Sistem monitoring pH dan suhuair dengan transmisi data nirkabelnirkabel

Adi Tomi 2206100721TE 091399 – Tugas AkhirProgram Studi ElektronikaElektro - ITS

LATAR BELAKANGLATAR BELAKANG

Pengukuran kadar keasaman (pH) dan suhu dalam air merupakan sesuatu yang sangat penting dalam Budidaya Ikan, Seperti pada proses pembenihan ikan tawar.

Di dalam pembibitan budidaya ikan , ada jensi ikan yang memerlukan lingkungan dengan kadar pH tertentu.memerlukan lingkungan dengan kadar pH tertentu.

Selama ini para petani tambak melakukan pengecekan kadar pH air dengan menggunakan teknik manual (lidah sebagai sensornya).

Pengecekan pH air pembibitan budidaya ikan dilakukan langsung di tempat, sehingga petani tambak harus datang ke tempat pembibitan dan mengecek satu persatu dari kolam- kolam pembibitan.

PERMASALAHAN

Diketahu dari Hubungan antara pH air dan kehidupan ikan budidaya

Menjaga kestabilan kadar keasaman (pH) dan suhu air kolam tersebutagar benih ikan tidak mudah mati dan mempunyai kualitas yang bagussehingga mampu meningkatkan produktivitas ikan

Suhu kisaran 20ºC - 30ºC untuk ikan tawar

BATASAN MASALAH

Pengontrol sistem yang dibuat menggunakanmikrokontroler ATMega 8

Menggunakan wireless RF Modules Xbee Pro type802.15.4.

Menggunakan memory PC tertentu sebagai media Menggunakan memory PC tertentu sebagai media penyimpan.

Power supply yang digunakan pada sistem monitoringmembutuhkan Listrik PLN.

Area kolam pembenihan ikan yang di ukur dengan area tertentu dan dengan asumsi kadar pH merata pada air.

TUJUANTUJUAN

Membuat suatu sistem yang mampu mengukur kadar keasaman (pH) dan suhu air dengan transmisi data nirkabel.air dengan transmisi data nirkabel.

DIAGRAM BLOK SISTEMDIAGRAM BLOK SISTEM

Bagian- bagian hardware

Bagian wireless yang terhubung ke PC

Bagian wireless yang terhubung sensor

dan pengontrol pH

POMPA ANGIN

Dalam proses control terjadi penambahan larutan asam dan larutan basa. Untuk mempercepat proses pencampuran larutan digunakan pompa angin. Pompa angin yang digunakan ditunjukkan pada angin yang digunakan ditunjukkan pada

Sensor pH (1)

prinsipnya sistem sensor pH (pH meter) terdiri dari elektroda pH yang digunakan untuk mendeteksi banyaknya ion H+ dari suatu cairan.

Elektroda ini memonitor perubahan voltase yang disebabkan oleh perubahan aktivitas ion hidrogen (H+) dalam larutan.

Sensor pH (2)

Keluaran dari pH meter sudah dikalibrasi dalam mV dan kondisi ideal dari elektroda pH pada suhu 25˚C.

Dengan memonitor perubahan tegangan yang disebabkan oleh perubahan aktifitas ion hidrogen (H+) disebabkan oleh perubahan aktifitas ion hidrogen (H+) dalam larutan maka pH larutan dapat diketahui.

Tegangan keluaran dari elektroda akan menunjukkan 0mV ketika dipakai untuk mengukur pH 7.00 (netral).

LM35

Adapun karakteristik dari IC LM35 adalah sebagai berikut : 1. Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius.2. Faktor skala linier + 10mV/ °C.3. Tingkat akurasi 0,5°C. saat suhu kamar (25°C).4. Jangkauan suhu antara -55°C sampai 150°C.5. Bekerja pada tegangan 4 volt hingga 30 volt.6. Arus kerja kurang dari 60µA.7. Impedansi keluaran rendah 0,1Ω untuk beban 1 mA.

wireless

Spesifikasi dari RF Modules ini adalah:Modul ini beroperasi pada Frekuensi 2,4 GHzKinerjaDidalam/Kota : hingga 300ft (100m)Diluar : hingga 1 mil (1600 m)(garis lurus tanpa halangan)RF data rate : hingga 250.000 bps

Rangkaian Amplifier pada sensor pH(1)

Dimana rangkaiannya adalah sebagai berikut :1. Noninverting Op Amp2. Differential Amplifier

Rangkaian Amplifier pada sensor pH(2) Rumus Noninverting Op Amp

Rumus Differential AmplifierGain 5 kali

Tujuan dari rangkian differential amplifier pada Tugas Akhir ini adalah untukmenghilangkan tegangan negatif, yang selanjutnya tegangan out put darirangkian differential amplifier akan diproses pada ADC mikro ATMega8.

Rangkaian Amplifier pada sensor LM35

Dua buah resistor 150K yang diparalel membentuk resistor75K yang diseri dengan kapasitor 1uF. Rangkaian RC-Seri inimerupakan rekomendasi dari pabrik pembuat LM35.Sedangkan resistor 1K5 dan kapasitor 1nF membentukrangkaian passive low-pass filter dengan frekuensi 1 kHz.Tegangan keluaran filter kemudian diumpankan ke penguattegangan tak-membalik dengan faktor penguatan yang dapatdiatur menggunakan resistor variabel.

PENGUJIAN SENSOR PH

Pengujian sensor elektroda pH

menunjukkan bahwa hasil pengukuran tegangan sensor linier terhadapkadar pH larutan. Dimana untuk pH dibawah 7 memiliki tegangan positif,untuk pH 7 (netral) outputnya adalah mendekati 0 volt dan untuk pHdiatas 7 memiliki tegangan keluaran yang bernilai negatif.

PENGUJIAN SENSOR LM35

Dari hasil pengujian didapat bahwa nilai VoutLM35 linear terhadapperubahan nilai suhu dan kenaikan 1 °C mendekati 10 mV, hal in isesuai dengan data sheet dari LM35

PENGUJIAN WIRELESS (1)

Hasil Pengujian Pengiriman Data Di Dalam Ruangan

*) Pengujian dilakukan di dalam Lab Elektronika Industri lantai 4 ( penerima ).

PENGUJIAN WIRELESS (1)

*) Pengujian dilakukan di depan Lab Elektronika Industri lantai 4 ( penerima ).

Pengujian Rangkaian PWM

Duty cycle 85.7 % Duty cycle 75% Duty cycle 50 % Duty cycle 0 %

Berdasarkan pengamatan didapat tH=2s dan tL=0.5s pada kondisi Valve mengeluarkan tetesan cairan yang paling minimal, sehingga duty cycle dapat dihitung melalui rumus :

Kontroler Window Kontroler yang digunakan adalah kontroler window. Kontroler window bekerja seperti window komparator, Pada window

comparator terdapat 2 variable yang disebut UTP (Upper Trip Point)dan LTP (Lower Trip Point). Di antara nilai ini, komparator akanmemberikan nilai tegangan output positif. Namun pada TA inikontroler Window dibuat dari mikrokontroler dengan UTP = 2.7 Vdan LTP = 1.9 V.

Pengujian Rangkaian Kontroler (1)

Percoabaan dengan kondisi awal mendekati pH 7 kemudiandiberikan cairan basa sehingga kondisi kadar pH naik di atas pH 9.Kontroler akan bekerja untuk mengkondisikan pH anatara 6,5sampai pH 9. Hasil dari percobaan didapat kondisi cairan kembalimedekati ke pH 7.

Hasil dari kontroler ketika menurunkan kadar pH

Pengujian Rangkaian Kontroler (2) percoabaan berikutnya dengan kondisi awal mendekati pH 7

kemudian diberikan cairan asam sehingga kondisi kadar pH turun dibawh pH 6.5. Kontroler akan bekerja untuk mengkondisikan pH anatara 6,5 sampai pH 9. Hasil dari percobaan didapat kondisi cairan kembali medekati ke pH 7.

Hasil dari kontroler ketika menaikan kadar pH

KesimpulanDari perancangan, realisasi, dan pengujian alat pada tugas akhir ini dapat disimpulkan beberapa hal seperti berikut ini:

Wireless RF Modules Xbee Pro type 802.15.4 mampu mengirimkan data dengan jarak yang cukup jauh sekitar 48 m tanpa penghalang.

Keberhasilan pengiriman sekitar 99% pada jarak kurang dari 48 m, dimana dalam pengambilan data tanpa ada penghalang.

Nilai VoutLM35 linear terhadap perubahan nilai suhu dan kenaikan 1 °C mendekati 10 mV, hal ini sesuai dengan datasheet dari LM35°C mendekati 10 mV, hal ini sesuai dengan datasheet dari LM35

Menunjukkan bahwa hasil pengukuran tegangan sensor pH linier terhadap kadar pH larutan. Dimana untuk pH dibawah 7 memiliki tegangan positif, untuk pH 7 (netral) outputnya adalah mendekati 0 volt dan untuk pH diatas 7 memiliki tegangan keluaran yang bernilai negatif

Kontroler window dengan mikrokontroler mampu mengkondisikan pH antara pH 6.5 sampai pH 9.

Rangkaian PWM dapat bekerja dengan baik untuk mengendalikan bukaan katup.

Saran Untuk pengembangan dan penyempurnakan dari desain yang telah

dibuat maka penulis menyarankan untuk menggunakan sensor elektroda pH lebih dari satu, agar didapat pengukuranan yang merata pada permukaan cairan.

Untuk mengembangkan alat ini penulis menyarankan penggunaan Power supply pada Transmitter menggunakan Accu atau solar cell dikarenakan pada implementasinya jauh dengan sumber listrik PLN.dikarenakan pada implementasinya jauh dengan sumber listrik PLN.

Disarankan menggunakan Valve yang dapat dioperasikan dengan tegangan kecil agar hemat dalam pemakaian listriknya.

Disarankan untuk menggunakan wireless yang berbeda untuk mendapatkan pengiriman data yang lebih jauh lagi.

Perlu dikembangkan lebih lanjut desain kontrol pH dengan menggunakan metode yang berbeda

Terimakasi