Electronic Theses and Dissertation

Kualitas air, khususnya parameter pH, merupakan salah satu faktor kunci
yang menentukan keberhasilan dalam budidaya ikan nila (Oreochromis niloticus).
Nilai pH yang terlalu rendah atau tinggi dapat menyebabkan stres, menghambat
pertumbuhan, bahkan meningkatkan risiko kematian pada ikan. Kontrol pH secara
manual dinilai kurang efisien, terutama dalam skala budidaya kecil hingga
menengah. Oleh karena itu, penelitian ini mengusulkan perancangan sistem kontrol
pH air secara otomatis menggunakan metode logika fuzzy Sugeno berbasis
mikrokontroler ESP32. Sistem ini menggunakan sensor pH untuk membaca kondisi
air secara real-time, kemudian mengolah data tersebut ke dalam tiga kategori
linguistik, yaitu Asam (pH ≤ 6,5), Netral (pH 6,0 – 8,0), dan Basa (pH ≥ 7,5).
Fungsi keanggotaan dirancang secara hybrid, yakni fungsi trapesium untuk kategori
Asam dan Basa, serta fungsi segitiga untuk kategori Netral guna mendapatkan
respons yang lebih halus namun tetap adaptif. Output dari sistem fuzzy berupa
nilai Pulse Width Modulation (PWM) dengan semesta pembicaraan 210 hingga
255 untuk mengendalikan pompa larutan basa (NaOH) dan larutan asam
(HCl). Pompa akan mati (berhenti beroperasi) pada nilai PWM 210 ketika kondisi
air telah mencapai rentang target stabil (pH 6,5–7,5). Sebaliknya, pompa akan
bekerja menyesuaikan tingkat penyimpangan pH air; pompa beroperasi melambat
pada rentang PWM 211–254 saat pH mulai mendekati target guna mencegah
lonjakan (overshoot), dan bekerja dengan kecepatan penuh pada PWM 255 ketika
pH air berada > 7,5. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor pH memiliki
tingkat akurasi yang memadai dengan rata-rata galat sebesar 0,3215%, serta nilai
Mean Squared Error (MSE) sebesar 0,0095 dan Root Mean Squared Error (RMSE)
sebesar 0,0308. Secara keseluruhan, sistem kontrol yang dirancang mampu
menjaga kestabilan pH air kolam secara otomatis, efisien, dan aman bagi
kelangsungan hidup ikan nila.

Water quality, particularly the pH parameter, is one of the key factors determining success in tilapia (Oreochromis niloticus) aquaculture. pH levels that are too low or too high can cause stress, inhibit growth, and increase the risk of mortality in fish. Manual pH control is considered inefficient, especially in smallto-medium-scale aquaculture. Therefore, this study proposes the design of an automatic water pH control system using the Sugeno fuzzy logic method based on an ESP32 microcontroller. This system utilizes a pH sensor to monitor water conditions in real-time, then processes the data into three linguistic categories: Acidic (pH ≤ 6.5), Neutral (pH 6.0 – 8.0), and Basic (pH ≥ 7.5). The membership functions are designed using a hybrid approach: trapezoidal functions for the Acidic and Basic categories, and triangular functions for the Neutral category to achieve a smoother yet adaptive response. The output of the fuzzy system is a Pulse Width Modulation (PWM) value with a universe of discourse of 210 to 255 to control the alkaline solution (NaOH) and acidic solution (HCl) pumps. The pumps turn off (stop operating) at a PWM value of 210 when the water condition has reached the stable target range (pH 6.5 – 7.5). Conversely, the pumps operate proportionally based on the level of pH deviation; decelerating within the PWM range of 211–254 as the pH approaches the target to prevent overshoot, and operates at maximum speed at PWM 255 when the pH value is > 7.5. Test results show that the pH sensor has an adequate level of accuracy with an average error of 0.3215%, a Mean Squared Error (MSE) of 0.0095, and a Root Mean Squared Error (RMSE) of 0.0308. Overall, the designed control system is capable of maintaining pond water pH stability automatically, efficiently, and safely for the survival of tilapia.