PERANCANGAN MODEL DRIP IRIGATION SYSTEM DENGAN KENDALI MICROCONTROLLER ARDUINO PADA RAISED BED MENGGUNAKAN AIR OLAHAN SUNGAI LEMBAH KANAYAKAN RINEKAWANAWALUYA POLMAN BANDUNG PDF

Preview

Summary

ABSTRAK Indonesia, dengan letak geografis di khatulistiwa dan salah satu pendapatan terbesar berada di sektor pertanian, masih belum optimal dalam mengelola sektor pertaniannya. Masalah utama yang dihadapi adalah lahan kritis unsur hara, kurangnya hujan, dan kelangkaan cadangan air tanah. Drip iriga...

Description

ABSTRAK

Indonesia, dengan letak geografis di khatulistiwa dan salah satu pendapatan terbesar berada di sektor pertanian, masih belum optimal dalam mengelola sektor pertaniannya. Masalah utama yang dihadapi adalah lahan kritis unsur hara, kurangnya hujan, dan kelangkaan cadangan air tanah. Drip irigation system merupakan metode yang tepat, dengan memungkinkan air menetes perlahan ke akar tanaman dengan menerapkan sistem pengairan bertekanan rendah dan volume rendah. Irigasi ini diterapkan dengan menggunakan tanah terra preta dan air olahan hasil penelitian mahasiswa Polman. Rancangan drip irrigation system secara umum dibuat untuk mengetahui level kelembaban tanah dengan memanfaatkan fungsi Soil Moisture Sensor FC-28 dan DHT11 sebagai pengukur suhu ruang, Arduino UNO sebagai otak alat yang memproses dan mengolah data, dan Solenoid Valve yang berperan untuk membuka katup pipa sesuai hasil aktual di lapangan. Sistem dibuat agar dapat memonitoring kelembaban tanah tanaman dan menyiram tanaman sesuai dengan kelembaban tanah yang dibutuhkan oleh tanaman. Ketika Soil Moisture Sensor FC-28 mendeteksi kelembaban tanah tanaman sudah memenuhi target penyiraman maka relay akan membuat katup Solenoid Valve terbuka untuk menyiram tanaman dan akan tertutup kembali ketika kelembaban tanah tercapai. Untuk mengalirkan air hasil olahan menuju tanaman, drip irrigation system menggunakan gravitasi tanpa pompa motor, dimana tekanan air yang diberikan pada emitter haruslah 1 – 3 atm atau 101325 – 303975 Pa. Dari hasil hitungan didapatkan tekanan pada pipa lateral sebagai tempat emitter sebesar 164720.4806 Pa, sehingga rancangan drip irrigation system dapat dieksekusi. Aliran yang terjadi adalah turbulen karena ukuran pipa yang dipakai sehingga tekanan total bervariasi karena adanya gesekan dan kemiringan. Semakin kecil pipa maka aliran akan semakin turbulen, yang menyebabkan perbedaan debit air yang keluar dari emitter sehingga digunakanlah drip emitter. Soil moisture sensor FC28 dan DHT11 berhasil mendeteksi kadar kelembaban tanah dan suhu sekitar pengujian yang dijadikan input untuk menjalankan program sehingga drip irigation dapat berjalan secara otomatis.

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang atas karunia dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan teknik tugas akhir yang berjudul “PERANCANGAN MODEL DRIP IRIGATION SYSTEM DENGAN KENDALI MICROCONTROLLER ARDUINO PADA RAISED BED MENGGUNAKAN AIR OLAHAN SUNGAI LEMBAH KANAYAKAN RINEKAWANAWALUYA POLMAN BANDUNG”, yang bertujuan sebagai salah satu bagian dari tugas akhir progam D4 Teknologi Rekayasa Manufaktur, Jurusan Teknik Manufaktur, Politeknik Manufaktur Bandung. Laporan teknik ini dilaksanakan sebaik - baiknya sehingga penulis banyak memperoleh pemikiran, saran, serta keterangan yang sangat menunjang dalam penulisan laporan ini. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada : 1. Orang tua dan keluarga penulis, yang telah banyak memberikan banyak doa dan dukungan baik secara moril maupun materil. 2. Dr. Heri Setiawan, ST., MT selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, memberi petunjuk, dan motivasi dalam pembuatan tugas akhir maupun penyusunan laporan ini. 3. Seluruh staf pengajar dan instruktur Jurusan Teknik Manufaktur yang telah memberikan nasihat dan bantuan. 4. Seluruh rekan mahasiswa Jurusan Teknik Manufaktur yang ikut membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. 5. Pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan tepat waktu.

Akhir kata, besar harapan penulis apabila laporan teknik tugas akhir ini menjadi sesuatu yang berguna khususnya bagi penulis dan umumnya bagi setiap orang yang membacanya, serta mampu membantu memperkaya ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya dalam dunia Teknik Manufaktur.

Bandung, 06 Oktober 2020

Wisnu Wahyudi

ii

DAFTAR ISI

ABSTRAK .................................................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ................................................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................................. vi DAFTAR TABEL ..................................................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................................................... 1 1.2 Tema................................................................................................................................................... 1 1.3 Judul ................................................................................................................................................... 2 1.4 Rumusan Masalah .............................................................................................................................. 2 1.5 Tujuan dan Manfaat ........................................................................................................................... 2 1.5.1 Tujuan tugas akhir ....................................................................................................................... 2 1.5.2 Manfaat tugas akhir ..................................................................................................................... 2 1.6 Metodologi ......................................................................................................................................... 2 1.7 Sistematika dan Penulisan Laporan ................................................................................................... 3 BAB II LANDASAN TEORI ...................................................................................................................... 4 2.1 Air ...................................................................................................................................................... 4 2.2 Irigasi ................................................................................................................................................. 5 2.3 Irigasi Tetes ........................................................................................................................................ 6 2.4 Komponen Irigasi Tetes ..................................................................................................................... 9 2.5 Raised Bed ....................................................................................................................................... 11 2.6 Mikrokontroler ................................................................................................................................. 12 2.7 Perhitungan ...................................................................................................................................... 13 2.7.1 Tekanan dan Laju Fluida ........................................................................................................... 13 2.7.2 Jenis Aliran Air dalam Pipa....................................................................................................... 14 2.7.3 Head Loss Instalasi Pipa ........................................................................................................... 16 2.7.4 Kebutuhan Air Tanaman ........................................................................................................... 19 2.7.5 Efisiensi Sistem Irigasi Tetes .................................................................................................... 20 2.8 Metode Perancangan ........................................................................................................................ 22 2.8.1 Analisis ...................................................................................................................................... 22 2.8.2 Pembuatan Konsep .................................................................................................................... 23 2.8.3 Merancang ................................................................................................................................. 23 2.8.4 Penyelesaian .............................................................................................................................. 23 iii

BAB III PERANCANGAN ....................................................................................................................... 24 3.1 Tahap Analisis.................................................................................................................................. 24 3.2 Tahap Pembuatan Konsep ................................................................................................................ 24 3.2.1 Memperjelas Pekerjaan ............................................................................................................. 24 3.2.2 Daftar Tuntutan ......................................................................................................................... 24 3.2.3 Diagram Black Box ................................................................................................................... 25 3.2.4 Penguraian Fungsi Keseluruhan ................................................................................................ 25 3.2.5 Tabel Morfologi ........................................................................................................................ 25 3.2.6 Alternatif Fungsi Bagian ........................................................................................................... 25 3.2.7 Pemilihan Alternatif Fungsi Bagian .......................................................................................... 30 3.2.8 Penilaian Variasi Konsep Keseluruhan ..................................................................................... 30 3.2.8.1 Kriteria Penelitian ............................................................................................................... 30 3.2.8.2 Penilaian dari Aspek Teknis ................................................................................................ 30 3.2.8.3 Penilaian dari Aspek Ekonomis .......................................................................................... 31 3.2.9 Pengambilan Keputusan ............................................................................................................ 31 3.3 Tahap Merancang ............................................................................................................................. 33 3.3.1 Tahap Pradesain ........................................................................................................................ 33 3.3.2 Tahap Penyelesaian ................................................................................................................... 34 3.3.3 Gambar Susunan ....................................................................................................................... 34 3.3.4 Penomoran Gambar ................................................................................................................... 35 3.4 Tahap Sistem Kendali ...................................................................................................................... 35 3.4.1 Perancangan Sistem................................................................................................................... 35 3.4.2 Komponen ................................................................................................................................. 36 3.4.3 Perancangan Hardware .............................................................................................................. 41 3.4.3.1 Perancangan Soil Moisture FC28 ........................................................................................ 41 3.4.3.2 Perancangan DHT11 ........................................................................................................... 41 3.4.3.3 Perancangan LCD Display 16x2 ......................................................................................... 42 3.4.3.4 Perancangan Solenoid Valve ............................................................................................... 43 3.4.4 Perancangan Software ............................................................................................................... 44 BAB IV HASIL DAN ANALISIS ............................................................................................................. 45 4.1 Sistem Irigasi Tetes .......................................................................................................................... 45 4.2 Kebutuhan Air Tanaman .................................................................................................................. 46 4.3 Pengujian Suhu dan Kadar Air Tanah .............................................................................................. 47 4.3.1 Penentuan Kondisi Kelembaban Tanah .................................................................................... 49 4.3.2 Pengujian dan Pembuktian Sensor FC28 .................................................................................. 51 4.4 Implementasi Kendali Mikrokontroller............................................................................................ 54 4.5 Pengujian Kinerja Keseluruhan Sistem ............................................................................................ 55 iv

4.6 Hasil Perhitungan ............................................................................................................................. 57 4.6.1 Tekanan, Debit, dan Laju Fluida ............................................................................................... 57 4.6.2 Jenis Aliran Air dalam Pipa....................................................................................................... 59 4.6.3 Head Loss Instalasi Pipa ........................................................................................................... 60 4.7 Analisis Keseluruhan ....................................................................................................................... 63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................................................... 66 5.1 Kesimpulan ...................................................................................................................................... 66 5.2 Saran................................................................................................................................................. 66 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................................ 68 LAMPIRAN ............................................................................................................................................... 69

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Drip Irigation System ............................................................................................................. 1 Gambar 1.2 Diagram Alir Metodologi ....................................................................................................... 3 Gambar 2.1 Grafik Batang Presentase Air di Dunia ( Igor H. Gleick, 1933 ) ............................................ 5 Gambar 2.2 Drip Irigation System Pada Sayuran ....................................................................................... 6 Gambar 2.3 Melalui Alat Aplikasi (1), Melalui Lubang Pipa Lateral (2), Merembes Sepanjang Pipa ...... 9 Gambar 2.4 Komponen Irigasi Tetes ( Emitter, Pipa Lateral, Pipa Utama, Unit Pompa ) ......................... 9 Gambar 2.5 Variasi Tata Letak Drip Irrigation System .............................................................................. 9 Gambar 2.6 Pipa Polyethylene (PE) ......................................................................................................... 10 Gambar 2.7 Variasi Penyambungan Pipa Lateral ..................................................................................... 11 Gambar 2.8 Variasi Emitter ...................................................................................................................... 11 Gambar 2.9 Raised Bed ............................................................................................................................ 11 Gambar 2.10 Mikrokontroller Arduino UNO ........................................................................................... 13 Gambar 2.11 Perhitungan Bernoulli ......................................................................................................... 14 Gambar 2.12 Head Loss pada Sistem Pipa ............................................................................................... 16 Gambar 3.1 Diagram Black Box............................................................................................................... 25 Gambar 3.2 Penguraian Fungsi ................................................................................................................. 25 Gambar 3.3 Diagram Penilaian AFK ........................................................................................................ 32 Gambar 3.4 Alternatif Fungsi Bagian 1 ( AFK 1 ) ................................................................................... 32 Gambar 3.5 Alternatif Fungsi Bagian 2 ( AFK 2 ) ................................................................................... 32 Gambar 3.6 Draft Rancangan ................................................................................................................... 33 Gambar 3.7 Gambar Susunan Alternatif Fungsi Bagian 1 ( AFK 1 ) ....................................................... 34 Gambar 3.8 Gambar Susunan Alternatif Fungsi Bagian 2 ( AFK 2 ) ....................................................... 34 Gambar 3.9 Smart Drip Irigation System ................................................................................................. 36 Gambar 3.10 Mikrokontroller Arduino UNO ........................................................................................... 36 Gambar 3.11 Soil Moisture Sensor ........................................................................................................... 37 Gambar 3.12 DHT11 Sensor .................................................................................................................... 38 Gambar 3.13 Relay ................................................................................................................................... 39 Gambar 3.14 LCD Display ....................................................................................................................... 40 Gambar 3.15 Solenoid Valve .................................................................................................................... 40 Gambar 3.16 Rangkaian Soil Moisture Sensor FC-28 ............................................................................ 41 Gambar 3.17 Rangkaian DHT11 ............................................................................................................ 42 Gambar 3.18 Rangkaian LCD Display 16x2 .......................................................................................... 42 Gambar 3.19 Rangkaian Solenoid Valve ................................................................................................ 43 Gambar 3.20 Rangkaian Servo ..................