doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Peningkatan Akurasi Konsentrasi Pemberian Pupuk Pada Sistem Hidroponik Menggunakan Programmable Logic Controller
Ali Sadiyoko * , Kevin Adi Perdana, Christian Fredy Naa
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit no 94, Bandung, Indonesia 40141

## Abstrak
Hidroponik  adalah  sebuah  metode  bercocok  tanam  dengan  menggunakan  air  sebagai  media  untuk menyimpan  nutrisi  (pupuk/  zat  hara)  yang  dibutuhkan  oleh  tanaman.  Oleh  sebab  itu,  konsentrasi  pupuk terlarut di dalam air sangat menentukan bagi pertumbuhan tanaman. Metode pengukuran pupuk terlarut di  sistem  hidroponik  biasa  dilakukan  dengan  mengukur  nilai  Electrical  Conductivity  (EC)  dan  Total Dissolved Solids (TDS) larutan. Namun, karena proses pengukuran EC dan TDS yang tidak dilakukan terus menerus, maka hal ini dapat mengakibatkan pertumbuhan tanaman menjadi terganggu.  Pada penelitian ini,  dirancang  sebuah  sistem  kontrol  konsentrasi  pupuk  otomatis  berdasar  atas  nilai  EC  yang  dapat dimonitor  terus  menerus.  Proses  kontrol  konsentrasi  pupuk  akan  dilakukan  secara  otomatis  dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC), yang dilengkapi dengan sensor TDS  dan beberapa pompa. Pengukuran nilai EC dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan sebuah sensor TDS. Pengujian  sistem  rancangan  dilakukan  selama  8  hari,  dimana  selama  masa  tersebut,  rancangan  sistem kontrol  konsentrasi  pupuk  otomatis  ini  berhasil  menjaga  nilai  EC  di  antara  0,844  mS/cm  hingga  1,051 mS/cm. Nilai EC standar yang diperlukan oleh tanaman selada adalah  0,8 mS/cm ~ 1,2 mS/cm.  Hal ini menunjukkan bahwa sistem ini lebih akurat dari sistem yang menjadi referensi, yang mampu menjaga nilai EC di nilai antara 0,8 mS/cm hingga 1,2 mS/cm.
Kata kunci : elektrokonduktivitas; hidroponik; NFT; pemupukan; PLC; TDS

## Abstract
[Title:  Improving  the  Concentration  Accuracy  of  Fertilizer  Application  in  Hydroponic  System  Using PLC] Hydroponics is a farming method using water as a medium for storing nutrients (fertilizer/nutrients). Therefore, the concentration of dissolved fertilizers in the water is crucial for plant growth. The method of measuring dissolved fertilizers in hydroponic systems is usually done by measuring the value of the EC and Total Dissolved Solids of the solution. However, because the EC and TDS measurement processes are not carried out continuously, this can result in plant growth being disrupted. In this study, an automatic fertilizer concentration control system was designed based on EC values  that can be monitored continuously. The fertilizer concentration control process will be carried out automatically using a PLC, which is equipped with  a  TDS  sensor  and  several  pumps.  EC  value  measurements  are  carried  out  indirectly  using  a  TDS sensor. Testing of the design system was carried out for 8 days, during which time the design of this system managed to maintain EC values between 0.844 mS/cm to 1.051 mS/cm. The standard EC value required by lettuce plants is 0.8 mS/cm ~ 1.2 mS/cm. This shows that this system is more accurate than the reference system, which is able to maintain EC values between 0.8 mS/cm to 1.2 mS/cm.
Keywords : Electroconductivity (EC); hydroponic; fertilisation ; NFT ; PLC; TDS

## 1. Pendahuluan
Sejalan  dengan  meningkatnya  jumlah  penduduk dan semakin terbatasnya area pertanian di area perkotaan,
kebutuhan dan harga pangan  di  wilayah perkotaan  turut meningkat.  Hal  ini  membuat  pemerintah  dan  penduduk kota  mulai  berusaha  memenuhi  kebutuhan  pangannya secara  mandiri  (Fauzy  dkk.,  2016;  Manos  &  Xydis, 2019). Keterbatasan lahan di wilayah perkotaan membuat metode hidroponik  menjadi salah satu  metode bercocok tanam yang sesuai bagi masyarakat kota, atau yang lebih
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi E-mail: alfa51@unpar.ac.id
doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
dikenal  dengan  istilah urban  farming (pertanian perkotaan). Metode hidroponik adalah metode bercocok tanam  dengan  menggunakan  air  dan  tidak  memerlukan lahan tanah yang luas.
Metode hidroponik ini sebenarnya sudah lama ada namun  baru  berkembang  di  Indonesia  setelah  pada  era 80-an.  Pada  saat  itu,  Bob  Sadino  mendirikan  pertanian hidroponik  pertamanya (Susilawati,  2019).  Kata “hidroponik”  sendiri  berasal  dari  bahasa  Latin  “ hydro ” yang  berarti  air  dan  “ ponos ”  yang  berarti  kerja.  W.F. Gericke  dari  University  of  California  pada  tahun  1937 pertama kali mengenalkan istilah “ hyroponics ” ini untuk menyebut  teknik  bertanam  dengan  menggunakan  air (Gericke, 1937). Walaupun  metode hidroponik ini tidak memerlukan  tanah,  metode  ini  masih  perlu  media  lain untuk  menahan/  menyangga  tanaman  agar  dapat bertumbuh  dengan  baik.  Beberapa  jenis  media  yang sering  digunakan  antara  lain:  arang  sekam, cocopeat (serbuk halus sabut kelapa), batang dan akar pakis, pasir, batu  apung,  kerikil,  kapas,  gabus/ styrofoam dan rock wool .
Selain  berbagai  jenis  media  tanam  yang  dapat digunakan, teknik menanam hidroponik ini juga memiliki beberapa sistem penanaman, seperti : sistem sumbu ( wick system ), sistem rakit apung ( water culture system ), sistem Nutrient  Film  Technique ( NFT  system ),  sistem  irigasi tetes  ( drip  system ),  sistem  pasang  surut  ( ebb  and  flow system )  serta  sistem  aeroponik  (Susilawati,  2019).  Dari beberapa  teknik  metode  hidroponik  ini,  pada  penelitian ini dipilih teknik NFT.
Teknik  NFT  diperkenalkan  dan  dikembangkan oleh  A.J.  Cooper,  seorang  peneliti  di  Glasshouse  Crops Research  Institute  (GCRI),  Inggris  pada  dekade  60 hingga  70-an  (Saraswathy  dkk.,  2018;  Megantoro  & Ma’arif, 2020; Spensley dkk., 1978). Pada teknik NFT ini akar  tanaman  sedikit  terendam  sebagian  dalam  larutan (dimana  terdapat  larutan  pupuk  di  dalamnya)  yang bersirkulasi terus-menerus . Bagian akar hanya terendam pada ‘lapisan’ air yang sangat dangkal/ tipis (sekitar 3-5 mm ).  Dengan  cara  penempatan  akar  seperti  ini,  maka tanaman akan tetap dapat menyerap nutrisi dan zat hara yang  dibutuhkan  namun  tidak  menjadi  busuk.  Teknik NFT  banyak  diaplikasikan  oleh  para  petani  maupun penggemar  hidroponik, terutama karena desainnya yang cukup  sederhana.  Teknik  ini  paling  cocok  diterapkan untuk  membudidayakan  tanaman  sayur  yang  tumbuh cepat  seperti  selada  daun  ( Lactuca  sativa ),  selada Lolorosa  ( L.  sativa  var.  acephala ),  selada  Romaine  ( L sativa var. longifolia ), selada Butterhead ( Lactuca sativa var. capitata ), selada keriting ( L sativa crispa ) dan lain- lain (Eridani dkk., 2017).
Agar tanaman dapat tumbuh secara optimal, maka tanaman harus diberi asupan nutrisi dan zat hara yang pas, sesuai  dengan  takaran  yang  dibutuhkan  oleh  tanaman tersebut  pada  setiap  tahapan  pertumbuhannya.  Hingga
saat ini, pengukuran kadar nutrisi pada wadah hidroponik masih  dilakukan  secara  manual  dan  pada  waktu-waktu tertentu  (Dyka,  2018).  Proses  pengukuran  dan pemantauan  secara  manual  ini  dapat  berakibat  pada timbulnya  kesalahan  pengukuran  (tidak  sesuai  dengan kondisi nyata) dan keterlambatan pemberian pupuk pada tanaman.  Hal  ini  tentu  menjadi  pekerjaan  yang  cukup merepotkan  bagi  para hobbiyst /  pelaku urban  farming yang memiliki pekerjaan lain selain bertani.
Dalam  sebuah  sistem  hidroponik  dengan  metode NFT,  hal  penting  yang  perlu  terus  dimonitor  adalah kondisi  larutan  yang  digunakan.  Larutan  yang  berisi nutrisi ini harus selalu mengalir dan memiliki konsentrasi nutrisi  yang  terkontrol.  Ada  beberapa  parameter  yang harus  diperhatikan,  antara  lain  :  nilai Electrical Conductivity (EC), nilai pH, nilai Total Dissolved Solids (TDS),  suhu  air  dan  suhu  udara  serta  intensitas  cahaya (Alipio  dkk.,  2019;  Amalfitano  dkk.,  2017;  Gomez- Chabla, 2018). Pada penelitian ini, hanya 2 parameter saja akan  dikontrol,  yaitu  parameter  EC  dan  TDS.  Hal  ini dilakukan mengingat parameter EC merupakan parameter  yang  cukup  penting  dalam  penumbuhan tanaman (Fuangthong & Pramokchon, 2018; Chen dkk., 2022).
Pengukuran  konsentrasi  pupuk  pada  larutan hidroponik dapat dilakukan dengan mengecek parameter EC  dan  TDS  pada  cairan  tersebut,  menggunakan EC  & TDS  meter .  EC    adalah  kemampuan  suatu  zat  dalam menghantarkan  arus  listrik  (dinyatakan  dengan  satuan mS/cm ), sedangkan TDS adalah ukuran kandungan semua zat anorganik dan organik yang terlarut dalam cairan baik dalam  bentuk  tersuspensi  secara  molekuler,  terionisasi ataupun mikro-granular (dinyatakan dengan satuan ppm ). Karena pada penelitian ini menggunakan tanaman selada ( L. sativa ), maka sistem kontrol konsentrasi pupuk yang dibuat harus mampu menjaga nilai EC pada rentang 0,8 hingga  1,2 mS/cm, sesuai  dengan  penelitian  yang dilakukan oleh Afandi (2020).
Programmable  Logic  Controller  (PLC )  diguna- kan sebagai pengendali utama sistem ini karena sistem ini akan ditempatkan di luar ruangan. PLC yang digunakan adalah PLC board JLING JL1N-14MR, yang merupakan versi cloning dari  PLC  Mitsubishi  FX1N.  PLC  juga dipilih karena kemampuan scalability -nya, apabila sistem rancangan  ini  nanti  akan  dikembangkan  dengan  lebih banyak input maupun output .

## 2. Bahan dan Metode
Proses perancangan sistem kontrol nilai EC pada penelitian  ini  dimulai  dengan  melakukan  telaah  pustaka tentang  sistem  hidroponik  terutama  mengenai  teknik NFT, pentingnya nilai EC dan TDS untuk pertumbuhan tanaman  serta  penggunaan  PLC  sebagai  pengendali proses  di  industri  pertanian.  Langkah  berikutnya  adalah merancang  dan  membuat  sebuah  sistem  hidroponik
doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
dengan  teknik  NFT  sebagai  platform  uji  coba.  Proses perancangan  sistem  hidroponik  pada  penelitian  ini menggunakan perangkat lunak Solidwork .
Setelah sistem untuk uji coba selesai dibuat, maka langkah  berikutnya  adalah  memasang  beberapa  pompa, sensor  TDS, power  supply dan  PLC  board  pada  sistem. Khusus  untuk  pemrograman  PLC,  digunakan  perangkat lunak GX Works2 dari Mitsubishi untuk membuat ladder diagram yang  akan  diunggah  ke  PLC board JL1N. Setelah semua komponen sistem lengkap dan terhubung sesuai dengan rancangan awal, maka langkah selanjutnya adalah  melakukan  pengujian  pada  sistem,  yang  disertai dengan perekaman data yang diperlukan.

## 2.1 Sistem Hidroponik dengan Teknik NFT
Hidroponik adalah sebuah sistem bercocok tanam dengan memanfaatkan air sebagai media tanam pengganti tanah. Karena menggantikan peran tanah sebagai tempat penyimpan unsur hara dan nutrisi, maka media air yang digunakan  dalam  sistem  hidroponik  harus  memenuhi syarat-syarat  kelengkapan  unsur  nutrisi  dan  zat  hara seperti  tanah.  Larutan  yang  menjadi  tempat  tumbuh tanaman  ini  juga  harus  memiliki  kepekatan  yang  tidak terlalu  pekat  agar  tanaman  dapat  tumbuh  optimal.  Pada Pada Gambar 1 diilustrasikan cara kerja sistem NFT.
Pada teknik NFT ini, air yang mengandung pupuk dan unsur hara lainnya dialirkan melalui rangkaian pipa dan  pompa  pada  bak  penumbuhan  tanaman  (Eprianda dkk.,  2017).  Sementara  itu,  proses  pencampuran  air dengan pupuk dilakukan di bak tempat penampungan air. Pada saat awal, pupuk dilarutkan di air dan diaduk hingga larutan stabil (tidak ada gumpalan pupuk). Larutan yang sudah stabil ini kemudian dipompa ke bak penumbuhan
tanaman dan diatur sedemikian rupa sehingga ketinggian air di bak penumbuhan tersebut sekitar 3 hingga 5  mm. Karena  bak  penumbuhan  dirancang  dengan  sudut kemiringan tertentu (5%), maka air akan mengalir ke bak penampungan  melalui  pipa  yang  terpasang  di  sisi  bak yang lebih rendah (bagian kanan pada Gambar 1).
Siklus ini akan berlangsung terus-menerus selama pompa  diaktifkan.  Untuk  pupuknya  sendiri,  pada penelitian  ini  menggunakan  pupuk  ABMix  yang  sudah umum  digunakan  untuk  bertanam  dengan  sistem hidroponik.
2.2 Electrical Conductivity dan Total Dissolved Solids Electrical  Conductivity (EC)  adalah  ukuran kemampuan/  potensi  arus  listrik  yang  akan  dialirkan melalui  air  (Eprianda  dkk.,  2017).  Hal  ini  dikenal  juga sebagai  konduktivitas  molar  (konduktivitas  elektrolitik) dan  diukur  dalam  satuan Siemens ( S ).  Elektron  dapat mengalir melalui air dari satu set elektroda ke elektroda lainnya bukan karena molekul air itu sendiri, tetapi karena ion-ion  yang  terlarut  di  dalam  air.  Ion-ion  inilah  yang mengangkut  elektron.  Ketika  sebuah  zat  nutrisi dimasukkan ke dalam air, maka potensi konduktif molar untuk arus yang melalui air akan meningkat dan dengan demikian akan meningkat pula nilai EC.
Air  murni  atau  air  suling  tidak  memiliki konduktivitas  listrik  karena  tidak  mengandung  mineral. Setelah  mineral  ditambahkan  ke  dalam  air,  garam  (atau kandungan lain dalam pupuk) yang terlarut memungkinkan air menghantarkan listrik. Semakin tinggi konsentrasi  garam,  semakin  tinggi  konduktivitas listriknya. Dalam hubungannya dengan sistem hidroponik,  besarnya  angka  EC  dapat  menunjukkan berapa  banyak  nutrisi  yang  ada  di  dalam  air.  Untuk sebagian  besar  tanaman,  nilai  EC  yang  diinginkan  pada masa vegetatif adalah antara 1,2 - 1,6 mS/cm dan 1,6 - 2,4 mS/cm selama  masa  pembungaan,  namun  hal  ini  tetap bergantung  pada  jenis  tanaman  yang  tumbuh.  Untuk tanaman  selada  ( L  sativa ),  nilai  EC  yang  diinginkan
Gambar 1 . Ilustrasi sistem NFT
Gambar 2. Hasil penelitian (Afandi, 2020)
doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
adalah  antara  0,8  hingga  1,2 mS/cm (Afandi,  2020), seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.
Dengan  memonitor  nilai  EC  secara  rutin,  maka petani/  pelaku urban  farming dapat  memperoleh gambaran  yang lebih rinci tentang apa  yang  sebenarnya terjadi  di  dalam  proses  penyerapan  pupuk/  nutrisi  oleh tanaman.  Nilai  EC  dapat  berubah  seiring  waktu,  inilah mengapa  diperlukan  proses  pengukuran/  monitor  secara teratur.  Beberapa  hal  yang  dapat  terjadi  berdasar perubahan  nilai  EC  dari  waktu  ke  waktu  antara  lain (Yolanda  dkk.,  2018):  (1)  Jika  pengukuran  EC  tetap sama, ini menunjukkan bahwa tanaman menggunakan air sebanyak nutrisi yang dibutuhkan dan seimbang. Isi ulang tangki nutrisi dengan larutan dengan kekuatan yang sama untuk  menjaga  keseimbangan  ini,  tetapi  periksa  secara teratur  untuk  memastikan  semuanya  masih  berfungsi sebagaimana mestinya; (2) Jika pengukuran EC turun, ini menandakan bahwa tanaman menggunakan lebih banyak nutrisi  daripada  air.  Larutan  nutrisi  harus  ditambahkan hingga kembali ke tingkat semula, dan bahkan mungkin digantikan  dengan  pemberian  larutan  nutrisi  yang  lebih kua;  dan  (3)  Jika  pengukuran  EC  naik,  hal  ini menandakan bahwa tanaman menggunakan lebih banyak air  daripada  nutrisi,  dan  tidak  menggunakan  yang seharusnya. Perlu menambahkan lebih banyak air untuk mengencerkan  larutan.  Ujung  daun  yang  terbakar  dan pertumbuhan  yang  melambat  dapat  menjadi  tanda pemberian makanan yang berlebihan. Jika hal ini terjadi, hal ini dapat berarti larutan nutrisi yang diberikan terlalu kuat.
Nilai Total  Dissolved  Solids (TDS)  dalam  dunia hidroponik  adalah  ukuran  berapa  banyak  garam,  nutrisi atau  konsentrat  lainnya  yang  ada  di  dalam  air.  TDS diukur  dalam  satuan ppm ( part  per  million ).  Memantau nilai TDS dalam sistem hidroponik sangat penting untuk keberhasilan  proses  penumbuhan  tanaman.  Hal  ini penting  karena  dapat  memberikan  informasi  kapan saatnya  memberi  makan  tanaman  atau  apakah  tanaman
telah  diberikan  makan  yang  berlebihan.  Pada  penelitian ini, nilai standar TDS yang diinginkan mengikuti standar yang  ditetapkan  oleh  Balai  Besar  Pengkajian  dan Pengembangan  Teknologi  Pertanian  (BBP2TP),  yaitu pada rentang nilai 560-840 ppm (Wati & Sholihah, 2021). Pada  penelitian  ini,  pengukuran  EC  dilakukan secara tidak langsung, namun melalui pengukuran TDS. Hal ini dilakukan mengingat harga sensor EC yang mahal jika  dibandingkan  dengan  harga  sensor  TDS.  Pada  saat penelitian ini dilakukan, harga sebuah sensor TDS adalah Rp.  110.000,-  sedangkan  sensor  EC  di  harga  Rp. 1.050.000,-  dan  harus  diimpor.  Karena  tujuan  akhir penelitian ini adalah sebuah produk yang nantinya dapat dijangkau/  dibeli  secara  luas  oleh  petani/  pelaku urban farming , maka harga komponen menjadi salah satu faktor penentu  utama  rancangan  ini.  Untuk  menghubungkan nilai EC dengan nilai TDS, dapat digunakan Persamaan 1 (Rusydi, 2018).
𝐸𝐶 [ 𝑚𝑆 𝑐𝑚 ] = 𝑘 𝑇𝐷𝑆[𝑝𝑝𝑚] (1)
Untuk mendapatkan nilai TDS, pada penelitian ini digunakan  sensor  TDS  Meter  V1.0  beserta probe -nya, seperti  diperlihatkan  pada  Gambar  3.  Pada  saat pengukuran,  sensor  TDS  pada  sistem  rancangan  juga dikalibrasi terlebih dahulu dengan membandingkan hasil pengukurannya pada air suling dengan alat ukur TDS dan EC  digital.  Hasil  kalibrasi  menghasilkan  nilai k = 0,00143, sehingga Persamaan 1 dapat dilengkapi menjadi Persamaan 2.
𝐸𝐶 = 0,00143 𝑇𝐷𝑆 (2)
Sensor TDS Meter V1.0 ini bekerja pada tegangan 3,3 ~ 5,5 V (3 ~ 6 mA) serta memiliki output pada rentang 0 ~ 2,3 V. Sensor ini memiliki rentang pengukuran dari 0 hingga 1000 ppm dan memiliki nilai akurasi ± 10% F.S.
(pada suhu 25 0 C).

## 2.3 Spesifikasi Sistem Rancangan
Skema  rancangan  sistem  kontrol  konsentrasi pupuk  otomatis  pada  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada Gambar  4.  Pada  Gambar  4  digambarkan  bahwa konsentrasi nutrisi (pupuk) yang terlarut di larutan sistem hidroponik  diukur  oleh  sensor  TDS  dan  kemudian diteruskan  ke  PLC  Board  JL1N.  Keluaran  ( output )  dari sensor  TDS  berbentuk  sinyal  analog,  sehingga  harus dihubungkan  dengan terminal masukan  analog  di  PLC Board JL1N. Konversi nilai  TDS ke nilai EC dilakukan di PLC Board yang kemudian dilanjutkan dengan proses mengaktifkan  dan  menonaktifkan  pompa-pompa  yang terhubung pada terminal keluaran PLC Board JL1N. PLC Board  JL1N  ini  dipilih  karena  harganya  yang  cukup murah,  ukurannya  kecil  (86 mm × 73 mm × 20 mm ), memiliki  1  masukan  analog,  1  keluaran  analog,  12 masukan digital dan 8  keluaran digital. Ilustrasi tentang PLC Board JL1N dapat dilihat pada Gambar 5.
Pompa pupuk A, pompa pupuk B, dan pompa air bersih  berfungsi  sebagai  pendorong  air  dari  bak  pupuk
Gambar 3. Sensor TDS yang digunakan
doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
dan  air  bersih  agar  air  tersebut  berpindah  ke  bak pencampur.  Setelah  larutan  pupuk  A,  pupuk  B  dan  air berada  di  bak  pencampur,  pompa  pengaduk  diaktifkan untuk  mulai  melakukan  proses  pencampuran,  hingga semua  pupuk  terlarut  di  dalam  air.  Setelah  proses pencampuran  selesai,  pompa  sirkulasi  dapat  diaktifkan sehingga  larutan  air  dan  pupuk  yang  sudah  tercampur dengan  baik  dapat  mengalir  ke  dalam  bak  penumbuhan tanaman hidroponik.
Ilustrasi  rancangan  akhir  sistem  hidroponik  yang dilengkapi  sistem  kontrol  konsentrasi  pupuk  otomatis pada  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  6.  Pada Gambar  6,  komponen  dengan  label A,  B dan C secara beturut-turut  adalah  bak  tempat  menampung  pupuk  A, pupuk B dan air bersih. Bak pencampur ditandai dengan huruf D dan  tempat  penumbuhan  tanaman  ditandai dengan  huruf E .  Pada  masing-masing  komponen  A,  B dan C tersebut terdapat pompa untuk mengalirkan cairan di masing-masing bak ke bak pencampur ( D ). Di dalam D,  selain  terdapat  pompa,  juga  terdapat  sensor  TDS. Komponen dengan label F adalah komponen support agar bak penumbuh terletak lebih tinggi dari bak pencampur. 2.4 Metode Kontrol
Metode  kontrol  yang  digunakan  pada  rancangan ini  adalah  metode  kontrol on-off sederhana  dengan  2
variabel input (nilai TDS minimum dan maksimum) dan 5  variabel  kontrol  (pompa).  Untuk  kepraktisan  dan kemudahan  pemrograman,  maka  metode  kontrol  ini kemudian  diaplikasikan  dengan  menggunakan  PLC. Berdasar Gambar 6, langkah berikutnya adalah menyusun sistem kontrol untuk sistem ini. Skema diagram blok  dari sistem kontrol konsentrasi pupuk  ini diilustrasikan pada Gambar 7.
Dari  Gambar  7  dapat  dijelaskan  bahwa  PLC menerima  nilai  EC  (maksimum  dan  minimum)  sebagai set  point dari  sistem  hidroponik.  PLC  kemudian menyalakan  salah  satu  pompa  dan  menerima  nilai  TDS dari  sensor  TDS.  Di  dalam  PLC,  nilai  TDS  dikonversi menjadi  nilai  EC,  sehingga  dapat  dibandingkan  dengan nilai set point . Nilai galat yang diperoleh dari perhitungan ini  kemudian  dijadikan  panduan  aksi  bagi  PLC  untuk memberikan  sinyal on/  off ke  masing-masing  pompa. Pupuk yang masuk ke dalam plant , kemudian diaduk dan akan  menghasilkan  sebuah  larutan  dengan  konsentrasi tertentu.  Konsentrasi  pupuk  inilah  yang  kemudian diambil oleh sensor TDS untuk diumpanbalikkan ke PLC. Proses ini berulang lagi, hingga tercapai kondisi nilai EC di antara 0,8 hingga 1,2 mS/cm . 2.5 Cara Kerja Sistem
Cara  kerja  sistem  kontrol  konsentrasi  pupuk  ini diilustrasikan  pada  rancangan  di  Gambar  6.  Sistem dirancang  dengan  prosedur  kerja:  (1)  ketika  sistem
Gambar 4 . Skema rancangan sistem kontrol EC
Gambar 5. PLC Board JLING JL1N-14MR
Gambar 6. Rancangan sistem hidroponik
Gambar 7. Diagram blok sistem kontrol
doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
diaktifkan,  sensor  TDS  diaktifkan  oleh  PLC  untuk mengukur nilai TDS pada larutan; (2) ketika tombol push button diaktifkan, pompa air bersih akan aktif selama 110 detik.  Ketika  diaktifkan,  pompa  air  bersih  ini  akan mengisi  bak  pencampur  dengan  air  bersih.  Setelah  itu, pompa pengaduk dan pompa sirkulasi akan aktif; (3) nilai TDS di larutan terus dimonitor  sejak awal aktivasi. Jika nilai  TDS  pada  air  kurang  dari  560 ppm (setara  dengan nilai EC 0,799 mS/cm ), maka pompa pupuk A dan B akan aktif  hingga  nilai TDS  melebihi 560 ppm ; (4)  Jika nilai TDS  sudah  lebih  dari  560 ppm pompa  pupuk  A  dan pompa pupuk B akan mati.
Setelah garis besar cara kerja sistem didefinisikan, disiapkan  program  untuk  diunggah  ke  PLC.  Rincian program  untuk  proses  kontrol  konsentrasi  pupuk  dapat dicermati pada bagian selanjutnya.

## 2.6 Ladder Diagram
Sebuah  program  dalam  bentuk ladder  diagram (diagram tangga) disusun agar PLC Board dapat bekerja dengan baik. Untuk itu, digunakan perangkat lunak GX Works2 dari Mitsubishi Electric. Diagram tangga  untuk kontrol konsentrasi pupuk dapat dilihat pada Gambar 8.
Pada Gambar 8 ditunjukkan Rung 0 – X000 yang melambangkan  tombol push  button yang  akan mengaktifkan Y000 (Y0, pompa air bersih di Gambar 5) dengan Timer T0 K1100. Hal ini berarti pompa air bersih akan aktif (menyala) selama 110 detik. Setelah mencapai 110 detik, maka perintah akan berlanjut ke rung 7, 14, 21, 24, dan 33. Rung 7 dan 14 – Timer T0 digunakan untuk mengaktifkan pompa pupuk A (Y001) dan pompa pupuk B  (Y002)  selama  2  detik.  Hal  ini  dilakukan  dengan mengisi  nilai  variabel  T1  dan  T2  dengan  K20  (setara dengan arti menyalakan T1 atau T2 selama 2 detik). Pada rung 21 dan 24 ditunjukkan bahwa pengaduk (Y003) dan pompa sirkulasi (Y004) diaktifkan oleh Timer T0. Pompa sirkulasi ini akan selalu aktif selama catu daya ada. Pada rung 27  ditunjukkan  perintah  untuk  memindahkan  hasil konversi  pembacaan  masukan  analog  (tersimpan  di D5030) ke memory D0. Selanjutnya, nilai konstanta 250 dimasukkan ke memory D100, seperti yang diperlihatkan pada Rung 33. Nilai 250 ini setara dengan nilai TDS 560 ppm ,  yang  diperoleh  dari  hasil  pengukuran  TDS  proses pencampuran pupuk A dan pupuk B ke dalam 7 liter air bersih. Nilai 250 diperoleh dari pembacaan sensor TDS analog  yang  terhubung  ke  PLC,  sementara  angka  560 ppm adalah hasil pembacaan alat ukur TDS digital  yang dijadikan sebagai alat ukur referensi. Pada rung 39, nilai bacaan  sensor  TDS  analog  (di  lokasi  memory  D5030) dibandingkan  dengan  nilai  referensi  yang  ada  di  lokasi memory D100  (nilai  konstanta  250).  Ketika  nilai  TDS yang  terbaca  dari  sensor  nilainya  lebih  kecil  dari  250, maka Y001 (pompa pupuk A) dan Y002 (pompa pupuk B) aktif.
Gambar 8. Diagram tangga untuk proses kontrol konsentrasi pupuk
Gambar 9. Rangkaian skematik
doi: 10.14710/teknik.v44i2.53301               Copyright © 2023, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919

## 2.7 Rangkaian Skematik
Seluruh  komponen  sensor,  pompa  dan  kontroler yang  diperlukan  pada  rancangan  sistem  kontrol konsentrasi  pupuk  ini,  perlu  disusun  dalam  sebuah rangkaian  skematik.  Rangkaian  skematik    untuk  sistem ini dapat dilihat pada Gambar 9.
Seperti terlihat pada Gambar 9, PLC Board JL1N dicatu oleh tegangan 24 V melalui pin 10 di bagian atas PLC tersebut. Tegangan +24 V dan 0 V dicatu dari sebuah power supply eksternal. Tegangan 0 V dari power supply dihubungkan pada pin 9 PLC Board.  Pin 1 sampai pin 8 bagian  atas  adalah  terminal  masukan  digital  X0  hingga X7. Masukan X0 akan dihubungkan ke push button dan pin  9.  Terdapat  5  terminal  keluaran  digital  pada  PLC JL1N ini dan semuanya tersambung pada pompa-pompa yang digunakan pada sistem ini.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Setelah platform eksperimen  siap,  maka  langkah berikutnya  adalah  menjalankan  sistem  kontrol  konsen-
trasi pupuk ini selama 8 hari terus-menerus, serta diikuti dengan pengambilan sample pengukuran TDS menggunakan TDS meter digital setiap pukul 10.00 WIB dan 16.00 WIB.
Sebelum  mengambil  sampel,  sensor  TDS  yang tepasang  pada  PLC  dikalibrasi  terlebih  dahulu  dengan TDS  meter  digital,  hingga  didapatkan  pembacaan  nilai yang  sama  di  antara  keduanya.  Hal  ini  dilakukan  untuk membuktikan  bahwa  PLC  sudah  mengambil  nilai  TDS yang benar dari sensor TDS. Pada Tabel 1 disajikan hasil pemantauan nilai TDS dan EC yang diperoleh selama 8 hari. Nilai TDS yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan  TDS  meter  digital  (kolom  3),  kemudian dikonversi  menjadi  nilai  EC  (kolom  4)  dengan menggunakan  persamaan  (2),  yaitu  dengan  mengalikan dengan faktor 0,00143.
Dari  hasil  pengamatan  yang  diperoleh,  dapat dilihat  bahwa  nilai  EC  dan  TDS  terjaga  dari  nilai  yang ditentukan, yaitu di antara 0,8 hingga 1,2 mS/cm (Afandi, 2020)  dan  di  antara  560  -  840 ppm (Wati  &  Sholihah,
2021).  Berdasar  Tabel  1,  dapat  dibuat  grafik  dinamika nilai TDS dan EC, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 10 dan 11.
Pada  Gambar  10,  di  awal  percobaan,  terlihat bahwa  nilai  TDS  di  pagi  hari  (TDS-1,  jam  10.00)  lebih tinggi dari nilai di sore hari. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi penyerapan nutrisi oleh akar tanaman. Di hari kedua  dan  ketiga,  terlihat  bahwa  ada  kemungkinan tumbuhan  tidak  menyerap  nutrisi  dari  larutan.  Hal  ini terlihat dari grafik TDS-1 (pagi) dan TDS-2 (sore) yang saling berhimpit. Di hari ke-4 hingga ke-7, grafik TDS-2 (sore)  lebih  tinggi  dari  grafik  TDS-1  (pagi).  Hal  ini menunjukkan  bahwa  tanaman  melakukan  penyerapan nutrisi di malam hari.
Pada Gambar 10 terlihat bahwa selama proses uji coba berlangsung, sistem  kontrol berhasil  menjaga nilai TDS  tetap  terjaga  di  antara  nilai  560  hingga  840 ppm . Sementara  itu,  Gambar  11  menunjukkan  bahwa  sistem berhasil menjaga nilai EC di antara 0,8 hingga 1,2 mS/cm .
Tabel 1. Hasil pemantauan nilai TDS dan EC Data  Hari TDS (ppm) EC ( mS/cm ) 1 1 623 0,889 2 591 0,844 3 2 692 0,988 4 694 0,991 5 3 707 1,009 6 708 1,011 7 4 611 0,872 8 643 0,918 9 5 642 0,917 10 667 0,952 11 6 628 0,897 12 670 0,957 13 7 736 1,051 14 685 0,978 15 8 560 0,799 16 580 0,828
Gambar 10. Dinamika nilai TDS selama 8 hari percobaan
Gambar 11. Dinamika nilai EC selama 8 hari percobaan
Karena  nilai  EC  merupakan  fungsi  linier  dari  TDS (Rusydi,  2018),  maka  pola  grafik  EC  juga  akan  serupa dengan grafik TDS.
Berdasar hasil ini, maka pembuatan sistem kontrol konsentrasi  pupuk  untuk  sistem  hidroponik  dapat dikatakan berhasil . Dengan membandingkan dengan nilai EC  pada  Gambar  2,  dapat  dilihat  bahwa  sistem  yang dirancang  ini,  tingkat  akurasi  pengendalian  konsentrasi pupuk  berhasil  ditingkatkan  dari  0,4  menjadi  0,207. Jangkauan  nilai  EC  pada  penelitian  rujukan  (Afandi, 2020), pada nilai 0,6 - 1,2 mS/cm dapat dipersempit (lebih akurat)  dengan  sistem  ini  dengan  jangkauan  nilai  EC 0,844 hingga 1,051 mS/cm .

## 4. Kesimpulan
Berdasar  pembahasan  pada  bab  sebelumnya,  dapat disimpulkan bahwa rancangan sistem kontrol konsentrasi pupuk  untuk  platform  media  tanam  hidroponik  berbasis PLC ini berhasil dibuat, sesuai dengan tujuan penelitian. Sistem berhasil menjaga nilai EC pada rentang 0,8 mS/cm hingga 1,051 mS/cm . Hal ini  berarti  bahwa  sistem  yang dirancang  dapat  lebih  akurat  dari  referensi  yang digunakan.  Penggunaan  metode  Trancheon  untuk pengukuran tidak langsung variabel EC dapat membantu mengurangi biaya pembelian sensor EC, mengingat harga sensor  TDS  hanya  Rp.  110.000,-  sedangkan  sensor  EC berharga Rp. 1.050.000,- serta masih perlu diimpor.

## Ucapan Terima Kasih
Bersama    ini    tim    penulis    mengucapkan terimakasih    kepada  tim  Laboratorium  Sistem  Kontrol dan  Robotika  Jurusan  Teknik  Elektro  (konsentrasi Mekatronika),  Fakultas  Teknologi  Industri,    Universitas Katolik Parahyangan yang telah memberikan bantuan dan fasilitas  eksperimen  sehingga  terlaksananya  penelitian ini.

## Daftar Pustaka
Afandi,  M.  (2020).  Sistem  Kontrol  Otomatis  dan Monitoring  EC  Berbasis  IoT  untuk  Pemberian Pupuk  pada  Tanaman  Selada. Tugas  Akhir . Universitas Jember.
Alipio, M. I., Cruz, A. E. M. D., Doria, J. D. A., & Fruto, R. M. S. (2019). On the  Design of Nutrient Film Technique Hydroponics Farm for Smart Agriculture. Engineering in Agriculture, Environment and Food , 12(3), 315-324.
Amalfitano,  C.  A.,  Del  Vacchio,  L.  D.  V.,  Somma,  S., Cuciniello, A. C., & Caruso, G. (2017). Effects of Cultural  Cycle  and  Nutrient  Solution  Electrical Conductivity  on  Plant  Growth,  Yield  and  Fruit Quality  of  ‘Friariello’  Pepper  Grown  in Hydroponics. Horticultural Science , 44(2), 91-98.
Chen, C. H., Jeng, S. Y., & Lin, C. J. (2022). Fuzzy Logic Controller for Automating Electrical Conductivity and  pH  in  Hydroponic  Cultivation. Applied Sciences , 12(1), 405.
Dyka,  T.  M.  P.  (2018).  Pengendalian  pH  dan  EC  pada Larutan  Hidroponik  Tomat  Ceri.  Tugas  Akhir. Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya. Eprianda,  D.,  Suryani,  A.,  &  Prasmatiwi,  F.  E.  (2017). Efisiensi Produksi dan Analisis Risiko Budidaya Selada  Keriting  Hijau  dan  Selada  Romaine Hidroponik NFT ( Nutrient Film Technique ) di PT XYZ,  Provinsi  Jawa  Barat. Jurnal  Ilmu-Ilmu Agribisnis , 5(3), 242-249.
Eridani,  D.,  Wardhani,  O.,  &  Widianto,  E.  D.  (2017). Designing  and  Implementing  the  Arduino-based Nutrition  Feeding  Automation  System  of  a Prototype Scaled Nutrient Film Technique (NFT) Hydroponics Using Total Dissolved Solids (TDS) Sensor. In 2017 4th International Conference on
Information Technology, Computer, and Electrical Engineering (pp. 170-175). IEEE. Fauzi,  A. R., Ichniarsyah,  A. N., &  Agustin, H. (2016). Pertanian  Perkotaan:  Urgensi,  Peranan,  dan Praktik Terbaik. Jurnal Agroteknologi , 10(1), 49- 62.
Fuangthong,  M.,  &  Pramokchon,  P.  (2018).  Automatic Control of Electrical Conductivity  and pH Using Fuzzy  Logic  for  Hydroponics  System.  In 2018 International  Conference  on  Digital  Arts,  Media and Technology (ICDAMT). 65-70.
Gericke, W. F. (1937). Hydroponics - Crop production in liquid culture media. Science , 85(2198), 177-178. Gomez-Chabla  R.  Real-Aviles  K.  Calle  K.  Moran  C. Gavilanez  F.  Arcos-Jacome  D.  A  Monitoring System  for  Lettuce  Cultivation  in  an  NFT Hydroponic  System:  a  Case  Study. Advances  in Intelligent  Systems  and  Computing  V901  (2019) : 49-58.
Manos, D. P., & Xydis, G. (2019). Hydroponics: Are We Moving Towards that Direction Only Because of The  Environment?  A  Discussion  on  Forecasting and  A  Systems  Review. Environmental  Science and Pollution Research , 26(13), 12662-12672. Megantoro,  P.,  &  Ma’arif,  A.  (2020).  Nutrient  Film Technique  for  Automatic  Hydroponic  System Based  on  Arduino.  In 2020  2nd  International Conference on Industrial Electrical and Electronics. 84-86. IEEE. Rusydi,  A.F.  (2018).  Correlation  Between  Conductivity and  Total  Dissolved  Solid  in  Various  Type  of Water: A Review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science , 118, 012-019. Saraswathi,  D.,  Manibharathy,  P.,  Gokulnath,  R., Sureshkumar,  E.,  &  Karthikeyan,  K.  (2018). Automation  of  Hydroponics  Green  House
Farming  Using  IoT.  In 2018  IEEE  International Conference on System, Computation, Automation and Networking (pp. 1-4). IEEE.
Spensley,  K.,  Winsor,  G.  W.,  &  Cooper,  A.  J.  (1978).
Nutrient  Film  Technique  -  Crop  Culture  In Flowing Nutrient Solution. Outlook on Agriculture , 9(6), 299-305.
Susilawati,  S.  (2019). Dasar-dasar  Bertanam  Secara Hidroponik (p. 187). Palembang : UNSRI Press. Wati, D. R., & Sholihah, W. (2021). Pengontrol pH dan Nutrisi Tanaman Selada pada Hidroponik Sistem
NFT  Berbasis  Arduino. Jurnal  Multinetics ,  7(1), 12-21.
Yolanda,  D.,  Arief,  L.,  Sundara,  T.  A.,  Deza,  M.,  & Oktavia, D. (2018, October). Control of Electrical Conductivity for NFT Hydroponic Systems Using Fuzzy  Logic  and  Android  Environment.  In 2018 International Conference on Information
Technology  Systems  and  Innovation (pp.  508- 514). IEEE.