Tugas Besar Akuakultur

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

b) Rangkaian simulasi dan Prinsip Kerja

c) Video Simulasi

6. Download File

1. Pendahuluan [kembali]

Akuakultur merupakan salah satu bidang penting dalam sektor perikanan yang berperan dalam pemenuhan kebutuhan protein hewani masyarakat melalui budidaya ikan. Salah satu aspek utama dalam kegiatan akuakultur adalah pengelolaan kolam ikan yang efektif dan efisien, baik dari segi desain, sistem pemeliharaan, maupun pengontrolan kualitas air. Kolam ikan berfungsi sebagai media utama dalam budidaya yang harus mampu menyediakan lingkungan yang optimal bagi pertumbuhan dan kesehatan ikan. Seiring perkembangan teknologi, pengelolaan kolam kini dapat dikombinasikan dengan sistem monitoring otomatis untuk mengatur suhu, pH, kadar oksigen, dan faktor lainnya secara real-time. Oleh karena itu, pemahaman yang baik tentang sistem kolam ikan, termasuk desain konstruksi, parameter lingkungan, serta manajemen pakan dan kesehatan ikan, sangat penting guna mendukung keberhasilan budidaya yang berkelanjutan dan produktif.

2. Tujuan [kembali]

Merancang sistem otomatis berbasis sensor untuk mengatur suhu air kolam menggunakan kipas dan heater sesuai batas suhu ideal budidaya ikan.
Mendeteksi keberadaan sampah atau daun yang menghalangi sensor di permukaan kolam menggunakan sensor infrared dan mengaktifkan motor pembersih secara otomatis.
Mengatur pencahayaan kolam secara otomatis menggunakan sensor LDR agar lampu menyala saat malam hari dan mati saat siang hari.
Mengintegrasikan rangkaian logika digital (demultiplexer dan half adder) untuk mengelola sinyal dari berbagai sensor dan mengaktifkan aktuator sesuai kondisi.

3. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

Power Supply DC

Voltmeter
Baterai

B. Bahan

Resistor
Transistor BC548C
Diode
LED
Op AMP IC LM324
Gerbang Logika AND
Gerbang Logika OR 7432
JK Flip flop
Decoder
Relay
Motor
Sensor Infrared
Sensor Suhu LM35
Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor pH Meter Analog
Sensor Water Level

4. Dasar Teori [kembali]

Dalam era modern, pemanfaatan teknologi dalam bidang perikanan, khususnya budidaya ikan atau akuakultur, menjadi hal yang sangat penting untuk menjawab kebutuhan pangan sekaligus menjaga efisiensi dan keberlanjutan lingkungan. Salah satu bentuk inovasi teknologi yang diterapkan adalah sistem otomasi berbasis rangkaian digital dan sensor yang mampu bekerja secara mandiri untuk memantau dan mengatur kondisi kolam. Dengan menggabungkan sensor-sensor yang relevan dan logika rangkaian yang tepat, sistem ini dapat menggantikan kontrol manual dan meningkatkan produktivitas serta ketepatan pengelolaan lingkungan kolam.

Sistem otomatisasi dalam akuakultur memanfaatkan prinsip dasar dari elektronika digital dan pengolahan sinyal. Sensor digunakan untuk mendeteksi berbagai kondisi fisik lingkungan, seperti suhu air, ketinggian permukaan air, pencahayaan, keberadaan benda asing, hingga tingkat keasaman air. Hasil dari pembacaan sensor tersebut kemudian dikonversi menjadi sinyal listrik yang dapat diproses oleh sistem logika, baik berupa logika digital maupun rangkaian komparator analog. Sinyal ini digunakan untuk mengaktifkan perangkat aktuator seperti pompa, kipas, heater, lampu, atau motor pembersih sesuai dengan kondisi yang diinginkan.

Salah satu sensor penting yang digunakan dalam sistem ini adalah sensor suhu analog seperti LM35, yang memiliki keunggulan dalam mendeteksi suhu air secara akurat dengan output tegangan sebesar 10 mV/°C. Sensor ini dikombinasikan dengan rangkaian komparator untuk membandingkan suhu aktual dengan ambang batas yang ditentukan menggunakan potensiometer. Ketika suhu melebihi batas, kipas akan otomatis aktif untuk mendinginkan air, sedangkan jika suhu di bawah ambang, heater akan menyala untuk menghangatkan air. Ini sangat penting karena suhu air yang ideal menjadi faktor utama dalam menjaga metabolisme dan kesehatan ikan budidaya.

Selain itu, digunakan juga sensor infrared (IR) yang berfungsi untuk mendeteksi benda asing seperti daun atau sampah yang mengambang di kolam. Sensor ini bekerja berdasarkan pantulan sinar inframerah dari objek di depannya, dan outputnya akan memicu motor pembersih yang berputar secara otomatis. Fitur ini mendukung kebersihan dan kenyamanan lingkungan perairan tanpa perlu intervensi manusia secara langsung. Motor ini dapat berupa motor DC kecil dengan roda atau penggerak yang diarahkan untuk menggerakkan alat pengais permukaan air.

Sensor LDR (Light Dependent Resistor) juga dimanfaatkan untuk mendeteksi kondisi pencahayaan sekitar. Dengan prinsip resistansi yang berubah terhadap intensitas cahaya, sensor ini memungkinkan sistem untuk menyalakan lampu otomatis saat malam hari. Fungsi ini mendukung kebutuhan pencahayaan kolam, khususnya untuk pengamatan atau perlakuan khusus yang memerlukan cahaya tambahan pada malam hari. Sistem ini juga menghemat energi karena lampu hanya menyala saat diperlukan.

Di sisi lain, parameter kimiawi seperti pH air juga sangat krusial untuk dipantau. Penggunaan sensor pH analog memungkinkan sistem mendeteksi tingkat keasaman atau kebasaan air. Rentang pH yang sesuai untuk budidaya ikan biasanya antara 6,5 hingga 8. Nilai pH yang tidak sesuai dapat mengganggu sistem pernapasan ikan dan memperbesar risiko kematian massal. Sensor ini akan menghasilkan tegangan tertentu yang mencerminkan nilai pH, kemudian diproses oleh sistem sebagai logika kontrol untuk memberikan peringatan atau menyalakan pompa penyeimbang pH.

Untuk mendeteksi ketinggian air, digunakan sensor water level digital. Sensor ini bekerja dengan memberikan logika HIGH atau LOW ketika air mencapai titik tertentu. Output dari sensor ini dapat digunakan untuk menghidupkan atau mematikan pompa air, sehingga mencegah terjadinya banjir atau kolam kekeringan. Dengan sistem ini, pengelolaan air dalam kolam menjadi lebih stabil dan efisien.

Rangkaian logika digital seperti komparator dan transistor juga berperan penting dalam sistem ini. Komparator digunakan untuk membandingkan tegangan dari sensor dengan tegangan referensi, kemudian hasilnya digunakan untuk mengendalikan transistor yang berfungsi sebagai saklar otomatis. Transistor akan menentukan apakah aktuator seperti kipas atau heater akan bekerja. Integrasi antara sensor dan komponen logika ini memungkinkan sistem bekerja secara real-time dan otonom.

Dalam pengolahan data dari sensor, terkadang diperlukan proses konversi sinyal dari analog ke digital (ADC – Analog to Digital Converter) dan sebaliknya (DAC – Digital to Analog Converter). Proses ini penting agar sistem dapat membaca nilai sensor analog dan memberikan output yang sesuai untuk perangkat digital atau aktuator. Misalnya, sensor suhu menghasilkan tegangan analog yang perlu dikonversi menjadi sinyal digital agar bisa diproses oleh logika digital atau mikrokontroler jika digunakan.

Rangkaian aritmetika sederhana seperti half adder juga bisa diterapkan dalam sistem ini untuk menjumlahkan sinyal logika dari dua sensor sekaligus guna menentukan suatu aksi. Misalnya, kombinasi antara suhu dan water level bisa menentukan apakah pompa harus dinyalakan atau tidak. Demultiplexer (demux) juga bisa digunakan untuk mendistribusikan sinyal dari satu input sensor ke berbagai output tergantung kondisi yang terjadi, sehingga sistem menjadi lebih fleksibel dan kompleks.

Dengan pendekatan ini, sistem akuakultur menjadi lebih adaptif, efisien, dan minim kesalahan manusia. Kombinasi berbagai sensor yang saling terintegrasi melalui rangkaian logika digital serta aktuator yang tepat menjadikan sistem ini layak diterapkan dalam skala kecil maupun besar, sekaligus mendukung prinsip keberlanjutan dan efisiensi energi. Integrasi teknologi digital dalam budidaya perikanan adalah langkah penting menuju masa depan pertanian air yang lebih cerdas dan produktif.

5. Percobaan [kembali]

a) Prosedur [kembali]

a. Buka aplikasi proteus

b. Siapkan alat dan bahan pada library proteus

c. Pilih komponen yang dibutuhkan komponen dioda, resistor, sensor infrared, ldr sensor, ground, buzzer, logicstate.

d. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan

e. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

f. Jalankan simulai rangkaian

b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Prinsip kerja dari tugas besar sistem otomatisasi akuakultur ini bertumpu pada integrasi berbagai sensor untuk mendeteksi kondisi lingkungan kolam ikan, lalu mengaktifkan aktuator (motor, kipas, pompa, pemanas, lampu) secara otomatis sesuai kebutuhan. Sistem ini bertujuan untuk menjaga kualitas lingkungan air agar optimal bagi pertumbuhan ikan, serta mempermudah manajemen kolam secara efisien dan otomatis.

Sensor inframerah digunakan untuk mendeteksi keberadaan sampah atau daun di permukaan kolam. Ketika sensor IR mendeteksi adanya halangan (pantulan cahaya berubah), sinyal akan dikirim ke rangkaian logika (demux dan half adder) untuk mengaktifkan motor pembersih otomatis. Motor ini akan bergerak menyapu sampah atau daun di permukaan kolam.

Selanjutnya, sensor suhu analog (misalnya LM35) yang dipasang di dinding kolam akan memantau suhu air secara real-time. Sinyal dari sensor dikondisikan menggunakan penguat operasional (op-amp) sebagai komparator, membandingkan nilai suhu aktual dengan referensi (misalnya 20°C). Jika suhu air di bawah 20°C, maka heater (pemanas air) akan aktif, sedangkan jika suhu di atas 20°C maka kipas pendingin akan menyala. Ini dilakukan dengan mengatur nilai referensi melalui potensiometer dan mengaktifkan transistor sebagai saklar.

Sensor pH digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan air kolam. Nilai pH penting untuk menjaga ikan tetap sehat. Sinyal analog dari sensor pH di-buffer menggunakan rangkaian op-amp (voltage follower) agar stabil, kemudian hasilnya dapat ditampilkan atau diproses lebih lanjut. Sistem dapat diprogram untuk memberikan notifikasi atau mengaktifkan aktuator korektif bila pH tidak dalam rentang ideal.

Sistem juga menggunakan sensor water level berbentuk pelat detektor untuk memantau tinggi air kolam. Sensor ini mendeteksi keberadaan air melalui konduktivitas. Jika air berada di bawah batas minimum, maka pompa air akan diaktifkan secara otomatis untuk menambah air. Pompa juga dapat dimatikan otomatis saat air telah mencapai ketinggian optimal. Deteksi ini diatur melalui op-amp sebagai komparator.

Selain itu, terdapat sensor LDR (Light Dependent Resistor) yang mendeteksi intensitas cahaya di sekitar kolam. Ketika kondisi gelap (malam hari), nilai resistansi LDR meningkat, memicu op-amp sebagai detektor non-inverting untuk mengaktifkan lampu penerangan kolam. Lampu akan menyala secara otomatis hanya ketika cahaya ambient tidak mencukupi.

Keseluruhan sistem ini memanfaatkan logika digital sederhana (demux, half adder, transistor, dan op-amp) untuk mengambil keputusan otomatis berdasarkan sinyal dari sensor. Komponen seperti transistor BC547 dan 2N2222 digunakan sebagai saklar elektronik untuk mengontrol aktuator berdasarkan logika keluaran.

Dengan penggunaan rangkaian logika dasar, sistem ini tidak hanya mengajarkan konsep sensor dan aktuator, tetapi juga penerapan praktis materi kuliah seperti AD/DA (Analog to Digital dan Digital to Analog), komparator, transistor sebagai saklar, serta penguat sinyal. Seluruh komponen dikombinasikan agar dapat bekerja sinergis dalam rangkaian otomatis yang efisien.

Sistem akuakultur otomatis ini secara keseluruhan mampu mendeteksi lima parameter penting dalam pemeliharaan kolam ikan: sampah permukaan, suhu air, tingkat pH, ketinggian air, dan intensitas cahaya. Dengan prinsip kerja otomatis berbasis sensor dan logika rangkaian, sistem ini dapat mendukung keberlangsungan hidup ikan secara optimal tanpa perlu intervensi manual terus-menerus.

Cari Blog Ini

Najwa Sabila Khairani

Tugas Besar Akuakultur

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini