Rancang Bangun Sistem Kontrol Kelembaban Udara Greenhouse Menggunakan PWM (Pulse Width Modulation)
Abstract
Abstrak
Sistem kontrol banyak diterapkan pada bidang pertanian seperti penggunaan mikrokontroler dalam mengontrol dan memantau kondisi kelembaban udara dalam greenhouse. Ketepatan pengkondisian kelembaban udara merupakan hal penting bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman seperti microgreen. Kelembaban media tanam secara tidak langsung mempengaruhi kelembaban udara melalui penguapan, sehingga diperlukan sistem yang dapat mengontrol dan memantau kelembaban udara sekaligus kelembaban media tanam. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun sistem kontrol kelembaban udara menggunakan PWM (Pulse Width Modulation) dalam greenhouse yang dilengkapi sistem monitoring dan pemberian irigasi otomatis. Rancang bangun sistem yang dihasilkan pada penelitian ini meliputi penggunaan Arduino UNO ATmega328P sebagai mikrokontroler yang terhubung dengan sensor DHT22 sebagai sensor kelembaban udara, capacitive soil moisture sensor sebagai sensor kelembaban media tanam, relay sebagai kontrol pompa misting dan irigasi, driver sebagai pengendali kipas DC dengan kontrol PWM, kipas DC sebagai pemberi aliran udara dan menurunkan kelembaban udara, dan LCD 16x2 sebagai sistem monitoring. Sistem menggunakan setting point kelembaban udara untuk microgreen yang dimasukan secara manual melalui coding. Sistem yang dirancang menghasilkan miniatur greenhouse bertipe lean-to yang dilengkapi oleh sensor DHT22 dengan nilai error kelembaban udara DHT22(1) 3,09% dan DHT22(2) 3,34%. Sistem berhasil membaca dan menampilkan data, dan memberikan output dengan response time sistem irigasi dan misting sebesar 78mS dan 145mS, dengan delay 2 detik. Kendali PWM kipas DC mampu menurunkan dan menjaga kelembaban udara tetap pada rentang optimal bagi pertumbuhan microgreen, dengan meningkatkan dan menurunkan nilai RPM kipas DC sesuai dengan nilai duty cycle nya.
Abstract
Control systems are widely applied in agriculture, such as using microcontrollers to control humidity in greenhouses. Lack of accuracy in conditioning the humidity in indoor farming affects plant growth and productivity, especially in microgreens. The humidity of the planting media indirectly affects the air humidity through evaporation. Therefore, a system is required to control and monitor air and planting media humidity. The purpose of this study was to design and build an air humidity control system using PWM (Pulse Width Modulation) in a greenhouse equipped with a monitoring and automatic irrigation system. The system control employed Arduino UNO ATmega328P as a microcontroller connected to the DHT22 sensor as an air humidity sensor, a capacitive soil moisture sensor as a humidity sensor for the planting media, relay to control misting and irrigation pump. The microcontroller was also connected to a driver as a DC fan control with PWM control, four DC fan as airflow suppliers and dehumidifiers, and LCD 16x2 as a monitoring system. The system used the air humidity setting points for microgreens which were entered manually through coding. The result of this research was a lean-to greenhouse prototype with a DHT22 sensor with air humidity error values of DHT22(1) 3.09% and DHT22(2) 3.34%. The system successfully read and displayed data and provided output with a response time of irrigation and misting systems of 78mS and 145mS, using a delay of 2 seconds. The PWM control of the DC fan was able to reduce and maintain the air humidity within the optimum range for microgreen growth by increasing as well as decreasing the DC fans’ RPM, which was based on its duty cycle value.
Downloads
References
Anonim. (2017). Microgreens Production. Johnny’s Selected Seeds, 1–3. http://www.johnnyseeds.com/growers-library/micro-greens-production.html
Apriast, P., Sudana, I., & Sudarma, I. (2015). Hubungan Sifat Fisika dan Kimia Tanah dengan Persentase Penyakit Layu pada Tanaman Cengkeh (Syzygium Aromaticum L.) yang Disebabkan oleh Jamur Akar Putih (Rigidoporus Sp.) di Desa Unggahan, Kabupaten Buleleng. E-Jurnal Agroekoteknologi Tropika (Journal of Tropical Agroecotechnology), 4(1), 25–32.
Arifin, S., & Fathoni, A. (2014). Pemanfaatan Pulse Width Modulation Untuk Mengontrol Motor (Studi Kasus Robot Otomatis Dua Deviana). Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Asia, 8(2), 65–80.
As’adiya, L., & Murwani, I. (2021). Pengaruh Lama Penyinaran Lampu Led Merah, Biru, Kuning Terhadap Pertumbuhan Microgreen Kangkung (Ipomoea Reptant). Folium : Jurnal Ilmu Pertanian, 5(1), 14. https://doi.org/10.33474/folium.v5i1.10358
Buffington, D E, Bucklin, R. A., Henley, R. W., & Mcconnell, D. B. (2019). Greenhouse Ventilation. U.S. Department of Agriculture, UF/IFAS Extension Service, University of Florida, IFAS, 1–4. https://edis.ifas.ufl.edu/ae030
Ferry. (2019). Response Time Testing. https://sis.binus.ac.id/2019/05/13/response-time-testing/. Diakses 20 Juli 2022.
Frey, N. (2020). Air Changes Per Hour: The What, Why, & How Answered. https://www.vaniman.com/air-changes-per-hour-the-what-why-how-answered/. Diakses 22 Februari 2022.
Ginting, V. br, Perangin-angin, B., & Tamba, T. (2014). Sistem Pengendalian Asap Rokok Multikanal dengan Menggunakan Pwm Berbasis Mikrokontroler Atmega 8. FISIKA FMIPA USU, 6, 58–66.
Grooms, D. (2020). Microgreens: Market Analysis, Growing Methods and Models. MSc Thesis; California State University, Na, 1–24.
Hutabarat, T. M. R. (2018). Analisis Pengaruh Penambahan Jumlah Gain pada Rancangan Pengendali Adaptif Metode Mrac Diuji pada Sistem Orde Dua. Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau.
Indriani, A., Witanto, Y., Supriadi, & Hendra. (2017). Sistem Kontrol Kekeruhan dan Temperatur Air Laut Menggunakan Microcontroller Arduino Mega. Jurnal Teknik Mesin Mercu Buana, 6(3), 158–163.
Juditova. (2021). How to Drive a DC Motor with a BJT Transistor. https://www.techzorro.com/en/blog/how-to-drive-a-dc-motor-with-a-bjt-transistor/. Diakses 7 Juli 2022.
Karsid, K., Ramadhan, A. W., & Aziz, R. (2018). Perbandingan Kinerja Mesin Penetas Telur Otomatis dengan Menggunakan Kontrol On-Off dan Kontrol PWM. Matrix : Jurnal Manajemen Teknologi Dan Informatika, 8(1), 1–5. https://doi.org/10.31940/matrix.v8i1.733
Megido, A., & Ariyanto, E. (2016). Sistem Kontrol Suhu Air Menggunakan Pengendali PID dan Volume Air pada
Tangki Pemanas Air Berbasis Arduino Uno. Gema Teknologi, 18(4), 21. https://doi.org/10.14710/gt.v18i4.21912
Nolan, D. A. (2018). Effects of Seed Density and Other Factors on the Yield of Microgreens Grown Hydroponically on Burlap.
Nurnasari, E., & Djumali. (2016). Pengaruh Kondisi Ketinggian Tempat Terhadap Produksi dan Mutu Tembakau Temanggung. Buletin Tanaman Tembakau, Serat & Minyak Industri, 2(2), 45. https://doi.org/10.21082/bultas.v2n2.2010.45-59
Renna, M., Di Gioia, F., Leoni, B., Mininni, C., & Santamaria, P. (2017). Culinary Assessment of Self-Produced Microgreens as Basic Ingredients in Sweet and Savory Dishes. Journal of Culinary Science and Technology, 15(2), 126–142. https://doi.org/10.1080/15428052.2016.1225534
Ripai, A., & Wibowo, A. (2016). Obstacle Avoider Prototype Robot Using After Market Component. Swabumi, IV(2), 129–140.
Sari, F. Y. (2013). Analisa Steady State Error Sistem Kontrol Linier Invariant Waktu. Jurnal Matematika UNAND, 2(3), 91. https://doi.org/10.25077/jmu.2.3.91-97.2013
Sonjaya Suhendar, W., & Koswara, E. (2020). Analisis Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi terhadap Kecepatan Motor Listrik. Computer Vision: Principles, Algorithms, Applications, Learning: Fifth Edition, 103, 1–858.
Yudaningtyas, E. (2017). Belajar Sistem Kontrol: Soal dan Pembahasan. UB Express.
Jurnal BETA (Biosistem dan Teknik Pertanian)
