## RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROLAN PH LARUTAN UNTUK BUDIDAYA TANAMAN HIDROPONIK BERBASIS INTERNET OF THINGS
Vines Ayudyana 1) , Asrizal 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang vinesayudyana18@gmail.com, asrizal@fmipa.unp.ac.id

## ABSTRACT
Hydroponic  plant  cultivation is  a  method  of  agriculture  for  saving  land.  Hydroponic  plants have  special needs that have to be monitored every day. One of the special needs that is not considered in hydroponic plants is the pH level in the nutrient solution. The pH value needed for each plant is different. The importance of the pH value is controlled because pH is a factor in the ability of plants to absorb nutrients in solution. The solution to this problem is to design a pH control system for hydroponic plants based internet of things. The control system has the aim to stabilize the pH level of nutrients automatically and the measurement can be monitored remotely. This type of research is engineering research. The procedures of engineering research were explaining the ideas that  were  made,  designing  the  conceptual  control  system,  explaining  the  arrangement  functions,  designing  in detail,  making  a  prototype,  and  testing  the  prototype.  Data  collection  techniques  are  done  directly  and indirectly. Direct measurement was related to measuring the output voltage and pH of an acid or base solution. Indirectly measurement related to determining the accuracy and precision of the instrument controlling the pH of  the  solution.  Data  analysis  technique  was  used  tables  and  data  plots  in  graphical  form.  Based  on  data analysis  there  are  five  research  results.  First,  performance  specifications  consisting  of  a  pH  sensor  and  its converter, automatic valves and electronic circuits namely NodeMCU and relays. Second, the addition of acid solution decreases the pH value and the output voltage. Third, the addition of a base solution increases the pH value  and  the  output  voltage.  Fourth,  the  accuracy  and  presicion  in  laboratory  scale  test  of  the  pH  control system are in the 99.80% and 99.90% for acid solutions while in the basic solutions 98.26% and 98.34%. Fifth, in the field test results that the control instrument has high accuracy with a pH stability that is 6.016 until 6.982.
Keywords : Solution pH , Hydroponic, Internet of things, Smart farming
his is an open access article distributed under the Creative Commons 4.0 Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited . ©2018 by author and Universitas Negeri Padang.

## PENDAHULUAN
Pertanian  memiliki  peranan  penting  dalam  ke- langsungan  hidup  manusia.  Pertanian  merupakan salah  satu  metoda  untuk  mencukupi  kebutuhan pangan. Seiring pertambahan penduduk, lahan untuk pertanian  semakin  berkurang  dan  mengakibatkan produktivitas  pertanian  menjadi  menurun.  Pembudi- dayaan  pertanian  yang  meminimalkan  lahan  sangat dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan pangan.
Pada  era  modern  ini,  pertanian  sudah  mulai menggunakan teknologi untuk meningkatkan produk- tivitas  dan  membantu  petani  dalam  pertanian. Beberapa  petani  menggunakan  alat  elektronik  untuk mengawasi  dan  mengontrol  lahan  pertanian.  Peng- awasan  dan  pengontrolan  yang  dilakukan  seperti sistem pemberian air secara otomatis, melakukan pe- mantauan  keadaan  air,  mengukur  kelembaban  dan unsur hara tanah serta pengawasan cuaca. Teknologi ini  ada  yang  memanfaatkan  jejaring  sensor  yang terhubung dengan internet yang disebut dengan nama Internet of Things. Sistem pertanian yang dijalankan berfokus  pada  mendapatkan  data  mengalisis  hasil data. Sistem pertanian ini disebut juga dengan sistem pertanian  cerdas  atau Smart  Farming [1] .  Pentingnya
teknologi  dalam  pertanian  karena  ada  beberapa  ke- lemahan  dari  pengukuran  yang  digunakan  secara manual  yaitu  ketelitian  alat,  kelalaian  petugas  dan tidak kontinu [2] .
Budidaya  tanaman  hidroponik  merupakan  me- toda  pertanian  yang  dikembangakan  tidak  memer- lukan  tanah  sebagai  sumber  nutrisinya.  Bahan  dasar yang  digunakan  pada  tanaman hidroponik  ini adalah air.  Pada  tanaman  hidroponik  ada  beberapa  faktor utama  yang  mempengaruhi  pertumbuhan  tanaman seperti kadar nutrisi larutan, pH larutan dan konduk- tivitas  listrik  larutan.  faktor-faktor  tersebut  memiliki kadar  yang tersendiri  pada  setiap tanaman.  Nilai pH larutan yang merupakan salah satu unsur utama, me- miliki peran  yang  wajib  dalam  menentukan  kemam- puan  penyerapan  unsur  hara  nutrisi  oleh  tanaman. Perubahan tingkat pH berpengaruh terhadap aktivitas fotosintesis karena tanaman karena CO 2 mudah larut dalam air dan menurunkan pH [3] .
Instrumen  pengukuran  dan  pengontrolan  pH dapat  menjaga  kestabilan  pH  larutan  nutrisi.  Instru- men  bekerja  dengan  mengukur  dan  menanggapinya. Apabila nilai pH  yang diharapkan tidak sesuai maka sistem  kontrol  pada  instrumen  akan  bekerja  seperti membuka  salah  satu  katub  berisi  larutan  asam  mau-
pun basa dan menutup dengan otomatis jika pH larut- an nutrisi kembali stabil.
Budidaya tanaman hidroponik memiliki  kriteria nilai pH yang berbeda-beda. Biasanya tanaman yang dibudidayakan  memiliki  tingkat  kebutuhan  nilai  pH sendiri untuk penyerapan unsur hara yang dikandung oleh larutan nutrisi. Nilai pH  yang dibutuhkan untuk berbagai tanaman hidroponik terdapat pada Tabel 1.
Tabel 1. Nilai pH dari Berbagai Jenis Tanaman
No Tanaman pH 1 Bayam 6,0 – 7,0 2 Kangkung 5,5 – 6,5 3 Selada 6,0 – 7,0 4 Brokoli 6,0 – 6,8 5 Kubis 6,5 – 7,0
Berdasarkan  Tabel  1  dapat  dipaparkan  bahwa setiap tanaman hidroponik memiliki nilai pH  sendiri untuk penyerapan unsur hara. Bayam dan Selada me- miliki kebutuhan kadar pH yang sama. Pada tanaman Bayam  dan  Kangkung memiliki  perbedaan  pH  yang dibutuhkan  maka  larutan  nutrisi  tidak  dapat  di- campur,  supaya  masing-masing  tanaman  dapat  me- nyerap  untur  hara  dengan  baik.  Kadar  pH  yang berubah harus dikontrol sesuai dengan yang dibutuh- kan. Larutan yang digunakan untuk pengontrolan pH larutan  nutrisi  ada  dua  jenis  yaitu  pH up dan  pH down .  Larutan  untuk  menaikkan  pH  mengandung 10%  KOH  dan  larutan  untuk  menurunkan  pH  me- ngandung H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 sebanyak 10%. Instrumen  dibidang  pertanian  memiliki  keung- gulan-keunggulan yang memiliki daya saing. Contoh dari  keunggulan  instrumen  dibidang  pertanian  yaitu seperti  mudah  digunakan,  tidak  beresiko  besar  jika digunakan  dan  tentunya  membantu  dalam  kegiatan pertanian.  Instrumen  dibidang  pertanian  merupakan alat,  metode  yang  digunakan  dalam  memproses  ma- sukkan  pertanian  sehingga  menghasilkan  hasil  perta nian berdaya guna dan berhasil guna baik [4] . Hubungan  dari  komponen-komponen  pemben- tuk  sistem  yang  memberikan  respon  sesuai  dengan yang  diinginkan  merupakan  pengertian  dari  sistem kontrol.  Blok  yang  berisi  input,  proses  dan  output terbentuk  dari  komponen  sistem  kontrol [5] .  Sistem pengontrolan  memiliki  tujuan  yakninya  mematikan dan  menghidupkan  peralatan  elektronika  secara  oto- matis [6] .  Berdasarkan  cara  kerjanya,  sistem  kontrol dapat dibedakan  atas sistem kontrol loop tetutup dan sistem  kontrol  loop  terbuka.  Sistem  kontrol  loop tertutup  merupakan  sistem  kontrol  yang  memiliki umpan  balik,  yang  sinyal  keluarannya  berpengaruh langsung terhadap hasil pengontrolan. Sistem kontrol loop  terbuka,  aksi  kontrol  tidak  dipengaruhi  oleh hasil outputl [7] . Di sini sistem pengukuran yang dila- kukan  adalah  kadar  pH  dalam  larutan  nutrisi  hid- roponik  dan  yang  dikontrol  adalah  buka  tutup  katub selenoid dan waktunya.
Potensial  Hidrogen  (pH)  merupakan  penjelasan dari kologaritma aksi ion hidrogen dalam zat terlarut.
Nilai pH merupakan suatu kadar asam atau basa yang terdapat  di  dalam  suatu  larutan.  Skala  pH  yakninya bukan  skala  mutlak.  Ia  bersifat  relative,  nilainya ditentukan  dari  larutan  standar  berdasarkan  perse- tujuan  internasional.  Rentang  nilai  pH  yaitu  1  –  14, apabila  pH  kurang  dari  7  larutan  bersifat  asam,  pH lebih besar dari  7 larutan bersifat basa dan pH  sama dengan 7 maka larutan bersifat netral [8] .
Pada tanaman hidroponik, pH memiliki dampak yang  sangat  kuat.  Pengaruh  pentingnya  pH  pada tanaman  hidroponik  yaitu  pertama,  tanaman  tidak mampu  menyerap  nutrisi  dari  larutan  apabila  pH larutan tidak sesuai dengan yang dibutuhkan. Kedua, tanaman  akan  layu  karena  nutrisi  makro  dan  mikro tidak masuk. Ketiga, pH>7,5 akan mengurangi keter- sedian  zat  besi,  magnesium,  tembaga  dan  boron  se- dangkan  pH<6  berdampak  pada  menurunnya  daya larut terhadap asam pospat, kalsium, magnesium dan pH 3 – 5 di atas suhu 26 0 menyebabkan pertumbuhan dan penyebaran penyakit disebabkan oleh jamur.
Alat untuk mengukur tingkat sifat asam maupun sifat  basa  larutan  disebut  dengan  pH  meter [9] .  Alat ukur  pH  memiliki  prinsip  kerja  yaitu  mengukur ataupun membaca banyaknya ion H 3 O + yang terdapat dalam  larutan  melalui  elektroda  kaca  sensor.  Ujung elektroda  kaca  merupakan  lapisan  kaca  berbentuk bulat  dengan  ketebalan  0,1  mm.  Bulatan  kaca  ini dihubungkan  dengan  kaca  yang  bersifat  non- konduktor.  Di  dalam  kaca  terdapat  larutan  HCl senilai  0,1  mol/dm 3 .  Di  dalam  kaca  tersebut  juga terdapat  kawat  elektroda  dari  bahan  perak.  Akibat terendamnya  kawat  dalam  larutan  HCl  maka  pada permukaan kawat tercipta senyawa AgCl. Banyaknya larutan HCl yang konstan pada elektroda kaca  meng- hasilkan beda potensial elektroda Ag/AgCl stabil.
Gambar 1. Skema Sistem Elektroda Kaca Pada Gambar 1 terdapat bulatan kaca pada ske- ma  elektroda  kaca  yang  memiliki  tempat  pertukaran ion H + dengan larutan yang diukur. Kaca terdiri dari silikon  dioksida  dan  beberapa  logam  alkali  yang terikat.  Pada  saat  bulatan  kaca  tersentuh  air,  Silikon Oksida akan bersenyawa menghasilkan HSiO + (lapis- an tipis) seperti dengan reaksi kimia berikut :
SiO + H 3 O + =  HSiO + + H 2 O (1)
Inti  pengukuran  atau  pembacaan  jumlah  ion H 3 O + terjadi  karena  pertukaran  ion  hidronium  (H + ) pada  bulatan  kaca  yang  bersentuhan  dengan  larutan yang  diukur.  Kesetimbangan  terjadi  antara  senyawa pada  bulatan  kaca  elektroda  dengan  senyawa  pada
larutan  terukur.  Kesetimbangan  tersebut  menghasil- kan  beda  potensial.  Beda  potensial  yang  dihasilkan oleh  kesetimbangan  antara  bulantan  kaca  dengan larutan tersebut terdapat pada persamaan berikut:
𝐸 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑎𝑐𝑎 = | 𝑅 𝑇 2,303 𝐹 log 𝑎(𝐻3𝑂+) | (2)
Pada  persamaan  2  ini,  nilai  2,303  merupakan nilai  perubahan  antara  logaritma  alami  dengan  yang umum, dan  a(H 3 O + )  adalah aksi hidronium  (nilainya rendah  apabila  konsentrasinya  juga  rendah).  Per- hitungan  nilai  aktivitas  hidronium  memiliki  jarak yang  sangat  jauh  yakni  antara  10  hingga  10 -15 mol /dm 3 .  Hasil  dari  ringkasan  persamaan  2  melahirkan persamaan 3 sebagai berikut:
pH= - log a(H 3 O + ) (3)
Tanda  negatif  tidak  berlaku  pada  larutan  yang  ber- sifat asam dan basa pekat. Tanda negatif merupakan tanda yang suatu nilai pH dari berbagai larutan [10] .
Gambar 2. Pengaruh pH dengan Beda Potensial
Pada  Gambar  2 nilai  beda  potensial  dari  pH  0 sampai  14  menghasilkan  interval  tiap  pHnya  lebih kurang 59,16 mV. Pada saat pH dalah keadaan netral yaitu  7  tidak  ada  terdapat  beda  potensial  pada dinding kaca atau nilai yang dihasilkan senilai 0 mV. Pada  saat  nilai  pH  bersifat  asam  yaitu  <7  sampai  0 nilai beda potensial meningkat dengan tanda bersifat positif.  Sementara  itu,  pada  keadaan  basa  nilai  beda potensial  meningkat  ke  arah negatif  sehingga  meng- hasilkan garis kurva yang linier [11] .
Elektroda tidak dapat diproduksi dengan karak- teristik yang persis sama. Derajat pH, produsen yang berbeda  dan  sensitivitas  menghasilkan  elektroda dengan  nilai  nominal  yang  berbeda.  Kalibrasi  akan menyesuaikan  pH  meter  dengan  karakteristik  elek- troda yang digunakan. Proses kalibrasi umumnya di- lakukan  dengan  mengukur  dalam  dua  larutan  buffer berbeda.  Ini  memungkinkan  penentuan  pH°  dan  ke- miringan (sensitivitas).
Gambar 3. Pengaruh pH dengan Beda Potensial
Berdasarkan  Gambar  3  dapat  diuraikan  bahwa pengkalibrasian  menggunakan  buffer  A  merupakan larutan  asam  dengan  pH  4,01,  buffer  B  merupakan larutan  netral  dengan  pH  7  dan  larutan  pada  pH  1 merupakan  larutan  dengan  pH  rentang  antara  4,01 dan 7. Pengkalibrasian harus dalam waktu yang sama dan  suhu  larutan  yang  sama.  Perbandingan  beda potensial  yang  dihasilkan  antara  buffer  asam  dan netral  yaitu  larutan  asam  memiliki  beda  potensial lebih  tinggi  daripada  larutan  netral.  Hal  ini  juga terbukti  bahwa  pada  Gambar  3  data  beda  potensial larutan  asam  lebih  tinggi  dari  pada  larutan  basa. Pada  pH  1  merupakan  pembuktian  hasil  kalibrasi pengukuran dilakukan pada suhu yang sama [12] . Internet  of  Things (IoT)  ialah  sebuah  ide  atau konsep  yang  memiliki  tujuan  yaitu  meningkatkan guna  koneksi  internet  secara realtime .  Manfaat  dari IoT dapat diaplikasikan seperti data sharing , remote control dan sebagainya. IoT menjadikan penghubung antara dunia nyata dan dunia informasi menjadi salah satu tantangan utamanya [13] .
Keutamaan  penggunaan IoT dibidang pertanian adalah  sebagai  pengawasan  jarak  jauh  sehingga  me- mudahkan petani melakukan pengecekkan. Tindakan yang dilakukan untuk pengontrolan juga lebih mudah karena  dilakukan  secara  otomatis.  Data hasil  pengu- kuran dapat dicek di mana saja.
ThingSpeak adalah open source dari Internet of Things.  Fungsi  dari ThingSpeak untuk  menyimpan dan  mengambil  data  menggunakan  HTTP  melalui internet. Beberapa fitur Thingspeak diantaranya:  me- ngumpulkan  data  saluran  pribadi,  membagikan  data lewat saluran publik, memproses dan memvisualisasi data  melalui  matlab,  dll . Pada  instrumen  pH  data yang  ditampilkan  pada ThingSpeak nilai  pH  secara realtime. Tampilan  laman ThingSpeak dapat  di- perhatikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Tampilan Laman ThingSpeak
Berdasarkan  Gambar  4  dapat  dijelaskan  bahwa laman ThingSpeak yang  memberikan  terusan  ke berbagai  perangkat  dan  layanan  web.  Tugas Thing Speak yaitu  mengumpulkan,  menyimpan,  mengana- lisis, memvisualisasikan dan bertindak atas data dari suatu  perangkat  keras.  NodeMCU  merupakan  salah satu  perangkat  yang  bisa  mengirim  data  ke Thing Speak yang dapat dianalisis [14] .
Sensor pH adalah alat ukur yang mengkonversi besaran  kimia  menjadi  arus  listrik.  Alat  ukur  pada derajat  keasaman  suatu  cairan  yang  menggunakan penginderaan pengukur sebagai komponen utamanya disebut  sensor  pH.  Sensor  pH  yang  digunakan  yaitu sensor pH Meter Analog Kit dengan cara pengukuran nya  yaitu  menaruh  ujung  sensor  ke  larutan  yang  di ukur [15] . Sensor pH dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Sensor pH
Pada  ujung  sensor  pH  terdapat  bulatan  sebagai pertukaran  ion  antara  larutan  yang  diukur  dengan larutan  yang  diketahui.  Dalam  pengukuran  tingkatan pH digunakan modul atau konverter sensor pH  yang berisi rangkaian pengolahan sinyal. Rangkaian peng- olah sinyal dalam konverter dapat memperkuat sinyal dari  sensor  pH  berupa  beda  potensial  orde  mV. Sinyal  yang  diperkuat  dikonversi  menjadi  tegangan analog yang dapat dibaca oleh NodeMCU [16] . NodeMCU  merupakan  sebuah tempat  sumber terbuka  untuk  IoT  yang  menggunakan  bahasa  pe- mograman  sehingga  dapat  membuat  hasil  IoT. NodeMCU  ESP8266  banyak  digunakan  pada  peng- aplikasian  IoT  NodeMCU  ESP8266  dapat  diperhati- kan pada Gambar 6.
Gambar 6. NodeMCU ESP8266
Pada  Gambar  6  dapat  dideskripsikan  bahwa NodeMCU  ini  yang  berupa  sebuah  modul  WIFI. Pengaplikasian  IoT  bersumber  dari  sistem  pengon- trolan  dan  membaca  sensor  berbentuk  webserver yang  tersimpan  pada  memori  NodeMCU.  Apabila ada  data  yang  terbaca  oleh  NodeMCU  maka  data akan dikirim memakai WIFI [17] .

## METODE PENELITIAN
Berdasarkan  masalah  yang  diuraikan  penelitian termasuk  ke  dalam  penelitian  rekayasa.  Penelitian rekayasa  merupakan  kegiatan  perancangan  yang tidak  kontinu,  sehingga  di  dalamnya  muncul  ide-ide baru. Hasil penelitian rekayasa ini bisa berupa proses maupun  produk.  Prosedur  dalam  penelitian  ini  yaitu menjelaskan  ide-ide  dan  kejelasan  tugas,  merancang
konseptual sistem pengontrolan, menjelaskan fungsi- fungsi  susunan  rancangan,  merancang  secara  detail dan  keseluruhan,  membuat  prototipe  dan  menguji prototipe. Hasil akhir yang didapatkan dari penelitian ini  dapat  digunakan  untuk  memperbaiki  cara  atau kegiatan  desain  itu  sendiri [18] . Adapun  dari  prosedur penelitian  ini,  susunan,  geometri  dan  fungsi  dari instrumen dapat diperhatikan pada Gambar 7.
Gambar 7. Susunan Sistem Pengontrolan pH larutan
Susunan  dari  sistem  pengontrolan  pH  larutan terdiri  dari  beberapa  komponen  elektronika,  yaitu catu daya, sensor pH, modul relay 5V, katub selenoid listrik  DC  12V  NC  dan  NodeMCU.  Adapun Thing Speak merupakan open  source untuk  menampilkan data  pH.  Rancangan  detail  dari  sistem  pengontrolan ada  dalam  skala  laboratorium  dan  skala  lapangan. Rancangan  detail  dalam  skala  lapangan  atau  secara keseluruhan dapat diperhatikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Rancangan Uji Skala Lapangan Pada  Gambar  8  terdapat  rancangan  pengon- trolan  pH  pada  tanaman  hidroponik.  Rancangan  ini terdiri  dari  catu  daya,  sensor  pH,  kotak  yang  berisi rangkaian,  katub  solenoid,  2  buah  selang  sepanjang 50 cm serta tabung berisi larutan asam dan basa. Pipa dari bak nutrisi menaikkan larutan nutrisi ke tanaman hidroponik menggunakan pompa. Larutan nutrisi dari pipa  tertinggi  akan  mengalirkan  larutan  nutrisi  ke pipa  terendah  sampai  larutan  nutrisi  kembali  dalam bak  nutrisi.  Rancangan  perangkat  lunak  pada  sistem pengontrolan  pH  ini  berupa  diagram  alir.  Diagram alir dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Diagram Alir Pengontrolan pH Larutan
Diagram  Alir  pada  Gambar  9  dapat  diuraikan inti  program  dari  sistem  pengontrolan  pH.  Nilai  pH yang  dibutuhkan  yang  sudah  diprogram  yaitu  6  –  7, kemu  dian  sensor  mengukur  kadar  pH  dari  larutan yang  telah  ada  pada  bak  nutrisi.  Nilai  pH  pada  bak nutrisi apabila lebih kecil dari yang dibutuhkan maka katub pada tabung larutan basa terbuka otomatis, dan begitu  sebaliknya.  Nilai  pH  yang  terukur  pada  bak nutrisi  apabila  sesuai dengan  yang  dibutuhkan  maka katub selenoid larutan asam dan larutan basa tertutup.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  penelitian  ini  terdapat  spesifikasi performansi.  Spesifikasi  performansi  dari  instrumen pengontrolan pH larutan ini meliputi uraian rinci dari komponen-komponen  pembentuk  sistem.  Instrumen sistem pengontrolan pH terdapat pada Gambar 10.
Gambar 10. Instrumen Sistem Pengontrolan pH Larutan Hidroponik
Pada  Gambar  10  terdapat  beberapa  bagian  inti yaitu  sensor  pH  pada  tepi  ember,  rangkaian elektronik pada kotak dan katub selenoid. Sensor pH yang  berada  pada  tepi  ember  akan  bersentuhan dengan  larutan  nutrisi  hidroponik.  Rangkaian pengolah  sinyal  dan  komponen  lainnya  pada  kotak rangkaian  memberi  perintah  pada  relay  untuk  hidup atau mati dan menampilkan hasil pengukuran sensor. Katub  selenoid  akan  hidup  dan  mati  sesuai  dengan
arus yang mengalir pada relay. Rangkaian elektronik pada  instrumen  dirakit  dan  dimasukkan  ke  dalam kotak pada Gambar 11.
Gambar 11. Kotak Rangkaian
Kotak  rangkaian  yang  sesuai  dengan  namanya, berfungsi  sebagai  tempat  penyimpanan  rangkaian. Adapun  isi  rangkaian  di  dalamnya  yaitu  modul pengolah sinyal sensor pH, NodeMCU, 2 buah relay dan  2  katub  selenoid.  NodeMCU  berfungsi  sebagai mengirim  data  ke ThingSpeak ,  mengontrol  relay, masukkan  data  analog  sensor.  Relay  berfungsi sebagai menghubungkan  dan memutuskan arus  pada katub  yang  diperintah  oleh  NodeMCU.  Tombol power  berfungsi  menghubung  dan  memutus  arus catudaya  pada  nodeMCU.  Reset  berfungsi  sebagai menyegarkan  kembali  program  yang  ada  pada NodeMCU tanpa harus meng upload ulang.
Pengaruh  penambahan  larutan  asam  terhadap pH dan tegangan keluaran menghasilkan grafik yang berbeda. Hasil plot data yang dihasilkan dari masing- masing  pengukuran  dari  berbagai  jenis  larutan menghasilkan  bentuk  grafik  yang  berbeda-beda. Pengaruh  nilai  pH  yang  diukur  dengan  pH  meter dengan  penambahan  larutan  asam  atau  pH down terdapat pada Gambar 12.
Gambar 12. Pengaruh Larutan Asam dan pH Nilai  pH  menurun  seiring  penambahan  larutan asam  pada larutan  yang  diukur.  Penambahan larutan asam  setiap  pengukuran  yaitu  sebanyak  2  ml  ke dalam  3  Liter  air.  Grafik  Menghasilkan  persamaan polinomial orde 4.
Nilai  7,2099  yang  merupakan  konstanta  dari persamaan  tersebut.  Konstanta  ini  menunjukkan hubungan  antara  pH  meter  dengan  penambahan larutan  asam.  Adapun  pengaruh  hasil  penambahan larutan  asam  terhadap  tegangan  keluaran  sensor dapat diperhatikan pada Gambar 13.
Gambar  13.  Pengaruh  Larutan  Asam  terhadap  Vo Sensor pH
Berdasarkan  Gambar  13  bahwa  setiap  penam- bahan  larutan  asam  terhadap  tegangan  yang  dihasil kan  menurun.  Artinya,  penambahan  larutan  asam berbanding  terbalik  dengan  tegangan  keluaran  yang dihasilkan. Hasil plot dari hubungan tegangan keluar an  dengan  penambahan  larutan  asam  menghasilkan persamaan polinomial orde empat.
Pada persamaan 12 yaitu persamaan polinomial orde  4  menghasilkan  nilai  konstanta  yaitu  1,311. Pengukuran dilakukan sebanyak 13 kali penambahan larutan  asam.  Penambahan  mencapai  26  ml  dengan penambahan tiap 2 ml.
Pada  penambahan  larutan  basa  terdapat  karak teristik yang berbeda. hasil yang berbeda didapatkan dari nilai pH yang dihasilkan dengan tegangan keluar an  yang  dihasilkan  sensor.  Pengaruh  nilai  pH  yang diukur dengan pH meter dengan penambahan larutan basa atau pH up terdapat pada Gambar 14.
Gambar 14. Pengaruh Larutan Basa dan pH Nilai pH meningkat seiring penambahan larutan basa.  pada  larutan  yang  diukur  Penambahan  larutan basa  tiap  1  ml  ke  dalam  3  Liter  air.  Grafik  Meng- hasilkan persamaan polinomial orde 4.
Nilai  7,4097  merupakan  konstanta  yang  berarti hubungan  antara  pH  meter  dengan  penambahan larutan basa tiap 1 ml. pada saat penambahan larutan basa  0  ml  pH  yang  terukur  yaitu  7,3  dan  pada  saat penambahan  larutan  basa  12  ml  pH  terukur  11,1. Pengukuran tegangan keluaran terhadap larutan basa dapat diperhatikan pada Gambar 15.
Gambar  15.  Pengaruh  Larutan  Basa  terhadap  Vo Sensor pH
Pada  Gambar  15  dapat  diungkapkan  bahwa setiap  penambahan  larutan  basa  tegangan  yang dihasilkan  meningkat.  Artinya,  volume  larutan  basa berbanding  lurus  dengan  tegang  keluaran  yang dihasilkan.  Hasil  plot  dari  pengaruh  penambahan larutan  basa  terhadap  tegangan  keluaran  pH  meng hasilkan persamaan polinomial orde empat.
Pada  saat  penambahan  larutan  basa  0  ml  atau larutan  masih  keadaan  normal,  tegangan  keluaran pada  sensor  yang  terukur  yaitu  1,335  Volt  dan  pada saat penambahan larutan basa 12 ml pH yang terukur menjadi  2,623  Volt.  Nilai  tegangan  yang  dihasilkan masih dalam rentang 0 – 3,3 Volt.
Uji  coba  pengontrolan  pH  digunakan  larutan basa  sebagai  larutan  yang  diukur.  Pengontrolan terjadi  dengan  katub  asam  terbuka hingga  pH  dalam larutan terukur menjadi stabil. Uji coba pengontrolan pH pada ThingSpeak terdapat pada Gambar 16.
Gambar 16. Hubungan Vo Sensor pH dengan Larutan Basa
Hasil pengukuran awal terjadi pada jam kurang dari 1.40 WIB. Hasil pengukuran sensor yang terbaca 9,84.  Pengontrolan  yang  terjadi  yaitu  NodeMCU mengaktifkan  relay  yang  tehubung  dengan  katub sehingga  terbuka  dan  larutan  asam  mengalir  ke  air. Pengontrolan  hidup  dengan  jarak  apabila  terjadi pengurangan  pH  1  tingkat maka  katub hidup  selama 10 detik. nilai sensor yang terukur 9,84 maka larutan asam  aktif  selama  28,4  detik.  Pada  jam  1.54  WIB pengontolan  berhenti  tepat  pada  hasil  pengukuran sensor pH menunjukan 6,65240. Hasil uji coba dapat disimpulkan  bahwa  instrumen  memiliki  ketepatan yang tinggi.
Uji  lapangan  dilakukan  pada  tanaman  Bayam. Larutan  nutrisi  pada  tanaman  Bayam  membutuhkan kadar pH 6 – 7. Hasil pengontrolan pada uji lapangan yang  dilakukan  selama  selama  10  jam  untuk  ke- stabilan yang bagus terdapat pada Gambar 17.
Gambar 17. Pengukuran dan Pengontrolan pH
Pada  Gambar 17 merupakan grafik data pengu- kuran  pH  larutan  nutrisi  pada  pukul  8.40  –  18.10 WIB.  Data  yang  ditampilkan  pada  grafik  yaitu  pada pukul  setengah  jam  sekali.  Data  yang  ditampilkan ada  sebanyak  20  data.  Pada  saat  awal  pengukuran, nilai pH adalah 6,659 nilai pH terus menurun sampai pada pukul 18.10 WIB nilai pH menunjukkan 6,247. Pengontrolan pH dikatakan stabil dalam rentang yang ditentukan.
Hasil  pertama  dari  penelitian  ini  yaitu  spesifik asi  performansi  dari  sistem  pengontrolan  pH. Spesifikasi performansi dari instrumen ini terdiri dari sensor pH, rangkaian pengolah sinyal, kotak rangkai an  berukuran  14,5x9,5x5  cm 3 ,  dan  katub  otomatis. Pengukuran  pH  menggunakan  sensor  pH  sekaligus papan  konverter  pengkondisian  sinyal.  Sensor  pH memiliki  prinsip  kerja  menghasilkan  beda  potensial pada  dinding  kaca  sensor.  Pada  kotak  rangkaian terdapat  berbagai  komponen  pendukung  instrumen pengontrolan  pH  seperti  modul  relay,  tombol  power dan  riset.  Modul  relay  pada  instrumen  digunakan untuk memutus dan menghubungkan aliran arus pada katub  selenoid.  Pada modul relay  memiliki  2  bagian yaitu  kumparan  dan  saklar.  Apabila  ada  arus  yang mengalir  pada  sebuah  inti  pada  kumparan  maka terjadi  medan  magnet  yang  mengaktifkan  saklar sehingga arus listrik terhubung [19] .
Hasil  kedua  yaitu  pengaruh  volume  larutan asam terhadap pH dan tegangan keluaran. Hubungan larutan pH dengan tegangan keluaran yang dihasilkan oleh  intrumen  yaitu  semakin  banyak  larutan  asam ditambahkan  ke  dalam  air  semakin  kecil  tegangan keluaran  dan  kadar  pH  asam  yang  dihasilkan.  Aktiv itas  hidronium  yang  terjadi  antara  bulatan kaca sensor  dengan  larutan  yang  diukur  menjadi  inti  dari pengu-  kuran  jumlah  ion  H 3 O + .  Kesetimbangan tercapai  an-  tara  larutan  dengan  kaca  menghasilkan beda  potesial.  Beda  potensial  akan  dikonversi  pada rangkaian peng- kondisian sinyal pada konverter [10] .
Hasil  ketiga  yaitu  pengaruh  larutan  basa terhadap  pH  dan  tegangan  keluaran.  Hubungan  larut an  basa  dengan  tegangan  keluaran  dan  pH  yaitu semakin  banyak  penambahan  larutan  basa  semakin tinggi tegangan keluaran dan pH yang dihasilkan. Ion H + dari  bulatan  kaca  pada  sensor  terlepas  untuk bercampur dengan larutan basa. Hal ini menciptakan muatan negatif pada dinding kaca sensor . Kesetimbangan  pergantian  ion  yang terjadi  di antara dinding bulatan kaca dengan larutan akan menghasilkan  beda  potensial.  Beda  potensial  akan dikonversi pada modul pengolah sinyal [20] .
Hasil  keempat  ada  percobaan  uji  kalibrasi pembacaan  pada  sistem  pengontrolan  pH  terdapat  2 buah  hasil  yaitu  pada  keadaan  asam  dan  keadaan basa.Grafik hubungan  pH  dengan tegangan  keluaran NodeMCU  menghasilkan  kesimpulan  yaitu  semakin lemah  kadar  pH  asam  suatu  larutan  atau  mendekati pH  aquades  maka  semakin  tinggi  tega  ngan  yang terukur.  Adapun  pada  keadaan  basa  di  dapatkan semakin  tinggi  kadar  pH  basa  semakin  tinggi tegangan  keluaran  yang  dihasilkan.  Perban  dingan beda  potensial  antara  buffer  asam  dan  basa  yaitu larutan  asam  memiliki  beda  beda  potensial  lebih tinggi  dari  pada larutan  basa.  Hasil  peng  konversian beda  potensial  menjadi  tegangan  meng  hasilkan tegangan  0  –  3,3  Volt  dengan  hubungan  menjadi garis linier berbanding lurus [12] .
Uji pengontrolan pada instrumen didapatkan ke- tepatan dan ketelitian yang tinggi dari instrumen. Ke- mampuan pengontrolan pH oleh sistem pengontrolan pH  dapat  dikatakan  bagus  dengan  melihat  hasil ketepatan dan ketelitian tinggi.  Ketepatan dihasilkan dengan  metoda  pengkalibrasian  sistem.  Sistem  yang baik  memiliki  ketepatan  tinggi.  Presisi  dihasilkan melalui  pengujian  berulang.  Pada pengujian  terdapat hal-hal  yang  harus  diperhatikan  yaitu  sistem,  objek dan besaran yang sama [20] .
Hasil  ke  lima  yaitu  ketepatan  pengontrolan instrumen  pada  uji  skala  lapangan.  Pengontrolan dilakukan pada tanaman Bayam. Tanaman Bayam di tanam  dengan  paralon  sepanjang  24  m  sehingga  air larutan  nutrisi  yang  mengalir  membutuhkan  waktu yang  lama  untuk  kembali  pada  bak.  Kemampuan instrumen  tinggi  dalam  menstabilkan  pH  tanaman Bayam. Waktu yang dibutuhkan dalam menstabilkan pH  skala  lapangan  ini  membutuhkan  waktu  yang agak lama karena larutan nutrisi terus mengalir pada pipa  sampai  penambahan  pH  teraduk rata.  Hasil  pe- ngukuran  dan  pengontrolan  dari  instrumen  dida- patkan  ketepatan  data  instrumen  tinggi  karena  dapat menstabilkan pH larutan hidroponik.

## KESIMPULAN
1. Hasil  spesifikasi  performansi  dari  instrumen pengontrolan pH larutan nutrisi terdiri dari sensor pH  beserta  modul rangkaian  pengolah  sinyalnya, rangkaian  elektronik  yaitu  NodeMCU,  relay, tombol  reset  dan  tombol  power  dan  katub  sele- noid  otomatis.  Hasil  pengukuran  instrumen
ditampilkan  pada ThingSpeak .  Tampilan Thing Speak dilihat pada ponsel android atau PC.
2. Pengaruh  larutan  asam  terhadap  pH  pada  hasil plot  yaitu  menurun.  Apabila  semakin  banyak larutan  asam  diberikan  ke  larutan  yang  diukur maka nilai pH pada larutan tersebut akan semakin kecil.  Persamaan  yang  dihasilkan  oleh  pengaruh larutan  asam  dengan  nilai  pH  sensor  yang  di- hasilkan adalah polinomial orde 4.
3. Pengaruh  larutan  basa  terhadap  nilai  pH  yaitu meningkat. Apabila  semakin banyak larutan basa yang diberikan ke larutan maka nilai pH yang di- hasilkan  akan  semakin  tinggi.  Kedua  parameter ini membentuk persamaan polinomial orde 4.
4. Ketepatan  rata-rata  dan  ketelitian  rata-rata  dari sistem  pengontrolan  uji  skala  laboratorium  pada larutan asam  yaitu  99,80%  dan  99,90%.  Sedang- kan  Ketepatan  rata-rata  dan  ketelitian  rata-rata dari  sistem  pengontrolan  uji  skala  laborato  rium pada larutan basa yaitu 98,26% dan 98,34%.
5. Pada  uji  skala  lapangan,  nilai  ketepatan  pengon- trolan dari instrumen adalah 6,247. Dari hasil data dapat  dinyatakan  kemampuan  pengontrolan  pH oleh  intrumen  dapat  menstabilkan  larutan  nutrisi dengan  baik. Intrumen  sistem  pengontrolan  pH memiliki ketelitian yang tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Engel,  V.  J.  L.  2016. Model  Interferensi Konteks  Internet  of    Things  pada  Sistem  Perta nian Cerdas . Jurnal Telematika, Vol. 11 No. 2. Bandung: Institut Teknologi Bandung
[2] Asrizal,  &  Sarinata,  O.  2010. Pengembangan Sistem Pengukuran Ketinggian Air Sungai Data Tersimpan  dengan  Sensor  Jarak  Ultrasonik Ping  berbasis  Mikrokontroler  AT89S8252 . Jurnal Eksakta Vol 2
[3] Puspasari,  I.,  Yosifine,  T.,  &  Harianto.  2018. Otomasi  Sistem  Hid  roponik  Wick  Terintegrasi pada  Pembibitan  Tomat  Ceri .  Jurnal  Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Vol. 7 No. 1. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada
[4] Ali,  A.  2017. Pengaruh  Teknologi  Per  tanian Terhadap  Produktivitas  Hasil  Panen  Padi  di Kecamatan Maritengngae Kabupaten Sidenreng Rappang . Rappang: Sekolah Tinggi Ilmu  Sosial dan Ilmu politik Muhammadiyah Rappang
[5]  Habash,  R.  2010. Introduction  to  Control Systems, School of Information Technology and Engineering  (SITE) .  Canada:  University  of Ottawa
[6] Asrizal,  Yulkifli,  &  Melvi,  S.  2012. Penentuan Karakteristik  Sistem  Pengontrolan  Kelajuan Motor DC dengan Sensor Optocoupler berbasis Mikro  kontroler  AT89S52 .  Jurnal  Otomasi Kontrol dan Instrumentasi Vol 4(1)
[7]  Marta,  A.,  Asrizal,  &  Yulkifli.  2014. Prototipe Sistem  Pengontrolan  Temperatur  dan  Waktu Proses  Perebusan  Bubur  Kedelai  untuk  Tahu
berbasis  Mikrokontroler  AT89S52  dengan Pengindra  IC  LM35 .  Jurnal  Pillar  of  Physics Vol 4
[8]  Ihsanto,  E.,  &  Hidayat,  S.  2014. Rancang Bangun  Sistem  Pengukuran  pH  Meter  dengan Meng  gunakan  Mikrokontroller  Arduino  Uno .
Jurnal  Teknologi  Elektro  Vol.  5  No.  3.  Jakarta Barat: Universitas Mercu Buana
[9] Mujadin, A., Astharini, D., & Samijayani, O N. 2017. Prototipe  Pengendalian  pH  dan  Elektro konduktivitas  pada  Cairan  Nutrisi  Tanaman Hidroponik .  Jurnal  Al-Azhar  Indonesia  Seri Sains  dan  Teknologi  Vol.  4  No.  1.  Jakarta Selatan: Universitas Al-Azhar Indonesia
[10] Vanysek,  P.  2004. The  Glass  pH  Electrode . New Jersey : The Elelctronical Society
[11] Rosemount,  A.  2010. The  Theory  of  pH Measurement .  United  States:  Emerson  Process Management
[12] Radiometer  A.  2001. pH  Theory  and  Practice. Perancis: A Hach Company Brand
[13] Junaidi,  A.  2015. Internet  Of  Things,  Sejarah, Teknologi  dan  Penerapannya. Jurnal  Ilmiah Teknologi  Informasi  Terapan.  ISSN:  2407  – 3911.
[14] Arsyistawa,  N.  2017. Aplikasi  Wireless  Sensor Untuk  Pembacaan  Meteran  Air .  Jurnal  Teknik Vol.  6  No.  2.  Surabaya  :  Institut  Teknologi Sepuluh November.
[15]  Syafiqoh,  U.,  Sunardi,  &  Yudhana,  A.  2018. Pengembangan Wireless Sensor Network Berbasis  Internet  of  Things  untuk  Sistem Pemantauan Kualitas Air dan Tanah Pertanian .
Jurnal  Informatika:  Jur  nal  pengembangan  IT (JPIT),  Vol.3  No.2.  Yogyakarta:  Universitas Ahmad Dahlan
[16]  Amani,  F.,  Prawiroredjo,  K.  2016. Alat  Ukur Kualitas  Air  Minum  dengan  Parameter  pH, Suhu, Tingkat Kekeruhan Dan Jumlah Padatan Terlarut .  JETri  Vol  14  No1.  Jakarta  Barat: Universitas Trisakti
[17] Safutra,  S.  A.  E.,  Kirom,  M.  R.  &  Suhendi,  A. 2018. Rancang  Bangun  Sistem  Kontrol  Logika Fuzzy  pada  Pengaturan  Konsetrasi  Nutrisi Hidroponik dengan Metode Pengairan Nutrient Film  Tech  nique. E-Proceeding  of  Engineering Vol.5 No.1 maret 2018.
[18] Umar,  F.  1994. Metodologi  Penelitian  untuk Insinyur . Bandung: Institut Teknologi Bandung.
[19]  Turang,  D.  A.  O.  2015. Pengembangan  Sistem Relay  Pengendalian  dan  Penghematan  Pe makaian  Lampu  berbasis  Mobile. Kalimantan Timur: Sekolah Tinggi Teknologi Botang
[20]  Teledo, M. 2016. pH Theory Guide . Switzerland: Mettler Teledo GmBh Analytical
[21] Fraden,  J. 2003. Handbook of  Modern Sensors. Newyork: Springer