## RANCANG BANGUN ALAT MONITORING KUALITAS AIR PADA KOLAM IKAN KOI BERBASIS ARDUINO

## Ivanda Vipriyandhito, Abdi Pandu Kusuma, Dimas Fanny Hebrasianto Permadi
Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi Universitas Islam Balitar, Jalan Majapahit No. 2-4 Blitar, Indonesia vipriyan.dhito@gmail.com, pans.uib1blitar@gmail.com, dimas.fanny92@gmail.com

## ABSTRAK
Di era modern ini banyak sekali alat moinitoring yang di gunakan dalam berbagai aspek, salah satanya adalah alat monitoring kualitas air pada kolam ikan koi. Peneliti membuat alat monitoring kolam ikan koi ini bertujuan untuk  mengurangi  masalah  yang  terjadi  pada  kolam  ikan  koi  milik  Bapak  Ahmad  Fatikul  Mubarid  di  Desa Sumberjo,  Kecamatan  Sanan  Kulon.  Masalah  yang  terjadi  dalam  budidaya  ikan  koi  yaitu  sering  terjadinya kematian ikan yang salah satu penyebabnya adalah kurangnya control terhadap kualitas air pada kolam ikan koi. Dalam  penelitian  ini  peneliti  menggunakan  alur  dari  metode  R&D  yaitu  mencari  potensi  masalah  dilokasi penelitian,  mengumpulkan  data  atau  informasi,  membuat  desain  produk,  validasi  desain,  revisi  desain,  dan  uji coba produk. Dipilahnya metode R&D ini dikarenakan metode R&D ini adalah metode yang tepat untuk proses penelitan membangun alat monitoring kualitas air pada kolam ikan koi berbasis Arduino. Hasil dari penelitian ini didapatkan dari pengujian alat oleh pakar robotik dan pengujian pengguna, dari pengujian pakar robotik 80% dan pengujian  pengguna  94,50%  maka  hasil  tersebut  dapat  dikatakan  dengan  hasil  penelitian  Layak  untuk  mejadi sistem keamanan dan penyimpanan barang. Dari penelitian ini telah berhasil dilakukan, yang mana alat monitoring kualitas  air  pada  kolam  ikan  koi  mampu  mongontrol  kadar  pH  agar  tetap  setabil  dan  tidak  menghambat pertumbuhan ikan koi.
Kata kunci: ikan koi, kadar pH air, Arduino uno, metode R&D

## 1. PENDAHULUAN
Ikan koi  merupakan salah satu ikan hias  fovorit di  Indonesia.  Ikan  koi  juga  memiliki  corak  yang mempesona  dan  beragam,  semakin  bagu  corak  akan semakin mahal harganya. Karena hal tersebut ikan koi menjadi salah satu komoditas perdagangan yang cukup menjanjikan.  Akan tetapi, ada banyak kendala dalam bisnis  budidaya  atau  pembesaran  ikan  koi.  Beberapa kendala  tersebut  adalah  indukan  berkualitas  yang tersedia  terbatas,  dan  pengontrolan  kualitas  air  pada kolam sehingga dapat menghambat pertumbuhan pada ikan koi sampai terjadi kematian secara masal [1].
Pada  kolam  ikan  koi  sangat  penting  dilakukan pengecekan  kondisi  air  secara  berkala.  Kondisi  air yang  tidak  memenuhi  syarat  dapat  menjadi  sumber penyakit  yang  berbahaya bagi pertumbuhan  ikan koi. Parameter  umum  yang  harus  diperhatikan  adalah kandungan  mineral.  Kandungan  mineral  biasanya dipengaruhi  oleh  tingkat  keasaman  atau  pH.  Tingkat pH yang baik bagi ikan koi adalah 6,5  – 8,0. Tingkat pH dibawa 6,5 sangat buruk bagi ikan koi. Oleh karena itu diperlukan sebuah alat untuk memonitoring sebuah kolam ikan koi secara real time [2].
Pengukuran  kualitas  serta  kandungan  air  pada kolam  koi  dilakukan  secara  manual,  seperti menggunakan  kertas  lakmus  atau  penggunaan  alat khusus. Pengukuran manual ini memakan waktu yang cukup  lama  dan  juga  harus  sering  dilakukan.  Hal tersebut kurang efektif karena harus mengecek satu per satu  kolam  yang  ada.  Pengukuran  menggunakan mikrokontoler  dan  sensor  pH  (SEN0161)  yang  mana dirancang untuk membaca parameter pH pada air [2].
Bila  pH  air  tidak  sesuai  dengan  standar  maka  alat tersebut akan otomatis  menambahkan cairan penurun atau penaik pH.
Oleh karena itu, diperlukan suatu alat unruk me- monitoring sebuah  kolam  ikan  koi  yang  dapat mempermudah  dalam  membudidayakan  ataupun memelihara  ikan  koi.  Adapun  tujuan  penelitian  ini yaitu membuat sebuah alat untuk mengukur standar air pada  kolam  ikan  koi  dan  juga  merancang  sebuah sistem  yang  memberikan  keakuratan  sesuai  dengan standar.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Kualitas Air
Kualitas  pada  air  dapat  dinyatakan  dengan parameter.  Parameter  ini  meliputi  fisika,  kimia,  dan mikrobiologis.  Parameter  fisika  pada  kualitas  air meliputi  suhu,  kekeruhan,  padatan  terlarut  dan sebagainya.  Parameter  kimia  terdiri  dari  pH, oksigen terlarut, biological  oxygen  demand (BOD),  kadar logam dan sebagainya [3].

## 2.2. Arduino
Arduino  adalah  kit  elektronik  atau  papan rangkaian  elektronik open  source yang  didalamnya terdapat  komponen  utama  yaitu  sebuah  chip mikrokontroler  dengan  jenis  AVR  dari  perusahaan Atmel. Arduino sendiri merupakan sebuah mikrokontroler,  yang  mana  merupakan chip atau  IC ( Integrated  Circuit )  yang  bisa  dimasukan  suatu program yang dibuat dari komputer [4].

## Gambar 1. Arduino
2.3. Sensor pH Meter PH-4052C
pH ( power of hydrogen ) merupakan suatu satuan yang  digunakan  untuk  mengukur  ion  hydrogen  yang ada  dalam  tubuh.  Skala  pH  diantara  1  sampai  14 dengan dengan ketentuan 7 sebagai  netral dibawah 7 sebagai basa dan diatas 7 sebagai asam [5].
Sensor  PH-4052C  digunakan  untuk  mengukur tingkat  pH  pada  suatu  cairan  dan  memiliki  elektroda khusu  untuk  mengukur  nilai  pH  pada  bahan  semi- padat [4].
Gambar 2. Sensor pH Meter PH-4052C

## 2.4. Relay 2 Channel
Relay  atau  komponen  yang  digunakan  sebagai saklar elektronik adalah komponen yang memanfaatkan koil (kumparan) yang dapat menciptakan  medan  magnet  buatan  untuk  memicu kontaktor yang awal mulanya berada pada keadaan off menjadi  on,  dan  begitu  pula  sebaliknya  [6].  Bentuk relay dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 3. Relay 2 Channel
Relay  terdiri  dari coil & contact , coil adalah gulungan  kawat  yang  mendapat  arus  listrik,  sedang contact adalah  sejenis  saklar  yang  pergerakannya tergantung  dari  ada  tidaknya  arus  listrik  di coil . Contact ada  2  jenis: Normally Open (kondisi  awal sebelum  diaktifkan open ),  dan Normally Closed (kondisi  awal  sebelum  diaktifkan close )  [7].  Skema relay dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Skema Relay
2.5. LCD ( Liquid Crystal Display ) LCD  merupakan  suatu  komponen  elektronika yang  menunjukan  hasil  keluaran  dalam  tampilan informasi. Media penampilan pada LCD adalah keistal cair, hasil pengukuran dari setiap sensor pada Arduino disajikan  oleh  penulis  menggunakan  LCD  ( Liquid Crystal Display ) 16 x 2, yang menggunakan sistem dot matriks [5].
Pada umumnya LCD 16 x 2 menggunakan 16 pin untuk  kontrolnya.  Akan  tetapi  penulis  menggunakan driver khusus  sehingga  dapat  mengontrol  LCD menggunakan  jalur  I2C.  Pada  jalur  I2C,  LCD  dapat dikontrol menggunakan 2 pin saja yaitu SDA dan SCL. Inter  Integrated  Circuit (I2C)  sendiri  merupakan standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran  yang  didesain  khusus  untuk  mengirim  dan menerima data [8]. LCD yang digunakan seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. LCD 16x2 16 Pin

## 2.6. Arduino IDE
Software Arduino IDE ( Integreated Development Environment ) merupakan editor yang digunakan untuk menulis  kode  pogram, compile program,  kemudian mengguh  ke  mikrokontroler.  Kode  program  yang ditulis  menggunakan  Arduino  disebut sketches [9]. Penulis kode program hanya perlu mendefinisikan dua fungsi agar dapat dijalankan yaitu:
1. void  Setup()  :  pendefinisian  mode  pin  sebgai  i/o atau memulai komunikasi serial.
2. void  Loop()  :  mengeksekusi  bagian  program berulang-ulang secara berurutan.
3. METODE PENELITIAN
3.1. Alur Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  metode  penelitian dan pengembangan yang lebih dikenal dengan motede Research  and  Development (RnD).  Metode  RnD adalah  metode  penelitian  yang  menghasilkan  produk maupun  pengembangan  produk  yang  sudah  ada sebelumnya dan  menguji keefektifan produk tersebut [10].  Penggunaan  metode  penelitian  ini  akan menghasilkan  produk  yang  lebih  efisien,  efektif  dan produktif.  Pengertian Research  and  Development secara  luas  adalah  proses  yang  dilakukan  dalam mengembangkan  produk  baru  atau  sudah  ada sebelumnya dengan melalui berbagai tahap pengujian sehingga produk dapat dipertanggungjawabkan.
Setiap penelitian memiliki alur untuk mengembangkan sistem atau produk yang dibuat. alur pada  penelitian  ini  adalah  sebagai  berikut  pada Gambar 7.
Gambar 7. Alur Penelitian

## 3.2. Potensi dan Masalah
Potensi merupakan segala sesuatu yang memiliki daya  guna  yang  apabila  dikembangkan  dapat menghasilkan  nilai  tambah,  seperti  halnya  dalam budidaya koi. Untuk mempermudah dalam memantau kualitas air pada kolam koi, maka peneliti memberikan solusi  dengan  merancang  sistem  monitoring  kadar kualitas  air.  Sedangkan  permasalah  yang  ada  adalah kematian ikan koi akibat kualitas air yang kurang baik. Petensi yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah produk  berupa  alat  monitoring  untuk  memantau kualitas  air  dan  diterapkan  guna  menyelesaikan masalah  kualitas  air  yang  kurang  terkontrol  pada kolam koi.

## 3.3. Pengumpulan Data
Pengumpulan data pada penelitian ini digunakan untuk  mengumpulkan  data  yang  dibutuhkan  untuk menunjang penelitian. Pada penelitian ini pengumpulan  data  dilakukan  menggunakan  beberapa teknik  seperti,  observasi,  wawancara  dan  studi literatur. Teknik observasi digunakan untuk mengamati keadaan tempat penelitian secara langsung.  Untuk  wawancara  digunakan  untuk menggali  informasi  lebih  mendalam  yang  tidak  bisa ditemukan ketika melakukan observasi. Terkahir studi literatur dilakukan untuk menemukan landasan teoritis atau konsep yang bisa digunakan untuk menyelesaikan masalah pada penelitian ini.

## 3.4. Desain Produk
Desain  produk  harus  diwujudkan  dalam  bentuk rancangan  gambar,  bagan  maupun  dalam  bentuk  3D
sebagai bahan referensi atau pedoman sehingga dapat digunakan  dalam  proses  pembuatan  produk  sebagai acuan atau pedoman untuk menilai dan memudahkan pihak  lain  untuk  memahaminnya  [10].  Dan  produk yang  berupa  sistem  perlu  dijelaskan  bagaimana mekanisme  penggunaannya,  cara  kerja  sistem  serta apa  kelebihan  dan  kekurangan  dari  sistem  tersebut. Berikut ini rancangan pada desain produk:

## 3.5. Rangkaian Sistem
Rangkaian  pada  system  berupa  terkoneksinya komponen-komponen yang tidak dapat berdiri sendiri dalam  suatu  ruang  linkup  yang  dapat  terhubung  dan saling  berkomunikasi  satu  sama  lain  sebagai  satu kesatuan.  Rangkaian  sistem  pada  penelitian  ini  dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Rangkaian Sistem

## 3.6. Blok Diagram Sistem
Blok diagram sistem menjelaskan mengenai alur system  yang  mana, power  supply memberikan  daya kepada  Mikrokontroler.  Kemudian  sensor  pH memberikan  inputan  kepada  Mikrokontroler.  Setelah itu  Mikrokontroler  menampilkan  data  ke  LCD,  jika sensor pH memberikan data yang tidak sesuai dengan batas  pH  air  yang  ditentukan,  maka  Mikrokontroler akan menyalakan pompa air. Untuk lebih jelasnya blok diagram dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Blok Diagram Sistem
3.7. Flowchart Sistem Flowchart sistem  pada  penelitian  ini  digunakan untuk  menjelaskan  alur  sistem  yang  akan  dibuat.
Pertama  akan  dilakukan  inisialisasi  pada input dan output sistem  yang  dilakukan  oleh  sensor  pH. Kemudian Arduino mengolah data yang diperoleh dari sensor pH, lalu data tersebut akan ditampilkan di LCD. Data  pH  yang  telah  diolah  akan  diperiksa  apakah sudah sesuai dengan batas yang ditentukan jika sudah sesuai proses akan selesai. Jika data tidak sesuai maka Mikrokontroler  akan  menyalakan  pompa  untuk menyetabilkan  pH  pada  kolam. Flowchart dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Flowchart Sistem

## 3.8. Desain Alat Monitoring Air Kolam Ikan Koi
Desain dan perancangan yang peneliti buat masih bersifat hipotetik atau masih dalam pengujian karena efektivitasnya belum terbukti.
Gambar 11. Desain Alat Monitoring
Pada  Gambar  11  menunjukan  penerapan  alat monitoring  kualitas  air  pada  kolam  koi  dengan menggunakan  Mikrokontroler  Arduino  UNO  yang terletak pada kotak kendali sebagai pengendali sistem. LCD  berfungsi  untuk  memonitoring  kadar  pH  dalam kolam saat digunakan untuk budidaya. Tombol on/off berfungsi  untuk  mematikan  atau  menghidupkan  alat.
Sensor  pH  sendiri  berfungsi  untuk  mendeteksi  kadar pH  pada  air  dan  terkahir  pompa  air  digunakan  untuk mengalirkan  cairan  peningkat  atau  penurun  pH  guna menyetabilkan pH air.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Perakitan Komponen
Pada  perakitan  komenen  setiap  komponen dihubungkan  sesuai  dengan  skema  rangkaian  yang sudah dibuat sebelumnya. Untuk perakitan komponen dijelaskan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komponen No Komponen Keterangan 1 Arduino Nano 1. USB Jack - PSU 2. Pin GND – Pin GND 3. Pin D7 – Pin IN2 Relay 2 4. Pin D8 – Pin IN1 Relay 1
5. Pin D2 – Pin Do Sensor pH air PH- 4502C
6. Pin A0 – Pin Po Sensor Sensor pH air PH-4502C
7. Pin  A1  –  Pin  ToSensor  Sensor  pH air PH-4502C 8. Pin A4 - Pin SDA I2C 9. Pin A5 – Pin SCL I2C
10. Pin 5V – Pin 5V 2 Sensor pH air PH- 4502C 1. Pin 5V – Pin 5V Arduino Nano 2. Pin GND – Pin GND Arduino Nano
3. Pin Do – Pin D2 Arduino Nano
4. Pin Po – Pin A0 Arduino Nano
5. Pin To – Pin A1 Arduino Nano 3 LCD 16x2 dan I2C 1. Pin VCC – Pin 5V Arduino Nano 2. Pin GND – Pin GND Arduino Nano
3. Pin SDA– Pin A4 Arduino Nano
4. Pin SCL – Pin A5 Arduino Nano 4 Relay 1. Pin VCC – Pin 5V Arduino Nano 2. Pin GND – Pin GND Arduino Nano
3. Pin IN1 – Pin D8 Arduino Nano
4. Pin IN2 – Pin D7 Arduino Nano
5. Pin COM1 – PSU 5V
6. Pin COM2 – PSU 5V 5 Power Suppy 1. Pin GND – Pin GND 2. Pin 12V – USB Jack Arduino Nano
3. Pin 5V – Pin COM1, Pin COM2
Untuk  hasil  perakitan  alatnya  seperti  pada Gambar 12.
Gambar 12. Hasil Perakitan Alat monitoring

## 4.2. Ekstrasi Program
Ekstrasi  program  merupakan  tahap  dimana program  yang  sudah  dibuat  diupload  ke  dalam  alat monitoring kualitas air pada kolam ikan koi. Ekstrasi program dilakukan dengan menghubungkan jack USB Arduino Nano pada Laptop.
Gambar 13. Proses Upload Program

## 4.3. Pengujian
Pengujian  dilakukan  untuk  menguji  semua komponen pada produk untuk  mengetauhi  efektivitas alat  yang  telah  dibuat.  Skema  pada  pengujian  ini adalah  menguji  pada  2  aquarium  yang  mana  diisi dengan  air  yang  sama.  Pada  aquarium  pertama dimasukan ikan dan di uji. Pengujian menghasilkan pH pada skala 6,9. Sedangkan pada pengujian kedua ikan di  pindah  ke  aquarium  kedua  dan  dilakukan monitoring menggunakan produk yang dibuat selama kurang  lebih  5  jam.  Untuk  percobaan  ketiga  pada aquarium  pertama  diberi  ikan  baru  kemudian dilakukan monitoring selama kurang lebih 5 jam. Hasil monitoring pada  ketiga  kondisi  seperti  pada  Tabel  2 dibawah ini.
Tabel 2. Pengujian No Kondisi Durasi Hasil monitoring 1 Ikan dimasukan kedalam aquarium 1 5 jam Level pH 6,9 – 6,5 2 Ikan dari aquarium 1 dimasukan kedalam aquarium 2 5 jam Level pH 6,9 - 7 3 Pada aquarium 1 dimasukan ikan baru 5 jam Level pH 6,5 – 6,7

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Hasil penelitian ini adalah alat monitoring kadar pH dalam kolam ikan koi yang menggunakan Arduino Uno dan komponen sensor pH yang dilengkapi LCD untuk  menampilkan  kadar  pH  air.  Alat  ini  mampu menetralkan pH pada kolam dengan cara mengalirkan cairan penurun maupun penaik pH air ketika pH tidak berada  di  level  normal.  Hasil  pengujian  pada  alat  ini setelah  dilakukan  3  kali  pengujian  dengan  kondisi yang  berbeda.  Pengujian  pertama  dengan  ikan  1 dimasukan  ke  dalam  aquarium  1  dan  menghasilkan level pH 6,9 – 6,5. Sedangkan pengujian kedua dengan kondisi  ikan  1  di  pindah  ke  aquarium  dan
menghasilkan  level  pH  6,9  –  7.  Terakhir  pada aquarium  1  di  beri  ikan  baru  kemudian  di  ukur  dan menghasilkan  level  pH  6,5  –  6,7,  pengujian  tersebut dilakukan  selama  5  jam  pada  tiap  kondisinya. Bedasarkan pengujian diatas dapat disimpulkan alat ini sudah  berfungsi  dengan  semestinya  dan  layak digunakan.  Adapun  saran  yang  diberikan  adalah penelitian ini masih perlu banyak dikembangkan pada penelitian  selanjutnya,  seperti  fitur  IOT  ( Internet  of Things ). Peneliti berharap pada penelitian selanjutnya dapat menambahkan IOT pada alat ini.
DAFTAR PUSTAKA [1]  U.  M.  Papilon  and  M.  Efendi, Ikan  Koi ,  vol.  1. Penebar  Swadaya,  2017.  [Online].  Available: https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id
=Iy0- DwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA86&dq=waktu+p embersihan+kolam+ikan+koi&ots=oVR7SrEuV a&sig=fj4sLxmI181as00EzWUArij7Kw0
[2]  D. A. Silalahi, “Perancangan dan Pembuatan Alat Monitoring  Kualitas  Air  pada  Kolam  Ikan  Nila menggunakan  Sensor  Sen0161,  Ds18b20  dan Tds  Sensor  Berbasis  Arduino  Nano,”  2021, [Online].
Available:
http://repositori.usu.ac.id/handle/123456789/325 50
[3]  A.  Noor,  “Air  Menggunakan  Turbidity  Sensor Dan Arduino Berbasis,” 2019.
[4]  R. A. Tamasoleng, E. K. Allo, and J.  Wuwung, “Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Nilai  Air Pada Kolam Renang Berbasis IoT,” Repo.Unsrat.Ac.Id ,  pp.  1–7,  2021,  [Online].
Available: http://repo.unsrat.ac.id/3332/%0Ahttp://repo.uns rat.ac.id/3332/1/Jurnal Rival Tamasoleng.pdf
[5]  D.  Abimanyu,  S.  Sumarno,  F.  Anggraini,  I. Gunawan, and I. Parlina, “Rancang Bangun Alat Pemantau Kadar pH, Suhu Dan Warna Pada Air Sungai  Berbasis  Mikrokontroller  Arduino,” J. Pendidik. dan Teknol. Indones. , vol. 1, no. 6, pp. 235–242, 2021, doi: 10.52436/1.jpti.55.
[6]  H.  Santoso, Panduan  Praktis  Belajar  Arduino untuk  Pemula  versi  2 ,  vol.  2.  Malang:  Elang Sakti, 2017.
[7]  H.  Santoso, Panduan  Praktis  Arduino  untuk Pemula, 1st ed . Trenggalek: Elang Sakti, 2015.
[8]  Sarmidi  and  Sidik  Ibnu  Rahmat,  “Sistem Peringatan  Dini  Banjir  Menggunakan  Sensor Ultrasonik  Berbasis  Arduino  Uno,” J.  Manaj. dan  Tek.  Inform. ,  vol.  02,  no.  01,  pp.  181–190, 2018.
[9]  R.  R.  Abdullah  and  A.  Wibowo,  “Monitoring Suhu  Ruangan  Server  Dengan  Fuzzy  Logic Metode  Sugeno  Menggunakan  Arduino  dan SMS,” J. SWABUMI , vol. I, no. 1, 2014.
[10]  S.  Sugiyono, Metode  Penelitian  Pendidikan Pendekatan  Kuantitatif dan R  & D Cetakan ke- 14 . bandung: Alfabeta, 2012.