## Jurnal Teknologi Terpadu
https://journal.nurulfikri.ac.id/index.php/jtt ISSN : 2477-0043 ISSN ONLINE : 2460-7908

## SISTEM KENDALI PH DAN KEKERUHAN AIR AQUASCAPE MENGGUNAKAN WEMOS D1 MINI ESP8266 BERBASIS IOT
Abdul Rahman 1 , Axel Natanael Salim 2
1, 2 Informatika, Universitas Multi Data Palembang Palembang, Sumatera Selatan, 30113, Indonesia arahman@mdp.ac.id, axelsanti610@mhs.mdp.ac.id

## Abstract
Aquascape is the craft of arranging aquatic plants, rocks, caves, or driftwood aesthetically in an aquarium that essentially creates an underwater garden. For the living things in the aquascape to maintain their health and the water conditions to remain  transparent,  it  is  necessary  to  have  continuous  treatment  to  keep  the  water.  For this  reason,  this  study designed  a device  that  can  automatically  control pH and  water  turbidity  levels  and  can  be  monitored  and  controlled  remotely.  In  the system developed in this study, sensors were used to monitor water conditions: temperature sensor, water pH sensor, HC- SR04 proximity sensor, and turbidity sensor. In contrast, the control system used Wemos D1 Mini ESP8266. In this system, the results of reading water temperature conditions, water saturation levels, and aquascape water levels will be processed by the controller for automatic control so that the requirements of the aquascape remain good. These data will also be sent to MQTT Explore for real-time monitoring through web browsing or smartphone. The results of testing the control system using the Wemos D1 Mini ESP8266 show that the aquascape water temperature can be maintained at a temperature of 220 – 250C, the pH of the water is in the range of 6.9-8, and the turbidity level of the water is at a value of 10-25 NTU .
Keywords: Aquascape, Temperature, Turbidity, Water, Wemos D1 Mini ESP8266

## Abstrak
Aquascape merupakan  kerajinan  mengatur  tanaman  air,  bebatuan,  gua,  atau  kayu  apung  dengan  cara  yang  estetis  dalam akuarium  yang  pada  dasarnya  membuat  kebun  di  bawah  air.  Agar  makhluk  hidup  yang  ada  pada aquascape tetap  terjaga kesehatannya dan kondisi air yang tetap jernih, maka diperlukan suatu perawatan secara berkelanjutan untuk menjaga kondisi air tetap terjaga dengan baik. Untuk itu pada penelitian ini dirancang suatu alat yang dapat mengendalikan pH dan tingkat kekeruhan  air  secara  otomatis  serta  dapat  di  pantau  dan  dikendalikan  dari  jarak  jauh.  Pada  sistem  yang  dirancang  pada penelitian ini digunakan sensor-sensor untuk memantau kondisi air yang terdiri dari: sensor suhu, sensor pH air, sensor jarak HC-SR04, dan sensor turbidity , sedangkan sistem kendali menggunakan Wemos D1 Mini ESP8266. Pada sistem ini,  hasil pembacaan kondisi suhu air, tingkat keketuhan air, dan tinggi permukaan air aquascape akan diproses oleh controller untuk dilakukan  pengendalian  secara  otomatis  agar  kondisi  aquascape  tetap  baik,  dan  data-data  ini  juga  akan  dikirim  ke MQTT Explore untuk  pemantauan  secara real-time melalui web  browsing dan smartphone .  Hasil  pengujian  sistem  kendali menggunakan Wemos D1 Mini ESP8266 menunjukkan suhu air aquascape dapat dipertahankan pada suhu 22 0 – 25 0 C, pH air berada di kisaran 6,9-8, dan tingkat kekeruhan air pada nilai 10-25 NTU.
Kata kunci: Air, Aquascape , Suhu, Turbidity , Wemos D1 Mini ESP8266

## 1. PENDAHULUAN
Pada  saat  ini  para  pencinta  ikan  hias  tidak  hanya  terfokus pada  keindahan  dari  ikan  hias  yang  dipelihara  tetapi  juga mempunyai minat dalam menghias akuarium agar nampak lebih  indah  dengan  adanya  tanaman  air,  batu-batuan,  dan pasir  yang  lebih  populer  dengan  istilah aquascpae [1]. Aquascape adalah  seni  menciptakan  taman  alami  di akuarium dan berfokus pada tanaman dan bukan pada ikan [2][3].  Kreasi  dalam  membuat aquascape dapat  dibuat
dengan  gaya yang  berbeda-beda.  Keberadaan  kayu  apung, batu  apung,  kerikil,  dan  batu  yang  tata  letaknya  dapat disesuaikan,  ada  banyak    gaya  komposisi:  yang  bisa dilakukan  seperti  berbentuk  cekung  (tinggi  di  kedua  sisi atau rendah di tengah), berbentuk cembung (rendah di kedua sisi  atau  tinggi  di  tengah),  segitiga  (tinggi  di  satu  sisi, menurun  di  sisi  lain), dan  persegi  panjang [4]. Aquascape biasanya  terdiri  dari  ikan  dan  tanaman  air,  tetapi  dapat dimungkinkan sebuah aquascape hanya terdiri dari tanaman
23 | Jurnal Teknologi Terpadu Vol. 8 No. 1 Juli 2022
air  saja,  atau  dapat  juga  hanya  terdiri  dari  bebatuan  atau hardscape lainnya.  Desain aquascape tersedia  dalam berbagai  gaya  yang  berbeda,  termasuk  tanaman  bergaya Belanda dan gaya alam yang terinspirasi Jepang. Biasanya, sebuah aquascape berisi  ikan  dan  tanaman,  tetapi dimungkinkan  untuk  membuat aquascape seluruhnya  dari tanaman, atau seluruhnya dari bebatuan atau hardscape lain seperti kayu [5].
Perawatan aquascape merupakan  sebuah  pekerjaan  yang tidaklah mudah untuk dilakukan. Pemeliharaan aquascape bergantung  pada  bagaimana  faktor-faktor  penting  seperti suhu,  pencahayaan,  dan  kekeruhan  air  dapat  dipantau dengan baik. Jika faktor-faktor ini terabaikan dan terlambat dalam penanganannya, maka akan menyebabkan kerusakan pada aquascape [6]. Untuk itu perlu dilakukan pemantauan secara  berkelanjutan  terhadap  kondisi  air  yang  ada  pada aquascape ,  dan  ini  merupakan  pekerjaan  yang  perlu perhatian  khusus  dan  membosankan,  sehingga  membuat kita  tidak  konsisten  dalam  melakukan  pemantauan.  Oleh karena  itu  perlu  dilakukan  pengendalian  secara  otomatis untuk  menjaga  kondisi  air  di aquascape .  Teknologi IoT ( Internet  of  Things )  dapat  digunakan  untuk  sistem pemantauan dan kendali secara real-time .
Sistem pemantauan dan kendali otomatis berbasis IoT telah banyak  diterapkan  di  berbagai  bidang.  Untuk  di  bidang perikanan  dan  pertanian  juga  telah  banyak  diterapkan, seperti: sistem pemantau dan kendali untuk hidroponik dan aquaponik  berbasis IoT [7][8][9].  Pada  akuarium  sendiri telah banyak penelitian-penelitian mengembangkan akuarium  pintar  berbasis IoT dan  mikrokontroller [10][11][12][13].
Pada penelitian-penelitian sebelumnya yang telah dilakukan, meliputi: Perancangan sistem kendali aquascape hanya  untuk  menjaga  suhu  air aquascape [14][15]. Penerapan IoT untuk  pemantau  dan  kendali  otomatis aquascape meliputi suhu, lampu, dan filter air melalui web secara  daring  [16].  Pengendalian  pH  dan  zat  padat terlarut( TDS )  pada  air aquascape dikendalikan  secara otomatis  menggunakan  metode fuzzy [17]. IoT di implementasikan untuk kendali pH dan suhu air aquascape melalui aplikasi telegram [18].
Oleh  sebab  itu  pada  penelitian  ini  dibuat  sebuah  sistem kendali pada aquascape yang dapat melakukan pemantauan dan  pengendalian  secara  otomatis  kondisi  air aquascape tidak  hanya  suhu  air aquascape tetapi  juga  pH,  dan kekeruhan  air  yang  dipantau  secara real-time dan  terus menerus. Pada penelitian ini pemantauan kondisi aquascape dapat dilakukan jarak jauh melalui internet , baik lewat web browsing maupun  aplikasi  di smartphone. Pada  penelitian ini  juga  dilakukan  sistem  kendali  otomatis  untuk  menjaga suhu, pH, dan kekeruhan air berada pada ambang batas yang dianjurkan  agar  kondisi aquascape dapat  terjaga  dengan baik.  Mikrokontroller  yang  digunakan  untuk  pemantauan dan  sistem  kendali aquascape menggunakan  Wemos  D1
mini ESP8266 yang mempunyai kelebihan dapat digunakan untuk membangun sistem berbasis IoT.
Pada penelitian ini, mikrokontroller yang digunakan sebagai sistem  pemantauan  dan  kendali aquascape menggunakan Wemos  D1  mini  ESP8266.  Mikrokontroller  ini  dipilih karena  bentuknya  yang  kecil  dan  kemampuannya  dalam menerima data dari sensor dan mampu memberikan perintah pada  aktuator  serta  dilengkapi  dengan  perangkat komunikasi wireless .  Wemos  D1  mini  ESP8266  telah banyak digunakan untuk sistem kendali dan sistem monitor berbasis IoT .  Sistem IoT untuk  pemantauan  materi partikulat  berupa  debu  secara real-time menggunakan mikrokontroler  Wemos  D1  mini  ESP8266  dan  sensor PMS5003 untuk mengukur nilai partikel yang tersuspensi di udara  [19].  Wemos  D1  mini  ESP8266  digunakan  sebagai sistem  pemantauan  energi  berbasis IoT berbiaya  rendah yang  dapat  digunakan  di  banyak  aplikasi,  seperti  sistem penagihan listrik, manajemen energi di jaringan pintar, dan otomatisasi  rumah  dengan  menggunakan  sensor  CT  non- invasif, chip pengukuran energi listrik SD3004 [20]. Sistem pintar pemantauan dan pengumpulan sampah berbasis IoT menggunakan  WeMos  mini  D1  ESP8266  dan  sensor Ultrasonic [21].
Pada  sistem  yang  dibangun  pada  penelitian  ini,  selain menggunakan  mikrokontroller  Wemos  D1  Mini  ESP8266 sebagai sistem pemantau dan kendali aquascape , sistem ini juga  menggunakan  sensor,  yaitu  sensor  DS18B20  sebagai sensor yang mengukur suhu air aquascape dan sensor HC- SR04 sebagai sensor untuk mengukur tinggi permukaan air pada  aquascape,  kemudian  sensor  pH  untuk  mengukur tingkat keasaman air aquascape dan sensor turbidity untuk mengukur tingkat kekeruhan air aquascape . Sistem ini juga dilengkapi  demgan relay untuk  mengaktifkan  kipas pendingin air aquascape dan pompa air untuk menguras dan mengisi air aquascape .

## 1.1 Kontroler Wemos D1 Mini ESP8266
Perangkat  ini  dilengkapi  dengan chip Wi-Fi  ESP8266 dengan antena yang terintegrasi, mempunyai penguat daya, penguat  penerima  yang low  noise ,  dan  modul  manajemen daya.  Wemos  D1  Mini  ESP8266  mendukung  protokol 802.11  b/g/n,  Wi-Fi  2,4  GHz,  mendukung WPA/WPA2 , memiliki MCU 32-bit daya rendah yang terintegrasi, ADC 10-bit  terintegrasi,  memiliki  konsumsi  daya  siaga  kurang dari  1,0  mW  dan  dapat  beroperasi  pada  kisaran  suhu 40 0 ~125 0 C [19].
WEMOS  D1  Mini  ESP8266  yang  mempunyai  11  pin masukan  dan  1(satu)  keluaran  digital,  1(satu)  masukan analog,  dan  antarmuka micro  USB untuk  pengembangan dan catu daya. WEMOS D1 Mini ESP8266 ini sepenuhnya didukung oleh platform Arduino IDE, memiliki  kecepatan CPU 80/160 MHZ, Flash memori sebesar 4 MB, tegangan operasi 3,3 V, dengan dimensi yang kecil 34,2 mm × 25,6 mm, dan berat 10 g [19]. Mikrokontroler Wemos D1 Mini ESP8266 dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Mikrokontroler Wemos D1 Mini ESP8266[22]

## 1.2 Sensor DS18B20
Pada  penelitian  ini  sensor  suhu  yang  digunakan  adalah DS18B20,    sensor  ini  mempunyai  keluaran  sinyal  analog dan mempunyai 12-bit ADC secara internal dengan tingkat presisi  yang  tinggi.  Sensor  ini  mempunyai  kemampuan untuk membaca suhu dengan tingkat ketelitian 9 hingga 12- bit, dengan kemampuan membaca suhu dari -55°C sampai dengan  125°C  dengan  tingkat  ketelitian  (+/-0.5°C).  Pada masing-masing chip di  sensor  ini  disematkan  64-bit  kode unik yang memungkinkan penggunaan sensor untuk  dapat bekerja menggunakan protokol komunikasi 1-wire ( onewire )  [14].  Bentuk  dan  pin  sensor  suhu  DS18B20 ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Sensor Suhu DS18B20 [23]

## 1.3 Sensor HC-SR04
Untuk sensor jarak yang digunakan untuk mengukur tinggi permukaan  air  digunakan  sensor  HC-SR04.  Sensor  ini merupakan sensor ultrasonic yang mempunyai kemampuan untuk mengukur jarak dari 2 cm hingga 4 m, dengan tingkat akurasi  pengukuran  mencapai  3  mm.  Sensor  HC-SR04 dilengkapi  dengan  ultrasonik transmitter,  receiver, dan control circuit. Sensor HC-SR04 menggunakan IO trigger untuk sinyal high sedikitnya 10 us, secara otomatis modul sensor  ini  akan  mengirimkan  8  kali  40  KHz  dan  akan dideteksi  ada  tidaknya  sinyal  balik,  jika  terdapat  sinyal balik,  maka  lamanya    waktu  dari output  high merupakan waktu  dari  pengiriman  sinyal  dan  penerimaan  kembali sinyal ultrasonik [24]. Gambar 3 merupakan bentuk sensor jarak ultrasonik HC-SR04 .
Gambar 3. Sensor HC-SR04[25]

## 1.4 Sensor pH Air
Untuk  mengukur  tingkat  keasaman  atau  kebasaan  air aquqscape digunakan  sensor  pH  meter  air.  Secara eksperimental  koefisien  aktivitas ion  hidrogen tidak  dapat diukur, sehingga perlu dilakukan perhitungan secara teoritis untuk  mendapatkan  nilainya.  Skala  pH  mempunyai  skala yang tidak absolut dengan rentang skala pH antara 0 hingga 14. Sifat asam mempunyai  nilai  pH antara 0 hingga 7 dan sifat basa mempunyai nilai pH 7 hingga 14 [26]. Gambar 4 merupakan bentuk sensor pH air.
Gambar 4. Sensor pH Air [26]

## 1.5 Sensor Turbidity
Untuk  mengukur  kualitas  air  aquqscape  digunakan  sensor t urbidity . Kekeruhan air dideteksi oleh sensor turbidity ini dengan cara mendeteksi partikel yang tertahan di dalam air dengan melakukan transmisi cahaya dan tingkat penghamburan cahaya yang berubah sesuai dengan jumlah TSS  ( Total  Suspended  Solids ).  Tingkat  kekeruhan  cairan akan  dilihat  dari  meningkatnya  nilai TSS [27].  Sensor turbidity banyak di implementasi untuk mengukur kualitas air air limbah, instrumentasi dan sistem kendali pada kolam yang pengukurannya dilakukan di laboratorium, serta paling banyak  digunakan  untuk  mengukur  kualitas  air  sungai, Gambar 5 menunjukkan bentuk sensor turbidity .
Gambar 5. Sensor Turbidity

## 2. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  dibagi  pada  dua  tahapan,  yaitu: perancangan  perangkat  keras  dan  perancangan  perangkat lunak.

## 2.1 Perancangan Perangkat Keras
Penelitian  ini  dirancang  menggunakan  mikrokontroler Wemos  D1  Mini  ESP8266,  sensor  suhu  DS18B20,  sensor turbidity, sensor pH, sensor HC-SR04, heater , kipas, water pump , modul L298N dan relay 4 channel. Mikrokontroler Wemos  D1  Mini  ESP8266  ini  dilengkapi  dengan  modul PCF8754 I/O Expander yang digunakan untuk menambahkan  pin I/O pada  mikrokontroler  dan  modul ADS1115  merupakan  modul  yang  difungsikan  untuk pembacaan Analog  Digital  Converter (ADC)  dengan komunikasi I2C yang beresolusi hingga 16-bit serta terdapat 4 channel . Diagram blok perancangan perangkat keras pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 6.
Wemos D1 Mini ESP8266 Controller Electric Fan Water Pump temperature sensor pH sensor Turbidity Sensor HC-SR04 Sensor Internet Monitoring via web page Monitoring via smartphone
Gambar 6. Diagram Blok Sistem Kendali dan Pemantauanan Aquascape
Pada gambar 6, mikrokontroler Wemos D1 Mini ESP8266 terkoneksi ke jaringan internet melalui perangkat wireless . Hasil pembacaan sensor-sensor: suhu, pH air, kekeruhan air, dan  tinggi  permukaan  air aquascape akan  diterima  oleh Wemos D1 Mini ESP8266, selanjutnya data-data ini selain digunakan untuk  data  kendali  air aquascape , data  ini  juga akan  dikirimkan  melalui  internet  dan  ditampilkan  di web page yang  telah  dibuat,  serta  dapat  juga  diakses  melalui smartphone .  Pin-pin I/O pada  Wemos  D1  Mini  ESP8266 yang digunakan pada sistem kendali ini dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Fungsi PIN pada Wemos D1 Mini ESP8266
PIN Fungsi G Menyalurkan arus negatif 5V Menyalurkan arus positif sebesar 5V D6 PIN yang digunakan sebagai pengirim data dari nilai sensor DS18B20. D3 PIN Trigger yang  berfungsi  untuk  membangkitkan  sinyal ultrasonik.
D7 PIN Echo yang berfungsi untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
D8 PIN  ke  IN1  dari driver L298N  yang  berfungsi  untuk mengatur kecepatan putaran motor DC.
D1 Pin SCL berfungsi sebagai jalur clock sinkronisasi.
D2 Pin  SDA  berfungsi  sebagai  data  serial  pada  protokol komunikasi serial sinkron.
Untuk  menambahkan  pin I/O karena  keterbatasan  pin I/O pada  Wemos  D1  ini  ESP8266,  maka  ditambahkan  modul PCF8754 I/O Expander untuk mengaktifkan relay 1, relay 2, dan relay 3  sebagai  aktuator  serta  menggunakan  modul ADS1115 sebagai modul analog untuk sensor kekeruhan air dan  sensor  pH  air.  Fungsi  masing-masing  pin pada modul PCF8754 I/O Expander dan modul ADS1115 ditunjukkan pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2. Fungsi PIN pada modul PCF8754 I/O Expander
PIN Fungsi
P0 PIN  ke  IN1  yang  berfungsi  untuk  mengirim  perintah ON/OFF pada relay 1.
P1 PIN  ke  IN2  yang  berfungsi  untuk  mengirim  perintah ON/OFF pada relay 2.
P1 PIN  ke  IN3  yang  berfungsi  untuk  mengirim  perintah ON/OFF pada relay 3.

## Tabel 3. Fungsi PIN pada Modul ADS1115
PIN Fungsi A2 PIN analog yang berfungsi untuk komunikasi antara sensor turbidity dan mikrokontroler A3 PIN analog yang berfungsi untuk komunikasi antara sensor
pH dan mikrokontroler

## 2.2. Perancangan Perangkat Lunak
Program atau perangkat lunak yang digunakan menggunakan  pada  perancangan  sistem  kendali  ini menggunakan Arduino IDE sebagai aplikasi pemrograman mikrokontroler, MQTT Explorer sebagai aplikasi komunikasi publish atau subcribe antara publisher dan broker , Node-Red sebagai tool  browser yang  digunakan untuk  pemantauan  nilai  sensor  secara real-time dengan tampilan  yang  menarik, dan MQTT  Dash sebagai  aplikasi android yang berfungsi untuk pemantauan secara real-time di smartphone .
Pada aplikasi MQTT Explorer , dilakukan penambahan topic yang  akan  mem- publish data  yang  sudah  dikirim  dari mikrokontroler  Wemos  D1  Mini  ESP8266,  dan  akan terhubung ke mqtt://test.moqsuitto.org:1883/ . Pada gambar 7.  merupakan  tampilan  data  yang  telah  dikirim  oleh mikrokontroler, data tersebut juga yang akan diterbitkan.
Gambar 7. Tampilan dari MQTT Explorer
Perangkat  lunak Node-Red merupakan tool browser yang digunakan untuk melakukan pemantauan data dengan cara men- subscribe suatu topic tertentu.  Pada  Gambar  8 merupakan Node-Red dashboard yang merupakan tampilan UI dari data yang sudah di- subcribe .
Gambar 8. Tampilan Dashboard Node-Red
Perangkat  lunak MQTT  Dash merupakan  aplikasi MQTT client berbasis  android  yang  dapat  men- subscribe suatu topic  yang  telah  di- publish oleh MQTT  Broker . MQTT Dash digunakan  untuk  memantau  nilai-nilai  sensor  suhu, pH,  kekeruhan  air,  dan  permukaan  air aquascape di smartphone. Gambar 9 merupakan tampilan dashboard dari MQTT Dash .
Gambar 9. Tampilan Dashboard MQTT Dash.

## 2.3  Diagram Alir Sistem
Pada Gambar 10 merupakan diagram alir dari sistem kendali yang  dirancang  untuk  mengendalikan  dan  memantau kondisi air di aquascape . Sistem dimulai dengan mengecek apakah  mikrokontroler  Wemos  D1  Mini  ESP8266  sudah terhubung  ke  internet,  jika  sudah  terhubung  ke  internet, maka mikrokontroler akan membaca data sensor dan akan melakukan  dua  aksi.  Pertama,  mikrokontroler  akan mengirim  data  dari  sensor-sensor  tersebut  dan  akan mengirimkannya  melalui MQTT ke MQTT  Broker ,  yang selanjutnya  akan  ditampilkan  ke web  page dan  juga  di smartphone melalui MQTT dash .  Kedua,  mikrokontroler akan mengendalikan kondisi air aquascape dari data sensor yang telah diterima. Pada Wemos D1 Mini ESP8266, dibuat beberapa aturan sesuai dengan data sensor yang dibaca dan nilai  referensi  kondisi  air  yang  ideal  untuk aquascape . Aturan yang dibuat, terdiri dari:
▪ Jika  Suhu  air  diatas  25 0 C,  maka  mikrokontroler  akan mengaktifkan  kipas  pendingin aquascape sampai dengan  nilai  suhu  air  kurang  dari  atau  sama  dengan 25 0 C.
▪ Jika  pH  air  kurang  dari  6,9  atau  lebih  dari  8,  maka mikrokontroler akan mengaktifkan pompa pembuangan air aquascape sampai  dengan  tinggi  permukaan  air maksimal (jarak antara dasar aquascape dan sensor HC- SRF04).  Setelah  air  di aquascape dikosongkan, selanjutnya diaktifkan pompa untuk mengisi kembali air di aquascape dengan  air  yang  baru  sampai  tinggi permukaan  air  dengan  sensor  HC-SRF04  berada  di  10 cm.
▪ Jika tingkat kekeruhan air berada di nilai kurang dari 10 NTU  dan  diatas  25  NTU,  maka  mikrokontroller  akan mengaktifkan  pompa  pembuangan  air aquascape sampai dengan tinggi permukaan air maksimal. Setelah air  di aquascape dikosongkan,  selanjutnya  diaktifkan pompa untuk mengisi kembali air di aquascape sampai tinggi permukaan air dengan sensor HC-SRF04 berada di 10 cm.
Mulai
Terhubung ke Internet (via WiFi)?
Baca Nilai Sensor: Suhu, pH, Kekeruhan, Dan Jarak Permukaan Air WeMos D1 Mini ESP8266 Suhu Aquascape > 25 0 C Kipas Pendingin Air Aktif Kipas Pendingin Air Tidak Aktif Pompa Tambah Air Berhenti 8 > pH air > 6,9 Turbidity Pompa Pembuangan Aktif Tinggi Air = maks Pompa Pembuangan Berhenti Pompa Tambah Air Aktif Tinggi Air < 10 cm Tidak Tidak Ya Ya Tidak Tidak Ya Ya Tidak YA Tidak Monitoring Suhu, pH, Turbidity, dan Tinggi air
( Web dan Smartphone ) Internet Ya Selesai
Gambar 10. Diagram Alir Sistem

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses pengujian dan analisis kerja dari sistem kendali yang dirancang perlu dilakukan untuk mengetahui sistem kendali otomatis yang telah dirancang dapat berfungsi dengan baik. Pengujian  yang  dilakukan  meliputi  pengujian  masing- masing sensor, yaitu sensor suhu (DS18B20), sensor pH air, sensor kekeruhan air ( turbidity ), sensor jarak (HC-SRF04), kemudian dilanjutkan pengujian untuk aktuator yang terdiri dari:  kipas  pendingin  air,  pompa  pembuangan  air,  dan pompa pengisian air aquascape . Rancangan perangkat keras untuk  pengujian  sistem  kendali  otomatis aquascape ditunjukkan pada Gambar 11.
Untuk  pengujian  perangkat  keras,  dilakukan  pembacaan nilai-nilai  dari  sensor  dan  dibandingkan  dengan  alat  ukur yang  telah  di  kalibrasi.  Untuk  menentukan  ralat  dari  hasil pengamatan  dan  pengukuran,  digunakan  persamaan  ralat sistematis seperti pada persamaan 1 dan 2 [14].
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =   ⌈𝑋 − 𝑋𝑖⌉ (1)
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =   ⌈ 𝑋−𝑋𝑖 𝑋 ⌉ 𝑥 100% (2)
Keterangan:
X = Nilai Sebenarnya
Xi = Nilai Hasil Pengukuran
% Error = Ralat Sistematis

## 3.1 Pengujian Sensor Suhu
Untuk  pengujian  sensor  suhu  DS18B20  dilakukan  dengan membandingkan  hasil  pengukuran  suhu  air  menggunakan alat  ukur  suhu  air  digital  TPM-10.  Proses  pengukuran dengan  menambahkan  air  es  dan  air  panas  ke  dalam aquascape untuk  mendapatkan  variasi  suhu  air  di aquascape . Data yang terbaca pada alat ukur suhu air TPM- 10  sebagai  nilai  suhu  air  yang  sebenarnya,  dan  data  yang terbaca pada kontroller Wemos D1 Mini sebagai nilai hasil pengukuran.  Hasil  pengujian  sensor  suhu  air  DS18B20 dapat dilihat pada Tabel 4.

## Tabel 4. Hasil Pengujian Sensor Suhu DS18B20
Pengujian ke- TPM-10 Sensor DS18B20 Error (%) 1 36,2 35,86 2,21 2 32,6 31,9 2.15 3 30,8 30,3 1,62 4 28,4 28,1 1.06 5 24,7 24,2 2,03 Rata-rata Error 1,8

## 3.2 Pengujian Sensor Jarak
Pengujian  sensor  jarak  HC-SRF04  dilakukan  dengan  cara membandingkan  hasil pembacaan  sensor  jarak  HC-SRF04 yang dibaca oleh kontroler  Wemos D1 Mini dengan hasil pembacaan jarak menggunakan penggaris. Hasil pengukuran sensor jarak ditampilkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil Pengujian Sensor Jarak HC-SRF04 Pengujian ke- Penggaris (cm) Sensor Jarak Error (%) 1 10 10,85 8,5 2 20 21,31 6,55 3 30 31,67 5,57 4 40 39,41 1.48 5 50 48,73 2,54 Rata-rata Error 4,92

## 3.3 Pengujian Sensor Kekeruhan Air
Sensor turbidity yang  digunakan  pada  penelitian mempunyai  keluaran  nilai  berupa  sinyal analog (ADC). Untuk  melakukan  kalibrasi  sensor turbity ini,  dilakukan dengan melakukan pengukuran pada 3 sampel air yang telah diketahui nilai NTU nya, yaitu: 1 NTU, 60 NTU, dan 300 NTU.  Untuk  masing-masing  hasil  nilai ADC yang  dibaca oleh  sensor turbidity pada  sampel  air  yang  digunakan diperoleh grafik yang ditunjukkan pada Gambar 12.
Gambar 12. Grafik Kalibrasi Sensor Turbidity
Berdasarkan grafik yang didapatkan, maka dapat diperoleh persamaan  garis  dari  grafik  tersebut  seperti  ditunjukkan pada  persamaan  3.  Persamaan  ini,  dimasukkan  ke mikrokontroler Wemos D1 Mini yang akan mengkonversikan  nilai ADC menjadi  nilai  NTU.  Hasil pengujian sensor turbity yang telah dikalibrasi dapat dilihat pada Tabel 6.
y = -0.2851x + 916.31
(3)
dimana  y  adalah  nilai  ADC  dan  x  nerupakan  nilai  NTU sampel, sehingga diperoleh persamaan 4 untuk mendapatkan  nilai  kekeruhan  air  dari  nilai  ADC  yang dibaca oleh mikrokontroler.
𝑁𝑇𝑈 = 916,31−𝐴𝐷𝐶 0,2851 (4)
Tabel 6. Hasil Pengujian Sensor Turbidity
NTU Sample (NTU) Sensor Turbidity Error (%) 1 1,055 5,5 60 60,25 0,75 300 300,75 0,25 Rata-rata Error 2,17

## 3.4 Pengujian Sensor pH
Pengujian  sensor  pH  dilakukan  dengan  menggunakan  3 buah calibrator pH,  yaitu:  pH=4,  pH=6,86,  dan  pH=9. Untuk kalibrasi sensor pH dilakukan sama seperti kalibrasi sensor turbidity ,  yaitu  dengan  mencari  persamaan  regresi linear pembacaan nilai ADC dari 3 buah calibrator pH yang digunakan. Gambar 13 adalah grafik hasil pembacaan nilai
ADC dari calibrator pH  yang  digunakan,  sehingga  dari gambar  grafik  ini  didapatkan  persamaan  5  sebagai persamaan regresi linear untuk kalibrasi nilai ADC ke nilai pH.
y = 59.021x - 16.257
(5)
dimana y adalah nilai ADC yang dibaca oleh mikrokontroler dari  pembacaan calibrator pH  (x),  sehingga  persamaan untuk mengukur pH air di mikrokontroler Wemos D1 Mini menggunakan  persamaan  (6).  Hasil  pengujian  sensor  pH yang telah dikalibrasi dapat dilihat pada Tabel 7.
𝑝𝐻  = 𝐴𝐷𝐶+16,257 59,021 (6)
Gambar 13. Grafik Kalibrasi Sensor pH Air
Tabel 7. Hasil Pengujian Sensor pH air
Calibrator Sensor pH Error (%) 4 3,63 4,25 6,89 6,17 5,68 9,18 8,76 5,01 Rata-rata Error 4,98 Tabel 8. Hasil Pengujian Sistem Kendali Keseluruhan Sensor Nilai Sensor Aktuator Keluaran Keterangan Suhu 32,27 o C Kipas Aktif Suhu air a quascape terlalu panas 30,67 o C Kipas Aktif 28,07 o C Kipas Aktif 24,87 o C Kipas Tidak Aktif Suhu air a quascape Normal 23,73 o C Kipas Tidak Aktif pH 7,23
Pompa Kuras air Tidak Aktif pH a quascape
Normal Pompa isi
air Tidak Aktif 5,68 Pompa kuras air Aktif (sampai tinggi air 10 cm) Kondisi air aquascape terlalu Asam Pompa isi air Aktif (setelah pompa kuras berhenti)
Sensor Nilai Sensor Aktuator Keluaran Keterangan 8,39 Pompa kuras air Aktif (sampai tinggi air 10 cm) Kondisi  air aquascape terlalu Basa Pompa isi air Aktif (setelah pompa kuras berhenti) Turbidity 20,4 NTU Pompa Kuras air Tidak Aktif Kondisi air aquscape Normal Pompa isi air Tidak Aktif 30,7 NTU Pompa kuras air Aktif (sampai tinggi air 10 cm) Kondisi  air aquscape Keruh Pompa isi air Aktif (setelah pompa kuras berhenti) Jarak 27,4 cm Pompa isi air Aktif (sampai jarak permukaan air ke sensor <= 10 cm Tinggi permukaan Air a quascape dibawah normal 9,86 cm Pompa isi air Tidak Aktif Tinggi permukaan air aquascape
normal

## 3.5 Pengujian Perangkat Keseluruhan
Untuk  mengetahui  keseluruhan  sistem  kendali  air aquascape bekerja dengan baik dan dapat menjaga kondisi air di aquascape pada kondisi yang baik, sehingga makhluk hidup yang ada pada aquascape dapat tumbuh dengan baik, maka  dilakukan  pengujian  secara  keseluruhan  dari  sistem kendali aquascape ini.  Skenario  pengujian  dilakukan dengan  berbagai  kemungkinan  yang  terjadi  pada aquascape .  Skenario  pertama,  kondisi  normal aquascape sesuai  dengan  standar aquascape ,  yaitu:  suhu  23,73 0 C, tingkat  kekeruhan  air  20,4  NTU,  pH  air  sebesar 7,23,  dan jarak tinggi permukaan air ke sensor jarak 9,86 cm. Hasilnya pada  skenario  pertama  ini,  fungsi  keluaran  seperti  kipas pendingin air, pompa kuras air, dan pompa isi air tidak aktif, ini  menunjukkan  kondisi  air aquascape masih  dalam keadaan  normal.  Skenario  kedua,  kondisi  air aquascape dibuat  dengan  kondisi,  yaitu:  suhu  diatas  28 0 C,  tingkat kekeruhan  air  30  NTU,  pH  air  dibuat  kurang  dari  7  dan diatas 8, dan jarak tinggi permukaan air ke sensor jarak lebih dari  10  cm.  Pada  skenario  kedua  ini,  kipas  pendingin  air aktif sampai suhu normal aquascape tercapai, air aquascape akan dikuras sampai tinggi air dari dasar aquascape 10 cm, dan setelah proses pengurasan selesai maka aquascape akan diisi  dengan  air  baru  yang  lebih  baik  sampai  pada  tinggi permukaan  air  10  cm  dari  sensor  jarak.  Hasil  lengkap pengujian sistem kendali secara keseluruhan tersajikan pada Tabel 8.

## 4. KESIMPULAN
Hasil  perancangan  sistem  pemantauan  dan  sistem  kendali aquascape dengan  menggunakan  mikrokontroler  Wemos D1  Mini  ESP8266  ini  telah  berfungsi  dengan  baik  dan sesuai  dengan  hasil  yang diharapkan.  Hal  ini  dapat  dilihat dari hasil pengujian keseluruhan alat, dimana sensor-sensor dan  aktuator  berfungsi  dengan  baik.  Kondisi  suhu  air  di aquascape dapat  dipertahankan  pada  rentang  nilai  22 0 sampai  dengan  25 0 C  dengan  pH  air  berada  pada  kisaran normal, yaitu 6,9 sampai dengan 8, sedangkan kekeruhan air dapat di pertahankan pada rentang nilai 10 sampai dengan 25 NTU. Pada sistem ini juga, hasil pembacaan nilai-nilai sensor yang ada pada aquascape dapat di pantau secara real- time melalui web  page dan smartphone .  Untuk  penelitian selanjutnya,  penambahan  lampu ulttra  violet dan pengendalian  sinar ultra  violet pada aquascape sehingga dapat membunuh bakteri atau jamur yang ada di aquascape .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] H. Hariyatno, I. Isanawikrama, D. Wimpertiwi, dan Y.  J.  Kurniawan,  “Membaca  Peluang  Merakit ‘Uang’  Dari  Hobi  Aquascape,” J.  Pengabdi.  dan Kewirausahaan , vol. 2, no. 2, hal. 117–125, 2018, doi: 10.30813/jpk.v2i2.1364.
[2] R. Duffy, “The age of aquaria: the aquarium pursuit and personal  fishkeeping:  Master  Thesis,” University of Delaware, United States, 2018.
[3] D.  P.  Hutabarat,  S.  Dewanto,  dan  B.  Prasetya, “Controllable LED by Using Smartphone Android for  Aquascape  Environmental  Treatment,” IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. , vol. 794, no. 1, hal.
12133, 2021, doi: 10.1088/1755-
1315/794/1/012133.
[4] K. M. Kumari dan N. V. Kumar, “Art and science of aquascaping,” Pharma Innov. J. , vol. 10(6), no. January, hal. 240–245, 2021.
[5] A. goleman, daniel; boyatzis, Richard; Mckee, A. J. Nathan,  dan  A.  Scobell,  “Training  Manual  on Freshwater Ornamental Fish Breeding and Aquascaping  Techniques,” J.  Chem.  Inf.  Model. , vol. 53, no. 9, hal. 1689–1699, 2019.
[6] T. Sutabri, Y. B. Widodo, S. Sibuea, I. Rajiani, dan Y.  Hasan,  “Tankmate  Design  for  Settings  Filter, Temperature,  and  Light  on  Aquascape,” J. Southwest Jiaotong Univ. , vol. 54, no. 5, 2019, doi: 10.35741/issn.0258-2724.54.5.45.
[7] C. A. Jamhari, W. K. Wibowo, A. R. Annisa, dan T. M.  Roffi,  “Design  and  Implementation  of  IoT System  for  Aeroponic  Chamber  Temperature Monitoring,”  in 2020 Third International Conference on Vocational Education and Electrical Engineering  (ICVEE) ,  2020,  hal.  1–4,  doi: 10.1109/ICVEE50212.2020.9243213.
[8] F.  Francis,  P.  L.  Vishnu,  M. Jha,  dan  B.  Rajaram, “IOT-Based Automated Aeroponics System BT   -
Intelligent  Embedded  Systems,”  2018,  hal.  337– 345.
[9] M.  Marisa,  C.  Carudin,  dan  R.  Ramdani, “Otomatisasi Sistem Pengendalian dan Pemantauan Kadar  Nutrisi  Air  menggunakan  Teknologi NodeMCU  ESP8266  pada  Tanaman  Hidroponik,”
J.  Teknol.  Terpadu ,  vol.  7,  no.  2,  hal.  127–134, 2021, doi: 10.54914/jtt.v7i2.430.
[10] B.  P.  Sembodo  dan  N.  G.  Pratama,  “Smart Aquarium Based Microcontroller,” J. Appl. Electr. Sci.  Technol. ,  vol. 3,  no.  2,  hal.  12–19, 2021,  doi: 10.36456/best.vol3.no2.4265.
[11] R.  H.  Hardyanto,  P.  W.  Ciptadi,  dan  A.  Asmara, “Smart Aquarium Based On Internet of Things,” J. Bus.  Inf.  Syst. ,  vol.  1,  no.  1,  hal.  48–53,  2018, [Daring]. Tersedia pada: https://thejbis.org/index.php/jbis/article/view/12.
[12] Khairunisa,  Mardeni,  dan  Y.  Irawan,  “Smart aquarium  design  using  raspberry  Pi  and  android based,” J.  Robot.  Control ,  vol.  2,  no.  5,  hal.  368– 372, 2021, doi: 10.18196/jrc.25109.
[13] Y.-H.  Cheng,  W.-Q.  Chen,  K.-H.  Lin,  dan  Z.-Y. Zhou, “Smart Cloud IoT Aquarium,” 13th Int. Conf. Adv. Inf. Technol. (AIT 2019) , no. Ait, hal. 274–278, 2019.
[14] Y.  Triawan  dan  J.  Sardi,  “Perancangan  Sistem
Otomatisasi Pada
Aquascape Berbasis Mikrokontroller  Arduino  Nano,” JTEIN  J.  Tek. Elektro Indones. , vol. 1, no. 2, hal. 76–83, 2020, doi: 10.24036/jtein.v1i2.30.
[15] S.  Indriyanto,  P.  Yuliantoro,  dan  D.  Kusumawati, “Sistem  Monitoring  Suhu  Air  Pada  Aquascape Berbasis Internet of Things (IoT),” JTECE , vol. 4,
no. 1, hal. 56–65, 2022, doi: https://doi.org/10.20895/jtece.v4i1.608.
[16] T. Sutabri, Y. B. Widodo, S. Sibuea, I. Rajiani, dan Y.  Hasan,  “Tankmate  Design  For  Settings  Filter, Temperature,  and  Light  On  Aquascape,” J. Southwest Jiaotong Univ. , vol. 54, no. 5, 2019.
[17] M. Fikri, A. Musthafa, dan F. R. Pradhana, “Design and Build Smart Aquascape Based on PH and TDS With  IoT  System  Using  Fuzzy  Logic,” Procedia Eng.  Life  Sci. ,  vol.  2,  no.  1,  hal.  5–7,  2021,  doi: 10.21070/pels.v2i0.1166.
[18] D.  Ramdani,  F.  M.  Wibowo,  dan  Y.  A.  Setyoko, “Rancang  Bangun  Sistem  Otomatisasi  Suhu  Dan Monitoring  pH  Air  Aquascape  Berbasis  IoT (Internet  Of  Thing)  Menggunakan  Nodemcu Esp8266 Pada Aplikasi Telegram,” J. Informatics, Inf. Syst. Softw. Eng. Appl. , vol. 3, no. 1, hal. 59–68,
2020, doi: 10.20895/INISTA.V2I2.
[19] G. Marques, C. Roque Ferreira, dan R. Pitarma, “A
System  Based  on  the  Internet  of  Things  for  Real- Time
Particle Monitoring
in Buildings,”
International  Journal  of  Environmental  Research and  Public  Health ,  vol.  15,  no.  4.  2018,  doi: 10.3390/ijerph15040821.
[20] K.  Chooruang  dan  K.  Meekul,  “Design  of  an  IoT Energy  Monitoring  System,”  in 2018  16th International  Conference  on  ICT  and  Knowledge Engineering  (ICT&KE) ,  2018,  hal.  1–4,  doi: 10.1109/ICTKE.2018.8612412.
[21] S. K. Memon, F. Karim Shaikh, N. A. Mahoto, dan A.  Aziz  Memon,  “IoT  based  smart  garbage monitoring &amp; collection system using WeMos &amp;  Ultrasonic  sensors,”  in 2019 2nd
International Conference on Computing, Mathematics and Engineering Technologies (iCoMET) , Jan 2019, hal. 1–6, doi: 10.1109/ICOMET.2019.8673526.
[22] nyebarilmu.com,  “Pengenalan  tentang  Modul  wifi WEMOS  D1  MINI  ESP8266,” nyebarilmu.com , 2018. https://www.nyebarilmu.com/pengenalan- tentang-modul-wifi-wemos-d1-mini-esp8266/ (diakses Apr 25, 2022).
[23] Arduino,  “Arduino  Sensor  Suhu  DS18B20,” Ardutech ,
2019. https://www.ardutech.com/arduino-sensor-suhu- ds18b20/ (diakses Apr 25, 2022).
[24] M. Watty, “Pengendali Ketinggian Air
Menggunakan  Sensor  Ultrasonic  Dengan  Metode Fuzzy Logic,” J. Sist. Cerdas dan Rekayasa , vol. 1, no.  1,  hal.  76–86,  2019,  [Daring].  Tersedia  pada: https://ojs.widyakartika.ac.id/index.php/jscr/article/ view/3.
[25] Nn-digital.com, “How the HC-SR04 Sensor Works and  Example  Programs  with  Arduino,” nn-
digital.com , 2019. https://www.nn-
digital.com/en/blog/2019/08/07/how-the-hc-sr04- sensor-works-and-example-programs-with- arduino/ (diakses Apr 25, 2022).
[26] J.  Karangan,  B.  Sugeng,  dan  S.  Sulardi,  “Uji Keasaman  Air  dengan  Alat  Sensor  pH  di  STT MIGAS Balikpapan,” J. Kacapuri  J. Keilmuan Tek. Sipil ,  vol.  2,  no.  1,  hal.  65,  2019,  doi: 10.31602/jk.v2i1.2065.
[27] InnovatorsGuru, “TS-300B | High Quality Arduino Turbidity  Sensor,” innovatorsguru.com ,  2020. https://innovatorsguru.com/ts-300b-arduino- turbidity-sensor/ (diakses Apr 25, 2022).