Apa itu Sensor PAR dan Kegunaannya?

Tahukah Anda bahwa cahaya dengan panjang gelombang tertentu secara langsung memengaruhi kesehatan tanaman, dan sensor PAR (Radiasi Aktif Fotosintesis) dapat mendeteksi perubahan dalam rentang cahaya ini sekecil 1%? Itulah mengapa kita membutuhkannya dalam pertanian! Sensor elektronik dan sistem kontrol adalah jantung dari pertanian cerdas. Pertanian berbasis data menghasilkan hasil panen yang lebih baik, peningkatan efisiensi, penghematan biaya, pemantauan jarak jauh, dan analisis prediktif.

Sensor PAR sangat penting untuk pertanian presisi. Sensor ini mendeteksi kondisi cahaya dan memberikan wawasan yang bermanfaat tentang kondisi lahan bagi pengguna. Namun, penggunaan sensor PAR tidak terbatas pada pertanian. Sensor ini memberikan wawasan berharga dalam penemuan bawah laut dan berperan dalam eksplorasi ruang angkasa, penelitian, dan studi iklim.

Untuk sepenuhnya memahami dan memanfaatkan kemampuan sensor PAR , kita harus memahami penggunaan utamanya, persyaratan pengaturan, dan aspek pemeliharaannya. Perolehan pengetahuan ini dapat membantu memutuskan apakah sensor PAR efektif untuk pengaturan tertentu. Dalam blog ini, kita akan mengeksplorasi sensor-sensor ini secara komprehensif, dengan tujuan untuk memberikan kepada pembaca kompilasi informasi yang memadai dan lengkap. Mari kita mulai!

Apa itu Sensor PAR?

Pada dasarnya, PAR adalah sensor cahaya. Sensor ini mendeteksi cahaya antara 400 dan 700 nm. Beberapa sensor canggih juga dapat mendeteksi radiasi matahari total (TSI) 350 hingga 1100 nm, tergantung pada desainnya. Sensor ini mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat disimpan atau diubah oleh perangkat lain menjadi data yang berharga.

- Desain Sensor PAR

Sensor PAR umumnya berbentuk bulat. Tujuan bentuk lingkaran adalah untuk memungkinkan cahaya datang secara tidak merata. Casing menahan semua bagian kecil di dalamnya. Terdapat dua kaki pada sensor PAR yang memberikan sinyal keluaran. Sebuah sensor PAR tunggal terdiri dari komponen-komponen utama berikut:

● Diffuser

● Menyaring

● Fotodioda

● Selubung

- Mekanisme Kerja Sensor PAR

Sensor-sensor ini memiliki fotodioda yang mengubah cahaya menjadi sinyal listrik. Namun, pemilihan material yang tepat dan rekayasa presisi diperlukan untuk mendapatkan hasil yang berharga. Mari kita telusuri lebih dalam mekanisme kerja dan pemilihan komponennya:

● Cakram Difusi

Cakram difusi mungkin terlihat seperti lembaran plastik sederhana, tetapi ia melakukan berbagai proses dengan cahaya yang masuk untuk membuat outputnya mewakili iradiasi yang jatuh ke bawah. Mengukur radiasi matahari yang jatuh pada permukaan horizontal membutuhkan evaluasi yang cermat.

○ Integrasi Hemisferik: Desain cakram difusi harus bulat untuk memastikan sensor menangkap semua cahaya yang datang dari belahan atas. Sensor harus memiliki sudut pandang yang lebar untuk hasil yang akurat.

○ Koreksi Kosinus: Dengan menggunakan hukum kosinus Lambert, sensor harus memberikan respons yang proporsional terhadap kosinus sudut antara cahaya yang masuk dan permukaan sensor.

Dengan mempertimbangkan kedua faktor ini, produsen memutuskan desain cakram difusi. Selanjutnya adalah pemilihan material. Material cakram difusi dapat berupa PTFE atau Teflon, akrilik, polikarbonat, atau spectralon. Material tersebut harus memiliki transmitansi tinggi, karakteristik difusi, stabilitas, dan daya tahan, karena akan bekerja langsung di bawah sinar matahari yang terik. Selain itu, material tersebut juga harus memberikan pemasangan yang rapat untuk mencegah masuknya air. Teflon atau PTFE adalah pilihan paling populer untuk cakram difusi pada sensor PAR.

● Filter Bandpass yang Terlihat

Setelah diffuser menangkap iradiasi yang datang dari atas dengan tepat, detektor perlu menyaring cahaya yang menyebabkan fotosintesis pada tumbuhan. Filter tersebut terletak tepat di bawah cakram difusi untuk memproses cahaya lebih lanjut. Rentang cahaya rata-rata berada antara 380 dan 750 nanometer dalam spektrum tampak. Seluruh rentang tersebut tidak menyebabkan fotosintesis pada tumbuhan. Panjang gelombang batas filter bandpass menyisakan cahaya dalam rentang 400 hingga 700 nanometer.

Filter-filter ini biasanya merupakan filter pemotong UV-IR. Tergantung pada kualitas filternya, filter ini dapat secara akurat memotong panjang gelombang cahaya. Filter kelas atas dapat merespons dengan baik terhadap foton yang masuk di semua panjang gelombang antara 400 dan 700 nm. Seluruh proses ini menentukan respons spektral sensor PAR.

● Perumahan

Casing tersebut harus terbuat dari bahan gelap yang tidak mengganggu cahaya tampak yang masuk dan tidak boleh mendistorsi foton yang masuk melintasi panjang gelombang. Casing hitam akan menyerap foton hamburan yang mencapainya alih-alih memantulkan kembali cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda.

● Fotodioda

Fotodioda perlu memiliki spektrum deteksi yang lebih besar sebelum filter melewatinya. Saat terkena cahaya, fotodioda harus memberikan respons yang kuat dalam rentang 400 hingga 700 nm. Kualitas sensor PAR bergantung pada sinyal fotodioda yang bersih dan diperkuat.

Jenis-jenis Sensor PAR

Berbagai jenis sensor PAR memiliki kegunaan, desain, mekanisme kerja, bentuk, dan pemasangan yang berbeda-beda. Di sini, kita akan membahas kategori utama untuk memberikan gambaran umum tentang jenis sensor PAR yang dapat digunakan pembaca dalam pengaturan mereka berdasarkan kebutuhan:

◆ Jenis Berdasarkan Mekanisme Kerja

● Sensor Fotodioda Silikon: Ini adalah jenis sensor PAR yang lebih umum. Sensor ini menggunakan fotosintesis untuk menghasilkan arus listrik yang sebanding dengan cahaya yang masuk ke sensor.

● Sensor Kuantum: Ini adalah versi sensor fotodioda yang sangat akurat dan stabil. Sensor ini mengukur jumlah foton atau PPFD.

◆ Jenis Berdasarkan Pemasangan

● Sensor Pemasangan Tetap: Ini adalah jenis sensor dengan kualitas konstruksi yang kokoh. Umumnya terbuat dari rangka logam untuk memastikan kinerja yang tahan lama. Mekanisme pemasangan biasanya dipasang pada permukaan yang kokoh di lapangan.

● Sensor Portabel: Sensor dapat berupa tipe genggam atau tipe probe yang memberikan nilai saat digunakan di lapangan. Sensor ini umumnya memiliki daya sendiri dan memiliki layar untuk menampilkan nilai secara langsung tanpa memerlukan Modbus-RTU.

Penggunaan Sensor PAR di Berbagai Bidang

Setelah mengetahui apa itu sensor PAR dan bagaimana cara kerjanya, kita dapat beralih ke aplikasinya. Setiap bidang menggunakan sensor PAR yang berbeda. Respons sistem kontrol dapat berupa manual, atau pengguna dapat menggunakan perangkat IoT untuk mengurus tanaman. Berikut adalah empat kegunaan sensor PAR:

- Pertanian Cerdas

Sensor PAR merupakan bagian penting dari teknologi pertanian cerdas. Pertanian modern menggunakan IoT untuk meningkatkan produktivitas melalui pemantauan dan pengumpulan data untuk mengelola penanaman, panen, irigasi, pengendalian hama, dan drainase. Perangkat seperti drone, sensor jarak jauh, dan pencitraan jarak jauh populer untuk pengumpulan data. Data mentah kemudian dimasukkan ke dalam algoritma pembelajaran mesin atau AI, yang memberikan hasil yang bermakna dan dapat ditindaklanjuti.

PAR dalam pertanian cerdas menyediakan informasi keberadaan cahaya untuk memprediksi pertumbuhan tanaman, mengelola kondisi pencahayaan, dan memantau lingkungan. Pertanian hortikultura tingkat lanjut bahkan menggunakan lampu LED atau Halogen untuk menutupi kekurangan cahaya di siang hari akibat awan atau hujan. Otomatisasi lebih lanjut dapat secara otomatis menyesuaikan sudut cahaya untuk tanaman tertentu yang membutuhkannya.

- Studi Iklim

Mempelajari cuaca lokal dalam jangka waktu yang lama memungkinkan pengumpulan data yang memadai untuk memprediksi perubahan iklim. Sensor PAR dapat mendeteksi 1% pergeseran cahaya di atmosfer. Sensor ini sensitif terhadap tutupan awan dan dapat memprediksi hujan. Menggabungkan PAR dengan stasiun cuaca dapat menyediakan sistem manajemen terbaik untuk pemantauan pertanian atau hortikultura dan peningkatan hasil panen.  

- Riset

Analisis pertumbuhan tanaman dapat mencakup perubahan pupuk, pola penyiraman, penggunaan pestisida, kelembaban, dan suhu. Namun, parameter lain harus tetap konstan agar hasil yang diperoleh valid saat melakukan semua aktivitas ini. Sensor PAR dapat memastikan bahwa tanaman menerima intensitas foton yang sama selama semua kondisi eksperimental dan bahwa hasilnya sangat andal, mirip dengan eksplorasi perairan dalam. PAR dapat memberikan wawasan berharga tentang bagaimana makhluk dan tumbuhan bertahan hidup di kedalaman tersebut.

- Eksplorasi Luar Angkasa

Tumbuhan merupakan sumber kehidupan bagi para astronot dalam misi panjang di luar angkasa. Mengoptimalkan kondisi pencahayaan agar tanaman tetap sehat sangat penting bagi kesejahteraan semua orang. PAR dapat memastikan kondisi pencahayaan yang baik untuk memaksimalkan produksi oksigen dan pasokan makanan.

Cara Memasang Sensor PAR Langkah demi Langkah?

Langkah 1: Memilih Sensor PAR

Mulailah dengan memilih sensor yang sesuai untuk aplikasi Anda. Sensor Quantum PAR adalah pilihan ideal untuk memantau fotosintesis tanaman. Berdasarkan kondisi lapangan, pilih jenis pemasangannya.

Langkah 2: Menempatkan Sensor PAR di Lokasi yang Tepat

Tempatkan sensor di lokasi yang Anda perkirakan akan mengalami masalah pencahayaan bagi tanaman. Usahakan untuk menghindari penghalang. Lokasi tersebut harus mewakili sejumlah besar tanaman. Ketinggian ideal untuk pemasangan sensor PAR adalah sekitar kanopi atau tingkat tanaman. Pastikan orientasinya benar, yaitu menghadap ke atas.

Langkah 3: Menghubungkan Sensor PAR ke Modbus RTU

Output dari sensor PAR dapat bervariasi tergantung pada jenisnya. Biasanya, sensor akan mengeluarkan tegangan, ampere, atau RS485. Jika Anda ingin menggunakan tegangan dan ampere sebagai sinyal, rencanakan tata letak kabel dan titik pemasangan amplifier. Kabel dari sensor ke amplifier harus sependek mungkin.

Setelah penguat (amplifier), Anda harus memasang konverter analog-ke-digital (ADC), sehingga outputnya kompatibel dengan Modbus RTU. Jika sensor mendukung output RS485, sensor tersebut sudah memiliki output digital dan tidak memerlukan ADC. Pastikan sensor PAR memiliki catu daya yang memadai.

Langkah 4: Mengumpulkan dan Menganalisis Data

Hubungkan Modbus RTU ke pencatat data atau sistem komputer yang akan merekam nilai dalam kerapatan fluks foton fotosintetik (PPFD). Gunakan perangkat lunak khusus untuk menghasilkan laporan dan memvisualisasikan tren.

Kata Penutup

Sensor PAR merupakan solusi masa depan dalam dunia pertanian modern. Sensor ini mengarah pada pengambilan keputusan berbasis data, memberikan kontrol yang lebih baik atas hasil panen dan kesehatan tanaman. Sensor ini mudah dipasang dan hanya membutuhkan sedikit usaha untuk memahami proses instalasinya. Kami merekomendasikan penggunaan sensor radiasi aktif fotosintesis kuantum. Sensor yang dapat memberikan output digital adalah yang terbaik, karena tidak memerlukan instalasi tambahan konverter analog-ke-digital. Sensor PAR sangat penting untuk hortikultura dan pertanian. Penggunaannya semakin tak terbantahkan dalam aplikasi pertanian modern.