lama.  Pada  penelitian  ini  berat  beban  rangkaian  sensor  digunakan  sekitar  2  kg sehingga  torsi  motor  yang  dibutuhkan  untuk  memutar  batang  ulir  sekitar  0,981  Nm.  Jenis  motor  stepper  yang baik  digunakan  yaitu  motor  yang  memiliki  torsi  diatas  0,981  Nm.  Jenis  motor  stepper  yang  digunakan  pada penelitian ini ialah motor stepper Nema 23 dengan torsi sebesar 1,26 Nm. Kecepatan berputar motor diatur dalam program Arduino yaitu sebesar 60 rpm. Sehingga waktu yang dibutuhkan alat untuk menurunkan sensor sebesar 32 detik.
Pada penelitian ini juga dilengkapi dengan sistem perangkat keras penerima ( receiver ) yang berfungsi untuk menerima dan mengolah data hasil pengukuran yang dikirim oleh perangkat pengirim ( transmitter ). Hasil realisasi dari sistem  perangkat penerima ( receiver) ditunjukan pada Gambar  5. Perangkat ini berfungsi sebagai penerima data  hasil pembacaan sensor yang  dikirimkan dari  perangkat  pengirim.  Sumber  tegangan  yang  digunakan pada sistem ini menggunakan modul power supplay dengan tegangan 24 volt yang diturunkan menggunakan penurun tegangan  LM  2596 adjustable  step  down menjadi  8  volt  DC.  Melalui  perangkat  ini,  hasil  pengukuran  dapat dimonitor dengan jarak yang cukup  jauh. Hasil pengukuran yang diterima pada penerima ini ditampilkan pada LCD 20x4 karakter. Tampilan LCD pada perangkat receiver dapat dilihat pada Gambar 6.
(a) (b)
Gambar 5. (a) Perangkat keras penerima data ( receiver ) dan (b) Bagian Keseluruhan.
Gambar 6. Tampilan LCD dari perangkat penerima data ( receiver ).

## 3.2 Pengujian Sensor

## 1. Sensor Suhu DS18B20 Waterproof
Sensor  DS18B20 waterproof digunakan  untuk  mendeteksi  nilai  temperatur  pada  perairan.  Sensor  ini merupakan sensor digital yang memiliki 12-bit ADC internal dan akurasi sebesar + 0.5 derajat pada rentang -10 o C sampai  dengan  85 o C.  Pengujian  sensor  DS18B20 waterproof dilakukan  agar  pembacaan  sensor  sesuai  dengan standar  pembacaan  alat  yang  terkalibrasi.  Pengujian  sensor  DS18B20 waterproof dilakukan  dengan  cara membandingkan secara langsung sistem perangkat keras sensor DS18B20 waterproof yang sudah dibuat dengan thermometer tipe HTC-2 yang telah terkalibrasi. Pengambilan data dilakukan dengan mengukur secara  langsung temperatur air yang telah dipanaskan dan kemudian didiamkan pada ruang terbuka. Pengukuran dilakukan pada perubahan nilai temperatur air tiap +1 o C dari rentang suhu + 49 o C sampai dengan + 25 o C. Dari nilai rata-rata tiap pengukuran  diperoleh  hasil  perbandingan  pengujian  sensor  DS18B20 waterproof terhadap  termometer  HTC-2 ditunjukkan pada Gambar 7.
Modul NRF24l01 LCD 20x4 Tombol Reset
Pauzi GA, Suryadi OF, Susanto GN, dan Junaidi, 2020, Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang ( Litopenaeus Vannamei ) Menggunakan Wireless Sensor Sistem (WSS) yang Terintegrasi dengan PLC CPM1A, Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar  7. Grafik  hasil  pengujian  persamaan  linieritas  temperatur  pada  sensor DS18B20 waterproof terhadap thermometer tipe HTC-02
Hasil  pengujian  persamaan  linieritas  temperatur  pada  sensor  DS18B20 waterproof terhadap  thermometer tipe HTC-02 pada Gambar 7 menunjukkan linieritas yang diperoleh lebih baik dari sebelumnya yaitu sebesar R 2 = 0,99977.  Nilai R 2 merupakan  tingkat  kesesuaian  persamaan  garis  yang  diperoleh  terhadap  variasi  data  dengan rentang nilai 0 — 1. Jika nilai R 2 semakin mendekati 1 maka persamaan garis yang diperoleh sesuai dengan variasi data (Effendi, 2019).
Hasil perhitungan diperoleh  nilai  rata-rata akurasi  sebesar 99,42% dan  nilai rata-rata error 0,58.  Semakin kecil persentase error yang  dihasilkan  dan  semakin  besar  persentase akurasi  yang  dihasilkan  maka  kinerja  alat semakin baik (Halim dkk., 2016). Selain itu, nilai rata-rata tingkat presisi yang diperoleh dari perhitungan yaitu sebesar  99,33%  dan  selisih  rata-rata  setiap  pengukuran  yang  diperoleh  sebesar  0,196 o C.  Semakin  tinggi  nilai presisi  maka  semakin  tepat  pengukuran  tersebut  (Jones  dan  Chin,  1991).  Hasil  tersebut  menunjukkan  bahwa sensor DS18B20 waterproof memiliki tingkat akurasi dan presisi yang baik.

## 2. Sersor pH Meter Kit Dfrobot
Proses pengujian sensor pH Meter Kit Dfrobot dilakukan dengan membandingkan pengukuran pada larutan buffer yang diperoleh dari  Laboratorium  Kimia FMIPA  Universitas  Lampung.  Larutan buffer adalah  larutan  yang dapat  menjaga  (mempertahankan)  pH-nya  dari  penambahan  asam,  basa,  maupun  pengenceran  oleh  air.  Sensor diuji dengan melakukan pengukuran pada larutan buffer yang bernilai 3,4,5,6,7,9, dan 10. Pengujian dilakukan sensor pH Meter Kit Dfrobot sebanyak  5 kali pengulangan seperti yang ditunjukan pada Gambar 8.
Pauzi dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
Hasil pengujian  persamaan  linieritas  sensor  pH  Meter  Kit  Dfrobot  terhadap  larutan Buffer pada Gambar  8 menunjukkan  sensor  pH  Meter  Kit  Dfrobot  memiliki  linieritas  yang  baik  yaitu  sebesar R 2 =  0,99904.  Hasil perhitungan  diperoleh  rata-rata  nilai  persen error sebesar  5,74%.  Nilai error tersebut  menunjukkan  bahwa error dapat  ditoleransi  karena  masih  di  bawah  10%  (Effendi,  2019).  Selain  itu,  nilai  akurasi  yang  diperoleh  dari perhitungan  sebesar  94,06  %  dengan  rata-rata  selisih  pengukuran  sebesar  0,25.  Pada  pengujian  ini  juga dilakukan  perhitungan  rata-rata  presisi  sensor  pH  Meter  Kit  Dfrobot  yaitu  dengan  nilai  sebesar  99,97%.  Tinggi nilai  presisi  menunjukkan  semakin  tepat  pengukuran  tersebut  (Jones  dan  Chin,  1991).  Hasil  tersebut menunjukkan bahwa Sensor pH Meter Kit Dfrobot memiliki tingkat akurasi dan presisi yang baik

## 3. Sensor Salinitas
Sensor  salinitas  merupakan  salah  satu  sensor  kimia  yang  dirancang  berdasarkan  sifat  kelistrikan  air. Resistansi pada air akan berkurang seiring dengan bertambahnya  kadar garam. Sensor salinitas terdiri dari dua buah  elektroda  yang  dicelupkan  kedalam  air.  Pada  penelitian  ini  dilakukan  kalibrasi  sensor  salinitas  agar pembacaan  sensor  sesuai  dengan  standar  pembacaan refractometer .  Kalibrasi  dilakukan  dengan  cara membandingkan  secara  langsung  keluaran  tegangan  ADC  pada  elektroda  dengan  salinitas  larutan  yang  dibuat. Sampel larutan dibuat dengan cara melarutkan garam dengan air dan telah diukur dengan refractometer . Hasil  pengujian  sensor  Salinitas  dibandingkan  dengan  nilai  salinitas  pada  sempel  yang  telah  diukur menggunakan refractometer . Hasil pengujian sensor salinitas terhadap refractometer ditunjukkan pada Gambar 9. Grafik  Hasil  pengujian  sensor  salinitas  yang  telah  terkalibrasi  pada Gambar  9 menunjukkan  linieritas  yang diperoleh  lebih  baik  dari  yang  sebelumnya  dengan R 2 =  0,95609.  Dari  hasil  perhitungan  data  pengujian  sensor diperoleh rata-rata nilai persen error cukup besar yaitu 21,86% dengan nilai rata-rata selisih pengukuran sensor sebesar  3,17  sehingga  nilai  akurasi  sensor  salinitas  yang  diperoleh  yaitu  sebesar  78,14  %.  Nilai  error  tersebut melebihi  batas  toleransi  nilai  error  karena  berada  diatas  10%  (Effendi,  2019).    Selain  itu,  nilai  rata-rata  presisi sensor  yang  diperoleh dari perhitungan sebesar 86,53%.  Pengujian  yang dilakukan  menunjukkan bahwa  sensor salinitas dalam keadaan yang kurang baik untuk mengukur salinitas pada air. Hasil dari pengujian kinerja sensor akan  terus  menurun  setelah  digunakan  dalam  pengukuran  yang  lama  didalam  air  karena  batang  anoda  pada sensor terlalu cepat mengalami korosi.
Gambar 9. Grafik pengujian linieritas sensor salinitas dengan nilai salinitas refractometer

## 4. Sensor  Analog Dissolved  Oxygen
Pengujian sensor dilakukan dengan cara membandingkan perangkat sensor analog DO yang dibuat dengan alat  standar  sensor DO Meter  tipe  YSI55.Sensor  analog DO  mampu  mendeteksi range  antara 0  sampai 20 mg/l dengan kecepatan respon 90 detik. Untuk sensor DO Meter YSI55 mampu mengukur oksigen terlarut dari rentang antara 0 sampai 20 mg/l dengan resolusi terkecil 0.01 mg/l. Sempel yang dipakai pada pengujian sensor analog DO  ini  terdiri  dari  6  sempel  yang  diambil  dari  tempat  yang  berbeda-beda.  Pengujian  dilakukan  dengan membandingkan hasil pengukuran kedua sensor pada keenam sempel yang diperoleh.
Grafik hasil pengujian linieritas yang dilakukan pada sensor analog DO dengan sensor DO Meter tipe YSI55 pada Gambar 10 , menunjukkan nilai R 2 =0,90267. Nilai R 2 merupakan tingkat kesesuaian persamaan garis yang diperoleh terhadap variasi data dengan rentang nilai 0-1. Jika nilai R 2 semakin mendekati 1 maka persamaan garis yang diperoleh sesuai dengan variasi data  (Effendi, 2019). Dari data pengujian sensor analog DO diperoleh rata- rata nilai persen kesalahan sebesar 9,4662%, akurasi sebesar 90,5338%, dan rata-rata selisih pengukuran kedua sensor sebesar 0,32.
Pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa sensor analog DO kurang baik saat membaca kadar oksigen terlarut dibawah  nilai 1 ppm,  namun masih dapat  melakukan pengukuran dengan baik  pada rentang 2-5  ppm. Berdasarkan  hasil  pengujian  dapat  dikatakan  kinerja  sensor  dalam  keadaan  baik  dan  dapat  digunakan  dalam proses pengukuran kadar oksigen terlarut dalam air.
Pauzi GA, Suryadi OF, Susanto GN, dan Junaidi, 2020, Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang ( Litopenaeus Vannamei ) Menggunakan Wireless Sensor Sistem (WSS) yang Terintegrasi dengan PLC CPM1A, Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 10. Grafik pengujian persamaan linieritas sensor analog DO terhadap sensor DO Meter tipe YSI 55

## 3.3 Pengujian Mekanik Sistem
Pengujian  sistem  mekanik  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  program  naik  turunnya  sensor  sudah berjalan baik. Pada penelitian ini program disetting untuk melakukan 4 kali pengambilan data yaitu pagi, siang, sore  dan  malam  hari.  Program  disetting  menurunkan  sensor pagi  hari  pukul  06.00  WIB,  siang  12.00  WIB,  sore 17.00  WIB dan  malam  hari  pukul 23.00  WIB.  Contoh program untuk  menurunan  sensor  salah  satunya  ialah  if ((jam == 6) && (menit == 0) && (detik == 0)) myStepper.step(kanan) yaitu jika RTC DS3231 sudah membaca jam 6 menit  ke  0  dan  detik  ke  0  maka  motor  stepper  akan  diperintahkan  bergerak  ke  kanan  menurunkan  sensor. Berikut  contoh  kondisi  sensor  saat  sudah  diturunkan  dan  melakukan  pengambilan  data  dapat  dilihat  pada Gambar  11. Motor  stepper  disetting  dengan  kecepata  60  rpm  dengan  jarak  awal  sensor  sampai  ke  titik pengukuran 0,5 m, maka waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan sensor ke titik pengukuran ialah 19,9 detik. Lamanya  sensor  direndam  didalam  air disetting  pada  program  selama 1  jam  pembacaan  dan  data  dikirim  pada menit  ke  30  saat  pembacaan  sensor.  Setelah  melakukan  pembacaan  sensor  selama  1  jam  maka  sensor  akan diangkat dengan menggunakan listing program pada Arduino. Contoh program yang digunakan ialah if ((jam == 7) && (menit == 0 ) && (detik == 0)) myStepper.step(kiri) dimana jika pembacaan waktu pada RTC sudah pukul 7 menit 0 dan detik ke 0 maka motor stepper akan bergerak ke kiri mengangkat sensor.
Pauzi dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 11. Kondisi sensor saat sudah diturunkan dan melakukan pengambilan data

## 3.4 Pengujian Sistem Komunikasi Data
Sistem ini dapat melakukan monitoring kualitas air secara otomatis. Hasil dari pemantauan pada perangkat transmitter dikirimkan  secara  telemetri  menggunakan  modul  nRF24l01.  Kemudian  data  yang  diterima  oleh perangkat receiver ditampilkan di LCD 20x4.
Untuk  mengetahui  sistem  komunikasi  data  telah  berjalan  dengan  baik  maka  dilakukan  pengujian  sistem dengan mengamati keempat parameter serta pengiriman data dari perangkat pengirim ke penerima . Pengujian alat dilakukan  selama  3  hari  dengan  pengambilan  data monitoring sebanyak  3  kali  yaitu  pagi,  siang,  dan  sore  hari. Hasil pengambilan data pada proses pengujian keseluruhan alat dapat dilihat pada Tabel 1. Berdasarkan  data monitoring yang  diperoleh  saat  pengujian  keseluruhan  sistem  yang  diperlihatkan  pada Tabel  1 ,  bahwa  sistem  alat  sudah  bekerja  sesuai  dengan program  yang  telah dibuat.  Sistem  pembacaan  sensor dan  pengiriman  menggunakan  modul  radio  frekuensi  nRF24l01+  sudah  bekerja  dengan  baik  sehingga  mampu digunakan untuk proses monitoring.
Tabel 1. Hasil monitoring pada pengujian keseluruhan alat Hari Waktu Pengukuran (WIB) Nilai Sensor DO (ppm) Salinitas (ppt) PH Suhu (  C) Pertama 07.30 12.30 15.30 4.86 3.89 3.36 21 21 21 7.01 7.20 7.99 27.18 27.18 27.11 Kedua 07.30 12.30 15.30 3.47 3.39 3.86 21 21 21 8.19 6.90 7.18 27.11 27.05 27.36 Ketiga 07.30 12.30 15.30 5.32 4.04 3.86 21 21 21 6.98 6.94 7.18 27.18 27.05 27.36

## 3.5 Pengujian Kontrol Relay dengan PLC CPM1A
Pengujian kontrol relay dengan PLC CPM1A dilakukan untuk mengetahui bahwa relay sudah bekerja sesuai dengan nilai parameter kualitas air yang telah dikontrol menggunakan perangkat Arduino UNO. Relay digunakan untuk  mengatur  tegangan  yang  menjadi  input  nilai  pada  PLC.  Tegangan  24  V  yang  menjadi  input  untuk  PLC diatur menggunakan relay dengan cara memutus dan menyambung tegangan. Pada sistem ini terdapat  dua buah inputan yang digunakan untuk menghidupkan actuator berupa kincir air dan pompa. Skema rangkaian sistem ke PLC CPM1A dapat dilihat pada Gambar 12 .
Gambar 12. Skema Wiring Sistem Receiver ke PLC CPM1A
Pauzi GA, Suryadi OF, Susanto GN, dan Junaidi, 2020, Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang ( Litopenaeus Vannamei ) Menggunakan Wireless Sensor Sistem (WSS) yang Terintegrasi dengan PLC CPM1A, Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020

## 4.  Kesimpulan
Berdasarkan    hasil    penelitian,    analisis    dan    pembahasan    diperoleh    bahwa  Sistem monitoring pH, Salinitas,  DO,  dan  Suhu  telah  direalisasikan  dan  dapat  bekerja  dengan  baik,  modul  radio  frekuensi  nRF24l01+ pada perangkat pengirim telah berhasil mengirimkan data dan dikomunikasikan ke perangkat penerima dan jarak pengiriman terjauh pada pengujian dengan adanya penghalang (non line of sigh ) diperoleh sejauh  163 meter.

## 5. Daftar Pustaka
Arsad,  S.,  Ahmad,  A.,  Atika,  P.  P.,  Betrina  M.,  Dhira  K.  S.,  dan  Nanik  R.  B.  2017.  Studi  Kegiatan  Budidaya Pembesaran  Udang  Vaname  ( Litopenaeus  Vannamei )  Dengan  Penerapan  Sistem  Pemeliharaan  Berbeda. Jurnal Ilmiah Perikanan dan Kelautan . Vol. 9 No.1.
Effendi, Khoirul. 2019. Rancang Bangun Sistem Catu Daya dengan Metode Switching Mode Power Supply (SMPS) Berbasis Arduino untuk Aplikasi Elektrospinner. Skripsi . Universitas Lampung. Lampung.
Fuady,  M.  F.,  Mustofa  N.  S  dan  Haeruddin.  2013.  Pengaruh  Pengelolaan  Kualitas  Air  Terhadap  Tingkat Kelulushidupandan Laju Pertumbuhan Udang Vaname (Litopenaeus Vannamei) di PT. Indokor Bangun Desa, Yogyakarta. Diponegoro Journal of Maquares . Vol. 2. No. 4. pp. 155-162.
Halim,  F.R.,  Suwandi  dan  Suhendi,  A.  2016.  Rancang  Bangun  Syringe  Pump  menggunakan  Motor  Stepper Berbasis Arduino. e-Proceeding of Engineering . Vol. 3. No. 2. pp. 2078-2085.
Hudi,  L.,  dan  Shahab,  A.  2005.  Optimasi  Produktifitas    Udang  Vaname  ( Litopenaeus  Vannamei )  dengan menggunakan  metode  Respon  Surface  dan  Non  Linier  Programming. Skripsi .  Institute  tekhnologi  sepuluh November. Surabaya.
Jones, Larry D. dan A. Foster Chin. 1991. Electronics Instruments and Measurements . Upper Saddle River: Prentice- Hall.
Komarawidjaja,  W.  2006.  Pengaruh  Perbedaan  Dosis  Oksigen  Terlarut  (DO)  Pada  Degradasi  Amonium  Kolam Kajian Budidaya Udang. Jurnal Hidrosfir . Vol 1. No 1. pp. 32-37.
Lintang, E., Firdaus, dan Nurcahyani, I. 2017. Sistem Monitoring Kualitas Air pada Kolam Ikan Berbasis Wireless Sensor Network Menggunakan Komunikasi Zigbee. Prosiding SNATIF .  ISBN: 978-602-1180-50-1. pp. 145- 152.
Machzar,  A.  F.,  Akbar,  S.  R.,  &  Fitriah,  H.  2018.  Implementasi  Sistem  Monitoring  Kualitas  Air  Pada  Budidaya Tambak Udang dan Bandeng. Jurnal  Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer . Vol. 2. No.10. pp. 3458 – 3465.
Pratama,  A.  2017.  Studi  Performa  Udang  Vaname  (Litopenaeus  Vannamei  Boone,  1931)  Yang  Dipelihara  Pada Kondisi Air Tambak Dengan Kelimpahan Plankton Yang Berbeda Pada Saat Penebaran. Skripsi . Universitas Lampung. Bandar Lampung.