## OTOMATISASI MONITORING DAN PENGATURAN KEASAMAN LARUTAN DAN SUHU AIR KOLAM IKAN PADA PEMBENIHAN IKAN LELE

## Ghulam Imaduddin dan Andi Saprizal
Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta ghulam@ideweb.co.id

## Abstract
On  the  catfish  cultivation,  the  fish  growth  will  be  optimum  if  the  pH  of  the  water  and  the temperature were between 6-9 and 26 0 C-30 0 C respectively. The Instability of pH condition and water’s temperature make the water’s quality decrease. The instability also caused the fish eggs death  on  the  hatchery  and  nursery  process.  Because  of  these  factors,  it  will  be  necessary  to monitoring the stability of water’s pH and temperature periodically. To maintain the pH value can be done by water replacement if the pH value is reaching abnormal value. This study will make  automation  for  water’s  pH  and  temperature  maintaining  process  by  using  Electrode Eutech Instrument pH Meter Kit as pH sensor, LM35  sensor as water’s temperature sensor and Ultrasound  HCSR-04  as  water’s  height  sensor.  The  results  of  water’s  pH  and  temperature measurement can be show as graphics on the LCD screen, then can simplyfing the monitoring process for the cultivators.
Keywords : monitoring system, pH sensor, LM35, temperature sensor

## Abstrak
Dalam budidaya ikan lele, kondisi pertumbuhan ikan akan optimal jika pH berada di kisaran 6 – 9  dan  suhu  26 ℃ -30 ℃ .  Kondisi  pH  dan  perubahan  suhu  yang  tidak  stabil  dapat  menyebabkan penurunan  kualitas  air,  bahkan  pada  proses  pembenihan  dan  pendederan  dapat mengakibatkan benih  ikan  mati.  Oleh  karena  itu  perlu  dilakukan  monitoring  secara  berkala  untuk  menjaga kestabilan kadar pH dan suhu air. Untuk menjaga kestabilan kadar pH dapat dilakukan dengan penggantian  air  baru  jika  nilai  pH  diluar  batas  normal.  Penelitian  ini  membuat  otomatisasi monitoring kadar pH dan suhu dengan menggunakan Electrode Eutech Instrument pH Meter Kit sebagai  sensor  pH,  LM35  sebagai  sensor  suhu  serta  pengontrolan  ketinggan  air  menggunakan sensor ultrasound HCSR-04. Output pengukuran pH dan suhu air ditampilkan pada layar LCD dan  pada  monitor  dalam  bentuk  grafik  sehingga  memudahkan  pembudidaya  ikan  lele memonitoring kondisi air kolam ikan.
Kata Kunci : sistem monitoring, sensor pH, LM35, sensor suhu

## 1. Pendahuluan
Pengukuran  kadar  keasaman  larutan  ( pH ) dan  suhu  air  merupakan  proses    yang  sangat penting  dalam  budidaya  ikan  lele.  Sebagai contoh  pada    pembenihan  dan  pendederan ikan  lele,  agar  benih  ikan  tidak  mudah  mati dan mempunyai kualitas yang bagus, kestabilan kadar keasaman ( pH ) dan suhu air kolam perlu dijaga
Kondisi keasaman ( pH ) dan suhuair kolam dapat  berubah  sewaktu-waktu.  Perubahan kualitas  keasaman  larutan  ( pH )  dan  suhu pada kolam, dipengaruhi oleh faktor alam dan faktor  manusia.  Faktor  alam  seperti  hujan yang  terus-menerus,  panas  yang  ekstrem  dan perubahan  cuaca  ekstrem.  Sedangkan  dari faktor manusia pada proses pemberian pakan yang  terlalu  banyak  akan  merubah  kadar keasaman air kolam ikan.
Dengan  monitoring  dan  penangan  yang baik, diharapkan dapat meningkatkan produktifitas  ikan  lele  bagi  pembudidaya ikan.  Oleh  karena  itu  perlu  adanya  upaya untuk  perancangan  suatu  sistem  monitoring pengaturan    kadar  keasaman  ( pH )  dan  suhu yang  efektif  tanpa  harus  datang  ke  kolam pembenihan serta pendederan ikan lele.

## 2. Tinjauan Pustaka

## Arduino
Arduino adalah sebuah board
mikrokontroller  yang  berbasis  ATmega328. Arduino  memiliki  14  pin  input/output  yang mana  6  pin  dapat  digunakan  sebagai  output PWM ,  6  analog  input, crystal isolator  16 MHz,  koneksi USB , jack  power ,  kepala ICSP ,  dan  tombol  reset.  Arduino  mampu mendukung mikrokontroller dan dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB .
Arduino  memiliki  kelebihan  tersendiri dibanding board mikrokontroler  yang  lain.
Selain  bersifat open  source ,  Arduino  juga mempunyai  bahasa  pemrogramanya  sendiri yang berupa bahasa C . Dalam board Arduino  sendiri  sudah  terdapat loader yang berupa USB sehingga  memudahkan  kita ketika kita memprogram mikrokontroler pada Arduino.  Sedangkan  pada  kebanyakan board
mikrokontroler yang
lain masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk  memasukkan  program  ketika  kita memprogram  mikrokontroler.  Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram,  bisa  juga  difungsikan  sebagai port komunikasi serial.
Arduino  menyediakan  20  pin  I/O,  yang terdiri  dari  6  pin  input  analog  dan  14  pin digital  input/output.  Untuk  6  pin  analog sendiri  bisa  juga  difungsikan  sebagai  output digital jika diperlukan output digital tambahan  selain  14  pin  yang  sudah  tersedia. Untuk  mengubah  pin  analog  menjadi  digital cukup  mengubah  konfigurasi  pin  pada program.  Dalam board kita  dapat  melihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan  pin  analog  menjadi  output digital, pin analog pada keterangan board 0- 5  kita  ubah  menjadi  pin  14-19.  Dengan  kata
lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.
Sifat open  source Arduino  juga  banyak memberikan keuntungan tersendiri untuk kita dalam  menggunakan board ini,  karena dengan sifat open source komponen yang kita pakai  tidak  hanya  tergantung  pada  satu merek,  namun  memungkinkan  kita  bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran.  Bahasa  pemrograman  Arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan sintatic bahasa pemrogramannya  sehingga  mempermudah kita  dalam  mempelajari  dan  mendalami mikrokontroller.
Gambar 1 Board Arduino Uno
Sensor Suhu LM35
Menurut  Heri  andriyanto  (2013)  Sensor LM35 adalah  salah  satu  jenis  sensor  yang merubah  besaran  suhu  ke  besaran  listrik dalam  bentuk  tegangan. LM35 memiliki  3 buah  pin  kaki,  pin  1  untuk  INPUT  tegangan positif  (+),  pin  2  OUTPUT,  pin  3  INPUT tegangan negatif/GND (-).
Gambar 2 Pin Sensor LM35
Kriteria  Sensor LM35 adalah  sebagai  berikut (Andriyanto,2013) :
a) Dapat  beroperasi  pada  tegangan  4  volt sampai  30  volt.  Setiap  suhu  1  derajat Celcius akan  menunjukan  tegangan  10
mV.
b) Persamaan : Vout = 10 mV/1º C . c) Artinya, jika terbaca tegangan Vout = 500 mV, maka temperaturnya = 500mV/10mV= 50º C .
Sensor Electrode  Eutech  Instrument  pH Meter Kit
Sensor pH adalah  sensor    yang  dapat mendeteksi    kadar pH air.  Sensor ini  sangat membantu  mengingatkan  tingkat  kadar pH pada  air  atau  untuk  memantau  kadar pH air untuk pencemaran air. Secara fisik, sensor ini terdiri  dari LED sebagai    power    indikator, konektor BNC , dan interface sensor pH 2.0 . Untuk  menggunakan,  cukup  hubungkan sensor pH ini  dengan Arduino menggunakan kabel analog yang disertakan dalam kit ini ke
IO Expansion Shield atau  bisa  pula menggunakan kabel jumper (Hafidz,2015).

## Gambar 3 Electrode Eutech Instrument pH Meter Kit
Sebuah pH meter  analog  yang  dirancang khusus untuk kontroler Arduino dan memiliki built-in yang  sederhana,  mudah  dan  praktis fitur  dan  koneksinya. PH meter  memiliki LED yang  bekerja  sebagai  Indikator Power , BNC konektor dan pH 2.0 antarmuka sensor.
Untuk
menggunakannya, c ukup menghubungkan  sensor pH dengan  konektor BND ,  dan  pasang  antarmuka pH 2.0  ke port input analog dari Controller Arduino.

## TABEL 1
S PESIFIKASI E LECTRODE E UTECH I NSTRUMENT P H M ETER
K IT
Sensor Ultrasound  HC-SR04 Menurut Anonim (2014) Sensor ultrasonik adalah  sebuah  sensor  yang mengubah  besaran fisis (bunyi)  menjadi besaran  listrik.  Pada  sensor  ini  gelombang ultrasonik dibangkitkan  melalui  sebuah benda yang disebut piezoelektrik . Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik dengan  frekuensi  40 kHz  ketika  sebuah  isolator  diterapkan  pada benda  tersebut.  Sensor ultrasonik secara umum  digunakan  untuk  suatu  pengungkapan tak  sentuh  yang  beragam  seperti  aplikasi pengukuran  jarak.  Alat  ini  secara  umum memancarakan  gelombang  suara ultrasonik menuju suatu target yang memantulkan balik gelombang  kearah  sensor.  Kemudian  sistem mengukur  waktu  yang  diperlukan  untuk pemancaran  gelombang  sampai  kembali  ke sensor  dan  menghitung  jarak  target  dengan menggunakan kecepatan suara dalam medium.
Gambar 4 Skema Sensor Ultrasound HC-SR04
Karakteristik  sensor ultrasonic  HC-SR04
( Anonim,2014).
a) Tegangan operasi DC -5V.
b) Arus operasi 15mA.
c) Frekuensi operasi 40KHZ.
d) Jarak terjauh 4m. e) Jarak menengah 2cm. f) Sudut dalam mengukur 150. g) Input Trigger Signal 10us TTL pulse

## 3. Analisis dan Perancangan
Berdasarkan flowchart pada  gambar  5 dapat  dijelaskan  sebagai  berikut.  Pertama start  pada  sistem,  menunjukan  bahwa  sistem dalam keadaan menyala (memulai), kemudian  inisialisasikan  nilai  suhu, pH dan ketinggian  air  yang  didapat  dari  pembacaan nilai  dari  sensor  suhu, pH dan ultrasound setelah  itu  sistem  akan  membaca  nilai  suhu, pH dan ketinggian air, sistem akan
start Inisialisasik an suhu & pH Baca suhu, pH & ketinggian air Suhu <= 26 Tampilkan grafik Nyalakan heater Suhu => 30 Nyalakan fan pH <= 6 || pH => 9 end Ya Ya Tidak Tidak Ya Tidak
menampilkan hasil pengecekan dalam bentuk grafik  pada  layar  monitor,  kemudian  sistem akan  melakukan  pengecekan  dimana  jika suhu  <=  26  (nilai  suhu  kurang  dari  sama dengan  26),  sistem  akan  menyalakan heater , seterusnya  hingga  nilai  suhu  =>  26  (suhu lebih  atau  sama  dengan  26),  dan  jika  nilai suhu  =>  30  (nilai  suhu  lebih  dari  sama dengan  30)  sistem  akan  menyalakan fan pendingin hingga suhu pada nilai <= 30 (nilai suhu kurang dari sama dengan 30), kemudian sistem akan membaca nilai pH jika nilai pH sistem akan kembali membaca nilai suhu, pH dan ketinggian air.
Gambar 5 Flowchart Sistem
Analisis Kebutuhan Hardware
Pembuatan  alat  pengukuran  suhu  dan pH air  kolam  menggunakan mikrokontroler Arduino  uno  sebagai  perangkat  yang  bisa diberikan perintah-perintah pemrograman dan juga  dapat  dihapus  sehingga  memudahkan
penulis dalam  memperbaiki isi program jika terjadi  suatu  kesalahan  pada  program. Mikrokontroler Arduino  uno  sebagai  pusat pengolahan data, yang memberikan informasi ke  semua  alat  yang  mendukung  proses  kerja alat.  Alat  pengukuran pH dan  suhu  akan diaplikasikan  pada  kolam  ikan  di  desa lambangsari. Proses perhitungan pH menggunakan sensor Electrode Eutech Instrument  pH  Meter  Kit dan  suhu menggunakan sensor LM35 . Heater digunakan  sebagai  pemanas  air  dan fan digunakan  sebagai  pendingin  air,  kran selenoid digunakan  sebagai  katup  saluran pembuangan  dan water  pump digunakan untuk mengisi air, pengukuran ketinggian air menggunakan  sensor ultrasound  HC-SR04 , LCD  16x2 digunakan  untuk  menampilkan hasil  pengukuran  yang  dapat  dijelaskan seperti gambar berikut dibawah ini.
Gambar 6 Blok Diagram Analisis Kebutuhan Hardware

## Analisis Kebutuhan Software
a) Software arduino  1.0.6  digunakan  untuk membuat  program  dan  mengupload
program menggunakan bahasa C kedalam  board  mikrokontroler  Arduino uno  dengan  menggunakan  kabel  USB sebagai penghantar data.
b) PHP  Hyper  Text  Processor digunakan
untuk pembuatan program sistem monitoring  suhu  dan pH mulai  dari tampilan  aplikasi  hingga  terhubung langsung pada database.
c) Cascading  Style  Sheet ( CSS )  digunakan untuk  menata  halaman  pada pH p sehingga tampak lebih menarik. d) Javascript d igunakan untuk menampilkan  grafik  design  dengan  nilai yang  didapat  dari  pengukuran  oleh sensor.
e) MySQL digunakan  sebagai  database yang digunakan untuk penyimpanan data pengukuran pH dan suhu air.
f) VB.Net digunakan  sebagai driver yang digunakan  untuk  komunikasi  data  dari alat ke database .
Perancangan Hardware dan Software
Gambar 7 Jalur Koneksi Perancangan Input
Masukan  ( input )   merupakan  awal dimulainya  proses  informasi,  data  dari informasi   adalah  data   yang   terdapat pada pengukuran yang diterima oleh sensor LM35, sensor pH dan sensor Ultrasound, oleh karena itu desain input  harus benar dan jelas.
Gambar 8 Skematik Perancangan Catu Daya.
Bentuk  rangkaian power  supply atau  catu daya  pada  penelitian  ini  menggunakan
rangkaian seperti gambar berikut dimana arus dari PLN sebesar 220 V AC (pada penelitian ini  digunakan  untuk  arus  solenoid  valve, pompa, heater) masuk ke trafo menjadi 12 V DC kemudian masuk ke diode bridge menjadi 12  V  AC  (pada  penelitian  ini  digunakan sebagai sumber arus fan pendingin) kemudian masuk  ke  kapasitor  220µF  kemudian  masuk kembali ke U1 almunium dan masuk kembali ke  kapasitor  220µF  dan  hasilnya  adalah  5  V DC  (pada  penelitian  ini  digunakan  untuk arduino uno, sensor lm35,   sensor Electrode Eutech  Instrument  pH  Meter  Kit ,  LCD, sensor ultrasound HC-SR04 ).
Gambar 9 Jalur Koneksi Liquid Crystal Display sebagi output.
Hasil pengolahan data dari mikrokontroler arduino  uno  akan  menuju LCD melalui  pin 4,6,11  dan Button melalui  pin  A3. Liquid Crystal Display digunakan untuk menapilkan informasi kadar pH , suhu dan tinggi air.
Gambar 10 Tampilan Interface Monitoring Suhu dan pH

## 4. Pengujian

## Pengujian Catu Daya
Pengujian fungsi catu daya adalah untuk mengetahui apakah catu daya yang digunakan sesuai dengan kebutuhan rangkaian/alat guna menunjang  kinerja  alat.  Hasilnya  dapat dilihat di tabel 2 berikut.
TABEL 2 D ATA H ASIL P ENGUJIAN C ATU D AYA .

## Pengujian Input
Pengujian  suhu  dan  pH  air  bertujuan untuk  mengetahui  kemampuan  dari  sensor suhu  dan  sensor  pH  untuk  mendeteksi  nilai dari suhu dan pH air.
TABEL 3 D ATA HASIL PENGUJIAN DETEKSI SUHU PADA AIR .
Dari  3  kali  pengukuran  yang  dilakukan diperoleh  rata-rata  total  kesalahan  adalah sebagai berikut : Kesalahan : Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3
TABEL 4 D ATA H ASIL P ENGUJIAN D ETEKSI P H PADA A IR .
Dari  3  kali  pengukuran  yang  dilakukan diperoleh  rata-rata  total  kesalahan  adalah sebagai berikut : Kesalahan : Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3

## Pengujian Proses
Pengujian  proses  pada  alat  digunakan  untuk menguji  fungsi  proses  kerja  alat.  Hasil pengujian  proses  dapat  dilihat  pada  tabel  5 dibawah ini.
TABEL 5
D ATA H ASIL P ENGUJIAN P ROSES
TABEL 6
P ENGUJIAN K ONDISI A IR

## Pengujian Output
Pengujian  output  pada  layar  LCD  yang dibandingkan  dengan  Menu  Monitoring  dan Tampilan  grafik  yang  ditampilkan  pada browser.  Dari  data  tersebut  didapat  output yang  saling  berkorelasi  dan  hasil  pengujian sesuai dengan perencanaan program.
TABEL 6
H ASIL P ENGUJIAN O UTPUT .
Pengujian Aplikasi
H ASIL P ENGUJIAN A PLIKASI
5. Kesimpulan
a) Dengan  Aplikasi  Sistem  Monitoring
Pengaturan  dan  Pengkontrolan  Suhu  dan
Keasaman Larutan ( pH ) dapat
mempercepat proses pengecekan suhu dan pH air kolam ikan.
b) Dengan  Aplikasi  Sistem  Monitoring Pengaturan  dan  Pengkontrolan  Suhu  dan
Keasaman Larutan ( pH ) dapat
memudahkan  pembudidaya  ikan  untuk mengetahui  nilai  suhu  dan pH air  secara terus - menerus.
c) Dengan  Aplikasi  Sistem  Monitoring
Pengaturan  dan  Pengkontrolan  Suhu  dan Keasaman Larutan ( pH ) dapat
memudahkan  pembudidaya  ikan  untuk melakukan  tindakan  penetralan  suhu  dan keasaman larutan ( pH ) air dengan cepat.
d) Dengan  Aplikasi  Sistem  Monitoring Pengaturan  dan  Pengkontrolan  Suhu  dan
Keasaman Larutan ( pH ) dapat
mengkontrol  suhu  dan  keasaman  larutan ( pH ) air secara otomatis
Daftar Pustaka
Andriyanto,  Heri.  2013. Pemograman Mikrokontroler AVR ATmega1Menggunakan  Bahasa C . Bandung : Informatika. Anonim, HC-SR04 Data sheet, 2014, http://electroschematics.com. diakses tanggal 23 Oktober 2015 Djuandi , Feri.  2015. Pengenalan  Arduino . http://tobuku.com.  diakses  tanggal  27 Oktober 2015 Fathansyah.  2007.  Basis  Data,  Bandung  : Penerbit Informatika. Hafidz,  Abdul.  2015,  Rancang  Bangun Sistem  Kontrol  Akuarium  Otomatis Berbasis  Mikrokontroler.  Universitas Nasional. Jakarta Soebhakti,  Hendawan.  2007,  Basic AVR Mikrocontroller  Tutorial ,  Politeknik Batam, Batam. Yudha Atmaja, Frendy. 2010, Otomatisasi Kran dan Penampung Air pada Tempat Wudhu Berbasis Mikrokontroler, Universitas Sebelas Maret, Surakarta