## 
Abstrak -Metode aeroponik merupakan salah satu cara budi daya tanaman  tanpa  menggunakan  tanah.  Aeroponik  umumnya digunakan  untuk  budi  daya  tanaman  jenis  sayuran  seperti kangkung.  Pada  metode  ini,  akar  tanaman  ditempatkan  dalam posisi  menggantung.  Nutrisi  diberikan  dalam  bentuk  ke  bagian akar tanaman dengan teknik pengkabutan dengan menggunakan sprayer yang  terhubung  dengan  pompa.  Biasanya,  pemberian nutrisi  diberikan  dalam  rentang  waktu  tertentu  ( timer ).  Namun dalam  sistem  ini  pemberian  nutrisi  tidak  terlalu  efektif.  Oleh karena  itu,  dibuat  sistem    yang  dapat  mengontrol  pemberian nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Pada sistem ini, yang menjadi parameter  yaitu  kelembapan  dan  suhu.  Nilai  kelembapan  dan suhu  dari  sensor  DHT22  akan  menjadi  input  untuk Fuzzy  logic , kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghasilkan keluaran sesuai dengan input yang diterima. Nilai output dari  mikrokontroler  berupa  waktu  penyalaan  akan mengaktifkan  pompa  yang  akan  menyuplai  larutan  nutrisi  ke bagian  akar.  Sistem  ini  juga  dilengkapi  dengan data  logger , sehingga data dari mikrokontroler dapat disimpan. Alat mampu bekerja  menyuplai  larutan  nutrisi  untuk  tanaman  kangkung dengan set  point suhu  33 ° C  sedangkan  error  suhu  yaitu  3,32%- 5,28%.
Kata  kunci  : Aeroponik,  kangkung,  sensor  DHT22,  Fuzzy  logic, pompa, data logger

## I. P ENDAHULUAN
AEROPONIK  merupakan  salah  satu  metode  bercocok  tanam dengan  media  udara.  Aeroponik  berasal  dari  kata aero yang berarti  udara  dan ponos yang  berarti  daya  [1].  Metode  ini sangat  tepat  digunakan  untuk  budi  daya  tanaman  pada  suatu tempat  dengan  luas  terbatas.  Pada  aplikasinya,  tanaman  yang ditanam  dengan  metode  ini  ditempatkan  dalam  posisi menggantung. Nutrisi diberikan dengan teknik pengkabutan ke bagian  akar  tanaman  [2].  Beberapa  keuntungan  yang didapatkan  dari  metode  ini  antara  lain:  kemudahan  dalam panen, nutrisi dapat dikontrol, efisien dalam penggunaan lahan serta kadar oksigen yang cukup dalam larutan nutrisi sehingga menguntungkan tanaman [3].
Metode  aeroponik  dapat  digunakan  untuk  menanam tanaman  jenis  sayuran.  Salah  satunya  adalah  kangkung  darat ( Ipomoea  Reptans  Poir ).  Kangkung  darat  dapat  hidup  di dataran  rendah  dan  tinggi  pada  ketinggian  5-2000  mdpl dengan  pH  tanah  5,6-6,5.  Kelembapan  yang  baik  bagi kangkung  darat  yaitu  diatas  60%  sedangkan  suhu  yang  ideal berada pada 20-32 ° C [4].
Selama  masa  penanaman,  tanaman  membutuhkan  nutrisi. Nutrisi yang diberikan berupa air yang dicampur dengan unsur hara  makro  dan  mikro.  Unsur  hara  makro  adalah  unsur  hara yang dibutuhkan dalam jumlah banyak, terdiri atas C, H, O, N, P, K, Ca, Mg dan S. Sedangkan unsur hara mikro adalah unsur hara  yang  dibutuhkan  dalam  jumlah  sedikit  namun  tetap berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman. Unsur hara jenis ini adalah Mn, Cu, Fe, Mo, Zn dan B [5].
Untuk  memudahkan  petani  aeroponik  dalam  menyuplai nutrisi  tanaman  digunakan  sistem  pengaturan  waktu  ( timer ) yang  terhubung  dengan sprayer . Sprayer tersebut  akan menyuplai  nutrisi  tanaman  sesuai  dengan  waktu  yang ditentukan. Namun, pemberian nutrisi dengan sistem ini masih memiliki  beberapa  kekurangan  yaitu,  pertumbuhan  tanaman yang  belum  sempurna  dikarenakan  pemberian  nutrisi  tidak merata [6].
Maka  dari  itu,  dibutuhkan  sebuah  sistem  pemberian  nutrisi tanaman kangkung yang dapat menyuplai nutrisi secara tepat. Sistem tersebut bekerja dengan Fuzzy logic . Pemberian nutrisi bergantung pada kelembapan dan suhu. Dengan adanya sistem ini,  diharapkan  suplai  nutrisi  tanaman  kangkung  dapat terkontrol dengan baik

## II. T EORI
A. Konsep Aeroponik
The  international  union  of  soil-less  culture mendefinisikan aeroponik sebagai suatu sistem bercocok tanam dimana bagian akar  tanaman  secara  berkala  diberi  tetesan  halus  nutrisi (berupa kabut atau aerosol) [2]. Penggunaan teknik aeroponik dalam  bercocok  tanam  memiliki  beberapa  keuntungan,  di antaranya:  kemudahan  dalam  panen,  nutrisi  dapat  dikontrol, efisien  dalam  penggunaan  lahan  serta  kadar  oksigen  yang cukup dalam larutan nutrisi sehingga menguntungkan tanaman [3].

## B. Tanaman Kangkung
Kangkung  darat  ( Ipomoea  Reptans  Poir )  adalah  tanaman semusin  atau  tahunan  yang  berasal  dari  kawasan  Asia Tenggara  dan  Asia  Selatan.  Sayuran  kangkung  relatif  mudah dibudidayakan,  berumur  pendek  dan  memiliki  harga  yang cukup murah.
Kangkung  darat  dapat  hidup  di  dataran  rendah  dan  tinggi pada  ketinggian  5-2000  mdpl  dengan  pH  tanah  5,6-6,5. Kelembapan yang baik bagi kangkung darat yaitu di atas 60%, sedangkan suhu yang ideal berada pada 20-32 ° C [4].

## Sistem Kontrol Pemberian Nutrisi pada Budi Daya Tanaman Aeroponik Berbasis Fuzzy Logic
Arif Safrimawan dan Asrizal Deri Futra *
Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
* Email: deri@polibatam.ac.id

## C. Fuzzy Logic
Fuzzy logic atau logika samar pertama kali dicetuskan oleh Profesor  Lotfi  A.  Zadeh,  seorang  guru  besar University  of California .  Dalam  penyajiannya,  variabel-variabel  yang  akan digunakan  harus  cukup  menggambarkan  ke- Fuzzy -annya. Namun  disisi  lain,  persamaan  yang  dihasilkan  dari  variabel tersebut  haruslah  sederhana  sehingga  komputasinya  cukup mudah.  Oleh  karena  itu,  Profesor  Lotfi  A.  Zadeh  kemudian menyajikannya  dengan  menentukan  fungsi  keanggotaan ( membership function ) dari masing-masing variabelnya [7]. Fungsi  keanggotaan  ( membership  function )  merupakan suatu  kurva  yang  memiliki  rentang  antara  nilai  0  sampai  1. Misalnya  seorang  pria  yang  sedang  meminum  kopi  tidak mutlak  menyukai  kopi  ada  tingkatannya,  mulai  dari  sangat suka,  suka,  agak  suka,  kurang  suka,  tidak  suka  dan  sangat tidak suka.

## D. Data Logger
Data  logging merupakan  proses  pengumpulan  dan perekaman  data  secara  otomatis  untuk  tujuan  penyimpanan dan  analisis  data.  Data  yang  dikumpulkan  dapat  berasal  dari sensor,  seperti  sensor  suhu  dan  kelembapan.  Komponen data logger biasanya  berukuran  kecil,  bertenaga  baterai,  bersifat portabel  dan  dilengkapi  dengan  mikroprosesor  dan  memori internal  untuk  menyimpan  data  dari  sensor.  Salah  satu keuntungan  menggunakan  data  logger  adalah  kemampuannya menyimpan  data  secara  otomatis  setiap  24  jam.  Setelah diaktifkan, data  logger dapat  digunakan  dan  ditinggalkan untuk merekam informasi dari sensor. Hal ini memungkinkan untuk  mendapatkan  informasi  yang  tepat  terkait  kondisi parameter yang dipantau, seperti suhu dan kelembapan [8].

## E. Arduino Uno
Arduino Uno merupakan board mikrokontroler buatan Italia yang  berbasis  ATmega328.  Mikrokontroler  jenis  ini  bekerja dengan  tegangan  5V  dan  memiliki  14  pin digital ( input dan output ) di mana 6 di antaranya dapat digunakan sebagai output Pulse Width Modulation (PWM). Arduino Uno juga memiliki 6  pin input analog,  kristal  osilator  16  MHz,  USB  konektor, power jack konektor, header ICSP, dan tombol reset.

## F. Sensor DHT22
DHT22 atau dikenal juga dengan AM2302 merupakan salah satu sensor yang dapat mengukur suhu dan kelembapan relatif udara.  Sensor  ini  memiliki  beberapa  keunggulan  yakni, memiliki  tingkat  presisi  yang  tinggi,  dapat  melakukan pengukuran suhu dan kelembapan relatif dengan rentang yang cukup  tinggi  dan  memiliki  konsumsi  daya  yang  rendah. DHT22 bekerja dengan  tegangan input 3.3-6VDC.  Sensor  ini memiliki  rentang  pembacaan  kelembapan  antara  0-100% dengan  tingkat  akurasi  +2%RH  serta  tingkat  sensitivitas pembacaan kelembapan dan suhu yaitu 0,1% dan 0,1 ° C.

## III. P ERANCANGAN SISTEM
A. Perancangan Hardware
1) Diagram Blok
Sistem  ini  dirancang  untuk  mengontrol  pemberian  nutrisi pada  tanaman  yang  dibudidayakan  dengan  metode aeroponik.  Parameter  yang  menjadi  acuan  dalam
pemberian nutrisinya adalah kelembapan dan suhu. Sensor yang  digunakan  untuk  mengukur  kelembapan  adalah DHT22.
Data  yang  didapat  dari  kedua  sensor  kemudian  akan dikirimkan  ke  Arduino  Uno.  Pada  Arduino,  data  akan diproses  sebagai input Fuzzy  logic yang  sudah  ditentukan membership function -nya. Hasil keluaran Fuzzy logic akan menjadi sinyal bagi aktuator yang dalam hal ini merupakan pompa  air  untuk  melakukan  proses  pemberian  nutrisi  ke akar  tanaman.  Data  dari  arduino  juga  akan  ditampilkan oleh LCD dan disimpan oleh SD card yang terpasang pada Data Logger Shield .
Sensor DHT22 Arduino Uno Motor Pompa Datalogger Shield SD Card LCD Gambar 1.  Diagram blok sistem

## 2) Desain Media Tanam
Alat  yang  dibuat  terdiri  atas  media  tanam  berupa box plastik. Gambar 2  menunjukkan bagian atas  media tanam, di  mana  terdapat  lima  lubang  yang  berfungsi  sebagai tempat peletakan tanaman. Sistem mekanik alat terdiri atas sebuah  motor  pompa.  Motor  pompa  akan  mengalirkan nutrisi  ke  bagian  akar  melalui  pipa  yang  sudah  dipasangi sprayer seperti pada Gambar 3.
Gambar 2. Desain media tanam
Gambar 3. Sistem sprayer

## 3) Desain Rangkaian Elektrik
Rangkaian  elektrik  terdiri  atas power  supply yang berfungsi sebagai penyuplai daya listrik untuk Arduino dan aktuator.  Selain  itu  terdapat  rangkaian  transistor  TIP122 yang berfungsi sebagai driver motor pompa. Terdapat juga Arduino  dan data  logger  shield yang  berfungsi  sebagai kontroler.
Gambar 4. Rangkaian Elektrik Start Inisialisasi Pembacaan sensor DHT22 Pemrosesan pada Arduino
RH < Set Point & Suhu > Set Point
Pompa aktif selama t detik Pompa nonaktif End Datalogger Ya Tidak
Gambar 5. Flowchart software

## B. Perancangan Software
Ketika  sistem  telah  berjalan,  sensor  akan  memulai pembacaan  nilai.  Sensor  DHT22  akan  membaca  nilai kelembapan  dan  suhu  di  sekitar  area  perakaran.  Data  pada sensor  akan  dikirim  ke  Arduino  untuk  diproses  sebagai  input Fuzzy logic . Selanjutnya, jika nilai kelembapan kurang dari set point (95%)  serta  suhu  lebih  dari set point (33 ° C),  maka pompa akan aktif selama t detik. Nilai t detik bergantung pada kelembapan  dan  suhu.  Semakin  kecil  nilai  kelembapan  dan semakin besar nilai suhu, maka waktu aktif pompa akan lebih lama, begitu juga sebaliknya. Kemudian, jika tidak memenuhi kondisi  maka  pompa  akan  nonaktif.  Selain  itu,  sistem  juga memiliki data  logger yang  dapat  menyimpan  data  dari kontroler ke SD card .
1) Perancangan Fuzzy Logic
a)
Membership Function Kelembapan
Gambar 6. Membership function kelembapan b) Membership Function Suhu
Gambar 7 Membership function suhu

## c) Membership Function Output
Gambar 8. Membership function output

## d) Rule Evaluation
TABEL I R ULE E VALUATION Suhu/Kelembapan Kering Normal Basah Sejuk C SC MT Sedang AC C SC Hangat L AC C Panas SL L AC Keterangan:
 MT  : Mati
 SC  : Sangat Cepat
 C   : Cepat
 AC  : Agak Cepat
 L    : Lama
 SL  : Sangat Lama

## IV. P ENGUJIAN DAN ANALISA
Dalam  prosesnya,  ada  dua  kali  pengujian  yang  dilakukan. Pertama,  pengujian  dengan  sistem timer pada  tanggal  14-21 April.  Pada  pengujian  dengan  metode timer ,  sistem  akan bekerja dengan sistem ON-OFF, dimana pompa akan menyala selama  5  detik  dan  mati  selama  15  menit.  Sedangkan pengujian  kedua  dilakukan  dengan  menggunakan Fuzzy  logic pada  tanggal  28  April  -  5  Mei.  Pengujian  dengan  metode Fuzzy, sistem akan bekerja berdasarkan suhu dan kelembapan di  mana  set  point  suhu  yaitu  33 ° C  dan  kelembapan  95%. Ketika  suhu  dan  kelembapan  terukur  melewati  set  point tersebut,  maka  pompa  akan  menyala.  Kedua  pengujian tersebut  dilakukan  untuk  mengetahui  pola  data  yang  didapat dari kedua metode tersebut. Berikut analisa pengujian hari ke- 2 baik menggunakan sistem timer maupun Fuzzy.
A. Grafik Pengujian Hari Ke-2
Pengujian  hari  ke-2  pada  sistem timer berlangsung  pada tanggal  16  April.  Sedangkan  pengujian  dengan  sistem Fuzzy hari ke-2 berlangsung pada tanggal 30 April. Gambar 9 dan 10 menjelaskan data pengujian hari ke-2 sistem timer dan Fuzzy. Terlihat  pada  Gambar  9  bahwa  suhu  mengalami  kenaikan pada siang hingga sore hari dan cenderung menurun pada saat malam hari. Sedangkan nilai RH hanya mengalami penurunan pada sore hari dari pukul 16:19:08-17:04:29. Sedangkan pada Gambar 10, yaitu grafik yang menunjukkan pengujian hari ke-
2  dengan  sistem Fuzzy ,  menunjukkan  terjadinya  kenaikan suhu  melewati  batas  maksimalnya  yakni  33 ° C.  Namun  pola data  pada  grafik  tersebut  lebih  terkontrol  dibandingkan  pola data  pada  Gambar  9  yang  cenderung  mengalami  perubahan drastis terutama siang hingga sore hari. Nilai RH pada gambar 48 relatif stabil.
Gambar 9. Grafik suhu dan RH terhadap waktu dengan sistem timer
Gambar 10. Grafik suhu dan RH terhadap waktu dengan sistem Fuzzy
Gambar 11. Grafik suhu dan RH terhadap waktu saat Fuzzy  logic aktif
Grafik  pada  Gambar  11  menunjukkan  nilai  suhu  dan  RH saat Fuzzy  logic aktif  di  hari  ke-2  pengujian.  Aktifnya Fuzzy logic menandakan  pompa  yang  juga  aktif  untuk  melakukan penyiraman  ke  bagian  akar  tanaman  pada  pukul  pukul 14:02:45-14:03:26 dan 17:12:14-17:12:44 dengan jeda 2 detik setiap  penyiramannya.  Nilai  error  suhu  yang  ingin  dicapai yaitu 1 ° C ( set point 33 ° C) sehingga dibutuhkan beberapa kali penyiraman  untuk  mencapai  nilai  suhu  34 ° C.  Sedangkan untuk  nilai  RH  cenderung  stabil  namun  tetap  berada  diatas batas minimal RH yang diinginkan yaitu 95%.

## B. Hasil Pengukuran Panjang Tanaman
Selama  pengujian  dengan  sistem timer maupun Fuzzy , dilakukan  pengukuran  panjang  batang  tanaman  kangkung menggunakan  mistar.  Gambar  12  ini  merupakan  hasil pengukurannya.
Gambar 12. Grafik panjang kangkung berdasarkan pengujian metode timer
Gambar 13. Grafik panjang kangkung berdasarkan pengujian metode Fuzzy
Gambar  12  menunjukkan  panjang  tanaman  kangkung selama  7  hari  pengujian  dengan  metode timer (14-21  April). Panjang  tanaman  kangkung  awal  pengujian  (hari  ke-0) berkisar  antara  6.6-7.9  cm.  Sebagaimana  ditampilkan  pada grafik, tanaman kangkung yang digunakan sebagai objek pada pengujian  dengan  metode timer ini  mengalami  pertumbuhan yang cukup baik di 4 hari pertama. Namun memasuki hari ke 5-7  panjang  tanaman  tidak  lagi  mengalami  kenaikan  yang signifikan.
Sedangkan  Gambar  13  menunjukkan  panjang  tanaman kangkung  selama  7  hari  pengujian  dengan  metode Fuzzy . Pengujian  dilakukan  pada  tanggal  28  April  –  5  Mei.  Panjang tanaman kangkung awal pengujian (hari ke-0) berkisar antara 6.4-8.3 cm. Pertumbuhan tanaman kangkung cukup signifikan terutama  tanaman  B  dan  tanaman  D.  Sedangkan  tanaman  A pertumbuhannya relatif konstan. Lain halnya dengan tanaman C  dan  E.  Kedua  tanaman  mengalami  kenaikan  tinggi  yang cukup baik di 3 hari pertama namun pada hari ke 4-7 tanaman C  mengalami  penurunan  tinggi  tanaman  akibat  adanya  daun yang  layu.  Penurunan  tinggi  ini  terjadi  hingga  hari  ke-7 dimana  tanaman  C  mati.  Sedangkan  tanaman  E  telah mengalami  kelayuan  pada  hari  ke-5  sehingga  menyebabkan tanaman mati. Adanya tanaman yang mati dipengaruhi banyak faktor.  Mulai  dari  penyiraman,  komposisi  nutrisi  dan penyinaran  matahari.  Ada  juga  yang  disebabkan  oleh  faktor internal  tanaman  itu  sendiri  seperti  kualitas  dan  usia  biji, sehingga  sistem  ini  tidak  mempengaruhi  pertumbuhan tanaman secara mutlak.

## V. K ESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  disimpulkan bahwa penerapan sistem otomatisasi dalam budi daya tanaman aeroponik  dapat  terlaksana  dengan  baik.  Alat  mampu  bekerja menyuplai  larutan  nutrisi  berdasarkan  suhu  dan  RH,  namun dalam  prosesnya  terdapat  error  suhu  sebesar  3.32%-5.28%. Penyebab terjadinya hal tersebut yaitu:
a) Suhu udara kota Batam yang cenderung panas di siang hingga  sore  hari,  sehingga  mempengaruhi  suhu  di dalam ruang media tanam.
b) Suhu  larutan  nutrisi  yang  juga  terpengaruh  suhu  luar sehingga  membutuhkan  waktu  yang  relatif  lama  untuk menurunkan suhu di dalam ruang media tanam.
c) Posisi  media  tanam  yang  berada  dalam  paparan  tidak langsung matahari pada siang hingga sore hari.
Pola  data  pengujian  dengan  sistem timer cenderung mengalami  perubahan  drastis  saat  keadaan  lingkungan  panas terutama  siang  hingga  sore  hari.  Hal  ini  terjadi  karena  sistem bekerja  hanya  berdasarkan timer tanpa  memperhatikan  suhu dan  RH  pada  ruang  media  tanam.  Berbeda  halnya  dengan pengujian  sistem Fuzzy dimana  perubahan  yang  terjadi  tidak terlalu  drastis  karena  pada  saat  melewati  batas  suhu  dan  RH yang  ditetapkan,  maka  pompa  akan  aktif  sehingga  mencegah perubahan ekstrim suhu dan RH pada ruang media tanam.

## R EFERENSI
[1]   Lakkireddy  K.  K.  R.,  Kasturi  K.,  Sambasiva  Rao  K.R.S.,  “Role  of Hydroponics  and  Aeroponics  in  Soilless  Culture  in  Commercial  Food Production”, Journal  of  Agricultural  Science  &  Technology ,  Vol.  1, Issue. 1, pp. 26-35, April 2012.
[2] Nugaliyadde MM, De Silva HDM, Perera, R, Ariyaratna D, Sangakkara UR, “An aeroponic system for the production of pre-basic seed potato”, Ann. Sri Lanka Department Agric. Vol. 7, pp. 199-288, 2005.
[3]    Imma  Farran,  Angel  M.  Mingo-Castel,  “Potato  Minituber  Production Using  Aeroponics:  Effect  of  Plant  Density  and  Harvesting  Intervals”, American Journal of Potato Research , Vol. 83 No.1, pp. 47-53, Januari 2006.
[4]    Liferdi  L,  Cahyo  Saparinto.  “Vertikultur  Tanaman  Sayur”,  Jakarta, Penebar Swadaya, 2016.
[5] Wijayani  A.,  D.  Muljanto,  Soenoeadji,  “Pemberian  nitrogen  pada berbagai  macam  media  tumbuh  hidroponik:  pengaruhnya  terhadap kuantitas  dan  kualitas  buah  paprika  ( Capsicum  annuum  var. Grossum )”. Jurnal Ilmu Pertanian , Vol. 6 No. 2, pp. 8-13, 1998.
[6]    Fadhil,  Muhammad.,  Bambang  Dwi  Argo,  Yusuf  Hendrawan, “Rancang  Bangun Prototype sistem  timer  RTC  DS1307  Berbasis Mikrokontroler  Atmega16  pada  Tanaman  Aeroponik”, Jurnal Keteknikan  Pertanian  Tropis  dan  Biosistem, Vol.  3  No.  1,  pp.  37-43, Februari 2015.
[7]    Sudrajat,  “Dasar-dasar Fuzzy  Logic ”,  Jurusan  Matematika,  Fakultas Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam,  Universitas  Padjadjaran, Bandung, 2008.
[8] Fachri,  Muhammad  Rizal.,  “Rancangan  dan  Analisis  Data  Logger Multichannel Untuk  Menentukan  Performansi  Panel  Surya”,  Tesis, Program  Studi  Magister  Teknik  Elektro,  Program  Pascasarjana, Universitas Syiah Kuala Darussalam, Banda Aceh, 2015.