OTOMATISASI PENGENDALIAN PENCAHAYAAN UNTUK TANAMAN SELADA (Lactuca sativa L.) DENGAN SISTEM TANAM HIDROPONIK DI DALAM GREENHOUSE
SKRIPSI Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana S-1 Sains
Oleh Dyah Fajar Komala NIM. 12306141030
PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2017
i
ii
SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan di bawah ini: Nama
:
Dyah Fajar Komala
NIM
:
12306141030
Jurusan
:
Pendidikan Fisika
Program Studi
:
Fisika
Fakultas
:
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Judul Skripsi
:
Otomatisasi
Pengendalian
Pencahayaan
untuk
Tanaman Selada (Lactuca sativa L.) dengan Sistem Tanam Hidroponik di dalam Greenhouse.
Menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri dan sepanjang pengetahuan saya tidak berisi materi yang dipublikasikan atau ditulis orang lain sebagai persyaratan menyelesaikan studi di perguruan tinggi lain kecuali pada bagian-bagian tertentu yang saya ambil sebagai acuan atau kutipan dengan mengikuti tata penulisan karya ilmiah yang telah lazim. Apabila terbukti pernyataan ini tidak benar, sepenuhnya menjadi tanggung jawab saya. Yogyakarta, 24 Maret 2017 Yang menyatakan,
Dyah Fajar Komala NIM. 12306141030
iii
iv
MOTTO
“Sesungguhnya Allah melaksanakan urusan yang (dikehendaki)Nya. Sesungguhnya Allah telah mengadakan ketentuan bagi tiap-tiap sesuatu”. (QS. At-Tholaq : 3).
“Hasbunallah wani’mal wakiil, ni’mal maula wa ni’man nashir” “Cukuplah Allah menjadi Penolong kami dan Allah adalah sebaik-baik pelindung”.
“Seorang mukmin yang kuat lebih baik dan lebih dicintai oleh Allah daripada seorang mukmin yang lemah, dan semuanya ada kebaikan. Semangatlah untuk meraih apa yang bermanfaat bagimu dan mintalah pertolongan Allah dan jangan lemah”. (Sabda Rasulullah)
“Hidup di dunia hanya sebentar, manfaatkan waktu untuk beribadah dan buatlah kebahagiaan disetiap waktu”.
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Bismillaahirrahmaanirrahiim Karya ini dipersembahkan kepada: Ayah Bapak dan Bunda Ibu tercinta yang selalu memberi semangat, motivasi dan kasih sayangnya selama ini dan menjadi donatur terbesar dalam kehidupan saya (Rochmadi dan Sukiyani) Kakak dan adik-adik tersayang (Sheranisa Mustika, Tamara Fitria Nanda, Hazim Rafi Rachmadani dan Dzakiyah Nuranisa). Keluarga besar Ahmad Dahlan dan Mentowiryo serta keluarga Om Mansur dan Bude Asih yang selalu memberi bantuan dan dukungannya. Teman-teman seperjuangan selama kuliah yang selalu memberi bantuan dan motivasinya (Udin, Sri, Husnul, Hilma). Teman-teman 7 Pendekar dari awal kuliah hingga akhir kuliah *love* (Edar, Indri, Viky, Nila, Mela). Teman-teman Fisika-B 2012 UNY (Yoradab) yang selalu memberi bantuan, motivasi dan semangat. Teman-teman KKN 1066 (Shanty, Fendi, Danang, Candra, Nanda, Btara, Ayu, Ipeh, Jefri). Teman-teman SMA terbaik (Ayu, Lita, Inayah, Welvi, Ria, Erny, Syifa). Teman-teman Rampoe UGM (Tim Diplomasi Taiwan, Adik Asih Laraswati, dan semua anggota). Teman-teman Happy Bee (Om Singgih, Om Alex, Mba Rori, Asih, Petrik, Niko, Mba Ery, Haby dll). Teman-teman Kost Perkutut.
vi
OTOMATISASI PENGENDALIAN PENCAHAYAAN UNTUK TANAMAN SELADA (Lactuca sativa L.) DENGAN SISTEM TANAM HIDROPONIK DI DALAM GREENHOUSE Oleh Dyah Fajar Komala 12306141030 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat sebuah alat kontrol intensitas cahaya otomatis untuk tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse berukuran (61 x 50 x 52) cm3 sesuai dengan nilai set point, yaitu pada nilai 25 lx, menganalisis sistem kontrol dari fungsi transfer yang diperoleh, dan mengetahui pengaruh kontrol intensitas cahaya terhadap pertumbuhan tanaman selada di dalam greenhouse. Sensor fotodioda dalam penelitian ini digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya. Rangkaian yang digunakan adalah Transimpedance Amplifier (TIA) yang dapat menguatkan arus yang dihasilkan fotodioda ketika menerima cahaya dan mengubahnya menjadi keluaran tegangan yang kemudian dibandingkan dengan nilai set point oleh mikrokontroler Arduino. Pengontrolan dilakukan secara closed-loop menggunakan saklar transistor dan relay untuk mengatur lampu LED dalam keadaan on atau off. LED digunakan sebagai supplemental lighting karena LED lebih aman, mudah dioperasikan, murah dan lebih hemat energi. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa sistem kontrol yang telah dibuat mampu bekerja sesuai dengan set point yang ditentukan, yaitu pada tegangan 2 V atau setara dengan intensitas sebesar 25 lx. Tanaman selada yang dikontrol mengalami pertumbuhan lebih baik daripada yang tidak dikontrol, yaitu selada memiliki daun sebanyak 7-11 helai dengan ukuran rata-rata 5 cm dan berwarna hijau-kekuningan. Kata Kunci: Sistem kontrol, intensitas cahaya, fotodioda, LED, tanaman selada.
vii
LIGHTING CONTROL AUTOMATIZATION FOR LETTUCE (Lactuca sative L.) WITH HYDROPONIC SYSTEM IN GREENHOUSE By: Dyah Fajar Komala 12306141030 ABSTRACK This research aimed to design and make an automatic control device of light intensity for lettuce with hydroponic system in greenhouse with size (61 x 50 x 52) cm3 based on its set point, that was 25 lx, to analyze control system from transfer function, and to determine the influence of light intensity control to growth lettuce in greenhouse. In this research, photodiode was used as a sensor to detect light intensity. The circuit used was Transimpedance Amplifier (TIA) that amplified photodiode current when it received light and converted it into voltage; then the voltage was compared to the set point by Arduino microcontroller. The controlling process worked with closed-loop using transistor switch and relay to turn LED on or turn LED off. LEDs were used as supplemental lighting because LEDs are more secure, easy to operate, cheaper and more efficient. The result of this research showed that the control system that had been created was able to work in accordance to a specified set point, which was at a voltage of 2 V or equivalent to an intensity of 25 lx. Lettuces that were controlled grew better than the ones that were not; each lettuce has about 7-11 leaves with average size of 5 cm and green-yellowish leaves. Keywords: control system, light intensity, photodiode, LED, lettuce.
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan nikmat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Skripsi (TAS) yang berjudul ”OTOMATISASI PENGENDALIAN PENCAHAYAAN UNTUK TANAMAN SELADA (Lactuca sativa L.) DENGAN SISTEM TANAM HIDROPONIK DI DALAM GREENHOUSE”. Penyusunan skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan studi untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada program studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Yogyakarta. Penelitian dan penyusunan skripsi ini tidak dapat berjalan dengan baik tanpa adanya dukungan dan dorongan semangat dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada: 1. Bapak Dr. Hartono, selaku Dekan FMIPA UNY yang telah memberikan izin atas penyusunan skripsi ini. 2. Bapak Yusman Wiyatmo, M.Si., selaku Ketua Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA UNY yang telah memberikan izin penelitian ini. 3. Bapak Nur Kadarisman, M.Si., selaku Koordinator Program Studi Fisika yang telah memberikan izin penelitian ini. 4. Bapak Sumarna, M.Si., M.Eng., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
ix
5. Bapak
Sugiyanto
selaku
laboran
Laboratorium
Elektronika
dan
Instrumentasi FMIPA UNY yang telah bekerja sama selama penulis melakukan penelitian ini. 6. Dosen-dosen Jurusan Pendidikan Fisika FMPA UNY yang telah memberikan banyak ilmu pengetahuan kepada penulis. 7. Teman-teman Fisika B 2012 yang telah berbagi banyak pengalaman dan memberikan motivasi. 8. Semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan penelitian selanjutnya. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi setiap pembaca.
Yogyakarta, 24 Maret 2017 Penulis,
Dyah Fajar Komala NIM. 12306141030
x
DAFTAR ISI Halaman JUDUL ............................................................................................................
i
PERSETUJUAN ..............................................................................................
ii
SURAT PERNYATAAN.................................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................
iv
MOTTO ..........................................................................................................
v
HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................
vi
ABSTRAK ......................................................................................................
vii
ABSTRACK ...................................................................................................
viii
KATA PENGANTAR .....................................................................................
ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xix
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
xx
BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................
1
A. Latar Belakang ....................................................................................
1
B. Identifikasi Masalah ............................................................................
5
C. Batasan Masalah ..................................................................................
6
D. Rumusan Masalah ...............................................................................
6
E. Tujuan Penelitian .................................................................................
7
F. Manfaat Penelitian ...............................................................................
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................
9
A. Tanaman Selada (Lactuca sativa L.) ...................................................
9
B. Hidroponik ..........................................................................................
10
C. Greenhouse ..........................................................................................
xi
11
D. Cahaya .................................................................................................
13
1. Cahaya Matahari .............................................................................
13
a. Karakteristik Pencahayaan ........................................................
14
2. Satuan Untuk Cahaya .....................................................................
17
E. Sistem Kontrol .....................................................................................
18
1. Fungsi Transfer ...............................................................................
18
2. Diagram Blok .................................................................................
19
3. Kontrol Otomatis ............................................................................
21
4. Transformasi Laplace .....................................................................
22
5. Rangkaian Sensor ...........................................................................
25
a. Sensor Fotodioda .......................................................................
25
b. Rangkaian Transimpedance Amplifier (TIA) ............................
28
6. Mikrokontroler Arduino ..................................................................
31
a. Pengertian Arduino ....................................................................
31
b. SD Card .....................................................................................
33
7. Transistor ........................................................................................
33
8. Relay ................................................................................................
34
9. Light Emitting Diode (LED) ...........................................................
37
10. Driver LED ...................................................................................
39
11. Sistem Pengukuran (Kalibrasi) ......................................................
40
BAB III METODE PENELITIAN...................................................................
42
A. Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................................
42
C. Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................
43
D. Program Analisis ..................................................................................
44
xii
E. Teknik Pengambilan Data ....................................................................
44
1. Tahap Rancang Bangun Alat ...........................................................
44
a. Perancangan Disain Alat dan Greenhouse..................................
44
b. Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol Intensitas Cahaya .......
47
2. Tahap Pengujian Alat ......................................................................
50
a. Pengujian Sensor Fotodioda .......................................................
51
b. Pengujian Rangkaian Sistem Kontrol .........................................
51
F. Teknik Analisis Data ............................................................................
52
G. Diagram Alir Tahapan Penelitian .........................................................
53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
54
A. Karakteristik Fotodioda ........................................................................
54
B. Analisis Rancang Bangun Alat ............................................................
56
1. Blok Rangkaian Sensor Fotodioda ..................................................
56
2. Blok Mikrokontroler Arduino .........................................................
59
3. Blok Saklar Transistor .....................................................................
60
4. Blok Relay .......................................................................................
62
5. Blok Lampu LED ............................................................................
63
6. Blok Proses Pengontrolan Intensitas Cahaya ..................................
64
C. Fungsi Transfer Total ...........................................................................
65
D. Pengujian Alat ......................................................................................
67
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................
72
A. Kesimpulan...........................................................................................
72
B. Saran .....................................................................................................
73
xiii
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
74
LAMPIRAN ....................................................................................................
77
xiv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Spektrum cahaya matahari dan satuannya .....................................
16
Gambar 2. Spektrum absorbsi klorofil .............................................................
17
Gambar 3. Diagram blok sistem kontrol closed-loop dengan elemen umpan balik ...............................................................................................
19
Gambar 4. (a) Diagram blok kontroler on-off (b) Diagram blok kontroler on-off dengan differential gap...........
22
Gambar 5. Cara kerja fotodioda .......................................................................
25
Gambar 6. (a) Mode fotovoltaik fotodioda (b) Mode fotokonduktif fotodioda................................................
27
Gambar 7. Fotodioda dengan sebuah resistor pengubah arus ke tegangan .....
27
Gambar 8. Fotodioda dengan op-amp penguat inverting arus ke tegangan ....
28
Gambar 9. Rangkaian Transimpedance Amplifier (TIA) ideal .......................
28
Gambar 10. Op-amp UA741 ...........................................................................
29
Gambar 11. Aliran arus yang mengalir di dalam rangkaian pengondisi sinyal fotodioda.......................................................................................
xv
30
Gambar 12. Arduino UNO ..............................................................................
32
Gambar 13. Modul SD Card Arduino .............................................................
33
Gambar 14. Rangkaian saklar transistor .........................................................
35
Gambar 15. Penggunaan dioda dengan kumparan relay.................................
36
Gambar 16. High Power LED 3 watt dan PCB aluminium ............................
39
Gambar 17. Driver LED .................................................................................
40
Gambar 18. Disain alat penelitian ...................................................................
45
Gambar 19. Konstruksi Greenhouse ...............................................................
45
Gambar 20. Rangkaian sensor fotodioda ........................................................
48
Gambar 21. Diagram alir program Arduino ....................................................
49
Gambar 22. Diagram blok sistem kontrol intensitas cahaya ...........................
50
Gambar 23. Rangkaian pengujian sensitivitas sensor fotodioda .....................
51
Gambar 24. Diagram Alir Penelitian ..............................................................
53
Gambar 25. Hubungan intensitas cahaya terhadap tegangan keluaran rangkaian sensor fotodioda .........................................................................
55
Gambar 26. Diagram blok rangkaian sensor fotodioda ..................................
56
xvi
Gambar 27. Hasil pengujian tegangan keluaran rangkaian sensor sebagai fungsi waktu ...............................................................................
57
Gambar 28. Diagram blok mikrokontroler Arduino .......................................
60
Gambar 29. Diagram blok saklar transistor ....................................................
61
Gambar 30. Rangkaian driver relay ................................................................
62
Gambar 31. Diagram blok relay......................................................................
63
Gambar 32. Diagram blok lampu LED ...........................................................
64
Gambar 33. Diagram blok konversi tegangan ke intensitas cahaya ...............
65
Gambar 34. Diagram blok sistem kontrol intensitas cahaya untuk tanaman selada di dalam greenhouse. ......................................................
65
Gambar 35. Diagram blok hasil penggabungan 1 ...........................................
66
Gambar 36. Diagram blok hasil penggabungan 2 ...........................................
66
Gambar 37. Diagram blok total.......................................................................
66
Gambar 38. Grafik fluktuasi intensitas cahaya yang diwakili nilai tegangan di dalam greenhouse tanpa kontrol intensitas cahaya ................
xvii
68
Gambar 39. Grafik intensitas cahaya di dalam greenhouse ketika adanya kontrol intensitas cahaya........................................................................
69
Gambar 40. (a). Tanaman selada di dalam greenhouse yang dikontrol (b). Tanaman selada di dalam greenhouse yang tidak dikontrol
xviii
70
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Perbandingan antara lampu High Pressure Sodium (HPS), Metal Halide dan Light Emitting Diode (LED) ............................................
3
Tabel 2. Aturan penyederhanaan diagram blok ...............................................
21
Tabel 3. Tabel Transformasi Laplace ..............................................................
24
Tabel 4. Hasil pengujian karakteristik transistor .............................................
60
Tabel 5. Perbandingan hasil tanaman selada dari ketiga greenhouse yang diteliti..................................................................................................
xix
71
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data tegangan keluaran sensor terhadap perubahan intensitas cahaya ........................................................................
78
Lampiran 2. Data fluktuasi intensitas cahaya di dalam greenhouse tanpa alat kontrol ......................................................................
79
Lampiran 3. Data fluktuasi intensitas cahaya di dalam greenhouse setelah dikontrol .......................................................................
82
Lampiran 4. Data respon waktu terhadap kenaikan intensitas cahaya ............. 107 Lampiran 5. Program Arduino untuk mengaktifkan relay rangkaian lampu LED ............................................................................... 108 Lampiran 6. Tanaman selada setelah proses pembibitan dan siap dimasukkan ke dalam greenhouse .............................................. 112 Lampiran 7. Hasil tanaman selada tanpa alat kontrol intensitas cahaya .......... 113 Lampiran 8. Hasil tanaman selada yang dikontrol intensitas cahayanya ......... 113
xx
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Selada merupakan salah satu jenis tanaman yang menjadi prioritas bahan pangan masyarakat. Selada mudah ditemukan dan sering dibudidayakan. Daun tanaman selada memiliki banyak kandungan vitamin dan mineral, seperti vitamin A dan C yang baik untuk fungsi penglihatan dan tulang. Tanaman selada banyak dimanfaatkan sebagai salad. Dalam pertumbuhannya, selada dipengaruhi berbagai faktor seperti faktor genetik dan lingkungan. Lingkungan yang sesuai dengan kebutuhan tanaman selada dapat mendukung pertumbuhan selada dengan baik, seperti suhu, kelembapan udara dan cahayanya. Selain itu, ketersediaan unsur hara juga merupakan salah satu faktor penting. Faktor-faktor yang mendukung dapat meningkatkan kualitas tanaman selada dan nilai jualnya menjadi tinggi. Kualitas tanaman yang baik dapat mempengaruhi kesejahteraan hidup masyarakat, yaitu perkembangan gizi masyarakat, peningkatan ekspor maupun peningkatan pendapatan masyarakat, khususnya masyarakat kecil seperti petani. Kualitas bahan pangan seperti selada dapat diperoleh dengan proses ketersediaan pangan, misalnya dengan bercocok tanam. Dalam bercocok tanam diperlukan lingkungan yang mendukung untuk proses pertumbuhan tanaman. Greenhouse merupakan salah satu solusi di mana lingkungan yang lebih bersih, suhu dan kelembapan serta kebutuhan cahaya yang secara langsung dapat
1
diperoleh dan dikendalikan menggunakan teknologi yang diatur sesuai dengan kebutuhan tanaman untuk meningkatkan proses fotosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tanaman di mana karbohidrat disintesis dari karbondioksida dan air dengan menggunakan cahaya sebagai sumber energinya. Pada dasarnya fotosintesis adalah sebuah reaksi transfer energi. Karbohidrat merupakan sumber energi yang disimpan dalam tanaman dan dapat disebarkan ke akar tanaman, buah atau ke bagian manapun dalam
tanaman
yang
mengalami
pertumbuhan
https://www.cropking.com/blog/light-greenhouse-how-much-enough).
(Brown, Tanpa
adanya cahaya yang cukup, proses fotosintesis akan terhambat dan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Namun pada saat ini, meningkatnya pembangunan yang terjadi di daerah perkotaan dan kegiatan industri yang semakin banyak dilakukan menyebabkan terbatasnya ketersediaan lahan untuk bercocok tanam dan juga kualitas udara menjadi semakin memburuk. Selain itu, industrialisasi dan pola hidup konsumtif juga mengakibatkan peristiwa global warming, sehingga saat ini musim menjadi tidak menentu. Musim yang tidak menentu dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman karena kebutuhan cahaya yang diterima tidak stabil sehingga dapat memperlambat waktu panen. Sistem tanam hidroponik menjadi salah satu solusi akibat terbatasnya ketersediaan lahan. Sistem tanam hidroponik menggunakan air sebagai media tanamnya dengan menambahkan unsur hara sesuai dengan kebutuhan tanaman sehingga kegiatan bercocok tanam dapat dilakukan walaupun di lahan yang
2
sempit dan di lingkungan perkotaan. Pada penelitian ini digunakan sistem wick (sumbu) karena sistem ini sangat sederhana dan tidak menggunakan listrik. Tanaman yang mengalami kekurangan cahaya untuk fotosintesis dapat dibantu dengan pencahayaan tambahan (supplemental lighting). Pencahayaan tambahan (supplemental lighting) sangat bermanfaat ketika musim penghujan tiba, sehingga tanaman tetap dapat memperoleh cahaya untuk melakukan fotosintesis. Terdapat berbagai jenis supplemental lighting, yaitu lampu High Pressure Sodium (HPS), Metal Halide dan Light Emitting Diode (LED). Berikut adalah perbandingan dari ketiga lampu tersebut: Tabel 1. Perbandingan antara lampu High Pressure Sodium (HPS), Metal Halide dan Light Emitting Diode (LED) (Hernandez, 2012) dan (Noer, 2015) High Pressure Sodium (HPS)
Gas yang digunakan adalah sodium dalam keadaan tereksitasi untuk menghasilkan cahaya Konsumsi energi tinggi dan menghasilkan panas Distribusi cahayanya menyebar Waktu hidupnya sekitar 24.000 jam
Metal Halide
Light Emitting Diode (LED)
Gas yang digunakan adalah merkuri, argon dan garam metal-halide
Tidak mengandung gas berbahaya karena solid state yang terbuat dari bahan semikonduktor
Konsumsi energi tinggi dan menghasilkan panas Distribusi cahayanya menyebar Waktu hidupnya sekitar 18.000 jam
Konsumsi energi rendah dan beroperasi pada suhu rendah Distribusi cahayanya lebih sempit Waktu hidupnya sekitar (25.000200.000) jam
Dari ketiga jenis lampu tersebut, maka lampu LED adalah jenis lampu yang lebih aman dan efisien dibanding dengan jenis lampu lainnya. Distribusi
3
cahaya pada LED lebih sempit dan terarah sehingga tidak membutuhkan reflektor untuk memfokuskan cahaya pada daerah tertentu. LED menghasilkan spektrum warna yang selektif dengan intensitas yang tinggi, namun tidak menghasilkan panas sehingga dapat diletakkan dekat dengan tanaman dan tidak mempengaruhi suhu tanaman. Dengan perkembangan teknologi yang semakin maju dan pesat, berbagai permasalahan dapat diminimalisir. LED merupakan salah satu teknologi yang sedang berkembang pesat saat ini. Penggunaan lampu tradisional seperti HPS dan Metal Halide sudah mulai digantikan dengan teknologi LED. Konsumsi energi LED yang rendah dan efektif dapat dimanfaatkan untuk menambah efisiensi energi. Dalam kehidupan sehari-hari terdapat sejumlah tujuan yang harus dicapai. Misalnya, dalam bidang rumah tangga, kita perlu mengatur suhu dan kelembapan rumah dan bangunan untuk kenyamanan hidup. Namun, agar pemakaian energi lebih efisien diperlukan cara terbaik untuk mencapai hal tersebut. Cara untuk mencapai tujuan ini biasanya melibatkan penggunaan sistem kontrol yang melaksanakan strategi kontrol tertentu. Kontrol automatik (otomatis) telah memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan ilmu dan teknologi (Rokim, 2008: 169). Karena kemajuan dalam teori dan praktek kontrol automatik memberikan kemudahan dalam mendapatkan performansi dari sistem dinamik, mempertinggi kualitas dan menurunkan biaya produksi, mempertinggi laju produksi, meniadakan pekerjaan-pekerjaan rutin dan membosankan yang harus dilakukan
4
oleh manusia, dan sebagainya, maka sebagian besar insinyur dan ilmuwan sekarang harus mempunyai pemahaman yang baik dalam bidang ini (Rokim, 2008: 169). Istilah sistem kontrol otomatis didefinisikan sebagai sistem kontrol yang mempunyai umpan balik dengan acuan masukan atau keluaran yang dikehendaki dapat konstan atau berubah secara perlahan dengan berjalannya waktu, mempunyai tugas utama yaitu menjaga keluaran sebenarnya berada pada nilai yang dikehendaki dengan adanya gangguan. Ada banyak contoh sistem kontrol otomatis, salah satu di antaranya adalah kontrol suhu ruangan mobil secara otomatis (Rokim, 2008: 173). Salah satu sistem kontrol otomatis adalah sistem kontrol on-off yang mudah dibuat dan mampu menjadi sebuah sistem yang mengendalikan keadaan sesuai dengan kebutuhan dan dapat mengurangi permasalahan yang ada. Oleh karena itu, dibuatlah suatu sistem kontrol yang dapat bekerja secara otomatis untuk pengendalian intensitas cahaya tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse dengan bantuan cahaya dari lampu LED.
B. Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka dapat diidentifikasi permasalahan sebagai berikut: 1. Kebutuhan cahaya yang diterima tanaman selada tidak stabil yang disebabkan industrialisasi dan musim yang tidak menentu sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan dan waktu panen selada.
5
2. Perlunya dibuat sebuah sistem secara otomatis yang dapat mengendalikan kebutuhan cahaya tanaman untuk meningkatkan pertumbuhannya ketika cahaya yang diterima tanaman jumlahnya sedikit.
C. Batasan Masalah Dalam penelitian ini cakupan masalah yang diteliti dibatasi pada pengendalian fluktuasi intensitas cahaya terhadap tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik (wick system) di dalam greenhouse berukuran (61x50x52) cm3 berbahan plastik dengan atap diberi filter mika berwarna biru dan diasumsikan suhu serta kelembapan udara di dalam greenhouse nilainya sama untuk semua greenhouse yang diteliti. Greenhouse terletak di luar ruangan di mana cahaya yang masuk ke dalam greenhouse berasal dari cahaya apapun. LED jenis HPL berwarna biru dengan range panjang gelombang sekitar (440-480) nm digunakan untuk memenuhi kebutuhan cahaya yang diterima tanaman selada di dalam greenhouse, apabila intensitas cahaya yang dideteksi di dalam greenhouse nilainya di bawah nilai set point yang ditentukan, yaitu 25 lux.
D. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam penelitian ini adalah:
6
1. Bagaimana rancang bangun sebuah sistem kontrol intensitas cahaya secara otomatis untuk tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse? 2. Bagaimana analisis fungsi transfer sistem kontrol intensitas cahaya otomatis untuk tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse tersebut? 3. Apakah kontrol intensitas cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse?
E. Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah yang telah diuraikan di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Merancang dan membuat sebuah alat kontrol intensitas cahaya otomatis di dalam greenhouse sesuai dengan nilai set point. 2. Menganalisis sistem kontrol intensitas cahaya untuk tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse dengan fungsi transfer. 3. Mengetahui pengaruh kontrol intensitas cahaya terhadap pertumbuhan tanaman selada dengan sistem hidroponik di dalam greenhouse.
F. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain untuk memperoleh pengetahuan serta pemahaman mengenai fungsi transfer berdasarkan
7
diagram blok dari setiap komponennya, sehingga dapat mengetahui karakteristik system. Sistem yang dibuat dapat menjadi alat kontrol intensitas cahaya tanaman selada yang efisien untuk penggunaan di dalam greenhouse dan sebagai alat yang dapat digunakan untuk pengoptimalan hasil tanaman.
8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Tanaman Selada (Lactuca sativa L.) Selada merupakan tanaman yang berasal dari negara beriklim sedang. Tanaman selada sudah dibudidayakan sejak 500 tahun sebelum masehi. Komoditas hortikultura berperan penting terhadap perkembangan gizi masyarakat, peningkatan pendapatan petani, perluasan kesempatan kerja, pengembangan agribisnis dan agroindustri, peningkatan ekspor dan pengurangan impor. Nilai ekonomi selada cukup tinggi sehingga tanaman ini menjadi salah satu tanaman prioritas nasional untuk mendukung perkembangan pangan di Indonesia (Rukmana, 1994). Selada tumbuh baik di dataran tinggi (pegunungan). Di dataran rendah daunnya kecil-kecil dan cepat berbunga. Pertumbuhan optimal pada tanah yang subur banyak mengandung humus, mengandung pasir atau lumpur. Suhu yang optimal untuk tumbuhnya antara (15-20)°C, pH tanah antara (5-6,5). Waktu tanam terbaik adalah pada akhir musim hujan. Walaupun demikian, selada dapat pula ditanam pada musim kemarau dengan pengairan atau penyiraman yang cukup (BPTP Yogyakarta, 2011). Suhu sedang adalah hal yang ideal untuk produksi selada berkualitas tinggi; suhu optimumnya untuk siang hari adalah 20°C dan malam hari adalah 10°C. Suhu yang lebih tinggi dari 30°C biasanya menghambat pertumbuhan. Umumnya intensitas cahaya tinggi dan hari panjang meningkatkan laju pertumbuhan, dan mempercepat perkembangan luas daun sehingga daun menjadi
9
lebih lebar, yang berakibat pembentukan kepala menjadi lebih cepat (Rubatzky, 1999).
B. Hidroponik Istilah hidroponik yang berasal dari bahasa Latin yang berarti hydro (air) dan ponos (kerja). Istilah hidroponik pertama kali dikemukakan oleh W.F. Gericke dari University of California pada awal tahun 1930-an, yang melakukan percobaan hara tanaman dalam skala komersial yang selanjutnya disebut nutrikultur atau hydroponics. Selanjutnya hidroponik didefinisikan secara ilmiah sebagai suatu cara budidaya tanaman tanpa menggunakan tanah, akan tetapi menggunakan media inert seperti gravel, pasir, peat, vermikulit, pumice atau sawdust, yang diberikan larutan hara yang mengandung semua elemen esensial yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan normal tanaman (Resh, 1998). Budidaya tanaman secara hidroponik memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan budidaya secara konvensional, yaitu pertumbuhan tanaman dapat dikontrol, tanaman dapat berproduksi dengan kualitas dan kuantitas yang tinggi, tanaman jarang terserang hama penyakit karena terlindungi, pemberian air irigasi dan larutan hara lebih efisien dan efektif, dapat diusahakan terus-menerus tanpa tergantung oleh musim, dan dapat diterapkan pada lahan yang sempit (Harris, 1988). Menurut Susila (2013: 3), berdasarkan penggunaan media atau substratnya hidroponik dikelompokkan menjadi dua, yaitu Substrate System dan Bareroot
10
System. Substrate System merupakan sistem yang menggunakan media tanam sedangkan Bareroot System tidak menggunakan media tanam untuk membantu pertumbuhan tanamannya. Pada penelitian ini dilakukan sistem yang pertama, yaitu Substrate System menggunakan rockwool. Rockwool adalah nama komersial media tanaman utama yang telah dikembangkan dalam sistem budidaya tanaman tanpa tanah. Bahan ini berasal dari bahan batu basalt yang bersifat inert yang dipanaskan sampai mencair, kemudian cairan tersebut di-spin (diputar) seperti membuat aromanis sehingga menjadi benang-benang yang kemudian dipadatkan seperti kain „wool‟ yang terbuat dari „rock‟. Rockwool biasanya dibungkus dengan plastik. Rockwool ini juga populer dalam sistem bag culture sebagai media tanam. Rockwool juga banyak dimanfaatkan untuk produksi bibit tanaman sayuran dan tanaman hias (Susila, 2013: 3-4).
C. Greenhouse Rumah kaca (greenhouse) merupakan alat pelindung tanaman secara tertutup dari bahan yang terbuat dari plastik atau bahan lain, yang mana bahan tersebut diletakkan menyelubungi suatu tanaman dengan ketinggian tertentu sehingga diperoleh iklim basah dan hangat serta bebas dari stres yang menyebabkan pertumbuhan tanaman terganggu. Dalam rumah kaca, faktor iklim mempunyai pengaruh besar terhadap pertumbuhan dan hasil produksi tanaman. Iklim merupakan faktor yang paling dominan yang mempengaruhi keduanya dan dapat direkayasa oleh manusia. Tanaman tidak dapat bertahan dalam iklim yang
11
buruk, kalaupun dapat bertahan tidak akan dapat diharapkan hasil panen yang optimal. Secara umum iklim dalam greenhouse yang baik dicirikan oleh temperatur, penyinaran matahari, kelembapan relatif dan CO2 (Sunardi, 2004: 3). Rumah kaca merupakan media yang digunakan untuk mengendalikan dan menjaga keadaan iklim, serta lingkungan di dalam suatu ruangan atau bisa disebut dengan iklim buatan untuk menjaga kelembapan udara, tanah, suhu dan intensitas cahaya. Oleh karena itu besarnya suhu, tingkat kelembapan dan kadar asam dalam tanah di dalam rumah kaca tersebut akan berbeda dengan kondisi suhu, kelembapan dan tanah di luarnya. Beberapa parameter yang diperhatikan di dalam rumah kaca, diantaranya adalah suhu ruangan, suhu tanah, kelembapan udara, pengairan, pemupukan, kadar cahaya dan pergerakan sirkulasi udara (ventilasi). Rumah kaca untuk daerah beriklim tropis sangat memungkinkan dan mempunyai banyak keuntungan dalam produksi dan budidaya tanaman. Produksi dapat dilakukan sepanjang tahun tanpa dipengaruhi perubahan cuaca, di mana produksi dalam lahan yang terbuka tidak memungkinkan karena adanya berbagai faktor yang tidak menunjang dalam budidaya tanaman seperti curah hujan yang terlalu tinggi, suhu yang ekstrim, angin yang kencang dan berbagai faktor lainnya (Yopi, 2014: 6).
12
D. Cahaya 1.
Cahaya Matahari Cahaya (radiasi) adalah gelombang elektromagnetik yang melewati ruang dan
datang sebagai paket energi diskrit (foton). Setiap foton memiliki panjang gelombang dengan tingkat energi tertentu (E, dalam joule). (2.1) : Energi per foton (joule per foton) : Konstanta Planck (
J·s)
: Kecepatan cahaya (
m/s)
: Panjang gelombang (meter) (Hernandez, 2012: 2). Cahaya mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis. Cahaya secara langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan setiap tanaman. Pengaruh cahaya secara langsung dapat diamati dengan membandingkan tanaman yang tumbuh dalam keadaan gelap dan terang. Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang dan batang tidak kukuh. Sebaliknya dalam keadaan terang tumbuhan lebih pendek, batang kukuh, daun berkembang sempurna dan berwarna hijau. Dalam fotosintesis, cahaya berpengaruh langsung terhadap ketersediaan makanan. Tumbuhan yang tidak terkena cahaya tidak dapat membentuk klorofil, sehingga daun menjadi pucat. Lama penyinaran mempunyai
13
pengaruh yang spesifik terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan (Yopi, 2014: 7). Setiap
jenis
tanaman
memiliki
sifat
yang
berbeda
dalam
hal
fotoperiodisme, yaitu lamanya penyinaran dalam satu hari yang diterima tanaman. Perbedaan respon tanaman terhadap lama penyinaran atau disebut juga fotoperiodisme, menjadikan tanaman dikelompokkan menjadi tanaman hari netral, tanaman hari panjang, dan tanaman hari pendek. Kekurangan cahaya matahari akan mengganggu proses fotosintesis dan pertumbuhan, meskipun kebutuhan cahaya tergantung pada jenis tanaman. Di daerah tropis dengan intensitas yang tinggi, fotooksidasi lebih kecil dibandingkan di daerah sedang, oleh karena itu fotorespirasinya cepat. Hal ini mengakibatkan sintesis protein kurang. Intensitas cahaya matahari menunjukkan pengaruh primer pada fotosintesis, dan pengaruh sekundernya pada morfogenetik. Pengaruh terhadap morfogenetik hanya terjadi pada intensitas rendah (Fitter dan Hay, 1991). Pengaruh tanaman dalam
kaitannya dengan intensitas cahaya salah
satunya adalah penempatan daun dalam posisi di mana akan diterima intersepsi cahaya maksimum. Daun yang menerima intensitas maksimal adalah daun yang berada pada tajuk utama yang terkena sinar matahari (Fitter dan Hay, 1991).
a.
Karakteristik Pencahayaan Cahaya memiliki tiga karakteristik dasar: kuantitas, kualitas dan lamanya
penyinaran yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Kuantitas cahaya merujuk
14
pada intensitas atau konsentrasi cahaya, yaitu jumlah cahaya yang disuplai ke tanaman yang digunakan untuk fotosintesis. Tanaman menerima sebagian besar cahaya sampai titik saturasi, kapasitas yang tinggi tersebut menyebabkan tanaman tumbuh melalui proses fotosintensis. Kualitas cahaya merujuk pada warna atau panjang gelombang yang mengenai tanaman dan dapat ditingkatkan menggunakan supplemental lighting. Terdapat perbedaan jumlah cahaya dari sumber yang ada. Fluorescent atau cool-white memiliki kualitas cahaya yang tinggi pada range biru dan digunakan untuk tanaman yang memiliki daun yang banyak. Lamanya penyinaran (fotoperiode) adalah lamanya hari atau jumlah jam per hari untuk tanaman menerima cahaya. Fotoperiode untuk tanaman dibagi menjadi tiga, yaitu tanaman hari panjang, tanaman hari pendek dan tanaman hari netral (Mattson, 2011).
b. Spektrum Cahaya Spektrum radiasi matahari terdiri dari sinar gelombang pendek dan sinar gelombang panjang. Sinar gelombang pendek, yaitu ultraviolet, sinar x, dan sinar gamma. Sedangkan yang termasuk sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah. Jumlah dari radiasi matahari biasanya lebih besar daripada radiasi gelombang panjang (kecuali pada malam hari). Oleh karena itu, hanya sebagian radiasi matahari yang digunakan oleh tanaman untuk fotosintesis. Hal ini disebut sebagai Photosynthetically Active Radiation (PAR) yang terdiri dari rentang panjang gelombang antara (400-700) nm dan masuk ke dalam spektrum cahaya tampak (380-770) nm yang dapat dilihat oleh mata manusia.
15
Gambar 1. Spektrum cahaya matahari dan satuannya (Hernandez, 2012: 5)
Jumlah energi yang terdapat pada cahaya berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya (panjang gelombang terbesar memiliki energi yang paling sedikit). Hal ini menjelaskan bahwa cahaya biru memiliki energi lebih banyak daripada cahaya merah. Walaupun demikian, cahaya biru akan menyebabkan respon yang sama seperti cahaya merah. Klorofil adalah pigmen berwarna hijau pada tumbuhan. Pigmen ini berperan penting dalam proses fotosintesis dengan menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 bahwa absorbansi maksimal klorofil a dan b terjadi pada cahaya biru dan merah. Cahaya merah dan biru merupakan kebutuhan penting bagi tanaman dalam perkembangan luas daun dan peningkatan biomassa.
16
Gambar 2. Spektrum absorbsi klorofil (Hernandez, 2012: 6)
Menurut Muneer. et al (2014), biomassa dan parameter fotosintesis pada tanaman selada mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan intensitas cahaya dibawah cahaya LED berwarna biru. Membuka dan menutupnya stomata dan sebagian besar aktivitas fotosintesis merespon LED biru dengan intensitas tinggi. Respon fotosintesis lebih sensitif pada LED biru daripada LED merah dan hijau. LED biru yang dikombinasikan dengan intensitas cahaya yang tinggi lebih efisien dalam produksi biomassa tanaman.
2.
Satuan Untuk Cahaya Satuan merupakan sesuatu yang dapat menunjukkan kuantitas suatu
besaran. Satuan selalu berkaitan dengan pengukuran fisika. Terdapat beberapa satuan yang digunakan untuk besaran cahaya, seperti candela, lumens dan lux.
17
Lux merupakan satuan cahaya yang banyak digunakan dalam pengukuran intensitas cahaya. Lux adalah banyak arus yang datang pada satu unit bidang. Satu lux sama dengan iluminansi pada bidang bola berjari-jari 1 m yang memiliki titik pusat sumber cahaya sebesar 1 Cd. Satuan lain yang biasa dipakai pada alat-alat optik yaitu fc (footcandle). 1 lm/ft2 sama dengan 10,79 lux (Noer, 2015: 6).
E. Sistem Kontrol Sistem kontrol dalam hal ini mempunyai pengertian sebagai sistem yang mengontrol sebuah variabel untuk mendapatkan nilai yang diinginkan (Bolton, 2006: 85). Sistem kontrol yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu sistem kontrol closed-loop yang merupakan sistem kontrol di mana sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Sistem kontrol ini memiliki fungsi memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan (Ogata, 1995: 4).
1.
Fungsi Transfer Istilah gain digunakan untuk menunjukkan relasi antara masukan dan
keluaran sebuah sistem, di mana gain G = keluaran/masukan. Bila masukan dan keluaran sistem yang dinyatakan dalam bentuk fungsi s, maka fungsi alih atau transfer function G(s) didefinisikan sebagai [keluaran Y(s)/masukan X(s)] ketika semua kondisi mula-mula sebelum masukan dikenakan adalah sama dengan nol.
18
Sistem linier paramater konstan dinyatakan dengan persamaan diferensial linier berikut: ̇
̇ (2.2)
dengan (
).
adalah keluaran sistem dan ( )
[ [
adalah masukan sistem. ] ]
( )
(2.3)
( )
(Ogata, 2003: 107).
2.
Diagram Blok
𝐸(𝑠)
𝑅(𝑠)
𝐺(𝑠)
𝐶(𝑠)
𝐵(𝑠) 𝐻(𝑠)
Gambar 3. Diagram blok sistem kontrol closed-loop dengan elemen umpan balik
Untuk sistem kontrol seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, keluaran ( ) dan masukan ( ) dihubungkan sebagai berikut:
19
( ) ( ) Apabila
( )
( )
( ) ( ) ( )
( ) ( )
(2.4) (2.5)
( ) dari persamaan (2.5) disubstitusikan ke persamaan (2.4),
maka diperoleh ( )[ ( )
( ) ( )
( )
( )
Hubungan fungsi transfer
( ) ( )]
(2.6) (2.7)
( ) ( )
( ) terhadap
( ) disebut sebagai fungsi
transfer closed-loop. Fungsi transfer ini berkaitan dengan dinamika sistem closedloop terhadap elemen umpan maju dan elemen umpan balik. Sehingga dari persamaan (2.7) diperoleh, ( )
( )
( ) ( )
( )
(2.8)
Keluaran (respon) sistem closed-loop tergantung pada kedua fungsi transfer dan karakter masukan (Ogata, 2003: 494). Blok-blok hanya dapat dihubungkan secara seri jika keluaran suatu blok tidak dipengaruhi oleh blok-blok yang mengikutinya. Jika terdapat pengaruh pembebanan antar komponen, maka perlu dilakukan penggabungan ke dalam satu blok saja. Dalam menyederhanakan diagram blok, perlu diperhatikan beberapa hal berikut: a.
Hasil kali fungsi alih pada arah umpan maju harus tetap sama.
b.
Hasil kali fungsi alih pada pengelilingan lingkar tertutup harus tetap sama.
20
Aturan umum dalam menyederhanakan diagram blok adalah dengan memindahkan titik cabang dan titik penjumlahan, saling menukar titik penjumlahan dan kemudian menghilangkan lingkar umpan balik di dalamnya. Tabel 2. Aturan penyederhanaan diagram blok (Noer, 2015: 13) No.
Diagram blok asal 𝐴
𝐴𝐺 𝐺
1.
𝐺
𝐴
Diagram blok pengganti 𝐴𝐺 𝐺
𝐴
𝐵
𝐺
𝐴
2.
𝐴𝐺 𝐺
𝐺 𝐺
𝐺 𝐺𝐺
𝐵
𝐺
3.
Kontrol Otomatis Dalam sistem kontrol dua posisi, elemen penggeraknya hanya memiliki
dua kedudukan tetap yaitu nyala atau mati. Jika sinyal keluaran dari kontroler adalah
( ) dan sinyal error nya adalah ( ), maka dalam kontrol dua posisi ini
sinyal
( ) akan berada pada nilai yang tetap, maksimum atau minimum
tergantung pada sinyal error nya apakah bernilai positif atau negatif, sehingga
di mana
dan
( )
, jika
( )
( )
, jika
( )
bernilai konstan. Nilai minimum
(Ogata, 2003: 502).
21
(2.9) adalah nol atau
Ogata (2003: 502) mengatakan differential gap merupakan suatu rentang di mana sinyal error harus bergerak sebelum terjadi pertukaran nilai keluaran kontroler.
Differential
gap
menyebabkan
( )
keluaran
kontroler
mempertahankan nilainya sampai sinyal error bergerak sedikit melebihi nilai nol. Dalam beberapa kasus, differential gap terjadi karena gesekan yang tidak diinginkan dan kelambatan gerak. Namun, differential gap mencegah operasi onoff yang terlalu sering yang dapat menyebabkan cepat aus dan menghabiskan banyak energi.
(b) Gambar 4. (a) Diagram blok kontroler on-off (b) Diagram blok kontroler on-off dengan differential gap (Ogata, 2003: 503) 4.
Transformasi Laplace Transformasi Laplace merupakan sebuah metode operasional yang dapat
digunakan untuk menyelesaikan persamaan diferensial linier. Kelebihan dari metode ini adalah memungkinkan penggunaan teknik grafis untuk meramal performansi sistem tanpa menyelesaikan persamaan diferensial sistem (Ogata, 1995: 20).
22
Transformasi Laplace merupakan suatu fungsi ( ), di mana
sebagai
( ) di mana ( ) [ ( )]
dari , atau dapat ditulis
adalah variabel kompleks. Jika terdapat sebuah fungsi untuk
( )
, maka transformasi Laplacenya adalah: [ ( )]
∫
( )
∫
(2.10) ( ) dari transformasi
Proses sebaliknya untuk mencari fungsi waktu
Laplace ( ) disebut sebagai invers transformasi Laplace, dengan notasi [ ( )]
( )
(2.11)
Beberapa fungsi dapat ditemui dalam operasi transformasi Laplace, salah satunya fungsi eksponensial. ( )
untuk untuk
di mana
dan
(2.12)
konstan. Transformasi Laplace dari fungsi eksponensial ini
diperoleh sebagai berikut: [
]
∫
dengan syarat konvergensi, yaitu
∫
(
)
(2.13)
(Ogata, 2003: 15).
Metode transformasi Laplace menghasilkan solusi persamaan diferensial linier secara lengkap. Metode sederhana untuk menemukan solusi lengkap dari persamaan diferensial memerlukan penaksiran konstanta integrasi dari kondisi awal. Namun, dalam metode transformasi Laplace ini hal tersebut tidak perlu dilakukan karena secara otomatis kondisi awal termasuk ke dalam persamaan diferensial transformasi Laplace (Ogata, 2003: 34).
23
Jika semua kondisi awal adalah nol, maka transformasi Laplace dari persamaan diferensial yang diperoleh hanya dengan mengganti dengan
dengan ,
, dan seterusnya (Ogata, 2003: 34).
Berikut langkah-langkah penggunaan transformasi Laplace: a.
Mengubah persamaan diferensial menjadi persamaan aljabar dalam domain dan melakukan manipulasi aljabar seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian.
b.
Mentransformasikan kembali fungsi dalam bentuk
menjadi fungsi waktu
dengan invers transformasi Laplace. Tabel 3. Tabel Transformasi Laplace (Ogata, 2003: 18)
24
5.
Rangkaian Sensor
a.
Sensor Fotodioda
Gambar 5. Cara kerja fotodioda (Scherz, 2013: 1219)
Fotodioda adalah sebuah perangkat yang mengubah energi cahaya (energi foton) menjadi energi listrik. Jika kaki anoda dan katoda fotodioda disambung dengan kabel lalu fotodioda ditempatkan di tempat yang gelap, maka tidak ada arus yang mengalir melalui kabel. Namun, ketika fotodioda disinari maka fotodioda menjadi sumber arus lemah yang dapat mengalirkan arus dari katoda menuju anoda melalui sambungan kabel tersebut (Scherz, 2013: 1218). Fotodioda terbuat dari lapisan tipis semikonduktor tipe-p dan tipe-n (pada sisi n terdapat elektron; pada sisi p terdapat hole). Sisi n dianggap sebagai katoda, sisi p dianggap sebagai anoda. Jika fotodioda disinari cahaya, sejumlah foton akan melewati
semikonduktor-p
bertumbukan
dengan
dan
elektron
semikonduktor-n. pada
Beberapa
semikonduktor-p,
foton
menginjeksi
akan dan
menghasilkan hole. Jika tumbukan tersebut cukup dekat dengan sambungan pn,
25
injeksi elektron tersebut akan melewati sambungan. Sehingga akan terdapat banyak elektron pada sisi n dan terdapat banyak hole pada sisi p. Pemisahan muatan positif dan negatif ini menyebabkan beda potensial di kedua sisi. Jika katoda (sisi n) dan anoda (sisi p) dihubungkan dengan kabel maka arus akan mengalir dari anoda ke katoda (Scherz, 2013: 1219-1220). Terdapat dua mode operasi fotodioda, yaitu mode fotovoltaik dan fotokonduktif. Pada mode fotovoltaik, fotodioda mengubah energi cahaya menjadi arus yang dapat diukur menggunakan alat ukur. Hubungan antara intensitas cahaya (kecerahan) terhadap arus adalah linear. Pada mode fotokonduktif, fotodioda disambungkan dengan sebuah sumber tegangan dengan arah reversebias. Hal ini dilakukan karena arus yang dihasilkan fotodioda tidak cukup untuk menjalankan sebuah rangkaian pendeteksi cahaya. Ketika kondisi gelap, arus lemah yang dihasilkan fotodioda yang disebut sebagai dark current (dalam range nA) mengalir melewati fotodioda. Ketika fotodioda disinari, arus yang besar akan mengalir. Pada rangkaian mode fotokonduktif, baterai digunakan untuk menaikkan arus keluaran fotodioda. Sebuah resistor yang dihubungkan secara seri dengan dioda dan baterai dapat digunakan untuk kalibrasi alat ukur (Scherz, 2013: 1220-1221).
26
(a)
(b)
Gambar 6. (a) Mode fotovoltaik fotodioda, (b) Mode fotokonduktif fotodioda (Scherz, 2013: 1220-1221)
Cara sederhana untuk membaca arus yang dihasilkan fotodioda adalah mengubah arus tersebut ke tegangan dengan sebuah resistor seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Rangkaian ini sangat sederhana, tapi memiliki kekurangan di mana harus menghasilkan tegangan yang melalui resistor sedangkan arus yang dihasilkan fotodioda sangat kecil. Fotodioda juga memiliki kapasitansi yang sebanding dengan daerah sambungannya (depletion layer) yang juga menentukan respon waktu dari fotodioda (
) (Eugeniy, 2012: 87).
Gambar 7. Fotodioda dengan sebuah resistor pengubah arus ke tegangan (Eugeniy, 2012: 87)
Semakin besar tegangan yang dihasilkan fotodioda, arus keluaran fotodioda tidak lagi sebanding dengan intensitas cahaya. Sebuah op-amp menyelesaikan masalah tersebut dengan menjaga tegangan yang melewati
27
fotodioda sama dengan nol untuk semua intensitas cahaya dan juga menguatkan sinyal pada rangkaian pengubah arus ke tegangan (Eugeniy, 2012: 87).
Gambar 8. Fotodioda dengan op-amp penguat inverting arus ke tegangan (Eugeniy, 2012: 87)
b. Rangkaian Transimpedance Amplifier (TIA)
Gambar 9. Rangkaian Transimpedance Amplifier (TIA) ideal (Smith, 2014)
Transimpedance Amplifier (TIA) sering digunakan untuk mengubah keluaran arus sebuah sensor seperti pada fotodioda menjadi keluaran tegangan, karena banyak rangkaian dan alat yang hanya menerima masukan berupa tegangan. Rangkaian TIA terdiri dari sebuah op-amp dan resistor feedback, di mana resistor feedback terhubung dengan keluaran op-amp dan masukan inverting
28
op-amp. Arus fotodioda mengalir melalui resistor feedback karena arus tidak mengalir melalui op-amp. Penguat Operasional (op-amp) adalah penguat DC (searah) yang memiliki gain yang sangat tinggi, biasanya dalam orde 100.000 atau lebih, yang dikemas dalam bentuk IC pada sebuah chip silikon. Op-amp ini mempunyai dua masukan, yang dikenal sebagai masukan pembalik (−) dan masukan non-pembalik (+). Penguat operasional merupakan elemen yang banyak digunakan dalam rangkaianrangkaian pengondisian dan pemrosesan sinyal. Rangkaian filter pasif sangat sederhana dan dapat digunakan untuk memfilter sinyal yang tidak diinginkan. Namun, karena filter pasif terdiri dari komponen pasif (resistor dan kapasitor), filter pasif menarik arus dari masukan dan ditambahkan “beban” yang dihubungkan ke keluaran rangkaian filter. Opamp dapat menyelesaikan masalah tersebut di mana arus yang diambil dari masukan sangat kecil (karena op-amp memiliki resistansi internal yang besar, lebih dari 10 MΩ). Demikian juga sebagai perangkat aktif, op-amp menyuplai arus untuk mengendalikan keluaran sehingga meminimalisir dampak pada rangkaian keluaran. Oleh karena itu, op-amp sering digunakan pada sambungan resistor dan kapasitor untuk membuat rangkaian filter aktif (Morris, 2013: 139).
Gambar 10. Op-amp UA741 (Gopal, 2016)
29
Gambar 11. Aliran arus yang mengalir di dalam rangkaian pengondisi sinyal fotodioda
Arus-arus yang mengalir dalam rangkaian pengondisi sinyal fotodioda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11, dapat ditentukan sebagai berikut: (
)
( )
(2.14)
Arus yang mengalir ke dalam penguat dapat diabaikan, sehingga diperoleh (2.15) Jadi, (
)
( )
(2.16)
Karena penguat operasional terhubung dengan feedback negatif, maka tegangan pada terminal negatif dan terminal positifnya sama sehingga Kemudian
.
disubstitusikan ke persamaan (2.16), (2.17)
( )
30
Dengan menggunakan transformasi Laplace dan menganggap keadaan awal sama dengan nol, maka diperoleh ( )
( )
( )
(2.19)
( )
6.
Mikrokontroler Arduino
a.
Pengertian Arduino
(2.18)
Arduino adalah salah satu produk berlabel Arduino yang sebenarnya adalah suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroler ATmega328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer). Arduino Uno mengandung mikroprosesor (berupa Atmel AVR) dan dilengkapi dengan oscillator 16 MHz (yang memungkinkan operasi berbasis waktu dilaksanakan dengan tepat) dan regulator (pembangkit tegangan) 5 V. Sejumlah pin tersedia di papan. Pin 0 hingga 13 digunakan untuk isyarat digital yang hanya bernilai 0 atau 1, sedangkan pin A0-A5 digunakan untuk isyarat analog. Arduino Uno dilengkapi dengan Static Random-Access Memory (SRAM) berukuran 2KB untuk memegang data, flash memory berukuran 32KB, dan Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) untuk menyimpan program.
31
Gambar 12. Arduino UNO (Djuandi, 2011: 5)
Menurut Djuandi (2011: 4-12), software Arduino meliputi IDE (Integrated Development Environment) untuk menulis program, driver untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library untuk pengembangan program. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari:
Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing.
Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino. Sebuah perintah pengendalian dapat dijalankan melalui program yang
dimasukkan ke dalam Arduino. Pengendalian LED hingga pengontrolan robot dapat diimplementasikan dengan papan yang relatif kecil ini.
32
b. SD Card Micro-SD Card Module adalah sebuah perangkat sederhana yang dapat mentransfer data untuk dan dari SD card. Pin keluaran secara langsung kompatibel dengan Arduino, namun dapat juga digunakan dengan mikrokontroler lainnya. Perangkat ini mampu untuk penyimpanan data massal dan data logging untuk penelitian yang dilakukan. Module ini memiliki antarmuka SPI yang kompatibel dengan SD card dan menggunakan supply 5 V atau 3,3 V yang kompatibel dengan Arduino Uno/Mega. SD module memiliki berbagai aplikasi seperti data logger, audio, video dan grafis.
Gambar 13. Modul SD Card Arduino (Sumber: http://store.fut-electronics.com/products/micro-sd-card-module)
7.
Transistor Transistor adalah komponen semikonduktor yang bekerja sebagai kontrol
switch atau kontrol amplifier. Transistor mampu mengontrol aliran arus listrik. Sebuah transistor bipolar NPN menggunakan input arus kecil dan tegangan positif pada basisnya untuk mengontrol arus kolektor ke emitor yang lebih besar. Untuk
33
transistor NPN, tegangan pada kolektor VC lebih besar sekitar sepersepuluh volt dari tegangan pada emitor VE. Jika tidak demikian, arus tidak akan mengalir pada sambungan kolektor-emitor, walaupun diberikan tegangan pada basisnya. Tegangan drop dari basis ke emitor sekitar 0,6 V. Hal ini menjelaskan bahwa tegangan basis VB sedikitnya 0,6 V lebih besar dari tegangan emitor VE (Scherz, 2013: 1014-1023).
8.
Relay Untuk sebuah sistem listrik yang terdiri dari komponen kapasitansi dan
resistansi, ketika suplai tegangannya dibuat dalam kondisi on, berarti terdapat masukan tegangan berbentuk tangga satuan ke sistem, maka arus rangkaian akan berubah terhadap waktu sebelum pada akhirnya mencapai nilai keadaan tunak (Bolton W, 2006). Dengan mode kontrol on-off, pada intinya pengontrol merupakan sebuah saklar yang diaktivasi oleh sinyal error dan hanya menyuplai sinyal pengoreksi on-off. Keluaran pengontrol hanya mempunyai dua nilai yang mungkin, yang ekuivalen dengan kondisi on dan off. Karenanya, pengontrol on-off sering dikenal dengan istilah pengontrol dua-langkah. Kontol on-off merupakan mode kontrol yang sederhana dan murah, dan sering kali digunakan di mana osilasi dapat direduksi hingga level yang dapat diterima. Salah satu bentuk pengontrol on-off yang banyak digunakan adalah relay (Bolton W, 2006).
34
Untuk mengubah keadaan relay, tegangan yang melalui kumparan magnetik relay setidaknya ±25% dari nilai tegangan spesifik relay. Tegangan yang terlalu besar dapat merusak kumparan magnetik, sedangkan tegangan yang sangat kecil tidak cukup untuk menjalankan relay atau bahkan menyebabkan relay bekerja secara tidak stabil (Scherz, 2013: 730). Kumparan relay bertindak seperti sebuah induktor. Induktor tidak menghendaki perubahan arus secara tiba-tiba. Jika arus yang mengalir melewati kumparan secara tiba-tiba diputus, switch akan dibuka dan kumparan akan merespon, tegangan sangat besar yang melewatinya menyebabkan lonjakan arus yang besar. Secara fisika, fenomena ini menghasilkan lonjakan medan magnetik dalam kumparan ketika arus diputus secara tiba-tiba (Scherz, 2013: 731).
Gambar 14. Rangkaian saklar transistor (Scherz, 2013: 734)
Rangkaian pada Gambar 14 dapat digunakan jika sebuah relay dikendalikan oleh tegangan kontrol dengan nilai yang berubah-ubah. Transistor
35
bipolar NPN bertindak sebagai katup kontrol aliran arus. Ketika tidak ada input tegangan atau arus yang melalui basis transistor, channel kolektor ke emitor akan ditutup yang kemudian akan menghalangi arus yang mengalir ke kumparan relay. Namun, jika terdapat input tegangan dan arus yang cukup besar melalui basis transistor, channel kolektor ke emitor akan dibuka sehingga arus akan mengalir ke kumparan relay (Scherz, 2013: 735). Ketika arus mengalir melalui sebuah induktor maka switch akan off secara tiba-tiba, lonjakan medan magnetik akan menghasilkan tegangan yang sangat besar secara tiba-tiba pada kumparan induktor. Hal ini sering terjadi terutama pada kumparan relay. Sebuah dioda yang ditempatkan paralel dengan kumparan relay akan melindungi rangkaian dengan men-short circuit lonjakan tegangan tinggi tersebut dan juga melindungi kontak mekanik relay yang sering mengalami slapped selama proses induktif (Scherz, 2013: 976).
Gambar 15. Penggunaan dioda dengan kumparan relay (Scherz, 2013: 976)
36
9.
Light Emitting Diode (LED) LED adalah salah satu jenis diode semikonduktor yang dapat dikontrol
susunan spectralnya dan intensitas cahayanya dapat disesuaikan terhadap fotoreseptor tanaman agar melengkapi pertumbuhan yang lebih baik dan mempengaruhi morfologi tanaman dalam proses fisiologis seperti pembungaan dan efisiensi fotosintesis (Yeh N, 2009). LED mampu menghasilkan intensitas yang tinggi dengan keluaran panas yang rendah dan mampu mempertahankan keluaran cahayanya sampai bertahun-tahun. LED tidak memiliki filamen seperti pada lampu pijar atau lampu fluorescent yang membutuhkan energi listrik yang lebih dan menghasilkan panas, LED menghasilkan panas yang rendah sehingga dapat ditempatkan dekat dengan tanaman dan keluarannya dapat diubah walaupun dengan intensitas yang tinggi (Barta et.all, 1992). Pencahayaan LED adalah jenis pencahayaan yang menggunakan light emitting diode sebagai sumber iluminasi/pencahayaan. Cahaya lampu LED lebih efisien daripada lampu fluorescent atau incandescent. LED adalah sebuah alat semikonduktor yang mengubah listrik menjadi cahaya yang disebabkan oleh perpindahan elektron. Ada beberapa keuntungan dari penggunaan LED dibandingkan dengan jenis pencahayaan lainnya. LED tidak mengandung merkuri atau bahan berbahaya lainnya dan tidak memancarkan sinar UV. LED juga tahan dengan guncangan dan getaran. Lampu LED kecil menghasilkan panas yang sangat kecil, sehingga dingin ketika dipegang. LED juga tidak menghasilkan gelombang frekuensi radio, sehingga tidak berinteferensi dengan pancaran gelombang TV atau radio.
37
Penggunaan lampu untuk tanaman hidroponik (growlight) sudah dilakukan oleh beberapa peneliti. Hasil penelitian Kobayashi et.al. (2013), menunjukkan bahwa penambahan lampu LED dapat mempercepat panen selada. Lampu LED warna biru merangsang pertumbuhan vegetatif, sedangkan warna merah mempercepat proses pembungaan (Dea, 2016: 14). Walaupun cahaya merah dan biru mendukung dalam proses fotosintesis, sebagian besar tanaman berkembang dalam spektrum cahaya penuh. Pertumbuhan tanaman di bawah cahaya monokromatik dari LED dalam mengontrol lingkungan dapat
diubah
untuk
pertumbuhan
dan
perkembangan
tanaman.
LED
monokromatik dapat digunakan untuk supplemental lighting dalam greenhouse dan diharapkan dapat bekerja dengan baik untuk melengkapi spektrum cahaya ketika tingkat cahaya matahari rendah (Karlsson, 2014: 13-14). LED atau teknologi sejenisnya nampaknya akan menjadi sumber energi baru untuk pencahayaan dalam greenhouse di masa depan. Saat ini teknologi LED masih dalam pengembangan mengenai keluaran cahayanya, disain piranti dan aplikasinya pada greenhouse serta diharapkan LED akan menjadi sumber energi yang efisien. Efisiensi LED sama dengan lampu HID bila dibandingkan pada kegunaan dasar cahayanya untuk fotosintesis dan pertumbuhan tanaman (Runkle et al., 2014).
a.
High Power LED (HPL) High Power LED adalah sebuah dioda yang memancarkan cahaya dengan
arus yang tinggi. LED dengan daya rendah umumnya memiliki daya 0,1W dan
38
beroperasi dengan arus sebesar 20 mA, tetapi daya High Power LED dapat mencapai 1 W, 2 W, atau bahkan sampai 10 W dan beroperasi dengan rentang arus berkisar 10 mA sampai beberapa ratus miliampere. Karena kendala efisiensi konversi fluks dan biayanya yang tinggi, High Power LED umumnya digunakan dalam beberapa pencahayaan khusus hanya untuk jangka pendek dan tujuan jangka panjang untuk pencahayaan umum (Anonim, 2013). Keuntungan penggunaan High Power LED, yaitu konsumsi daya yang rendah, sedikit menghasilkan panas, panjang umur hidupnya, respon yang cepat, arah sebaran yang baik dan lain sebagainya. Sedangkan kelemahan dari High Power LED adalah efisiensi konversi dari arus ke cahaya masih rendah dan biayanya yang tinggi.
Gambar 16. High Power LED 3 watt dan PCB aluminium (Sumber: www.wayjun.com)
10. Driver LED Driver LED adalah sebuah power supply yang memiliki keluaran yang sesuai dengan karakteristik LED. Tingkat power LED dipertahankan konstan oleh driver LED yang disebabkan karakteristik kelistrikan berubah akibat kenaikan dan
39
penurunan suhu LED. Tanpa driver, LED menjadi terlalu panas dan tidak stabil, sehingga menyebabkan kemampuannya rendah atau rusak. Jumlah LED maksimum yang dapat dinyalakan oleh sebuah driver ditentukan dengan membagi keluaran tegangan maksimum driver dengan tegangan forward LED.
Gambar 17. Driver LED
11. Sistem Pengukuran (Kalibrasi) Syarat utama dari suatu sistem pengukuran adalah kesesuaian tujuan. Hal ini berarti bahwa jika panjang dari sebuah produk harus diukur pada tingkat akurasi tertentu, maka sistem pengukurannya harus mampu digunakan untuk melakukan pengukuran pada tingkat akurasi tersebut. Untuk memberikan akurasi yang
ditetapkan,
maka
sistem
pengukuran
harus
dikalibrasikan
untuk
mendapatkan akurasi tersebut. Kalibrasi adalah proses pembandingan keluaran dari sistem pengukuran terhadap standar yang telah diketahui akurasinya. Standar disini dapat berupa sistem pengukuran lain yang digunakan khusus untuk pengkalibrasian atau sarana untuk menentukan nilai-nilai standar (Bolton, 2006).
40
Kalibrasi sebuah alat merupakan pertimbangan yang sangat penting dalam sistem pengukuran. Semua alat memiliki drift dalam karakteristiknya, dan hal ini terjadi dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti keadaan lingkungan di mana alat digunakan. Nilai error pada alat tidak pernah nol walaupun setelah alat dikalibrasi, hal ini terjadi karena selalu ada beberapa error inherent di dalam alat yang bekerja selama proses kalibrasi. Namun, error setelah kalibrasi bernilai kecil. Error kalibrasi kemudian muncul seiring dengan drift dalam karakteristik alat sampai kalibrasi berikutnya. Error terbesar yang muncul sebelum alat dikalibrasi ulang dapat diperkecil dengan menaikkan frekuensi kalibrasi sehingga besar drift kalibrasi berkurang (Morris, 2013: 41-42).
41
BAB III METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian 1.
Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November 2015 sampai Oktober
2016. 2.
Tempat Penelitian
a.
Pengukuran dan karakterisasi sensor fotodioda dilakukan di laboratorium Spektroskopi, FMIPA, UNY dan di tempat tinggal peneliti (Jl. Perkutut No.9 Demangan Baru, Yogyakarta).
b.
Pembuatan greenhouse, perakitan alat, pengujian alat dan penelitian dilakukan di tempat tinggal peneliti (Jl. Perkutut No.9 Demangan Baru, Yogyakarta).
B. Variabel Penelitian 1.
Variabel Bebas
: Intensitas cahaya (lx) yang mengenai tanaman selada dari semua sumber cahaya.
2.
Variabel Terikat
: Arus (I) dan tegangan (V). Dengan adanya perubahan intensitas di dalam greenhouse maka akan mengubah nilai arus dari fotodioda.
Perubahan
42
tersebut
mengakibatkan
tegangan keluaran rangkaian sensor berubah dan arus dari rangkaian transistor yang diterima oleh LED juga berubah. 3.
Variabel Kontrol
: Larutan nutrisi tanaman selada.
C. Alat dan Bahan Penelitian 1.
Dioda 1N4002.
2.
Driver LED HPL 3-4 * 3W 650 mA.
3.
Fotodioda sebagai sensor.
4.
IC UA741.
5.
Lampu LED 3 watt.
6.
Luxmeter.
7.
Module SD Card.
8.
Mikrokontroler Arduino UNO.
9.
Multimeter digital.
10. PCB. 11. Perlengkapan solder. 12. Plat Aluminium. 13. Relay DC 12V. 14. Resistor dan kapasitor. 15. Sumber daya 15V 2A. 16. Kabel. 17. Transistor 2N2222.
43
18. Tutup parfum. D. Program Analisis Program analisis yang digunakan adalah Livewire, Microsoft Excel, dan Origin 6.1.
E. Teknik Pengambilan Data Proses pengambilan data dibagi menjadi dua bagian, yaitu tahap rancang bangun alat dan tahap pengujian alat. 1.
Tahap Rancang Bangun Alat Tahap rancang bangun alat merupakan proses yang dilakukan untuk
menentukan disain alat yang akan dibuat, mulai dari rancangan kerja rangkaian sistem kontrol intensitas cahaya hingga menjadi alat yang siap difungsikan. Tahap rancang bangun alat ini terdiri dari dua bagian, yaitu: a.
Perancangan Disain Alat dan Greenhouse
1) Konstruksi Alat Kontrol Intensitas Cahaya Alat ini terdiri dari komponen utama 4 buah LED jenis HPL berwarna biru, rangkaian relay sebagai aktuator dan saklar transistor, fotodioda sebagai sensor dan rangkaian kontrol menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Sensor fotodioda yang digunakan merupakan jenis fotodioda yang banyak ditemukan di pasaran dengan bentuk seperti LED berukuran 5 mm. Fotodioda dibungkus
44
dengan tutup parfum bekas sebagai body-nya dan untuk memfokuskan cahaya yang terdeteksi fotodioda hanya berasal dari bagian atas. LED yang digunakan adalah jenis HPL karena mampu menghasilkan cahaya yang sangat terang sehingga diharapkan mampu memenuhi kebutuhan cahaya untuk tanaman selada. Sebanyak 4 buah LED ditempelkan pada plat aluminium karena plat aluminium mampu mengurangi panas yang dihasilkan LED selama LED tersebut beroperasi, sehingga mengurangi dampak buruk terhadap kinerja LED. 28cm Plat Aluminium 60cm
HPL Biru Fotodioda
BOX
ALAT
3 KONTROL
Gambar 18. Disain alat penelitian
2) Konstruksi Greenhouse
52 cm 50 cm 61 cm Gambar 19. Konstruksi Greenhouse
45
Pada penelitian ini dibuat 3 buah greenhouse dengan ukuran (61 x 50 x 52) cm3. Dinding dari greenhouse yang digunakan terbuat dari mika bening, tiang penyangga dan alasnya terbuat dari styrofoam. Perbedaan dari ketiga greenhouse ini adalah pada atapnya, di mana atap greenhouse pertama (yang dikontrol intensitas cahayanya) terbuat dari mika berwarna biru, sedangkan greenhouse yang kedua atapnya juga terbuat dari mika berwarna biru namun di dalam greenhouse kedua tidak terdapat alat kontrol intensitas cahaya. Untuk greenhouse ketiga, atap dan dindingnya terbuat dari mika bening. Hal tersebut dilakukan untuk membandingkan pertumbuhan selada dengan tiga perlakuan yang berbeda. Pada greenhouse pertama, sensor fotodioda menghadap ke atas dan terletak di tengah ruang agar cahaya yang dideteksi tidak terhalang oleh daun tanaman selada. Lampu LED tersusun pada 2 plat aluminium, di mana tiap plat terdapat 2 buah LED. Lampu LED berada di ketinggian sekitar 50 cm dari permukaan greenhouse, berjarak 28 cm antara LED yang satu dengan LED yang lainnya (dalam satu plat aluminium) dan menghadap ke bawah dengan harapan sebaran intensitas cahaya dapat mengenai tanaman selada secara merata. Pada setiap greenhouse terdapat 10 buah tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik menggunakan rockwool sebagai media tanamnya dan botol air mineral bekas sebagai tempat air nutrisi yang terdiri dari vitamin A dan B khusus untuk tanaman.
46
b. Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol Intensitas Cahaya Sistem kontrol intensitas cahaya dalam greenhouse dirancang secara closed-loop. Beberapa tahapan perancangan dan pembuatan alat adalah sebagai berikut: 1) Perancangan Rangkaian Sensor Sensor yang digunakan adalah fotodioda, yang akan mengalami perubahan arus apabila terjadi perubahan intensitas cahaya. Sehingga digunakan rangkaian pengondisi sinyal Transimpedance Amplifier (TIA) untuk mengubah perubahan nilai arus ( ) menjadi tegangan (V). Penguat yang digunakan dalam rangkaian Transimpedance Amplifier adalah IC UA741. Keluaran tegangan dari rangkaian pengondisi sinyal dihubungkan dengan rangkaian pembagi tegangan agar menghasilkan nilai tegangan maksimum sebesar 5 V. Hal ini dilakukan karena tegangan masukan maksimum mikrokontroler Arduino Uno hanya sebesar 5 V. Nilai keluaran minimum rangkaian sensor fotodioda sebesar 0,74 V dan nilai keluaran maksimumnya sebesar 5 V, di mana nilai minimumnya setara dengan 0 lux dan maksimumnya setara dengan 90 lux untuk cahaya biru. Kemudian nilai keluaran dari pembagi tegangan tersebut dibandingkan dengan nilai set point pada program yang telah diatur. Program untuk membandingkan antara nilai keluaran tegangan sensor dengan set point dimasukkan ke dalam mikrokontroler Arduino Uno.
47
Gambar 20. Rangkaian sensor fotodioda
2) Perancangan Rangkaian Kontrol dan Aktuator Rangkaian kontrol ini terdiri dari rangkaian saklar transistor dan relay sebagai aktuator dan mikrokontroler Arduino Uno sebagai kontroler utama. Rangkaian saklar transistor digunakan untuk mengendalikan relay. Transistor memiliki dua keadaan, yaitu saturasi dan cut-off. Ketika tidak ada tegangan yang melalui basis transistor, maka katup dari kolektor ke emitor akan ditutup sehingga arus tidak akan mengalir ke rangkaian relay. Hal ini yang disebut sebagai keadaan cut-off. Namun, jika terdapat tegangan yang melalui basis transistor, maka katup dari kolektor ke emitor akan dibuka sehingga arus akan mengalir ke rangkaian relay. Hal ini yang disebut transistor dalam keadaan saturasi. Tegangan minimal untuk saklar transistor dapat beroperasi adalah sekitar 0,7 V. Rangkaian driver relay selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 30.
48
3) Perancangan Program Arduino Untuk mengaktifkan driver relay yang berperan sebagai aktuator untuk mengatur LED on atau off, maka diperlukan suatu program untuk menjalankan perintah tersebut. Berikut flowchart dari program yang digunakan:
Mulai
Inisialisasi ADC dan Serial Monitor
Pembacaan tegangan dari ADC
Konversi data digital ke nilai tegangan
Tampilkan data pada Serial dan simpan dalam SD Card
Tampilan : Waktu = … Tegangan =… V Nilai ADC =…
Selesai
Gambar 21. Diagram alir program Arduino
49
4) Prinsip Kerja Rangkaian Sistem Kontrol Berdasarkan diagram blok pada Gambar 22 dapat dijelaskan bahwa terdapat dua masukan, yaitu tegangan set point dan tegangan sinyal feedback dari sensor. Besarnya tegangan dari sensor dapat berubah-ubah sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang dideteksi oleh sensor fotodioda. Lampu LED akan menyala sesuai dengan tegangan dan arus listrik yang melewati rangkaian kontrol. Gangguan
Set point
Saklar Mikrokontroler Arduino
Proses Relay
Transistor
Lampu LED
Pengendalian Intensitas
Pengondisi Sinyal
Sensor Intensitas
Gambar 22. Diagram blok sistem kontrol intensitas cahaya
2.
Tahap Pengujian Alat Tahap ini dilakukan untuk mengetahui apakah alat yang dibuat dapat
digunakan untuk keperluan pengambilan data dan dapat bekerja secara optimal. Pengujian alat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
50
Intensitas
a.
Pengujian Sensor Fotodioda Pengujian sensitivitas sensor fotodioda dilakukan untuk mengetahui
perubahan arus terhadap perubahan intensitas cahaya pada fotodioda yang diubah menjadi tegangan dengan rangkaian Transimpedance Amplifier (TIA). Langkahlangkahnya adalah sebagai berikut: 1) Menyusun rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 23. 2) Mengukur tegangan keluaran dari rangkaian fotodioda terhadap perubahan intensitas cahaya. Kemudian diperoleh data hubungan antara intensitas cahaya dengan tegangan keluaran.
- +
LUXMETER
VOLTMETER
Gambar 23. Rangkaian pengujian sensitivitas sensor fotodioda
b. Pengujian Rangkaian Sistem Kontrol Untuk mengetahui sistem yang dibuat telah mampu bekerja sesuai keinginan atau tidak, maka perlu dilakukan pengujian terhadap sistem secara keseluruhan. Pengujian sistem secara keseluruhan dilakukan dengan langkahlangkah berikut: 1.
Memasang sensor di tengah greenhouse.
51
2.
Memberi sumber daya pada rangkaian sensor dengan tegangan 15 V dan
mikrokontroler Arduino Uno dengan tegangan 5 V. 3.
Kemudian dilakukan pengujian dengan cara mengubah intensitas cahaya
secara berulang-ulang. 4.
Data yang ada tersimpan pada SD Card dan kemudian mencatatnya pada
tabel.
F. Teknik Analisis Data Langkah-langkah yang dilakukan untuk menganalisis data dalam penelitian ini adalah: 1) Menganalisis rangkaian sistem kontrol yang terdiri dari sensor fotodioda, aktuator, rangkaian pensaklaran dan pengondisi sinyal. 2) Merumuskan model dalam bentuk persamaan transformasi Laplace. 3) Mencari hubungan antara masukan dan keluaran tiap komponen lalu memplot grafik untuk memperoleh fungsi transfer dari masing-masing komponen.
52
G. Diagram Alir Tahapan Penelitian
Mulai
Perancangan dan Pembuatan
Pengujian Alat
Tidak
Pengujian Berhasil ?
Ya
Pengambilan Data
Analisis Data
Selesai
Gambar 24. Diagram Alir Penelitian
53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Karakteristik Fotodioda Sensor fotodioda digunakan untuk mengukur intensitas cahaya di dalam greenhouse yang dikontrol. Sensor fotodioda adalah sebuah sensor yang mengubah cahaya menjadi arus. Arus yang dihasilkan fotodioda sangat kecil, namun dapat diperbesar dengan rangkaian penguat. Transimpedance Amplifier (TIA) adalah rangkaian yang dapat menguatkan arus lemah fotodioda dan mengubah arus optikal fotodioda tersebut menjadi tegangan. Seperti pada Gambar 9, rangkaian ini terdiri dari penguat, resistor feedback dan kapasitor feedback. Impedansi dari penguat sendiri sangat besar sehingga diasumsikan tidak ada arus yang melewati penguat. Oleh karena itu, arus fotodioda hampir seluruhnya melewati resistor feedback yang terhubung dengan tegangan keluaran rangkaian sensor fotodioda. Kapasitansi masukan penguat dapat menyebabkan ketidakstabilan ketika dihubungkan dengan resistor feedback, sehingga digunakan kapasitor feedback untuk membuat lebih stabil. Fotodioda sendiri memiliki kapasitansi yang berpengaruh terhadap nilai keluarannya. Pada rangkaian sensor fotodioda yang digunakan, tegangan keluaran dari rangkaian Transimpedance Amplifier dihubungkan dengan pembagi tegangan yang menghasilkan tegangan keluaran maksimal sebesar 5 V. Nilai tegangan keluaran sensor pada pembagi tegangan jika diplot dengan intensitas menghasilkan grafik sebagai berikut:
54
B Linear Fit of Data1_B 5
Tegangan Keluaran (V)
4
3
2
1
0 0
20
40
60
80
100
Intensitas (lx)
Gambar 25. Hubungan intensitas cahaya terhadap tegangan keluaran rangkaian sensor fotodioda
[29/12/2016 09:26 "/Graph2" (2457751)] Linear Regression for Data1_B: Y=A+B*X Parameter Value Error -----------------------------------------------------------A 0,63741 0,01989 B 0,04759 3,7758E-4 -----------------------------------------------------------R SD N P -----------------------------------------------------------0,99947 0,04507 19 <0.0001 ------------------------------------------------------------
55
Berdasarkan grafik pada Gambar 25, nilai A merupakan nilai tegangan mula-mula dan B merupakan gradien atau nilai sensitivitas, yaitu (0,0476 ± 0,0004) V/lx. B. Analisis Rancang Bangun Alat 1.
Blok Rangkaian Sensor Fotodioda Fotodioda digunakan sebagai sensor yang mengubah intensitas cahaya
yang dideteksi di dalam ruang yang dikontrol menjadi keluaran tegangan. Fotodioda dapat mendeteksi perubahan intensitas cahaya yang kemudian diubah menjadi arus yang lemah. Arus fotodioda tersebut diubah menjadi nilai tegangan menggunakan rangkaian Transimpedance Amplifier (TIA) dan selanjutnya masuk ke rangkaian pembagi tegangan.
𝐸(𝑠)
𝐺 (𝑠)
𝑉𝑜𝑢𝑡(𝑠)
Gambar 26. Diagram blok rangkaian sensor fotodioda
Berdasarkan kalibrasi yang dilakukan terhadap sensor fotodioda, diperoleh hubungan antara intensitas cahaya dengan tegangan keluaran rangkaian sensor bersifat linier, di mana semakin tinggi nilai intensitas cahaya, maka semakin besar nilai tegangan keluaran rangkaian sensor fotodioda. Dari Gambar 25 diperoleh persamaan: (4.1)
56
di mana : tegangan keluaran rangkaian sensor (V) : tegangan mula-mula (V) : nilai sensitivitas sensor (V/lx) : intensitas cahaya (lx). Untuk menganalisis blok rangkaian sensor, maka dilakukan pengujian keluaran sensor terhadap waktu. Pengujian dilakukan dengan cara mengukur tegangan keluaran dari sensor ketika dalam keadaan gelap, yaitu 0 lx kemudian memberikan intensitas cahaya pada nilai tertentu dan selanjutnya mengukur lagi tegangan keluaran dari sensor. Berikut diperoleh grafik hasil uji intensitas yang diwakili oleh tegangan keluaran sensor sebagai fungsi waktu:
B B
2,6 2,4
Tegangan Keluaran (volt)
2,2
Data: Data1_B Model: ExpDec1
2,0 Chi^2/DoF = 0.00002 R^2 = 0.99997
1,8
y0 A1 t1
1,6
2.39825 -1.64825 2.66355
±0.00184 ±0.00447 ±0.08245
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0
10
20
30
40
50
60
t(µs)
Gambar 27. Hasil pengujian tegangan keluaran rangkaian sensor sebagai fungsi waktu
57
Berdasarkan pengujian yang dilakukan, diperoleh hubungan antara intensitas dan waktu (t), yaitu berupa fungsi eksponensial sehingga dapat ditulis dengan persamaan: ( )
(4.2)
Dengan mensubtitusikan persamaan (4.2) ke persamaan (4.1), maka diperoleh ( )
(
) (4.3)
di mana persamaan (4.3) merupakan fungsi waktu. Kemudian dari persamaan (4.2) dan persamaan (4.3) diperoleh transformasi Laplace sebagai berikut: ( )
(
(4.4)
)
( )
(4.5)
Kemudian dengan membandingkan transformasi Laplace keluaran dengan transformasi Laplace masukan diperoleh fungsi transfer dari blok sensor. Dengan menganggap keadaan mula-mula sama dengan nol, maka diperoleh persamaan: ( )
( ) ( )
( (
)
(4.6)
)
( )
(4.7)
Dari persamaan (4.7) diperoleh fungsi transfer diagram blok sensor berupa nilai sensitivitasnya, yaitu
(0,0476 ± 0,0004) V/lx.
58
2.
Blok Mikrokontroler Arduino Mikrokontroler
Arduino
digunakan
sebagai
komparator
yang
membandingkan nilai set point dengan nilai intensitas cahaya yang diwakili dengan nilai tegangan dari sensor fotodioda dan mikrokontroler Arduino merupakan sistem kontrol utama. Input tegangan dari sensor yang masuk ke Arduino berada pada rentang 0,74 V - 5,00 V, di mana nilai 0,74 V sama dengan intensitas sebesar 0 lx dan 5,00 V sama dengan intensitas sebesar 90 lx. Set point yang ditetapkan dalam program, yaitu 2 V yang setara dengan nilai 25 lx. Apabila input tegangan berada pada rentang (2-5) V di mana nilainya lebih besar dari set point, maka keluaran Arduino berupa logika 0 atau tegangan pada basis transistor mendekati 0 V. Namun, jika tegangan dari sensor berada di bawah nilai set point yang telah ditetapkan maka keluaran Arduino berupa logika 1 dan memberikan tegangan sebesar 4,44 V pada basis transistor, sehingga transistor dalam keadaan saturasi dan relay akan ON. ( )
[
]
(4.8)
Berdasarkan persamaan (4.8), kemudian diperoleh transformasi Laplace nya sebagai berikut: ( )
(4.9)
sehingga diperoleh fungsi transfer dari diagram blok mikrokontroler Arduino sebagai berikut: ( )
( )
( )
59
(4.10)
𝑉𝑖𝑛 (𝑠)
𝐺 (𝑠)
𝑉𝐵𝐵 (𝑠)
Gambar 28. Diagram blok mikrokontroler Arduino
3.
Blok Saklar Transistor Transistor dalam rangkaian sistem kontrol ini digunakan sebagai switch.
Transistor memiliki dua kondisi kerja, yaitu saturasi dan cut-off. Kondisi kerja transistor didasarkan pada banyaknya arus yang mengalir pada terminal basis transistor. Apabila pada terminal basis diberi tegangan maka arus akan mengalir. Tegangan basis ke emitor (
) setidaknya harus lebih besar dari 0,7 V, di mana
tegangan basis transistor berasal dari keluaran mikrokontroler Arduino. Pengujian saklar transistor dilakukan berdasarkan hubungan karakter dari transistor terhadap keluaran mikrokontroler Arduino (HIGH/LOW). Tabel 4. Hasil pengujian karakteristik transistor Kondisi keluaran No. mikrokontroler
Keadaan
Keadaan
switch
Lampu
transistor
LED
Kondisi (V)
(V)
(mA)
(V)
kerja
Arduino 1. 2.
HIGH LOW
0,7
0,0778
0,3
0,908
Saturasi
ON
Menyala
0,0039
11,89
0,01
0,0037
Cut-off
OFF
Mati
Jika keluaran mikrokontroler Arduino dalam kondisi HIGH, maka terdapat tegangan atau arus yang mengalir ke transistor. Tegangan atau arus yang mengalir ke terminal basis akan menyebabkan transistor dalam keadaan saturasi, di mana
60
arus yang dihubungkan ke terminal kolektor akan mengalir ke emitor. Terminal kolektor dan emitor seolah-olah terhubung singkat seperti saklar tertutup, sehingga lampu LED akan menyala. Arus yang mengalir ke terminal basis pada kondisi ini sebesar 0,3 mA dan tegangan kolektor-emitor sebesar 0,0778 V. Pada kondisi cut-off, arus tidak mengalir ke basis transistor. Hal ini terjadi ketika keluaran mikrokontroler Arduino dalam kondisi LOW, sehingga menyebabkan terminal kolektor-emitor terputus dan seolah-olah seperti saklar terbuka. Arus yang mengalir ke terminal basis pada kondisi ini sebesar 0,01 mA dan tegangan kolektor-emitor sebesar 11,89 V. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan, diperoleh persamaan sebagai berikut: ( )
[
]
(4.11)
Persamaan (4.11) dapat dibuat ke dalam bentuk transformasi Laplace sebagai berikut: ( )
( )
(4.12)
Fungsi transfer untuk blok saklar transistor diperoleh seperti pada persamaan (4.13) berikut: ( ) ( )
( )
𝑉𝐵𝐵 (𝑠)
𝐺 (𝑠)
(4.13)
𝑉𝐵 (𝑠)
Gambar 29. Diagram blok saklar transistor
61
4.
Blok Relay Relay yang digunakan dalam rangkaian sistem kontrol intensitas ini
berfungsi untuk mengendalikan LED atau disebut sebagai aktuator. Relay yang digunakan dalam rangkaian ini adalah tipe SPDT dengan tegangan masukan sebesar 11,90 V dan kapasitas arus 10 A. Relay dipasang seri dengan terminal kolektor-emitor, sehingga apabila ada arus yang mengalir ke terminal basis maka arus dari kolektor ke emitor mengalir dan relay dalam keadaan ON. Dari hasil pengukuran diperoleh nilai hambatan relay sebesar 396 ohm, sehingga besarnya arus yang ditarik relay (
) sebesar 30 mA. Besarnya nilai arus pada relay
mendekati nilai arus yang mengalir pada kolektor (
) dan hambatan
kolektor merupakan hambatan relay.
Gambar 30. Rangkaian driver relay
(4.14)
62
Berdasarkan persamaan (4.14) untuk mendapatkan tegangan relay 12 V dengan sumber tegangan 11,90 V maka
harus
0. Hal ini menyebabkan
transistor dalam keadaan saturasi dan relay akan ON. Sedangkan ketika tegangan maksimum berada di kaki kolektor ( 11,90 V, dengan nilai
) di mana
dan
sama dengan
, yaitu
menyebabkan arus dari kolektor ke
emitor tidak dapat mengalir dan relay dalam keadaan OFF. ( )
[
]
(4.15)
Dari persamaan (4.15) dapat diperoleh bentuk transformasi Laplacenya, yaitu: ( )
( )
(4.16)
Fungsi transfer untuk blok relay dapat ditentukan dengan membandingkan transformasi Laplace keluaran dan masukan dalam rangkaian. ( )
𝑉𝐵 (𝑠)
( ) ( )
𝐺 (𝑠)
(4.17)
𝑉𝐶𝐸 (𝑠)
Gambar 31. Diagram blok relay
5.
Blok Lampu LED Lampu LED yang digunakan pada penelitian ini menghasilkan intensitas
dengan satuan lux. Operasi lampu LED dikendalikan oleh rangkaian relay sebagai
63
aktuator yang dipengaruhi arus dari saklar transistor. Pada saat
bernilai 0 V
maka transistor dalam keadaan saturasi sehingga switch relay terbuka dan lampu LED akan ON, sedangkan pada saat
bernilai
maka transistor dalam
keadaan cut-off dan switch relay akan tertutup sehingga lampu LED akan OFF. [
]
(4.18)
Dengan membandingkan transformasi Laplace keluaran dan masukannya, maka diperoleh fungsi transfer untuk diagram blok rangkaian LED sebagai berikut: ( )
( )
𝐺 (𝑠)
𝑉𝐶𝐸 (𝑠)
(4.19)
( )
𝑉𝐷𝑅𝐼𝑉𝐸𝑅 (𝑠)
Gambar 32. Diagram blok lampu LED
6.
Blok Proses Pengontrolan Intensitas Cahaya Sistem kontrol intensitas cahaya ini menggunakan lampu LED untuk
menambah intensitas cahaya di dalam greenhouse. Pada saat intensitas cahaya di dalam greenhouse kurang dari nilai set point yang ditentukan, maka relay akan mengalirkan arus sehingga LED akan menyala. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, diperoleh hasil plot grafik yang menggambarkan proses kenaikan nilai intensitas cahaya seperti pada Gambar 27. Sehingga diperoleh persamaan eksponensial sebagai berikut: ( )
(4.20)
64
Kemudian diperoleh persamaan transformasi Laplace seperti pada persamaan (4.19) berikut: ( )
(
(4.21)
)
Dengan mengasumsikan keadaan awal sama dengan nol, maka nilai sama dengan nol sehingga diperoleh fungsi transfer sebagai berikut: ( ) (
𝑉𝐷𝑅𝐼𝑉𝐸𝑅 (𝑠)
(4.22)
)
𝐺 (𝑠)
𝐸(𝑠)
Gambar 33. Diagram blok konversi tegangan ke intensitas cahaya
C. Fungsi Transfer Total Diagram blok dalam sistem kontrol ini secara keseluruhan dapat ditunjukkan pada Gambar 34. 𝑊(𝑠) 𝑉𝑠𝑒𝑡 (𝑠)
𝑉𝐵𝐵 (𝑠)
𝑉𝑖𝑛 (𝑠) 𝐺 (𝑠)
𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑠)
𝐺 (𝑠)
𝑉𝐵 (𝑠) 𝐺 (𝑠)
𝑉𝐶𝐸 (𝑠) 𝑉𝐷𝑅𝐼𝑉𝐸𝑅 (𝑠) 𝐺 (𝑠)
𝐸(𝑠)
𝐺 (𝑠)
𝐺 (𝑠)
Gambar 34. Diagram blok sistem kontrol intensitas cahaya untuk tanaman selada di dalam greenhouse.
65
Diagram blok pada Gambar 34 dapat disederhanakan menggunakan aturan penyederhanaan diagram blok.
𝑊(𝑠)
𝑉𝑠𝑒𝑡 (𝑠) 𝐺 𝐺 𝐺 𝐺
𝐸(𝑠)
𝐺
𝐺
Gambar 35. Diagram blok hasil penggabungan 1
𝑊(𝑠)
𝐸(𝑠) 𝐺
𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑠)
𝐺 𝐺 𝐺 𝐺 𝐺
Gambar 36. Diagram blok hasil penggabungan 2
𝑊(𝑠)
𝐺 𝐺 𝐺 𝐺 𝐺 𝐺 𝐺
Gambar 37. Diagram blok total
66
𝐸(𝑠)
Berdasarkan hasil penggabungan dan penyederhanaan diagram blok yang telah dilakukan, maka fungsi transfer total dari rangkaian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: ( )
( )
(4.23)
( )
( )
(
( )
Jika
(
)(
,
)(
)
)(
)(
)((
dan nilai dari
)
)
(4.24)
dimasukkan ke
persamaan (4.24), maka ( ) menjadi: ( ) ( )
(
(
)
)( )((
)
)
(4.25)
D. Pengujian Alat Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat mampu bekerja sesuai perencanaan. Pengujian alat dilakukan di dalam greenhouse dengan melakukan pengukuran ketika tidak terdapat alat kontrol dan ketika alat kontrol dipasang di dalam greenhouse. Intensitas cahaya yang dideteksi oleh sensor diwakili dengan nilai tegangan keluaran rangkaian sensor dan dipenuhi kebutuhannya menggunakan lampu LED 3 watt berwarna biru sebanyak 4 buah. Sensor diletakkan di tengah ruang menghadap keatas dengan harapan mampu mendeteksi intensitas cahaya dari matahari maupun dari lampu LED, dan juga agar sensor tidak terhalang oleh daun selada yang tumbuh di dalam greenhouse.
67
B 5,0 4,5 4,0
Tegangan(volt)
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 10:55
15:55
20:55
1:55
Waktu(hh:mm)
Gambar 38. Grafik fluktuasi intensitas cahaya yang diwakili nilai tegangan di dalam greenhouse tanpa kontrol intensitas cahaya
Gambar 38 merupakan hasil plot dari fluktuasi intensitas cahaya dalam satu hari di dalam greenhouse, sebelum adanya kontrol intensitas. Intensitas cahaya mencapai nilai tertinggi, yaitu 5 V berkisar pada pukul 09.00 – 13.00, di mana pada waktu tersebut menandakan matahari mulai naik dan cahayanya sangat terik. Intensitas cahaya yang menjadi nilai set point diwakili oleh nilai tegangan 2 V, di mana sistem aktif jika nilai intensitas yang dibaca sensor kurang dari nilai tersebut. Namun, sistem mati jika intensitas yang terbaca lebih dari nilai set point yang ditentukan. Hal ini karena sistem yang dibuat diharapkan mampu memenuhi kebutuhan cahaya yang diterima tanaman.
68
B
4,0
Tegangan(volt)
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5 -2000
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Waktu (sekon)
Gambar 39. Grafik intensitas cahaya di dalam greenhouse ketika adanya kontrol intensitas cahaya
69
Pengambilan data di dalam greenhouse dilakukan hanya selama 27 hari, dikarenakan greenhouse mengalami kerusakan karena hujan yang lebat dan angin yang kencang, sehingga pengambilan data dihentikan pada hari ke-27. Padahal waktu panen selada secara normal berkisar 35 hari. Walaupun demikian, pengaruh yang terjadi pada pertumbuhan tanaman selada antara yang dikontrol dengan yang tidak sudah dapat dilihat perbedaannya seperti pada Gambar 40 berikut ini:
(b)
(a)
Gambar 40. (a). Tanaman selada di dalam greenhouse yang dikontrol (b). Tanaman selada di dalam greenhouse yang tidak dikontrol
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai kontrol intensitas cahaya untuk tanaman selada dengan sistem hidroponik di dalam greenhouse diperoleh hasil seperti pada Tabel 5.
70
Tabel 5. Perbandingan hasil tanaman selada dari ketiga greenhouse yang diteliti No.
Greenhouse I
Greenhouse II
Greenhouse III
1.
Ukuran rata-rata daun selada sebesar 5 cm
Ukuran rata-rata daun selada sebesar 2 cm
-
2.
Jumlah daun setiap pohon berjumlah 7-11 helai
Jumlah daun setiap pohon berjumlah 3-7 helai
3.
Warna daun hijaukekuningan
Warna daun kuning dan hijau pucat
Keterangan: Greenhouse I
(tanaman selada mati) (tanaman selada mati) (tanaman selada mati)
→ Terdapat alat kontrol intensitas cahaya, atap greenhouse diberi filter mika berwarna biru.
Greenhouse II
→ Tidak terdapat alat kontrol intensitas cahaya, atap greenhouse diberi filter mika berwarna biru.
Greenhouse III
→ Tidak terdapat alat kontrol intensitas cahaya, atap greenhouse terbuat dari plastik bening.
Hasil tanaman selada yang dikontrol intensitas cahayanya belum memenuhi standar tanaman selada yang dapat dikonsumsi karena kebutuhan cahaya tanaman masih belum terpenuhi secara maksimal mengenai intensitas dan spektrum warnanya akibat hujan yang terjadi secara terus-menerus selama penelitian dilakukan. Walaupun demikian, penelitian ini mengindikasikan bahwa cahaya sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman selada, baik cahaya yang berasal dari matahari maupun dibantu dengan cahaya tambahan seperti LED, dan juga mengenai spektrum warna yang dibutuhkan tanaman.
71
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1.
Rancangan sistem kontrol intensitas cahaya untuk tanaman selada dengan sistem tanam hidroponik di dalam greenhouse telah diaktualisasikan menggunakan sumber cahaya berupa lampu LED 3 watt berwarna biru sebanyak 4 buah yang menghasilkan intensitas sebesar 25 lx di tengah ruang yang diwakili dengan nilai tegangan sebesar 2 V dan dideteksi oleh sensor cahaya fotodioda. Rangkaian sensor fotodioda menggunakan rangkaian Transimpedance Amplifier yang keluarannya berupa tegangan dan terhubung langsung ke Arduino. Nilai tegangan dari sensor fotodioda dibaca sebagai input Arduino dalam program yang telah dibuat, kemudian keluaran Arduino menghasilkan nilai LOW atau HIGH untuk mengendalikan rangkaian saklar transistor dan rangkaian relay yang terhubung ke rangkaian lampu LED.
2.
Sistem kontrol yang telah dibuat merupakan sistem closed-loop dengan masukan berupa nilai tegangan set point dan keluaran berupa intensitas cahaya. Perbandingan dari keluaran dan masukan menghasilkan fungsi transfer sebagai berikut:
( )
( ) ( )
( (
72
) )( )(
(
)
)
3.
Intensitas cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman selada di dalam
greenhouse.
Pertumbuhan
tanaman
selada
yang
dikontrol
menunjukkan hasil bahwa ketika dilakukan kontrol cahaya dengan menambahkan sumber cahaya dari lampu LED tanaman selada dapat tumbuh daripada tanaman selada yang tidak dikontrol, yaitu selada yang dikontrol tumbuh dengan jumlah daun berkisar 7-11 helai dengan warna hijaukekuningan, sedangkan tanaman selada yang tidak dikontrol jumlah daun berkisar 5 helai, ukuran daunnya lebih kecil dan layu bahkan sebagian besar mati. B. Saran Penelitian yang dilakukan mengenai sistem kontrol ini masih banyak kekurangan, diantaranya: 1.
Sebaran intensitas cahaya di dalam greenhouse masih belum merata. Untuk itu perlu dilakukan pengondisian dengan menambah jumlah lampu dan memperbaiki rangkaian agar keluaran intensitas dari setiap LED stabil dan merata.
2.
Cahaya matahari yang digunakan untuk perbandingan sumber cahaya dengan LED masih terlalu besar dan penggunaan sistem masih belum optimal, sehingga untuk mengatasinya dapat dilakukan dengan mengganti sumber cahaya, menambah jumlah sumber cahaya, atau melakukan penelitian di dalam ruang tertutup (indoor). Kebutuhan spektrum cahaya yang dibutuhkan oleh tanaman juga sangat penting, sehingga untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan kombinasi spektrum warnanya.
73
DAFTAR PUSTAKA Anonim. (2011). 3W High Power LED. Diakses dari www.wayjun.com. pada tanggal 29 Februari 2016, Jam 11.00 WIB. Anonim. (2016). Micro SD Card Module. Diakses dari http://store.futelectronics.com/products/micro-sd-card-module. pada tanggal 07 Desemeber 2016, Jam 2.20 WIB. Anonim. (2013). What’s the high power LED?. Diakses dari http://www.lednews.org/what-the-high-power-led-definition/. pada 07 Desember 2016, Jam 08.20 WIB. Barta DJ, Tibbits TW, Bula RJ & Morrow, RC. Evaluation of light emitting diode characteristics for a space-based plant irradiationsource. Adv Space Res. 1992;12:141–9. Bolton, W. (2006). Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. (Alih bahasa: Soni Astranto, S.Si.). Jakarta: Penerbit Erlangga. Both, A.J. (2000). Some Thoughts on Supplemental Lighting for Greenhouse Crop Production. Department of Plant Biology and Pathology. The State University of New Jersey. NJ 08901-8500. BPTP
Yogyakarta. (2011). Budidaya Selada. Diakses dari http://yogya.litbang.pertanian.go.id/ind/index.php?option=com_content&v iew=article&id=487:budidaya-selada&catid=14:alsin. pada tanggal 04 Desember 2016, Jam 23.05 WIB.
Brown, James W. (2015). Light in the Greenhouse: How Much is Enough?. Diakses dari https://www.cropking.com/blog/light-greenhouse-how-muchenough. pada tanggal 11 November 2015, Jam 13.04 WIB. Dea, Gusti D. A., Sugeng T., & Nugroho H. (2016). Pengaruh Penggunaan Beberapa Warna Lampu Neon Terhadap Pertumbuhan Tanaman Kailan (Brassica oleraceae) pada Sistem Hidroponik Indoor. Jurnal Teknik Pertanian Lampung (Vol.5, No. 1). Hlm. 13- 24. Djuandi, Feri. (2011). Pengenalan Arduino. Diakses dari http://tobuku.com/docs/Arduino-Pengenalan.pdf. pada tanggal 06 Desember 2016, Jam 15.20 WIB. Eugeniy, E Mikhailov. (2012). Chapter 10: Op-amp circuits for detectors, filters, and power applications. The College of William and Mary. Fitter, A.H., & R. K. M. Hay. (1991). Fisiologi Lingkungan Tanaman. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Gopal, Lakshmisree. (2016). Opamp-Operational Amplifier. Diakses dari https://electrosome.com/opamp/. pada tanggal 07 Desember 2016, Jam 07.20 WIB. Harris, D. (1988). Hydroponis- The Complete Guide to Gardening without Soil. London: New Holland Publishers Ltd.
74
Hernandez, Ricardo. (2012). Plant Lighting and Basics and Applications. Tucson: The University of Arizona. Karlsson, Meriam. (2014). Controlling the Greenhouse Environment. University of Alaska, University of Alaska Fairbanks Cooperative Extension Service: Fairbanks, Alaska. Publication HGA-00336. Mattson, Neil. (2011). Greenhouse Lighting. New York: Cornell University Morris, Alan S. & Langari, Reza. (2013). Measurement and Instrumentation: theory and application. Oxford: Elsevier. Muneer, Sowbiya. et al. (2014). Influence of Green, Red and Blue Light Emitting Diodes on Multiprotein Complex Proteins and Photosynthetic Activity under Different Light Intensities in Lettuce Leaves (Lactuca sativa L.). International Journal of Molecular Sciences. 15(3): 4657–4670. Hlm. 1-5. Nave, C. R. (2012). P-N Junction. Diakses dari http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/hframe.html. pada tanggal 12 Desember 2015, Jam 11.17 WIB. Noer, Ahmad Awaluddin. (2015). Rancang Bangun Sistem Kontrol Intensitas Cahaya Dalam Ruang. Skripsi. FMIPA UNY. Ogata, Katsuhiko. (1995). Teknik Kontrol Automatik jilid 1, diterjemahkan oleh Edi Leksono. Jakarta: Erlangga. Ogata, Katsuhiko. (2003). System Dynamics Fourth Edition. New Jersey: Pearson. Rahardito, Raden. (2013). Peningkatan Pertumbuhan dan Hasil Panen Beberapa Tanaman Sayuran Daun Melalui Aplikasi Pupuk Kandang Berfortifikasi. Skripsi. Fakultas Pertanian IPB. Resh, H. M. (1998). Hydroponic Food Production 5th Ed. Santa Barbara: Woodbridge Press Publ. Rokim, M. Saiful. dkk. (2008). Teknik Ototronik. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Rubatzky, V.E. & M. Yamaguchi. (1999). Sayuran Dunia 2:Prinsip, Produksi, dan Gizi. Edisi Kedua (diterjemahkan dari: World Vegetables: Principles, Production and Nutritive Values. 2nd ed. Penerjemah: C. Herison). Institut Teknologi Bandung. Bandung. 320 hal. Rukmana. (1994). Bertanam Selada dan Andewi. Yogyakarta: Kanisius. Runkle, E., J. Nelson & B. Bugbee. (2014). “LEDs vs. HPS Lamps: A Reality Check.” Greenhouse Product News6:54. Scherz, Paul & Monk, Simon. (2013). Practical Electronics for Inventors Third Edition. New York: McGraw-Hill. Smith, Mike. (2014). A High Bandwidth, Low Noise Optical VLF Link. Diakses dari http://www.vlf.it/. pada tanggal 07 Desember 2016, Jam 07.45 WIB. Sunardi. (2004). Sistem Pengaturan Intensitas Cahaya pada Iklim Buatan dalam Rumah Kaca (Greenhouse). Semarang: UNDIP.
75
Susila, A. D. (2013). Sistem Hidroponik. Departemen Agronomi dan Hortikultura. Fakultas Pertanian. Modul. IPB. Bogor. 20 hal. Yeh, N. & Chung, J.P. (2009). High-brightness LEDs – energy efficient lighting sources and their potential in indoor plant cultivation. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13: 2175-2180. Yopi, Sukita. (2014). Pengendali Intensitas Cahaya, Suhu, dan Kelembapan pada Rumah Kaca dengan Metode PID. Bengkulu: Universitas Bengkulu.
76
LAMPIRAN
77
Lampiran 1. Data tegangan keluaran sensor terhadap perubahan intensitas cahaya
Intensitas (lx) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Tegngan (Volt) 0.679 0.872 1.084 1.356 1.571 1.794 2.055 2.258 2.530 2.788 3.051 3.348 3.538 3.749 3.888 4.20 4.47 4.73 4.84
78
Lampiran 2. Data fluktuasi intensitas cahaya di dalam greenhouse tanpa alat kontrol
Waktu (hh:mm) 6:00 6:05 6:10 6:15 6:20 6:25 6:30 6:35 6:40 6:45 6:50 6:55 7:00 7:05 7:10 7:15 7:20 7:25 7:30 7:35 7:40 7:45 7:50 7:55 8:00 8:05 8:10 8:15 8:20 8:25 8:30 8:35
Tegangan Keluaran (Volt) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4
8:40 8:45 8:50 8:55 9:00 9:05 9:10 9:15 9:20 9:25 9:30 9:35 9:40 9:45 9:50 9:55 10:00 10:05 10:10 10:15 10:20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 11:00 11:05 11:10 11:15 11:20 11:25 11:30 11:35
5 5 4 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
79
11:40 11:45 11:50 11:55 12:00 12:05 12:10 12:15 12:20 12:25 12:30 12:35 12:40 12:45 12:50 12:55 13:00 13:05 13:10 13:15 13:20 13:25 13:30 13:35 13:40 13:45 13:50 13:55 14:00 14:05 14:10 14:15 14:20 14:25 14:30 14:35
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 4 5 4 4 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
14:40 14:45 14:50 14:55 15:00 15:05 15:10 15:15 15:20 15:25 15:30 15:35 15:40 15:45 15:50 15:55 16:00 16:05 16:10 16:15 16:20 16:25 16:30 16:35 16:40 16:45 16:50 16:55 17:00 17:05 17:10 17:15 17:20 17:25 17:30 17:35 17:40 17:45 17:50
3 3 2 3 4 3 2 2 2 2 3 3 2 3 3 3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
17:55 18:00 18:05 18:10 18:15 18:20 18:25 18:30 18:35 18:40 18:45 18:50 18:55 19:00 19:05 19:10 19:15 19:20 19:25 19:30 19:35 19:40 19:45 19:50 19:55 20:00 20:05 20:10 20:15 20:20 20:25 20:30 20:35 20:40 20:45 20:50 20:55 21:00 21:05
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
80
21:10 21:15 21:20 21:25 21:30 21:35 21:40 21:45 21:50 21:55 22:00 22:05 22:10 22:15 22:20 22:25 22:30 22:35 22:40 22:45 22:50 22:55 23:00 23:05 23:10 23:15 23:20 23:25 23:30 23:35 23:40 23:45 23:50 23:55 0:00 0:05 0:10 0:15 0:20
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0:25 0:30 0:35 0:40 0:45 0:50 0:55 1:00 1:05 1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35 1:40 1:45 1:50 1:55 2:00 2:05 2:10 2:15 2:20 2:25 2:30 2:35 2:40 2:45 2:50 2:55 3:00 3:05
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3:10 3:15 3:20 3:25 3:30 3:35 3:40 3:45 3:50 3:55 4:00 4:05 4:10 4:15 4:20 4:25 4:30 4:35 4:40 4:45 4:50 4:55 5:00 5:05 5:10 5:15 5:20 5:25 5:30 5:35 5:40 5:45 5:50
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
81
5:55 6:00
0 0
Lampiran 3. Data fluktuasi intensitas cahaya di dalam greenhouse setelah dikontrol
Waktu (sekon) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170
Tegangan (Volt) 1.83 1.91 1.84 1.99 1.87 1.94 1.85 1.86 1.96 1.83 1.88 1.84 1.95 1.89 1.84 1.81 1.87 1.88 1.81 1.86 1.92 1.84 1.86 1.94 1.9 1.85 1.93 1.85 1.8 1.88 1.83 1.89 1.83 1.92 1.87
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365
1.9 1.91 1.9 1.85 1.85 1.91 1.84 1.82 1.85 1.9 1.93 1.86 1.9 1.78 1.94 1.93 1.91 1.89 1.84 1.78 1.84 1.81 1.84 1.84 1.96 1.96 1.83 1.8 1.9 1.89 1.81 1.91 1.97 1.94 1.85 1.89 1.96 1.95 1.75
82
370 375 380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480 485 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560
1.83 1.87 1.83 1.84 1.91 1.87 1.95 1.85 1.87 1.89 1.93 1.95 1.89 1.89 1.84 1.84 1.9 1.94 1.96 1.88 1.82 1.89 1.98 1.91 1.96 1.89 1.93 1.87 1.92 1.91 2.1 1.82 1.97 1.97 1.84 1.98 1.81 1.94 1.98
565 570 575 580 585 590 595 600 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 725 730 735 740 745 750 755 760 765
1.93 1.86 1.92 1.84 1.92 1.94 1.86 1.94 1.9 1.8 1.88 1.85 1.9 1.9 1.88 2.01 1.95 1.92 1.93 1.96 1.97 1.96 1.91 2.03 1.92 1.84 1.92 1.87 1.98 1.84 1.88 1.88 1.95 1.92 1.96 1.89 1.96 1.87 1.86 1.89 1.93
770 775 780 785 790 795 800 805 810 815 820 825 830 835 840 845 850 855 860 865 870 875 880 885 890 895 900 905 910 915 920 925 930 935 940 945 950 955 960 965 970
1.86 1.99 1.88 1.92 1.92 1.86 1.84 2 1.85 1.87 1.96 1.95 1.83 1.94 1.8 1.99 1.89 1.87 1.94 1.81 1.86 1.96 1.87 1.9 1.94 1.9 1.94 1.88 1.89 1.94 1.97 1.91 1.99 1.85 1.93 1.94 1.96 1.89 1.9 1.89 1.87
83
975 980 985 990 995 1000 1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 1040 1045 1050 1055 1060 1065 1070 1075 1080 1085 1090 1095 1100 1105 1110 1115 1120 1125 1130 1135 1140 1145 1150 1155 1160 1165 1170 1175
1.95 1.99 1.89 1.9 1.87 1.94 1.89 1.98 1.87 1.86 1.91 1.93 1.94 1.97 1.97 1.93 1.96 1.96 1.9 1.86 1.93 1.94 1.96 1.93 2 1.9 1.89 1.92 1.93 1.84 1.92 1.94 1.84 1.88 1.91 1.96 1.9 2.01 1.87 1.95 1.97
1180 1185 1190 1195 1200 1205 1210 1215 1220 1225 1230 1235 1240 1245 1250 1255 1260 1265 1270 1275 1280 1285 1290 1295 1300 1305 1310 1315 1320 1325 1330 1335 1340 1345 1350 1355 1360 1365 1370 1375 1380
1.98 1.84 1.97 1.84 1.86 1.81 1.95 1.94 1.96 1.91 1.9 1.97 1.88 1.86 1.88 1.94 1.85 1.99 1.88 1.95 1.93 1.94 2.02 1.87 1.88 1.88 2.04 1.85 1.98 1.93 1.96 2 1.91 1.98 1.92 1.93 1.99 1.9 2.04 1.85 2.01
1385 1390 1395 1400 1405 1410 1415 1420 1425 1430 1435 1440 1445 1450 1455 1460 1465 1470 1475 1480 1485 1490 1495 1500 1505 1510 1515 1520 1525 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 1570 1575 1580 1585
1.96 1.94 1.96 1.98 1.97 1.99 1.95 1.91 2.05 1.97 1.94 2 2.01 2.02 1.98 2.05 1.94 2.11 1.97 2.04 1.92 1.98 2.01 1.98 1.98 2 1.91 1.9 1.90 1.99 1.96 2.05 2.02 1.98 1.96 1.96 2 1.9 2.04 2 1.9
84
1590 1595 1600 1605 1610 1615 1620 1625 1630 1635 1640 1645 1650 1655 1660 1665 1670 1675 1680 1685 1690 1695 1700 1705 1710 1715 1720 1725 1730 1735 1740 1745 1750 1755 1760 1765 1770 1775 1780 1785 1790
1.93 1.93 2.04 2.01 1.91 2.08 1.92 1.98 1.93 1.94 1.96 1.98 1.98 2.04 2.03 1.92 2.05 2 1.91 1.96 1.98 1.92 2.07 1.96 1.99 1.92 2.04 1.93 2.05 2 1.94 2.01 1.99 1.93 2.08 2 1.96 1.99 1.95 2.04 1.95
1795 1800 1805 1810 1815 1820 1825 1830 1835 1840 1845 1850 1855 1860 1865 1870 1875 1880 1885 1890 1895 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995
2.14 1.98 1.99 2.04 2.01 1.99 2.02 2.01 1.93 2.06 2.05 2.04 2.07 2.04 1.95 1.97 2.03 2.05 2.02 2 2.06 1.97 2.03 1.96 2.07 1.96 2.05 2.07 2 1.99 2.11 2.02 1.98 1.97 2.09 1.96 2.07 2.01 1.99 2.06 2.05
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 2065 2070 2075 2080 2085 2090 2095 2100 2105 2110 2115 2120 2125 2130 2135 2140 2145 2150 2155 2160 2165 2170 2175 2180 2185 2190 2195 2200
2.03 1.99 1.98 2.08 2.02 2.12 2.13 2.1 2.01 2.06 2.05 1.96 2.17 1.98 2.06 2.02 2.13 2.09 2.02 2.06 2.1 2.04 2.04 2 2.15 2.04 2.06 2.09 2.01 2.08 2.06 2.01 2.03 2.04 2.04 2.12 2.1 2.06 2.01 2.02 2.05
85
2205 2210 2215 2220 2225 2230 2235 2240 2245 2250 2255 2260 2265 2270 2275 2280 2285 2290 2295 2300 2305 2310 2315 2320 2325 2330 2335 2340 2345 2350 2355 2360 2365 2370 2375 2380 2385 2390 2395 2400 2405
1.99 2.08 2 1.99 1.98 2.01 1.96 2.02 2.01 2.08 2.06 1.99 2.01 2.04 2.03 1.95 2.06 1.95 1.99 1.92 2.03 1.94 1.95 1.97 2.03 1.96 1.95 2.04 2.03 2 1.99 2 1.91 2.05 1.95 2 1.99 1.92 2.03 1.96 2.07
2410 2415 2420 2425 2430 2435 2440 2445 2450 2455 2460 2465 2470 2475 2480 2485 2490 2495 2500 2505 2510 2515 2520 2525 2530 2535 2540 2545 2550 2555 2560 2565 2570 2575 2580 2585 2590 2595 2600 2605 2610
1.94 1.96 1.99 2.01 2.01 1.89 1.95 2.06 1.9 2.04 1.93 2.07 1.93 2.03 1.98 1.98 1.95 2.06 1.99 2.04 1.98 2.04 1.9 1.93 1.93 2.05 1.91 2.05 1.96 2.07 1.9 2.06 1.98 2.01 1.9 2.02 2.05 2.02 2.04 1.96 1.98
2615 2620 2625 2630 2635 2640 2645 2650 2655 2660 2665 2670 2675 2680 2685 2690 2695 2700 2705 2710 2715 2720 2725 2730 2735 2740 2745 2750 2755 2760 2765 2770 2775 2780 2785 2790 2795 2800 2805 2810 2815
2.02 1.99 2.05 1.95 2.02 1.94 2.05 1.93 1.96 1.93 2.06 2.03 1.99 2.05 2.11 2.07 2.07 2 2.03 1.97 2.05 2.11 2.05 2.13 2.09 2.11 2.07 2.11 2.13 2.1 1.99 1.99 2.09 2.04 1.94 2.09 2 2.05 1.97 2.05 2.1
86
2820 2825 2830 2835 2840 2845 2850 2855 2860 2865 2870 2875 2880 2885 2890 2895 2900 2905 2910 2915 2920 2925 2930 2935 2940 2945 2950 2955 2960 2965 2970 2975 2980 2985 2990 2995 3000 3005 3010 3015 3020
1.97 2.14 2.04 1.97 2.14 1.97 2.06 2.07 1.99 2.12 1.99 2.07 2.01 1.96 1.98 2 2 1.96 2.13 1.99 2 2.05 2 2.04 2.11 1.96 2.02 1.96 2.1 2.07 2.03 2.08 2.04 1.96 2 2.03 2.11 2.04 1.98 1.98 1.99
3025 3030 3035 3040 3045 3050 3055 3060 3065 3070 3075 3080 3085 3090 3095 3100 3105 3110 3115 3120 3125 3130 3135 3140 3145 3150 3155 3160 3165 3170 3175 3180 3185 3190 3195 3200 3205 3210 3215 3220 3225
2.15 1.99 2.11 2.07 2.02 2.12 2.03 2.14 2.02 2.06 2.07 2.01 2.15 2.07 2.11 2.14 2.08 2.14 2.08 2.09 2.07 2.12 2.1 2.15 2.08 2.07 2.11 2.17 2.07 2.1 2.15 2.19 2.09 2.13 2.09 2.16 2.21 2.18 2.09 2.17 2.16
3230 3235 3240 3245 3250 3255 3260 3265 3270 3275 3280 3285 3290 3295 3300 3305 3310 3315 3320 3325 3330 3335 3340 3345 3350 3355 3360 3365 3370 3375 3380 3385 3390 3395 3400 3405 3410 3415 3420 3425 3430
2.05 2.17 2.11 2.18 2.05 2.06 2.09 2.01 2.03 2.04 2.03 2.08 2.12 2.08 2.11 2.12 2.03 2 2.12 2.14 2.02 2.14 2.07 2.16 2.17 2.12 2.09 2.15 2.01 2.14 2.1 2.01 2.07 2.03 2.06 2.11 2.07 2.14 2.09 2.21 2.01
87
3435 3440 3445 3450 3455 3460 3465 3470 3475 3480 3485 3490 3495 3500 3505 3510 3515 3520 3525 3530 3535 3540 3545 3550 3555 3560 3565 3570 3575 3580 3585 3590 3595 3600 3605 3610 3615 3620 3625 3630 3635
2 2.11 2.02 2.11 2.02 2 1.98 2.14 1.98 2.02 2.05 2.04 1.99 2.02 1.96 2.1 2.03 2.01 1.96 2.12 2.06 2.04 2.02 1.97 2.17 1.97 2.06 1.96 2.15 2.02 2.06 2.12 2.15 2.01 2.01 2.16 2.09 2.01 2.06 2.12 2.02
3640 3645 3650 3655 3660 3665 3670 3675 3680 3685 3690 3695 3700 3705 3710 3715 3720 3725 3730 3735 3740 3745 3750 3755 3760 3765 3770 3775 3780 3785 3790 3795 3800 3805 3810 3815 3820 3825 3830 3835 3840
2 2.08 2.1 2.11 2.04 2.14 2.07 2.04 2.07 2.05 2.03 2.06 2.15 2.14 2.11 2.01 2.01 2.17 2.07 2.08 2.01 2.01 2.03 2.12 2.18 2.17 2.17 2.16 2.12 2.17 2.17 1.03 2.07 2.15 2.05 2.04 2.1 2.04 2.1 2.13 2.16
3845 3850 3855 3860 3865 3870 3875 3880 3885 3890 3895 3900 3905 3910 3915 3920 3925 3930 3935 3940 3945 3950 3955 3960 3965 3970 3975 3980 3985 3990 3995 4000 4005 4010 4015 4020 4025 4030 4035 4040 4045
2.21 2.14 2.13 2.12 2.14 2.25 2.22 2.22 2.27 2.25 2.19 2.11 2.12 2.19 2.21 2.22 2.19 2.15 2.23 2.12 2.2 2.21 2.17 2.25 2.22 2.33 2.21 2.36 2.23 2.33 2.24 2.22 2.35 2.2 2.31 2.26 2.18 2.25 2.32 2.21 2.33
88
4050 4055 4060 4065 4070 4075 4080 4085 4090 4095 4100 4105 4110 4115 4120 4125 4130 4135 4140 4145 4150 4155 4160 4165 4170 4175 4180 4185 4190 4195 4200 4205 4210 4215 4220 4225 4230 4235 4240 4245 4250
2.32 2.32 2.31 2.41 2.42 2.51 2.4 2.5 2.34 2.35 2.5 2.48 2.43 2.48 2.48 2.36 2.47 2.37 2.54 2.45 2.37 2.38 2.5 2.54 2.47 2.44 2.39 2.48 2.52 2.54 2.53 2.49 2.54 2.44 2.42 2.52 2.48 2.57 2.48 2.46 2.48
4255 4260 4265 4270 4275 4280 4285 4290 4295 4300 4305 4310 4315 4320 4325 4330 4335 4340 4345 4350 4355 4360 4365 4370 4375 4380 4385 4390 4395 4400 4405 4410 4415 4420 4425 4430 4435 4440 4445 4450 4455
2.42 2.59 2.47 2.42 2.47 2.47 2.52 2.45 2.48 2.43 2.57 2.49 2.44 2.42 2.48 2.49 2.45 2.41 2.52 2.53 2.42 2.57 2.49 2.44 2.46 2.54 2.56 2.47 2.55 2.42 2.56 2.59 2.48 2.43 2.58 2.55 2.54 2.49 2.45 2.43 2.52
4460 4465 4470 4475 4480 4485 4490 4495 4500 4505 4510 4515 4520 4525 4530 4535 4540 4545 4550 4555 4560 4565 4570 4575 4580 4585 4590 4595 4600 4605 4610 4615 4620 4625 4630 4635 4640 4645 4650 4655 4660
2.45 2.47 2.47 2.5 2.45 2.46 2.46 2.46 2.52 2.59 2.42 2.51 2.42 2.5 2.53 2.43 2.54 2.57 2.46 2.53 2.57 2.42 2.46 2.55 2.46 2.6 2.56 2.61 2.59 2.52 2.6 2.65 2.48 2.48 2.66 2.57 2.59 2.48 2.61 2.67 2.56
89
4665 4670 4675 4680 4685 4690 4695 4700 4705 4710 4715 4720 4725 4730 4735 4740 4745 4750 4755 4760 4765 4770 4775 4780 4785 4790 4795 4800 4805 4810 4815 4820 4825 4830 4835 4840 4845 4850 4855 4860 4865
2.57 2.67 2.63 2.58 2.66 2.51 2.66 2.6 2.67 2.54 2.51 2.55 2.56 2.68 2.7 2.53 2.52 2.64 2.59 2.7 2.61 2.59 2.71 2.58 2.61 2.71 2.65 2.62 2.73 2.68 2.62 2.73 2.75 2.77 2.72 2.7 2.76 2.8 2.77 2.8 2.75
4870 4875 4880 4885 4890 4895 4900 4905 4910 4915 4920 4925 4930 4935 4940 4945 4950 4955 4960 4965 4970 4975 4980 4985 4990 4995 5000 5005 5010 5015 5020 5025 5030 5035 5040 5045 5050 5055 5060 5065 5070
2.64 2.8 2.81 2.74 2.82 2.65 2.79 2.83 2.84 2.76 2.73 2.67 2.69 2.75 2.85 2.74 2.67 2.78 2.72 2.75 2.84 2.74 2.72 2.72 2.72 2.83 2.71 2.92 2.91 2.91 2.9 2.91 2.85 2.89 2.92 2.86 2.73 2.89 2.76 2.73 2.9
5075 5080 5085 5090 5095 5100 5105 5110 5115 5120 5125 5130 5135 5140 5145 5150 5155 5160 5165 5170 5175 5180 5185 5190 5195 5200 5205 5210 5215 5220 5225 5230 5235 5240 5245 5250 5255 5260 5265 5270 5275
2.86 2.91 2.72 2.79 2.78 2.76 2.72 2.71 2.87 2.72 2.7 2.89 2.84 2.79 2.75 2.7 2.67 2.82 2.87 2.8 2.78 2.81 2.8 2.91 2.71 2.87 2.84 2.73 2.91 2.74 2.88 2.86 2.8 2.85 2.91 2.78 2.78 2.79 2.9 2.8 2.96
90
5280 5285 5290 5295 5300 5305 5310 5315 5320 5325 5330 5335 5340 5345 5350 5355 5360 5365 5370 5375 5380 5385 5390 5395 5400 5405 5410 5415 5420 5425 5430 5435 5440 5445 5450 5455 5460 5465 5470 5475 5480
2.86 2.89 2.98 2.93 3.04 2.86 2.92 2.85 2.85 2.99 2.91 2.93 2.88 2.93 3.02 3.05 2.85 3.01 2.89 3.01 2.91 2.94 3.02 2.91 2.93 3.04 3.03 3.01 3.09 3.12 3.11 2.98 3.11 3.04 3.07 3.18 3.04 3.11 3.15 3.07 3.02
5485 5490 5495 5500 5505 5510 5515 5520 5525 5530 5535 5540 5545 5550 5555 5560 5565 5570 5575 5580 5585 5590 5595 5600 5605 5610 5615 5620 5625 5630 5635 5640 5645 5650 5655 5660 5665 5670 5675 5680 5685
3.05 3.13 2.98 3.13 3.01 3.08 2.9 2.97 3.01 3.05 2.91 3.06 3.05 2.95 3.04 2.89 2.88 2.89 2.95 2.84 2.98 3.02 2.83 3.02 2.98 2.93 3.05 3 3.06 2.88 2.97 3.03 2.91 2.97 2.84 3.02 3.03 2.98 3.12 3.18 3.03
5690 5695 5700 5705 5710 5715 5720 5725 5730 5735 5740 5745 5750 5755 5760 5765 5770 5775 5780 5785 5790 5795 5800 5805 5810 5815 5820 5825 5830 5835 5840 5845 5850 5855 5860 5865 5870 5875 5880 5885 5890
3.04 3.06 3.23 3.06 3.11 3.2 3.26 3.24 3.31 3.34 3.12 3.2 3.21 3.2 3.17 3.24 3.34 3.36 3.22 3.3 3.3 3.43 3.48 3.27 3.4 3.43 3.32 3.46 3.27 3.41 3.28 3.39 3.53 3.51 3.45 3.41 3.5 3.48 3.42 3.43 3.36
91
5895 5900 5905 5910 5915 5920 5925 5930 5935 5940 5945 5950 5955 5960 5965 5970 5975 5980 5985 5990 5995 6000 6005 6010 6015 6020 6025 6030 6035 6040 6045 6050 6055 6060 6065 6070 6075 6080 6085 6090 6095
3.47 3.57 3.46 3.6 3.55 3.62 3.58 3.69 3.46 3.66 3.46 3.58 3.64 3.54 3.39 3.43 3.44 3.54 3.52 3.34 3.33 3.38 3.46 3.35 3.48 3.47 3.42 3.49 3.44 3.57 3.45 3.52 3.62 3.61 3.66 3.75 3.52 3.7 3.53 3.63 3.5
6100 6105 6110 6115 6120 6125 6130 6135 6140 6145 6150 6155 6160 6165 6170 6175 6180 6185 6190 6195 6200 6205 6210 6215 6220 6225 6230 6235 6240 6245 6250 6255 6260 6265 6270 6275 6280 6285 6290 6295 6300
3.46 3.31 3.35 3.32 3.43 3.32 3.38 3.32 3.4 3.36 3.25 3.26 3.14 3.12 3.1 3.11 2.97 3.06 2.9 2.95 2.91 3.07 3.01 2.89 2.88 3.03 2.9 2.96 2.98 2.84 2.98 2.85 2.88 2.99 2.93 2.97 2.88 2.9 2.93 2.77 2.92
6305 6310 6315 6320 6325 6330 6335 6340 6345 6350 6355 6360 6365 6370 6375 6380 6385 6390 6395 6400 6405 6410 6415 6420 6425 6430 6435 6440 6445 6450 6455 6460 6465 6470 6475 6480 6485 6490 6495 6500 6505
2.92 2.9 2.89 2.9 2.74 2.88 2.72 2.85 2.83 2.88 2.69 2.73 2.84 2.79 2.81 2.77 2.82 2.73 2.78 2.73 2.83 2.78 2.74 2.79 2.77 2.71 2.85 2.67 2.65 2.67 2.72 2.66 2.72 2.74 2.64 2.71 2.66 2.57 2.62 2.69 2.65
92
6510 6515 6520 6525 6530 6535 6540 6545 6550 6555 6560 6565 6570 6575 6580 6585 6590 6595 6600 6605 6610 6615 6620 6625 6630 6635 6640 6645 6650 6655 6660 6665 6670 6675 6680 6685 6690 6695 6700 6705 6710
2.61 2.67 2.75 2.67 2.64 2.69 2.63 2.69 2.65 2.66 2.83 2.67 2.83 2.84 2.84 2.77 2.74 2.78 2.78 2.85 2.78 2.79 2.85 2.66 2.76 2.65 2.73 2.68 2.77 2.72 2.63 2.67 2.73 2.79 2.63 2.65 2.77 2.59 2.6 2.7 2.58
6715 6720 6725 6730 6735 6740 6745 6750 6755 6760 6765 6770 6775 6780 6785 6790 6795 6800 6805 6810 6815 6820 6825 6830 6835 6840 6845 6850 6855 6860 6865 6870 6875 6880 6885 6890 6895 6900 6905 6910 6915
2.74 2.55 2.61 2.54 2.7 2.6 2.59 2.58 2.67 2.56 2.69 2.71 2.76 2.67 2.8 2.7 2.6 2.77 2.78 2.81 2.83 2.68 2.73 2.62 2.7 2.75 2.63 2.78 2.8 2.75 2.65 2.68 2.6 2.65 2.73 2.74 2.55 2.7 2.63 2.65 2.59
6920 6925 6930 6935 6940 6945 6950 6955 6960 6965 6970 6975 6980 6985 6990 6995 7000 7005 7010 7015 7020 7025 7030 7035 7040 7045 7050 7055 7060 7065 7070 7075 7080 7085 7090 7095 7100 7105 7110 7115 7120
2.73 2.58 2.58 2.67 2.53 2.56 2.51 2.66 2.58 2.61 2.52 2.52 2.53 2.61 2.63 2.53 2.46 2.63 2.61 2.44 2.59 2.58 2.49 2.58 2.43 2.44 2.56 2.44 2.46 2.5 2.43 2.52 2.53 2.5 2.54 2.53 2.41 2.51 2.44 2.57 2.47
93
7125 7130 7135 7140 7145 7150 7155 7160 7165 7170 7175 7180 7185 7190 7195 7200 7205 7210 7215 7220 7225 7230 7235 7240 7245 7250 7255 7260 7265 7270 7275 7280 7285 7290 7295 7300 7305 7310 7315 7320 7325
2.47 2.51 2.47 2.47 2.58 2.4 2.43 2.54 2.45 2.61 2.49 2.43 2.53 2.48 2.46 2.62 2.5 2.44 2.56 2.6 2.45 2.45 2.55 2.5 2.47 2.53 2.53 2.52 2.52 2.58 2.58 2.58 2.44 2.61 2.53 2.51 2.61 2.52 2.47 2.56 2.43
7330 7335 7340 7345 7350 7355 7360 7365 7370 7375 7380 7385 7390 7395 7400 7405 7410 7415 7420 7425 7430 7435 7440 7445 7450 7455 7460 7465 7470 7475 7480 7485 7490 7495 7500 7505 7510 7515 7520 7525 7530
2.49 2.54 2.54 2.42 2.39 2.3 2.33 2.28 2.36 2.36 2.38 2.35 2.45 2.36 2.44 2.42 2.39 2.38 2.33 2.37 2.36 2.39 2.41 2.28 2.27 2.39 2.35 2.28 2.36 2.23 2.24 2.37 2.3 2.33 2.26 2.22 2.32 2.23 2.27 2.21 2.19
7535 7540 7545 7550 7555 7560 7565 7570 7575 7580 7585 7590 7595 7600 7605 7610 7615 7620 7625 7630 7635 7640 7645 7650 7655 7660 7665 7670 7675 7680 7685 7690 7695 7700 7705 7710 7715 7720 7725 7730 7735
2.33 2.36 2.24 2.29 2.33 2.28 2.25 2.22 2.32 2.16 2.16 2.19 2.23 2.18 2.17 2.32 2.14 2.23 2.22 2.3 2.28 2.22 2.29 2.24 2.28 2.29 2.28 2.33 2.19 2.2 2.32 2.25 2.31 2.19 2.3 2.35 2.24 2.24 2.31 2.29 2.28
94
7740 7745 7750 7755 7760 7765 7770 7775 7780 7785 7790 7795 7800 7805 7810 7815 7820 7825 7830 7835 7840 7845 7850 7855 7860 7865 7870 7875 7880 7885 7890 7895 7900 7905 7910 7915 7920 7925 7930 7935 7940
2.37 2.3 2.36 2.27 2.25 2.28 2.31 2.26 2.43 2.42 2.31 2.35 2.4 2.27 2.42 2.3 2.43 2.39 2.37 2.39 2.35 2.37 2.32 2.47 2.37 2.35 2.38 2.4 2.38 2.4 2.39 2.34 2.47 2.35 2.4 2.39 2.42 2.49 2.33 2.34 2.45
7945 7950 7955 7960 7965 7970 7975 7980 7985 7990 7995 8000 8005 8010 8015 8020 8025 8030 8035 8040 8045 8050 8055 8060 8065 8070 8075 8080 8085 8090 8095 8100 8105 8110 8115 8120 8125 8130 8135 8140 8145
2.33 2.48 2.45 2.37 2.42 2.36 2.46 2.42 2.48 2.36 2.44 2.44 2.36 2.41 2.44 2.41 2.5 2.48 2.55 2.45 2.42 2.45 2.4 2.56 2.52 2.43 2.45 2.54 2.47 2.44 2.48 2.43 2.51 2.61 2.61 2.57 2.53 2.47 2.54 2.49 2.59
8150 8155 8160 8165 8170 8175 8180 8185 8190 8195 8200 8205 8210 8215 8220 8225 8230 8235 8240 8245 8250 8255 8260 8265 8270 8275 8280 8285 8290 8295 8300 8305 8310 8315 8320 8325 8330 8335 8340 8345 8350
2.57 2.56 2.55 2.61 2.51 2.52 2.57 2.67 2.6 2.67 2.54 2.5 2.64 2.61 2.65 2.6 2.52 2.64 2.58 2.57 2.52 2.62 2.54 2.64 2.56 2.65 2.73 2.66 2.75 2.82 2.91 2.75 2.73 2.71 2.6 2.75 2.61 2.76 2.77 2.81 2.66
95
8355 8360 8365 8370 8375 8380 8385 8390 8395 8400 8405 8410 8415 8420 8425 8430 8435 8440 8445 8450 8455 8460 8465 8470 8475 8480 8485 8490 8495 8500 8505 8510 8515 8520 8525 8530 8535 8540 8545 8550 8555
2.69 2.69 2.67 2.74 2.72 2.74 2.76 2.74 2.74 2.78 2.74 2.68 2.74 2.77 2.75 2.74 2.83 2.82 2.82 2.78 3.06 2.89 2.88 2.88 2.86 2.81 2.85 2.88 2.93 3.02 2.9 2.92 2.77 2.85 2.9 2.69 2.81 2.89 2.96 2.91 2.72
8560 8565 8570 8575 8580 8585 8590 8595 8600 8605 8610 8615 8620 8625 8630 8635 8640 8645 8650 8655 8660 8665 8670 8675 8680 8685 8690 8695 8700 8705 8710 8715 8720 8725 8730 8735 8740 8745 8750 8755 8760
2.82 2.84 2.84 2.75 2.85 2.71 2.79 2.74 2.78 2.83 2.95 2.92 2.87 2.94 2.83 2.93 2.85 2.81 2.82 2.86 2.81 2.88 3.02 3.01 2.83 3.01 2.93 2.92 3.05 3.05 2.87 2.89 2.86 2.92 3.08 2.92 2.91 2.93 3.09 3.01 3.08
8765 8770 8775 8780 8785 8790 8795 8800 8805 8810 8815 8820 8825 8830 8835 8840 8845 8850 8855 8860 8865 8870 8875 8880 8885 8890 8895 8900 8905 8910 8915 8920 8925 8930 8935 8940 8945 8950 8955 8960 8965
3.08 3 3.12 3 2.98 3.12 2.98 3.06 3.02 3.03 3.24 3.09 3.17 3.24 3.08 3.19 3.1 3.32 3.22 3.31 3.26 3.25 3.25 3.41 3.22 3.42 3.6 3.28 3.91 3.45 3.39 3.49 3.83 3.48 3.41 3.3 3.32 3.48 3.26 3.36 3.32
96
8970 8975 8980 8985 8990 8995 9000 9005 9010 9015 9020 9025 9030 9035 9040 9045 9050 9055 9060 9065 9070 9075 9080 9085 9090 9095 9100 9105 9110 9115 9120 9125 9130 9135 9140 9145 9150 9155 9160 9165 9170
3.42 3.27 3.3 3.48 3.36 3.36 3.28 3.37 3.45 3.41 3.62 3.52 3.57 3.37 3.54 3.41 3.5 3.49 3.61 3.43 3.42 3.5 3.32 3.85 3.48 3.46 3.32 3.2 3.21 3.17 3.35 3.26 3.41 3.2 3.25 3.33 3.38 3.13 3.32 3.35 3.25
9175 9180 9185 9190 9195 9200 9205 9210 9215 9220 9225 9230 9235 9240 9245 9250 9255 9260 9265 9270 9275 9280 9285 9290 9295 9300 9305 9310 9315 9320 9325 9330 9335 9340 9345 9350 9355 9360 9365 9370 9375
3.17 3.17 3.4 3.34 3.23 3.36 3.26 3.48 3.34 3.33 3.29 3.3 3.41 3.39 3.38 3.24 3.43 3.22 3.23 3.44 3.2 3.39 3.3 3.29 3.39 3.28 3.05 3.11 3.16 3.23 3.26 3.22 3.06 3.18 3.19 3.16 3.29 3.37 3.24 3.19 3.35
9380 9385 9390 9395 9400 9405 9410 9415 9420 9425 9430 9435 9440 9445 9450 9455 9460 9465 9470 9475 9480 9485 9490 9495 9500 9505 9510 9515 9520 9525 9530 9535 9540 9545 9550 9555 9560 9565 9570 9575 9580
3.21 3.32 3.28 3.3 3.37 3.16 3.28 3.2 3.3 3.26 3.22 3.36 3.22 3.38 3.3 3.25 3.2 3.3 3.33 3.26 3.3 3.26 3.2 3.35 3.29 3.42 3.42 3.35 3.4 3.4 3.26 3.38 3.19 3.41 3.41 3.21 3.35 3.25 3.43 3.26 3.42
97
9585 9590 9595 9600 9605 9610 9615 9620 9625 9630 9635 9640 9645 9650 9655 9660 9665 9670 9675 9680 9685 9690 9695 9700 9705 9710 9715 9720 9725 9730 9735 9740 9745 9750 9755 9760 9765 9770 9775 9780 9785
3.35 3.48 3.26 3.47 3.47 3.31 3.26 3.34 3.44 3.36 3.41 3.37 3.25 3.58 3.5 3.3 3.48 3.32 3.4 3.55 3.37 3.44 3.5 3.4 3.5 3.3 3.33 3.41 3.31 3.32 3.56 3.42 3.53 3.44 3.47 3.54 3.68 3.59 3.72 3.56 3.48
9790 9795 9800 9805 9810 9815 9820 9825 9830 9835 9840 9845 9850 9855 9860 9865 9870 9875 9880 9885 9890 9895 9900 9905 9910 9915 9920 9925 9930 9935 9940 9945 9950 9955 9960 9965 9970 9975 9980 9985 9990
3.61 3.46 3.67 3.48 3.57 3.63 3.48 3.34 3.44 3.3 3.6 3.66 3.67 3.64 3.4 3.48 3.36 3.23 3.32 3.11 3.16 3.24 3.33 3.39 3.49 3.56 3.62 3.58 3.5 3.41 3.54 3.56 3.5 3.36 3.41 3.27 3.5 3.66 3.6 3.61 3.53
9995 10000 10005 10010 10015 10020 10025 10030 10035 10040 10045 10050 10055 10060 10065 10070 10075 10080 10085 10090 10095 10100 10105 10110 10115 10120 10125 10130 10135 10140 10145 10150 10155 10160 10165 10170 10175 10180 10185 10190 10195
3.58 3.76 3.74 3.68 3.38 3.21 3.32 3.13 3.07 3.1 3.07 3.3 3.28 3.12 3.23 3.25 3.17 3.03 3.15 3.34 3.57 3.61 3.51 3.48 3.48 3.36 3.26 3.28 3.22 2.97 3.09 3 3.08 2.96 3.14 3.13 3.04 3.14 2.97 3.04 2.99
98
10200 10205 10210 10215 10220 10225 10230 10235 10240 10245 10250 10255 10260 10265 10270 10275 10280 10285 10290 10295 10300 10305 10310 10315 10320 10325 10330 10335 10340 10345 10350 10355 10360 10365 10370 10375 10380 10385 10390 10395 10400
3.2 3.13 3.1 2.99 3.04 3.37 3.55 3.76 3.86 3.89 3.67 3.75 3.65 3.7 3.81 3.81 3.8 3.7 3.77 3.68 3.81 3.71 3.77 3.91 3.7 3.7 3.71 3.73 3.73 3.91 3.81 3.68 3.77 3.75 3.79 3.71 3.8 3.51 3.42 3.37 3.26
10405 10410 10415 10420 10425 10430 10435 10440 10445 10450 10455 10460 10465 10470 10475 10480 10485 10490 10495 10500 10505 10510 10515 10520 10525 10530 10535 10540 10545 10550 10555 10560 10565 10570 10575 10580 10585 10590 10595 10600 10605
3.11 3.08 3.24 3.03 3.05 3.02 2.97 3.02 3.04 2.96 3.13 2.95 3.06 3.01 3.11 3.1 3.08 3.03 3.01 2.88 3.01 2.86 2.95 2.89 2.87 2.88 2.86 3.01 2.96 2.96 2.83 2.94 2.91 2.89 3 3.05 2.97 3.04 3.09 2.93 3.04
10610 10615 10620 10625 10630 10635 10640 10645 10650 10655 10660 10665 10670 10675 10680 10685 10690 10695 10700 10705 10710 10715 10720 10725 10730 10735 10740 10745 10750 10755 10760 10765 10770 10775 10780 10785 10790 10795 10800 10805 10810
3.08 2.98 2.93 3 3.04 3 2.94 3.12 3.13 2.94 2.92 2.91 3.08 2.89 3.04 3.01 3.05 3.03 2.87 2.95 2.89 2.86 2.87 2.83 2.81 2.93 2.73 2.82 2.87 2.71 2.84 2.85 2.84 2.82 2.73 2.67 2.66 2.67 2.75 2.8 2.67
99
10815 10820 10825 10830 10835 10840 10845 10850 10855 10860 10865 10870 10875 10880 10885 10890 10895 10900 10905 10910 10915 10920 10925 10930 10935 10940 10945 10950 10955 10960 10965 10970 10975 10980 10985 10990 10995 11000 11005 11010 11015
2.68 2.63 2.63 2.64 2.8 2.65 2.7 2.72 2.78 2.62 2.62 2.77 2.64 2.78 2.68 2.76 2.71 2.77 2.82 2.74 2.59 2.57 2.55 2.59 2.6 2.66 2.55 2.51 2.46 2.44 2.49 2.41 2.56 2.34 2.43 2.42 2.45 2.32 2.3 2.29 2.29
11020 11025 11030 11035 11040 11045 11050 11055 11060 11065 11070 11075 11080 11085 11090 11095 11100 11105 11110 11115 11120 11125 11130 11135 11140 11145 11150 11155 11160 11165 11170 11175 11180 11185 11190 11195 11200 11205 11210 11215 11220
2.41 2.38 2.3 2.25 2.39 2.31 2.36 2.23 2.28 2.27 2.28 2.3 2.34 2.28 2.21 2.17 2.17 2.25 2.26 2.2 2.28 2.29 2.26 2.24 2.25 2.23 2.31 2.33 2.3 2.24 2.22 2.23 2.36 2.31 2.31 2.39 2.31 2.37 2.38 2.57 2.47
11225 11230 11235 11240 11245 11250 11255 11260 11265 11270 11275 11280 11285 11290 11295 11300 11305 11310 11315 11320 11325 11330 11335 11340 11345 11350 11355 11360 11365 11370 11375 11380 11385 11390 11395 11400 11405 11410 11415 11420 11425
2.47 2.68 2.61 2.69 2.57 2.53 2.56 2.53 2.42 2.39 2.53 2.5 2.48 2.33 2.48 2.43 2.48 2.48 2.47 2.36 2.39 2.35 2.31 2.42 2.45 2.43 2.45 2.51 2.47 2.4 2.42 2.4 2.4 2.4 2.31 2.36 2.25 2.34 2.29 2.2 2.26
100
11430 11435 11440 11445 11450 11455 11460 11465 11470 11475 11480 11485 11490 11495 11500 11505 11510 11515 11520 11525 11530 11535 11540 11545 11550 11555 11560 11565 11570 11575 11580 11585 11590 11595 11600 11605 11610 11615 11620 11625 11630
2.23 2.35 2.27 2.15 2.14 2.17 2.21 2.13 2.16 2.19 2.1 2.19 2.24 2.21 2.09 2.21 2.18 2.12 2.14 2.21 2.19 2.18 2.06 2.17 2.14 2.18 2.17 2.2 2.12 2.17 2.15 2.19 2.33 2.27 2.28 2.31 2.35 2.31 2.18 2.24 2.16
11635 11640 11645 11650 11655 11660 11665 11670 11675 11680 11685 11690 11695 11700 11705 11710 11715 11720 11725 11730 11735 11740 11745 11750 11755 11760 11765 11770 11775 11780 11785 11790 11795 11800 11805 11810 11815 11820 11825 11830 11835
2.07 2.26 2.34 2.24 2.34 2.34 2.4 2.44 2.45 2.29 2.37 2.34 2.44 2.4 2.42 2.43 2.32 2.32 2.26 2.32 2.37 2.37 2.37 2.24 2.2 2.19 2.26 2.19 2.23 2.29 2.18 2.24 2.19 2.17 2.2 2.18 2.16 2.18 2.17 2.12 2.2
11840 11845 11850 11855 11860 11865 11870 11875 11880 11885 11890 11895 11900 11905 11910 11915 11920 11925 11930 11935 11940 11945 11950 11955 11960 11965 11970 11975 11980 11985 11990 11995 12000 12005 12010 12015 12020 12025 12030 12035 12040
2.14 2.17 2.13 2.08 2.1 2.13 2.03 2.05 2.16 2.17 2.06 2.06 2.15 2.08 2.1 2.16 2.15 2.09 2.04 2.05 2 2.03 2.01 2.03 2.13 2.1 2.05 2.08 2.04 2.07 2.08 2.08 2.08 2.04 2.06 1.98 2.14 1.99 2.01 2.04 2.04
101
12045 12050 12055 12060 12065 12070 12075 12080 12085 12090 12095 12100 12105 12110 12115 12120 12125 12130 12135 12140 12145 12150 12155 12160 12165 12170 12175 12180 12185 12190 12195 12200 12205 12210 12215 12220 12225 12230 12235 12240 12245
1.96 2.05 2.01 2.01 1.96 2.12 2.05 2.09 2.08 2.07 2.03 2.1 2.01 2.14 1.98 2.07 2.03 1.99 2 2.02 1.96 2.09 2.05 2.1 2.17 2.01 2.13 2.02 2.14 2.03 2.17 2.15 2.05 2.08 2.16 2.12 2.08 2.16 2.08 2.17 2.18
12250 12255 12260 12265 12270 12275 12280 12285 12290 12295 12300 12305 12310 12315 12320 12325 12330 12335 12340 12345 12350 12355 12360 12365 12370 12375 12380 12385 12390 12395 12400 12405 12410 12415 12420 12425 12430 12435 12440 12445 12450
2.22 2.12 2.2 2.2 2.22 2.25 2.14 2.26 2.25 2.29 2.22 2.3 2.33 2.25 2.26 2.31 2.2 2.2 2.2 2.3 2.3 2.3 2.3 2.2 2.2 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.4 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.5 2.5 2.5 2.4
12455 12460 12465 12470 12475 12480 12485 12490 12495 12500 12505 12510 12515 12520 12525 12530 12535 12540 12545 12550 12555 12560 12565 12570 12575 12580 12585 12590 12595 12600 12605 12610 12615 12620 12625 12630 12635 12640 12645 12650 12655
2.4 2.6 2.6 2.6 2.6 2.5 2.5 2.7 2.7 2.7 2.8 2.6 2.8 2.8 3 2.9 3.1 2.9 2.9 2.7 2.8 2.9 2.6 2.7 2.5 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.6 2.8 2.7 2.7 2.6 2.6 2.7 2.6 2.7 2.7
102
12660 12665 12670 12675 12680 12685 12690 12695 12700 12705 12710 12715 12720 12725 12730 12735 12740 12745 12750 12755 12760 12765 12770 12775 12780 12785 12790 12795 12800 12805 12810 12815 12820 12825 12830 12835 12840 12845 12850 12855 12860
2.6 2.7 2.7 2.7 2.8 2.7 2.9 2.8 2.9 3 3.1 2.9 3 3 3 2.9 2.9 2.8 2.8 2.6 2.8 2.7 2.7 2.8 2.8 2.6 2.6 2.5 2.6 2.5 2.5 2.6 2.6 2.4 2.5 2.6 2.6 2.5 2.4 2.4 2.5
12865 12870 12875 12880 12885 12890 12895 12900 12905 12910 12915 12920 12925 12930 12935 12940 12945 12950 12955 12960 12965 12970 12975 12980 12985 12990 12995 13000 13005 13010 13015 13020 13025 13030 13035 13040 13045 13050 13055 13060 13065
2.4 2.4 2.5 2.4 2.3 2.4 2.3 2.3 2.3 2.4 2.4 2.4 2.4 2.3 2.2 2.4 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.2 2.3 2.4 2.2 2.4 2.2 2.3 2.3 2.3 2.3 2.2 2.3 2.2 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3
13070 13075 13080 13085 13090 13095 13100 13105 13110 13115 13120 13125 13130 13135 13140 13145 13150 13155 13160 13165 13170 13175 13180 13185 13190 13195 13200 13205 13210 13215 13220 13225 13230 13235 13240 13245 13250 13255 13260 13265 13270
2.2 2.2 2.3 2.2 2.3 2.2 2.3 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.3 2.2 2.2 2.3 2.2 2.2 2.3 2.2 2.3 2.2 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.2 2.3 2.3 2.2 2.3 2.2 2.3 2.2 2.2 2.2 2.3 2.2 2.1
103
13275 13280 13285 13290 13295 13300 13305 13310 13315 13320 13325 13330 13335 13340 13345 13350 13355 13360 13365 13370 13375 13380 13385 13390 13395 13400 13405 13410 13415 13420 13425 13430 13435 13440 13445 13450 13455 13460 13465 13470 13475
2.2 2.1 2.2 2.3 2.2 2.3 2.1 2.2 2.2 2.1 2.2 2.1 2.2 2.2 2.2 2.2 2.1 2.1 2.1 2.2 2.1 2.1 2.1 2.1 2.2 2.1 2.2 2.1 2.2 2.1 2.2 2.2 2.1 2.2 2.1 2.1 2.2 2.2 2.1 2 2.1
13480 13485 13490 13495 13500 13505 13510 13515 13520 13525 13530 13535 13540 13545 13550 13555 13560 13565 13570 13575 13580 13585 13590 13595 13600 13605 13610 13615 13620 13625 13630 13635 13640 13645 13650 13655 13660 13665 13670 13675 13680
2 2 2.1 2 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2 2.1 2 2.1 2 2 2 2.1 2 2 1.9 2 2 2 2 2 2 1.9 1.9 2 2 1.9 2 2 2 1.9 1.9 2 1.9 1.9 2 2
13685 13690 13695 13700 13705 13710 13715 13720 13725 13730 13735 13740 13745 13750 13755 13760 13765 13770 13775 13780 13785 13790 13795 13800 13805 13810 13815 13820 13825 13830 13835 13840 13845 13850 13855 13860 13865 13870 13875 13880 13885
1.9 2 1.9 1.9 1.8 2 1.9 1.9 1.9 1.9 2 1.8 1.9 1.9 1.9 1.9 2 1.9 2 1.9 2 1.9 1.8 2.1 2 1.9 2 1.9 2 1.9 1.9 1.9 2 2 2 1.9 1.9 2 1.9 2 1.9
104
13890 13895 13900 13905 13910 13915 13920 13925 13930 13935 13940 13945 13950 13955 13960 13965 13970 13975 13980 13985 13990 13995 14000 14005 14010 14015 14020 14025 14030 14035 14040 14045 14050 14055 14060 14065 14070 14075 14080 14085 14090
2 1.9 2 2 1.9 2.1 2 1.9 2 2 1.9 2 2 1.9 1.9 2 2 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 2 1.9 2 1.9 2 1.9 2 1.9 2 2 2 1.9 1.9 2 2 1.9 1.9 1.9 2
14095 14100 14105 14110 14115 14120 14125 14130 14135 14140 14145 14150 14155 14160 14165 14170 14175 14180 14185 14190 14195 14200 14205 14210 14215 14220 14225 14230 14235 14240 14245 14250 14255 14260 14265 14270 14275 14280 14285 14290 14295
1.9 2 2 2 2 1.9 2 2 1.9 2 1.9 1.9 2 1.9 2.1 1.9 2 2 1.9 1.9 2 1.9 1.9 2 2 2 1.8 2 1.9 2 2 1.9 2 2 2 1.9 1.9 2 1.9 2 1.9
14300 14305 14310 14315 14320 14325 14330 14335 14340 14345 14350 14355 14360 14365 14370 14375 14380 14385 14390 14395 14400 14405 14410 14415 14420 14425 14430 14435 14440 14445 14450 14455 14460 14465 14470 14475 14480 14485 14490 14495 14500
2.1 2 2 1.9 2 1.9 2 1.9 1.9 2.1 2 1.9 2 2 2 1.9 1.9 2 1.9 1.9 2 1.9 2 2 2.1 2 2 2.1 2 2 1.9 2 2.1 2 1.9 2.1 2 2.1 2.1 2.1 1.9
105
14505 14510 14515 14520 14525 14530 14535 14540 14545 14550 14555 14560 14565 14570 14575 14580 14585 14590 14595 14600 14605 14610 14615 14620 14625 14630 14635 14640 14645 14650 14655 14660 14665 14670 14675 14680 14685 14690 14695 14700 14705
2.1 2 2 2.1 2.1 1.9 2.1 2 2 2 2 1.9 2 1.9 1.9 2 2 2 2.1 2 1.9 2 1.9 2.1 2.1 2.1 2 2.1 1.9 2.1 2 2 2.1 2 2 2 2.1 2.1 2.1 2.1 2
14710 14715 14720 14725 14730 14735 14740 14745 14750 14755 14760 14765 14770 14775 14780 14785 14790 14795 14800 14805 14810 14815 14820 14825 14830 14835 14840 14845 14850 14855 14860 14865 14870 14875 14880 14885 14890 14895 14900 14905 14910
2.1 2.1 2.1 2 2.1 2.1 2 2 2.1 2 2.1 2.1 2.1 2.1 2 2.1 2 2 2.2 2 2.1 2 2.1 2.1 2 2 2.1 2 2.1 2.1 2 2 2.1 2 2.1 2.1 2.1 2.1 2 2.1 2.1
14915 14920 14925 14930 14935 14940 14945 14950 14955 14960 14965 14970 14975 14980 14985 14990 14995 15000 15005 15010 15015 15020 15025 15030 15035 15040 15045 15050 15055 15060 15065 15070 15075 15080 15085 15090 15095 15100 15105 15110 15115
2 2 2 2.1 2 2 2.1 2 2 2.1 2 2 2.1 2 2 2.1 2.1 2 2 2 2 2 2 2.1 2 2 2 2 2 2.1 2 2 2 2.1 2 2 2 2 1.9 2 2
106
15120 15125 15130 15135 15140 15145 15150 15155 15160 15165 15170 15175 15180 15185 15190 15195 15200 15205 15210 15215 15220 15225 15230 15235 15240 15245 15250 15255 15260 15265 15270 15275 15280 15285 15290 15295 15300 15305 15310 15315
2.1 2 2 2.1 1.9 2 2 2 1.9 2 1.9 1.9 2 2 2 1.9 1.9 2 1.9 2 1.8 1.9 1.8 1.9 2 2 1.8 1.9 1.9 1.9 1.9 1.8 1.8 2 1.8 1.9 1.8 1.8 1.8 2
Lampiran 4. Data respon waktu terhadap kenaikan intensitas cahaya
t (µs) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
Tegangan (Volt) 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.74 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560
0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 2.36 2.39 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.39 2.4 2.4
107
570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 780 780 780 780 780 780
2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4
Lampiran 5. Program Arduino untuk mengaktifkan relay rangkaian lampu LED
#include <SPI.h> #include <SD.h> /* SD card read/write
This example shows how to read and write data to and from an SD card file The circuit: * SD card attached to SPI bus as follows: ** CS - pin 4 ** CLK - pin 13 ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 */
File myFile; const int sensorPin = A0; const int relay = 3; 108
const int setPoint = 100; float sensor, low=0, high=1023; float input; float time = 0;
void setup() { pinMode(relay, OUTPUT); Serial.begin(9600); while (!Serial) {} Serial.print("Initializing SD card..."); pinMode(10, OUTPUT); if (!SD.begin(4)) { Serial.println("initialization failed!"); return; } Serial.println("initialization done."); }
void loop() { sensor = analogRead(sensorPin); 109
input = sensor * (5.0 / 1023.0); autoTune();
if (setPoint-sensor >= 0){ digitalWrite(relay, HIGH); } else if (setPoint-sensor < 0){ digitalWrite(relay, LOW); }
String data = String(time) +"
"+String(input,2)+" "+String(sensor);
Serial.println(" "); File myFile=SD.open("DATA.xls",FILE_WRITE); if (myFile){ myFile.println(data); myFile.close(); Serial.print(data); } time = time + 5; myFile.close(); 110
delay(5000);
} void autoTune(){ if (sensor < low){ low = sensor; } if (sensor > high){ high = sensor; } sensor = map(sensor, low, high, 0, 255); sensor = constrain(sensor, 0, 255); }
111
Lampiran 6. Tanaman selada setelah proses pembibitan dan siap dimasukkan ke dalam greenhouse
112
Lampiran 7. Hasil tanaman selada tanpa alat kontrol intensitas cahaya
Lampiran 8. Hasil tanaman selada yang dikontrol intensitas cahayanya
113
