I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io ( I J RA)   Vo l.  1 5 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   365 ~ 3 7 6   I SS N:  2722 - 2 5 8 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i jr a . v 1 5 i 2 . pp 3 6 5 - 376           365       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   SM AC:  Sy stem f o r mo nitoring  and  a utom a tic  co ntrol  of water nutrien ts,  a nd  pH in hy dro po nic n u trient film  t ec hni que       F re ng k i Sim a t up a ng ,   I s t a s   P ra t o mo   M a na lu,  E k a   Ste ph a ni Sin a m bela ,   M a ro j a ha n M ula   T im bu l S i g iro ,   G er ry   I t a lia no   Wo wilin g   F a c u l t y   o f   V o c a t i o n a l ,   I n st i t u t   Te k n o l o g i   D e l ,   To b a ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   2 9 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ma y   1 2 ,   2 0 2 6       M a n u a re g u latio n   o n u tri e n s o lu ti o n   p a ra m e ters   in   h y d ro p o n i c   sy ste m o ften   c a u se in sta b il i ty   a n d   d e la y e d   c o rre c ti v e   a c ti o n s.  Th is  st u d y   p re se n ts   a n   In ter n e o T h i n g (I o T)   b a se d   sy ste m   m o n it o rin g   a n d   a u t o m a ti c   c o n tr o l   (S M AC)  fo r   a   n u tri e n t   fil m   tec h n iq u e   (NFT h y d ro p o n ic  s y ste m   to   a u to m a ti c a ll y   re g u late   p H,  t o tal   d isso l v e d   s o li d (TDS ),   a n d   te m p e ra tu re .   Th e   p r o p o se d   sy ste m   i n teg ra tes   re a l - ti m e   se n so rs,  a u to m a ti c   a c tu a to rs,  a n d   d u a l - m icro c o n tro l ler  a rc h it e c tu re ,   in   wh ic h   a n   Ard u i n o   U n o   p e rfo rm lo c a co n tro wh i le  a n   ES P 3 2   e n a b les   wire les Io m o n it o ri n g .   An   e x p e rime n tal  sy ste m e n g in e e rin g   a p p ro a c h   wa a p p li e d   fo sy ste m   d e sig n   a n d   p e rfo rm a n c e   e v a lu a ti o n .   Au t o m a ti c   tem p e ra tu re   c o m p e n sa ti o n   ( ATC)  wa in c o rp o ra ted   i n to   p a n d   TDS   m e a su re m e n ts  to   imp ro v e   re li a b i li ty   u n d e r   v a ry in g   th e rm a c o n d i ti o n s.  Ex p e rime n tal   re su lt in d ica te  th a t   th e   tem p e ra tu re   se n so a c h iev e d   a n   a v e ra g e   e rro r   o f   0 . 1 3   °C.   T h e   c o n tro l   a lg o rit h m   c o rre c ted   p H   d e v iatio n g ra d u a ll y   b y   a p p ro x ima tely   ±0 . 3 1   p H   u n it ( p Up )   a n d   ±0 . 3 8   p u n i t (p Do wn )   p e c y c le  with o u t   o v e rsh o o t.   Nu tri e n c o n c e n trati o n   c o n tr o i n c re a se d   TDS   b y   a b o u t   7 5   p p m   p e c y c l e   u n d e r   lo w - TDS   c o n d it io n s.   S tab il it y   tes ti n g   c o n firme d   th a t   p H   a n d   TD S   re m a in e d   with i n   o p ti m a ra n g e a fter  d istu r b a n c e s,  wh i le  sa fe ty   m e c h a n ism s   o p e ra ted   re li a b l y   u n d e a b n o rm a tem p e ra tu re s.  Th e   re su lt d e m o n stra te  th a th e   p ro p o se d   S M AC  sy ste m   p r o v id e a c c u ra te,  sta b le,  a n d   a d a p ti v e   c o n tr o l   su it a b le fo r   p re c isio n   a n d   su sta i n a b le h y d r o p o n ic ap p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   Hy d r o p o n ics   Nu tr ien t f ilm   tech n iq u e   Po ten tial o f   h y d r o g en   Sy s tem   m o n ito r in g   an d   au to m atic  co n tr o l   T o tal  d is s o lv ed   s o lid s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Fre n g k i Sim atu p an g   Facu lty   o f   Vo ca tio n al,   I n s titu t T ek n o lo g i D el   T o b a,   I n d o n esia   E m ail:  f r en g k i.sima tu p an g @ d el. ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   t h co n t e x o f   m o d e r n   a g r ic u lt u r e ,   h y d r o p o n ic   s y s te m s   h a v em er g ed   as  o n o f   t h e   m o s t   in n o v ati v e   ap p r o ac h es   t o   im p r o v in g   c r o p   p r o d u c ti o n   e f f i cie n c y ,   p ar t i cu l a r l y   i n   r e g i o n s   wi th   l im i te d   a g r i c u lt u r al   l an d .   R ap i d   p o p u la ti o n   g r o wt h   an d   th e   ex p a n s i o n   o f   u r b a n   a r e as  h a v e   l ed   t o   a   s i g n i f ic a n t   r ed u cti o n   i n   p r o d u cti v e   lan d .   T h es co n d it io n s   n e ce s s i tate   t h d e v el o p m e n t   o f   ag r i cu ltu r a l in n o v at io n s   t h at   d o   n o t   r ely   o n   c o n v e n t io n a l   s o il - b as ed   cu lti v a ti o n .   H y d r o p o n ic   s y s te m s   o f f e r   a   v i a b le   s o l u ti o n   t h r o u g h   s o i lles s   c u lti v ati o n   m e th o d s   t h at   u ti liz alt er n ati v e   m e d i s u ch   as  g r a v el ,   p ea t,   o r   v e r m ic u l ite   e n r ic h e d   w it h   n u t r ie n t   s o l u t i o n s .   T h is   ap p r o ac h   en ab les  m o r p r ec is co n t r o o f   t h g r o wi n g   e n v i r o n m e n t ,   i n cl u d i n g   n u tr ie n d eli v e r y ,   p e s m an ag em e n t ,   a n d   d is e ase   c o n t r o l,   t h e r e b y   all o w i n g   p l an ts   t o   g r o w   m o r e   o p t im a lly   a n d   ac h i ev h i g h e r   q u alit y   y ie ld s .   Nev er th eless ,   th im p lem en ta tio n   o f   h y d r o p o n ic  s y s tem s   in   v ar io u s   r eg io n s ,   in clu d i n g   I n d o n esia,   s till   f ac es  lim itatio n s   in   ter m s   o f   m o n ito r in g   an d   m an a g em e n o f   p lan t   g r o wth   p a r am eter s   [ 1 ] .   Mo s ex is tin g   h y d r o p o n ic  s y s tem s   co n tin u to   r ely   o n   m an u al  m ea s u r em e n ts   o f   n u tr ien co n ce n tr atio n   a n d   p lev els  u s in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   2 J u n 20 2 6 :   365 - 3 7 6   366   co n v en tio n al  in s tr u m e n ts   s u ch   as  to tal  d is s o lv ed   s o lid s   ( T D S)   m eter s   an d   p m eter s   [ 2 ] [ 3 ] .   T h is   p r o ce s s   is   r ep etitiv e,   tim e - co n s u m in g ,   lab o r - in ten s iv e,   an d   p r o n t o   h u m a n   er r o r   in   d ata   co ll ec tio n .   I n ac c u r ate  r eg u latio n   o f   n u tr ie n co n ce n t r atio n   an d   p ca n   r esu lt  in   p h y s io lo g ical  s tr ess   in   p lan ts ,   r e d u ce d   p r o d u ctiv ity ,   an d   ev e n   cr o p   f ailu r e   [ 4 ] .   T h ese  ch allen g es  h ig h lig h an   u r g en n ee d   f o r   au to m ate d   co n tr o s y s tem s   ca p ab le  o f   o p e r atin g   in   r ea l tim to   m a in tain   s tab le  g r o win g   co n d itio n s   [ 5 ] [ 7 ] .   Alth o u g h   s ev er al  h y d r o p o n ic   m o n ito r in g   s y s tem s   h av i n co r p o r ated   I n ter n et  o f   T h in g s   ( I o T )   b ased   d ata  ac q u is itio n ,   m o s ex is tin g   s o lu tio n s   s till   f u n ctio n   p r im ar ily   as  m o n ito r in g   p latf o r m s   an d   o f f er   lim ited   ca p ab ilit y   f o r   a d ap tiv e,   r ea l - tim co n tr o l.  C u r r en s y s te m s   r ar ely   in teg r ate   au to m at ed   n u tr ien d o s in g ,     p r eg u latio n ,   o r   tem p er at u r e - awa r e   co m p e n s atio n ,   r e s u ltin g   in   u n s tab le  g r o win g   co n d itio n s   wh en   en v ir o n m en tal  p a r am eter s   f lu ctu ate.   T h is   lim itatio n   in d ica tes  clea r   r esear ch   g ap   in   d ev elo p in g   an   I o T - en ab led   h y d r o p o n ic  s y s tem   with   f u lly   in teg r ated   au to m atio n   f o r   n u tr ie n an d   p m an a g e m en t,  s u p p o r te d   b y   r ec en s tu d ies  th at  h ig h lig h s im ilar   s h o r tco m in g s   [ 8 ] [ 9 ] .   T h in teg r atio n   o f   th ese  tech n o lo g ies  h as  th p o ten tial  to   cr ea te  in tellig en h y d r o p o n ic  s y s tem s   ca p ab le  o f   ad ap tiv an d   ef f icien m o n it o r in g   an d   co n tr o o f   en v ir o n m en tal  v ar iab les  [ 1 0 ] .   Su ch   s y s tem s   ar e   ex p ec ted   n o o n ly   to   en h a n ce   p r ec is io n   in   p lan t   m ain ten a n ce   b u t a ls o   to   r e d u ce   d e p en d e n ce   o n   m a n u al  in ter v e n tio n   [ 1 1 ] .   B ased   o n   th is   b ac k g r o u n d ,   t h is   s tu d y   aim s   to   d ev elo p   s y s tem   m o n ito r in g   a n d   a u to m a tic  co n tr o ( SMAC ) ,   an   I o T - b ased   au to m ated   s y s tem   d esig n e d   t o   m o n i to r   an d   r eg u late   p a n d   T DS  lev els  in   a   n u t r ien f ilm   tech n iq u ( NFT)   h y d r o p o n ic  s y s tem .   T h n o v elty   o f   th is   r esear ch   lies   in   th im p lem en tatio n   o f   an   au to m atic  tem p er atu r co m p en s atio n   ( AT C )   m ec h an is m   in teg r ated   in to   s en s o r - b ase d   ad ap tiv co n tr o s y s tem ,   wh ich   en ab les  r ea l - ti m co r r ec tio n   o f   p an d   T DS  m ea s u r em en ts   b ased   o n   v ar iatio n s   in   n u tr ien t   s o lu tio n   tem p er atu r e .   B y   in co r p o r ati n g   tem p er at u r e - awa r e   co m p en s atio n ,   th s y s tem   d y n am ically   ad ju s ts   n u tr ien d o s in g   an d   p r eg u latio n   ac co r d in g   t o   ac tu al   p lan r eq u ir em en ts   u n d er   f lu ctu atin g   th e r m al  co n d itio n s .   T h is   ap p r o ac h   im p r o v es  m ea s u r em e n ac cu r ac y ,   co n tr o s tab ilit y ,   an d   n u tr i en t - u s ef f icien cy ,   th er eb y   c o n tr ib u tin g   to   t h d e v elo p m en o f   p r ec is io n ,   in telli g en t,  an d   s u s tain ab le  h y d r o p o n ic  ag r icu ltu r e .   T h m ain   co n tr ib u tio n s   o f   th is   s tu d y   ar as  f o llo ws:   Dev elo p m en o f   an   I o T - b ased   h y d r o p o n ic   co n tr o s y s tem   u s in g   d u al - m icr o co n tr o ller   ar c h itectu r e,   en ab lin g   d is tr ib u ted   s en s in g ,   ac tu atio n ,   an d   clo u d   in teg r atio n .   I n teg r atio n   o f   an   AT C   m ec h an is m   f o r   p a n d   T DS  m ea s u r em en ts   to   e n h a n ce   ac cu r ac y   u n d er   f lu ctu atin g   th e r m al  co n d itio n s .   E x p er im en tal  v alid atio n   o f   th s y s tem ,   d em o n s tr atin g   i m p r o v e d   s tab ilit y ,   m ea s u r em en t a cc u r a cy ,   a n d   ad ap tiv r esp o n s in   m ain tain in g   o p tim al  h y d r o p o n ic  n u tr ien t c o n d itio n s .       2.   M E T H O AND  P RO P O SE DE S I G N   T h is   s tu d y   u s es  an   ex p er im e n tal,   s y s tem s   en g in ee r in g   a p p r o ac h   t o   d esig n ,   im p lem e n t,  an d   test   an   I o T - b ased   a u to m ated   h y d r o p o n ic  co n tr o s y s tem   in teg r atin g   p H,   T DS,  an d   tem p er atu r s e n s o r s .   T h s y s tem   m ain tain s   o p tim al  n u tr ien c o n d itio n s   in   r ea tim e,   im p r o v in g   m ain te n an ce   ef f icien c y   an d   s u p p o r tin g   h ea lth ier   p lan t g r o wth .     2 . 1 .     H y dro po nic N F T   m et ho   Hy d r o p o n ic   s y s tem s   co n s is o f   s ev er al   ty p es,  i n clu d in g   th e   wick   s y s tem ,   d r i p   s y s tem ,   eb b   an d   f lo w   s y s tem ,   d ee p   wate r   cu ltu r e,   NFT,   an d   ae r o p o n ics  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   T h NFT  h y d r o p o n ic  m eth o d   o p er ates  b y   f lo win g   th i n   lay er   o f   n u tr ie n s o lu tio n   th r o u g h   ch a n n els  p o s itio n ed   at  ce r tain   h eig h [ 1 4 ] ,   en ab lin g   p lan r o o ts   to   co n tin u o u s ly   r ec ei v e   n u tr ien ts   an d   o x y g en   wh ile  s im u ltan eo u s ly   p r ev e n tin g   r o o r o t.  T h p r im ar y   ad v an tag o f   th NFT  s y s tem   lies   in   th s tab ili ty   o f   wate r   an d   n u tr ie n s u p p ly   th at  is   co n s is ten tly   av ailab le   ar o u n d   th e   p lan t   r o o ts .   T h is   s y s tem   is   m o s s u itab le  f o r   p lan t s   with   s m all  r o o s tr u ctu r es,   s u ch   as  s tr awb er r ies,   ce ler y ,   a n d   lettu ce .   T h e   NFT   m eth o d   was  s elec ted   f o r   au to m ated   co n tr o l:  c o n tin u o u s   f lo en ab les  r ap id   d etec tio n   an d   r esp o n s e,   s h allo lay er s   im p r o v e f f icien cy ,   a n d   s im p le  c h an n els  ea s in teg r atio n   with   s en s o r s ,   ac tu ato r s ,   an d   I o T   m o n ito r in g .   T h p r o p o s ed   s y s tem   u tili ze s   an   NFT  s etu p   eq u ip p ed   wit h   SMAC,  cu s to m - d ev elo p e d   p latf o r m   d esig n ed   to   m ain tain   n u tr ien co n ce n tr atio n   an d   p lev e ls   au to m atica lly   in   r ea l   tim e .   Un lik p r ev io u s   h y d r o p o n ic  s y s tem s ,   wh ich   p r im ar ily   f o cu s   o n   m o n ito r in g   with o u ad ap tiv co n tr o ca p ab ilit ies  [ 1 5 ] ,   th e   SMAC   s y s tem   ac tiv ely   r eg u lates  n u tr ien ad d itio n   an d   p ad ju s tm en b ased   o n   r ea l - tim s en s o r   in p u ts .   T h e   co n tr o alg o r ith m   m o d u lates  th d eliv er y   o f   AB   m ix   s o lu tio n   an d   p H - b ala n cin g   ag e n ts   to   m ain tain   co n d itio n s   with in   r ec o m m en d e d   th r esh o l d s 5 6 0   to   8 4 0   p p m   f o r   n u tr i en co n ce n tr atio n   [ 1 6 ] [ 1 7 ]   an d   5 . 5   to   6 . 5   f o r   p H   lev els  [ 1 8 ] [ 1 9 ] .   T h is   ap p r o ac h   n o o n ly   e n h an ce s   th ef f icien c y   o f   h y d r o p o n ic  s y s tem   m ain ten a n ce   b u also   m in im izes  h u m an   in te r v en tio n ,   r ed u ce s   th r is k   o f   m ea s u r em en er r o r s ,   an d   e n ab les  r e m o te  m o n ito r in g   a n d   co n tr o th r o u g h   an   I o T   p latf o r m .   C o n s eq u en tly ,   th p r o p o s e d   NFT - b ased   SMAC  h y d r o p o n ic  d esig n   p r o v id es  s u b s tan tial  im p r o v e m en in   s y s tem   ad ap tiv r esp o n s e,   r es o u r ce   u tili za tio n   ef f icien c y ,   a n d   s tab ilit y   o f   p lan g r o wth   co n d itio n s   co m p ar ed   to   p r ev i o u s ly   d ev elo p ed   au to m ated   s y s tem s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         S MAC:  S ystem  fo r   mo n ito r in g   a n d   a u to m a tic  co n tr o l o f wa ter,  n u tr ien ts ,   a n d     ( F r en g ki  S ima tu p a n g )   367   2 . 2 .     Sy s t em   a rc hite ct ure   T h s y s tem   in teg r ates  h ar d war an d   s o f twar f o r   r ea l - tim m o n ito r in g   an d   au to m ated   h y d r o p o n ic  co n tr o u s in g   d u al - m icr o co n tr o ller   ar ch itectu r e.   T h Ar d u in o   Un o   h an d les  p r ec is s en s o r   r ea d in g s   ( p H,   T DS ,   tem p er atu r e)   a n d   ac tu ato r   co n tr o l,  wh ile  th E SP 3 2   m a n a g es  W i - Fi  co m m u n icatio n   an d   d ata  p r o ce s s in g .   Sen s o r   d ata  a r tr a n s m itted   v ia  u n iv e r s al  asy n ch r o n o u s   r e ce iv er /tra n s m itter   ( UART)   to   th E SP 3 2 ,   wh ich   p u b lis h es  th em   to   B ly n k   p latf o r m   f o r   r em o te  m o n it o r in g   [ 2 0 ] .   T h is   d esig n   en h a n ce s   m o d u lar ity ,   r ed u ce s   p r o ce s s in g   lo ad ,   an d   e n s u r es  r eliab le  lo ca co n tr o d esp ite  n etwo r k   in s tab ilit y .   Fig u r 1   p r esen ts   th co m p lete  s y s tem   ar ch itectu r e,   in clu d i n g   th co n tr o ller s ,   s en s o r s ,   ac tu ato r s ,   co m m u n icatio n   p ath way s ,   an d   I o T   in ter f ac e.   Ar d u in o   Un o   was  ch o s en   f o r   its   s tab le  ADC  an d   r eliab le  co n tr o o f   p H,   T D S,  an d   tem p er at u r e   s en s o r s .   T h E SP 3 2   p r o v id e s   W i - Fi  an d   h ig h er   p r o ce s s in g   f o r   I o T   co m m u n icatio n .   Sep ar atin g   co n t r o l   ( Ar d u in o )   an d   n etwo r k in g   ( E SP 3 2 )   im p r o v es  m o d u lar ity ,   r ed u ce s   in ter f er e n ce ,   an d   en s u r es  co n tin u o u s   o p er atio n   u n d er   u n s tab le  co n n ec tiv ity .   B o th   ar co s t - ef f ec tiv e,   wid ely   s u p p o r ted ,   an d   s u itab le  f o r   s ca lab le  h y d r o p o n ic  au to m atio n .           Fig u r 1 .   Sy s tem   ar c h itectu r       2 . 3 .     Co ntr o pa ra m e t er s   a nd   o ptim a l r a ng e   B ased   o n   th liter atu r r ev iew   an d   th e   ex p e r im en tal  r eq u ir e m en ts   o f   th h y d r o p o n ic  s y s tem ,   o p tim al   r an g es  f o r   ea ch   m o n ito r ed   en v ir o n m e n tal  p a r am eter   wer e   e s tab lis h ed   as  r ef er e n ce s   f o r   th au to m atic   co n tr o l   p r o ce s s .   T h ese  p ar am eter s   i n clu d p v al u e,   T DS  c o n c en tr atio n ,   a n d   n u tr ie n s o lu ti o n   tem p er atu r e,   as  s u m m ar ized   in   T ab le  1   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] T h p is   m ain tain ed   at  5 . 5 6 . 5   f o r   o p tim al  n u tr ien t u p t ak e,   T DS  at  5 6 0   to   8 4 0   p p m   f o r   b al an ce d   n u tr iti o n ,   an d   t em p e r a tu r at   1 8 2 4   ° C   t o   s u p p o r t   p l an t m e ta b o lis m   an d   s y s te m   s ta b il i t y.   T ab le  1   d ef in es  th co n tr o th r esh o ld s .   W h en   v alu es  d ev ia te  f r o m   o p tim al  lim its ,   th s y s tem   au to m atica lly   ac tiv ates a ctu ato r s   ( n u tr ien t,  p H,   an d   wate r   p u m p s ,   an d   co o lin g   f an s )   t o   r esto r id ea l c o n d it io n s   [ 2 3 ] .       T ab le  1 .   Op tim al  r a n g es o f   m o n ito r ed   p a r am eter s   No   P a r a me t e r   O p t i mal   R a n g e   1   pH   5 . 5   -   6 . 5   2   TD S   5 6 0 - 8 4 0   p p m   3   Te mp e r a t u r e   18 - 24   ° C       2 . 4 .     Aut o m a t ic  t e m pera t ure  co mp ens a t io n   T em p er atu r e   af f ec ts   c o n d u ctiv ity   an d   io n   m o b ilit y ,   ca u s in g   d ev iatio n s   in   T DS  an d   p H   r e ad in g s .   T o   m itig ate  th is ,   AT C   ad ju s ts   m ea s u r em en ts   b ased   o n   ac tu al  s o lu tio n   tem p er atu r e,   im p r o v in g   ac cu r ac y   [ 2 4 ] T h is   en ab les m o r p r ec is n u tr ien t a n d   p c o n tr o l,   en h a n cin g   s y s tem   s tab ilit y   an d   r eliab ilit y .       2 . 4 . 1 .   T em pera t ure  co m pens a t io in T DS  m ea s urem ent   T DS  m ea s u r em en ts   ar af f ec ted   b y   s o lu tio n   tem p e r atu r e;  h i g h er   tem p er at u r es  in cr ea s co n d u ctiv ity ,   lead in g   to   in f lated   r ea d i n g s   d esp ite  u n ch a n g ed   n u tr ien t   co n ce n tr atio n .   T h e r ef o r e,   A T C   is   r eq u ir ed   f o r   ac cu r ate  m ea s u r em e n t.  T h te m p er atu r e - c o m p e n s ated   T DS v alu is   ca lcu lated   u s in g   ( 1 ) .       =    1 +     ( )     ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   2 J u n 20 2 6 :   365 - 3 7 6   368       is   th tem p er atu r e - co m p en s at ed   T DS  v alu ( p p m ) ,      is   th r aw  T DS  v alu d ir ec tly   m ea s u r e d   b y   th e   s en s o r   ( p p m ) ,     is   th m ea s u r ed   tem p er atu r e   o f   th e   s o lu tio n   ( °C ) ,     is   th e   r ef e r en c tem p er atu r u s ed   as  s tan d ar d ,   s et  at  2 5   °C ,     is   th T DS  tem p er atu r e   co ef f icien with   a   v alu e   o f   0 . 0 2   p er   °C .   T h is   eq u atio n   co r r ec ts   T DS  f o r   tem p er atu r r elativ to   2 5   °C ,   d ec r ea s in g   v alu es  ab o v an d   in cr ea s in g   v alu es  b elo it,  im p r o v in g   ac c u r ac y   an d   s tab ilit y   f o r   r eliab le  n u t r ien t c o n tr o l.     2 . 4 . 2 .   T em pera t ure  co m pens a t io in pH   m ea s urem ent   T h p m ea s u r em en ts   ar e   af f ec ted   b y   tem p e r atu r e,   wh ich   alter s   h y d r o g e n   io n   ( H⁺)   ac t iv ity   an d   s en s o r   elec tr o d r esp o n s e,   r e d u cin g   ac c u r ac y .   T h er e f o r e,   AT C   is   r eq u ir ed   to   en s u r c o n s is ten an d   ac cu r ate   r ea d in g s .   T h e   tem p er atu r e - co m p en s ated   p v al u is   ca lcu lated   u s in g   ( 2 ) ,   as f o llo ws:     (  ) = +     ( )     ( 2 )        is   th tem p er atu r e - c o m p e n s ated   p v alu e ,     is   th r aw  p v alu d ir ec tly   m ea s u r e d   b y   th e   p s en s o r ,     is   th m ea s u r ed   tem p er atu r o f   t h n u tr ie n s o lu tio n   ( °C ) ,     is   th r ef er en ce   tem p e r atu r u s ed   as  s tan d ar d ,   s et  at  2 5   ° C ,     is   t h tem p er atu r co r r ec tio n   co ef f icien with   v alu o f   0 . 0 3   p p er   °C .   T h i s   eq u atio n   ad ju s ts   p r elativ to   tem p er atu r e:   lo wer   tem p er atu r es  in cr ea s p H,   wh ile   h ig h er   tem p er atu r es  d ec r ea s it,  im p r o v in g   ac c u r ac y   an d   s tab ilit y   f o r   o p tim al  n u tr ien t c o n tr o l.     2 . 5 .     Sy s t em   co ntr o l a l g o rit hm   f o SM AC    T h s y s tem   u s es  a   th r esh o ld - b ased   co n t r o alg o r ith m   to   m a in tain   p H,   T DS,  an d   tem p e r at u r with in   o p tim al  r an g es,  as illu s tr ated   i n   Fig u r 2 .   T h s y s tem   s am p les p H,   T DS,  an d   tem p er atu r ev er y   5   s ec o n d s   an d   ap p lies   AT C   f o r   ac cu r ate  r ea d in g s .   I f   tem p er atu r ex ce e d s   s af lim its ,   s af ety   lo ck   d is ab les  all  ac tu ato r s .   Oth er wis e,   p is   ad ju s ted   v ia  p Up /Do wn   p u m p s ,   a n d   T DS  is   co n tr o lled   u s in g   th n u tr ien t   p u m p     ( <5 6 0   p p m )   o r   Aq u a d es  ( d is till ed   wate r )   p u m p   ( >8 4 0   p p m ) .   All  d ata  an d   ac tu ato r   s tatu s es   ar tr an s m itted   to   th I o T   p latf o r m   f o r   r ea l - tim m o n ito r in g ,   en s u r i n g   s tab le  an d   r eliab le  co n t r o l.           Fig u r 2 .   Flo wch ar s y s tem   f o r   SMAC   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         S MAC:  S ystem  fo r   mo n ito r in g   a n d   a u to m a tic  co n tr o l o f wa ter,  n u tr ien ts ,   a n d     ( F r en g ki  S ima tu p a n g )   369   2 . 6 .     E x perim ent a s et up   T h SMAC s y s tem   wa s   ev alu ated   u s in g   lab o r ato r y - s ca le  NFT  h y d r o p o n ic  s etu p   e q u ip p ed   with   p H,   T DS,  an d   tem p er at u r s en s o r s ,   to g eth er   with   n u tr ien t,   p U p ,   p Do wn   [ 2 5 ] ,   an d   Aq u a d e s   p u m p s ,   as  well  as   co o lin g   f an .   Sen s o r   r ea d in g s   wer co llected   ev er y   5   s ec o n d s ,   p r o ce s s ed   th r o u g h   th A T C   m ec h an is m ,   an d   u s ed   to   t r ig g er   ac tu ato r   r esp o n s es  b ased   o n   p r ed ef i n ed   c o n tr o r u les.  T h s y s tem   o p e r ated   with   a   d u al - m icr o co n tr o ller   co n f i g u r atio n ,   wh er th Ar d u in o   Un o   h an d led   s en s in g   an d   ac tu atio n   wh ile  th E SP 3 2   m an ag ed   I o T   co m m u n icatio n .   T h e   ex p e r im en was  c o n d u cted   o v er   a   3 - h o u r   c o n tin u o u s   tes tin g   p e r io d ,   d u r in g   wh ich   th r ee   ca teg o r ies  o f   test s   wer p er f o r m ed .   First,  s en s o r   ac cu r ac y   was  v alid ated   ac r o s s   tem p er atu r es  o f   20 2 7   °C ,   with   f iv m ea s u r em en r ep etitio n s   at  ea ch   tem p er atu r p o in t.  Seco n d ,   s y s tem   r esp o n s iv en ess   was   ass es s ed   th r o u g h   co n tr o lled   d is tu r b an ce s s o lu tio n   tem p er atu r was  r aised   ab o v 2 4   °C ,   p was   s h if ted   o u ts id th 5 . 5 6 . 5   r a n g e,   an d   T DS  was  v ar ied   b ey o n d   5 6 0 8 4 0   p p m   b y   ad d in g   eith er   n u tr ien s o lu tio n   o r   Aq u ad es.  E ac h   d is tu r b a n ce   s ce n ar io   was  ex ec u ted   in   th r ee   i n d ep en d en tr ials   to   en s u r r e p ea tab ilit y .   Fin ally ,   an   u n in te r r u p te d   o p er atio n   te s was  ca r r ied   o u to   o b s er v ac tu ato r   r eliab ilit y ,   s en s o r   s tab ilit y ,   an d   I o T   co m m u n icatio n   p e r f o r m an ce   t h r o u g h o u th e   f u ll   d u r ati o n .   All  r aw  an d   AT C - co r r ec ted   s en s o r   d ata,   alo n g   with   ac tu ato r   s tates,  wer tr an s m it ted   to   th I o T   d ash b o ar d   f o r   r ea l - tim m o n ito r in g   an d   lo g g ed   f o r   s u b s eq u e n an aly s is .   T h ese  d ata  wer u s e d   to   ev al u ate  th s tab ilit y ,   r es p o n s iv en ess ,   an d   o v e r all  co n f o r m ity   o f   th s y s tem   with   th d esig n ed   c o n tr o l a l g o r ith m .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     H a rdwa re   a nd   s o f t wa re   im p lem ent a t io n   T h s y s tem   was   im p lem en ted   b y   in teg r atin g   h a r d war an d   s o f twar an d   test ed   o n   lab o r a to r y - s ca le  h y d r o p o n ic  s etu p   with   s tan d a r d   n u tr ie n s o lu tio n .   Fig u r 3   s h o ws  th r ea l - tim m o n ito r i n g   s y s tem   d is p lay in g   p H,   T DS,  an d   tem p er atu r e   with   tim estam p s   f o r   d ir ec o b s er v atio n   o f   o p er atin g   c o n d itio n s .   T h s y s tem   in clu d es  d ata  h is to r y   f ea tu r e   as  s h o wn   in   Fig u r e   3 ,   f o r   a n a ly zin g   tr en d s ,   s tab ilit y ,   an d   c o n tr o p er f o r m a n ce ,   with   I o T   in teg r atio n   e n ab lin g   r em o te   m o n ito r in g .   Har d war co m p o n en ts   ar h o u s ed   in   a   wo o d e n   e n clo s u r e   f o r   p r o tectio n   an d   ef f icien lay o u t.  T h NFT - b ased   s etu p   c o m p r is es  p lan tin g   ch an n els,  r eser v o ir ,   p u m p ,   an d   s u p p o r t f r am e,   e n ab lin g   co n tin u o u s   n u tr ien f lo w,   ef f ic ien t r eso u r ce   u s e,   a n d   s ca lab le   ap p licatio n .       Har d war L ay o u t   R ea l T im Mo n ito r in g         NFT  Hy d r o p o n ic         Fig u r 3 .   I m p lem en tatio n         3. 2   T esting   a nd   a na ly s i s   o f   re s ul t s   Sy s tem   test in g   ev alu ated   s en s o r   ac cu r ac y ,   ac tu ato r   r esp o n s e,   co n tr o s tab ilit y ,   an d   th r e liab ilit y   o f   th I o T - b ased   m o n ito r in g   s y s t em   in   lin with   th im p lem en t ed   alg o r ith m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   2 J u n 20 2 6 :   365 - 3 7 6   370   3 . 2 . 1 .   Sens o a cc ura cy   t esting   Sen s o r   ac cu r ac y   was  ev alu at ed   b y   c o m p ar i n g   p H,   T DS,  an d   tem p er at u r r ea d in g s   with   s tan d ar d   in s tr u m en ts .   B o th   r aw  an d   A T C - co m p en s ated   d ata  wer e   a n aly ze d   t o   v er if y   im p r o v ed   s tab ilit y   an d   clo s er   ag r ee m en t w ith   r e f er en ce   v alu es.   T ab le  2   s h o ws  r aw  p d ev iati o n s   f r o m   r e f er en ce   v alu es  wh en   tem p er at u r d if f er s   f r o m   2 5   °C ,   with   er r o r s   u p   to   0 . 4 0   ( h ig h est  at  2 0   °C ) .   Hig h er   tem p er atu r es  d ec r ea s p r ea d in g s ,   wh ile  lo wer   tem p er atu r es   in cr ea s th em .   AT C   r ed u ce s   tem p er atu r ef f ec ts ,   ac h iev in g   ze r o   er r o r   at  2 5   °C   an d   lo er r o r   at  2 4   °C   ( 0 . 1 3 ) ,   b u t la r g er   er r o r s   at  ex tr em es ( 2 0   °C : 0 . 5 5 ; 2 7   °C : 0 . 2 6 ) ,   r ef l ec tin g   lim its   o f   th lin ea r   m o d el  ( β =  0 . 0 3   p H/°C ) .   Alth o u g h   av e r ag AT C   er r o r   ( 0 . 2 3 )   s lig h tly   ex ce e d s   r aw  er r o r   ( 0 . 1 7 ) ,   it  im p r o v es  s tab ilit y   an d   r ed u ce s   in co r r ec t c o n tr o l a ctio n s .       T ab le  2 .   p s en s o r   ac cu r ac y   t esti n g   with   an d   with o u t A T C   No   Te mp e r a t u r e   ( ° C )   p H   R e f e r e n c e   p H   R a w   Er r o r   R a w   p H   A T C   Er r o r   A TC   1   20   6 . 5   6 . 9   0 . 4 0   7 . 0 6   0 . 5 5   2   22   6 . 5   6 . 7   0 . 2 0   6 . 7 9   0 . 2 9   3   24   6 . 5   6 . 6   0 . 1 0   6 . 6 3   0 . 1 3   4   25   6 . 5   6 . 5   0 . 0 0   6 . 5 0   0 . 0 0   5   26   6 . 5   6 . 4   0 . 1 0   6 . 3 7   0 . 1 3   6   27   6 . 5   6 . 3   0 . 2 0   6 . 2 4   0 . 2 6       T ab le  3   s h o ws  th at  tem p er atu r s ig n if ican tly   af f ec ts   T DS  m ea s u r em en ts   ( 2 0 2 7   °C ,   8 0 0   p p m   r ef er en ce ) ,   with   r aw  er r o r s   o f   2 0 1 0 0   p p m ,   h ig h est at  2 0   °C .   AT C   im p r o v es a cc u r ac y   n ea r   2 5   °C ,   ac h iev in g   m in im u m   er r o r   o f   4 . 1   p p m   at   2 4   °C ,   b u er r o r s   in cr ea s at   ex tr em es  ( 2 0   °C 2 0 0   p p m ;   2 7   °C 1 0 7 . 7   p p m ) ,   r ef lectin g   lim its   o f   th e   lin ea r   m o d el  ( α   0 . 0 2 ) .   Desp ite  t h is ,   AT C   s tab ilizes  m ea s u r e m en ts   an d   im p r o v es   co n tr o l c o n s is ten cy .       T ab le  3 .   T DS sen s o r   ac cu r ac y   test in g   with   an d   with o u t A T C   No   Te mp e r a t u r e   ( ° C )   TD S   R e f e r e n c e   ( p p m)   TD S   R a w   ( p p m)   Er r o r   R a w   TD S   A TC   ( p p m)   Er r o r   A TC   1   20   8 0 0   9 0 0   1 0 0   1 0 0 0   2 0 0   2   22   8 0 0   8 4 0   40   8 9 3 . 6   9 3 . 6   3   24   8 0 0   7 8 0   20   7 9 5 . 9   4 . 1   4   25   8 0 0   7 6 0   40   7 6 0   40   5   26   8 0 0   7 4 0   60   7 2 5 . 5   7 4 . 5   6   27   8 0 0   7 2 0   80   6 9 2 . 3   1 0 7 . 7       B ased   o n   th test   r esu lts   p r ese n ted   in   T ab le  4 ,   th tem p er atu r s en s o r   r ea d in g s   s h o g o o d   ag r ee m en t   with   th r ef er en ce   d ig ital  th er m o m eter   o v er   th e   tem p er a tu r r an g o f   2 0 2 7   °C .   T h ab s o lu te  r ea d in g   d if f er en ce   ( ab s o lu te   er r o r )   r an g es  f r o m   0 . 0   to   0 . 2   °C ,   in d ica tin g   h ig h   le v el  o f   ac cu r ac y   an d   s tab ilit y   o f   th e   tem p er atu r s en s o r .   W h en   ev a lu ated   in   ter m s   o f   p er ce n tag er r o r ,   t h r elativ er r o r   was c a lcu lated   u s in g   ( 3 ) :            =   |    |      100%       ( 3 )       T ab le  4 .   T em p er atu r e   s en s o r   a cc u r ac y   test in g   No   R e f e r e n c e   T h e r mo m e t e r   ( ° C )   Te mp e r a t u r e   S e n so r   ( ° C )   Er r o r   A b s o l u t   ( ° C )   P e r c e n t   Er r o r   ( %)   1   2 0 . 0   2 0 . 2   0 . 2   1 . 0 0   2   2 2 . 0   2 2 . 1   0 . 1   0 . 4 5   3   2 4 . 0   2 4 . 2   0 . 2   0 . 8 3   4   2 5 . 0   2 5 . 0   0 . 0   0 . 0 0   5   2 6 . 0   2 6 . 1   0 . 1   0 . 3 8   6   2 7 . 0   2 7 . 2   0 . 2   0 . 7 4       T h tem p e r atu r s en s o r   s h o ws   0 . 0 1 . 0 er r o r ,   with   m a x im u m   o f   1 . 0 ( 0 . 2   °C )   at  2 0   ° C   an d   ze r o   er r o r   at  2 5   °C .   T h a v er ag e   er r o r   is   ~0 . 5 %,  with   an   a b s o lu te  er r o r   o f   0 . 1 3   °C   an d   a   s tan d ar d   d ev iatio n   o f     0 . 0 7   °C ,   in d icatin g   l o v ar ia b ilit y   an d   s tab le  p er f o r m an ce .   Hig h   ac cu r ac y   at  2 5   °C   s u p p o r ts   r eliab le  AT C ,   co n f ir m in g   s u itab ilit y   f o r   h y d r o p o n ic  c o n tr o l.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         S MAC:  S ystem  fo r   mo n ito r in g   a n d   a u to m a tic  co n tr o l o f wa ter,  n u tr ien ts ,   a n d     ( F r en g ki  S ima tu p a n g )   371   3 . 2 . 2 .   Sy s t em   re s po ns t esting   t o   no n - idea l c o nd it io ns   T esti n g   in v o lv e d   v ar y in g   n u t r ien co n d itio n s   to   ev alu ate   s y s tem   r esp o n s e.   p a n d   T D wer s et  b ey o n d   th r esh o ld s   to   tr ig g er   p Up /Do wn ,   n u tr ien t,  a n d   d il u tio n   p u m p s .   Per f o r m a n ce   wa s   ass e s s ed   b ased   o n   AT C - co m p en s ated   r ea d in g s ,   p u m p   ac tiv atio n ,   o p e r atio n   tim e ,   an d   r esu ltin g   p an d   T DS c h an g es.   T ab le  5   s h o ws  th at   2   s ec o n d s   p H   Up   p u m p   c y cle  in cr e ases   p b y   0 . 1 8 0 . 5 2   ( a v g .   ~0 . 3 1 )   p e r   ac tiv atio n .   T h is   p r o v id es  f ast,  co n tr o lled   co r r ec tio n   with   m i n im al  o v er s h o o t,  c o n f ir m i n g   t h ef f ec tiv e n ess   o f   th p co n tr o l stra teg y   f o r   m a in tain in g   s y s tem   s tab ilit y .   T ab le  6   s h o ws th at  2   s ec o n d s   p d o wn   p u m p   cy cle   r ed u ce s   p b y   0 . 2 8 0 . 4 5   ( a v g .   ~0 . 3 8 )   p er   ac tiv atio n .   T h is   p r o v id es  f ast,  co n tr o lled   c o r r e ctio n   with   m in im al   o v er s h o o t a n d   o s cillatio n ,   co n f ir m in g   ef f ec tiv an d   s tab le  p r eg u latio n .   Fig u r 4   s h o ws  s tab le,   au to m a tic  p co n tr o l:  th p up  p u m p   r aises   lo p an d   th p d o wn   p u m p   r ed u ce s   h ig h   p H,   b o th   with o u o v er s h o o o r   o s cillatio n .   T h th r esh o ld - b ased   s tr ateg y   p r o v id es  f ast,  s tab le,   an d   ad a p tiv r eg u latio n ,   c o n f ir m in g   its   s u itab ilit y   f o r   I o T - b as ed   h y d r o p o n ic  s y s tem s .       T ab le  5 .   Sy s tem   r esp o n s test in g   to   lo p ( p u p   p u m p   ac t iv atio n )   No   I n i t i a l   p H   A T C   p H   L i mi t   P u mp   A c t i v e   D u r a t i o n   ( s e c o n d s)   F i n a l   p H   A T C   S y st e R e s p o n se   1   5 . 20   5 .   6 . 5   p H   U p   2   5 . 48   I n c r e a ses  p H   2   5 . 10   5 .   6 . 5   p H   U p   2   5 . 62   N o r mal   3   5 . 30   5 .   6 . 5   p H   U p   2   5 . 55   N o r mal   4   5 . 40   5 .   6 . 5   p H   U p   2   5 . 58   N o r mal   5   5 . 60   5 .   6 . 5       5 . 60   S t a b l e       T ab le  6 .   Sy s tem   r esp o n s test in g   to   h i g h   p ( p d o wn   p u m p   ac tiv atio n )   No   I n i t i a l   p H   A T C   p H   L i mi t   P u mp   A c t i v e   D u r a t i o n   ( s e c o n d s)   F i n a l   p H   A T C   S y st e R e s p o n se   1   6 . 80   5 .   6 . 5   p H   D o w n   2   6 . 52   D e c r e a s e   p H   2   6 . 90   5 .   6 . 5   p H   D o w n   2   6 . 45   N o r mal   3   7 . 00   5 .   6 . 5   p H   D o w n   2   6 . 60   A p p r o a c h i n g   t h e   l i m i t   4   6 . 70   5 .   6 . 5   p H   D o w n   2   6 . 48   N o r mal   5   6 . 40   5 .   6 . 5       6 . 40   S t a b l e             Fig u r 4 .   Sy s tem   r esp o n s g r a p h   f o r   lo p a n d   h i g h   pH       E v alu atio n s   u n d e r   lo T DS  co n d itio n s   s h o s tab le  an d   ef f ec tiv co n tr o l ,   as  s h o wn   in   T a b le  7 .   T h e   s y s tem   d etec ts   d ef icien cies  an d   ac tiv ates  th n u tr ien p u m p   to   r esto r e   T DS  with o u o v e r s h o o t.  3   s   cy cle   in cr ea s es  T DS  b y   ~7 5   p p m   ( ~2 5   p p m /s )   with   lo v ar iatio n ,   in d icatin g   co n s is ten an d   p r ed ictab le   p er f o r m an ce .   Ov e r all,   th s tr at eg y   s u p p o r ts   r eliab le  an d   co n ti n u o u s   n u tr ien t c o n tr o l.       T ab le  7 .   Sy s tem   r esp o n s test in g   to   lo T DS ( n u tr ien p u m p   ac tiv atio n )   No   I n i t i a l   TD S   A TC   ( p p m)   TD S   Li m i t   ( p p m)   P u mp   A c t i v e   D u r a t i o n   ( sec o n d s)   F i n a l   TD S   A TC   ( p p m)   S y st e R e s p o n se   1   4 8 0   5 6 0     8 4 0   N u t r i e n t   3   5 4 0   I n c r e a se  TD S   2   5 0 0   5 6 0     8 4 0   N u t r i e n t   3   5 8 0   N o r mal   3   5 2 0   5 6 0     8 4 0   N u t r i e n t   3   6 0 0   N o r mal   4   5 5 0   5 6 0     8 4 0   N u t r i e n t   3   6 3 0   N o r mal   5   6 0 0   5 6 0     8 4 0       6 0 0   S t a b l e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   2 J u n 20 2 6 :   365 - 3 7 6   372   T ab le  8   s h o ws  th at  wh en   T DS  ex ce ed s   8 4 0   p p m ,   th s y s tem   ac tiv ates  th Aq u ad es  p u m p   f o r   g r ad u al   d ilu tio n .   Fo r   h ig h   in itial  v alu es  ( e. g . ,   9 0 0   p p m ) ,   a   3   s   cy cl r ed u ce s   T DS  in cr em en tally   with o u o v e r s h o o t ,   wh ile  v alu es  n ea r   th t h r esh o l d   ( 8 5 0 8 8 0   p p m )   r etu r n   to   t h o p tim al  r an g e   in   o n c y cle.   Ov er all,   th c o n tr o l   is   s tab le  an d   ef f ec tiv e.       T ab le  8 .   Sy s tem   r esp o n s test in g   to   h i g h   T DS ( Aq u ad es  p u m p   ac tiv atio n )   No   I n i t i a l   TD S   A TC   ( p p m)   TD S   Li m i t   ( p p m)   P u mp   A c t i v e   D u r a t i o n   ( s e c o n d s)   F i n a l   TD S   A TC   ( p p m)   S y st e R e s p o n se   1   9 0 0   5 6 0     8 4 0   A q u a d e s   3   8 6 0   TD S   D e c r e a ses   2   8 8 0   5 6 0     8 4 0   A q u a d e s   3   8 3 0   N o r mal   3   8 6 0   5 6 0     8 4 0   A q u a d e s   3   8 0 0   N o r mal   4   8 5 0   5 6 0     8 4 0   A q u a d e s   3   8 2 0   N o r mal   5   8 0 0   5 6 0     8 4 0       8 0 0   S t a b l e       3 . 2 . 3 .   pH   a nd   T DS  s t a bil it y   t esting   Stab ilit y   test in g   ev alu ated   th e   s y s tem s   ab ilit y   to   m ain tain   p ( 5 . 5 6 . 5 )   an d   T DS  ( 5 6 0 8 4 0   p p m ) .   Pro p er   o p e r atio n   is   ac h iev e d   wh en   v alu es  r etu r n   to   r a n g af ter   s ev er al  co r r ec tio n s   with o u ex ce s s iv o s cillatio n .   T ab le  9   s h o ws  ef f ec tiv s tab ilizatio n   f r o m   o u t - of - r an g c o n d itio n s   ( p 5 . 2 0 T DS  9 0 0   p p m ) .   T h s y s tem   ap p lies   in cr em en tal  co r r ec tio n s   ( with in   1 0   s p 5 . 6 0 T DS  8 3 0   p p m ) ,   av o i d in g   o s cillatio n s .   On ce   with in   r an g e,   p r e m ain s   at  5 . 8 6 . 1   a n d   T DS  at  7 6 0 8 0 0   p p m   with   m in o r   f lu ctu atio n s .   T h is   co n f ir m s   s tab le,   r eliab le  co n tr o l su p p o r ted   b y   a p p r o p r iate  s am p lin g ,   ac t u atio n ,   an d   AT C .       T ab le  9 .   R esu lts   o f   p an d   T DS stab ilit y   test s   o v er   tim e   No   Ti me   ( S e c o n d s)   p H   A T C   S t a t u p H   TD S   A TC   ( p p m)   S t a t u TD S   1   0   5 . 2 0   U n st a b l e   9 0 0   U n st a b l e   2   5   5 . 4 0   A p p r o a c h i n g   t h e   l i m i t   8 6 0   D e c r e a s i n g   3   10   5 . 6 0   N o r mal   8 3 0   N o r mal   4   15   5 . 8 0   N o r mal   8 0 0   N o r mal   5   20   6 . 0 0   N o r mal   7 8 0   N o r mal   6   25   6 . 1 0   N o r mal   7 6 0   N o r mal   7   30   6 . 0 0   N o r mal   7 7 0   N o r mal   8   35   5 . 9 0   N o r mal   7 8 0   N o r mal       Fig u r 5   s h o w s   ef f ec tiv T DS  co n tr o with in   5 6 0 8 4 0   p p m .   T h s y s tem   in cr ea s es  T D v ia  th e   n u tr ien p u m p   wh e n   b elo t h th r esh o l d   a n d   d ec r ea s es  it  v ia  th e   Aq u ad es   p u m p   w h en   ab o v it.   No   ac tio n   is   tak en   with in   r an g e,   en s u r in g   s tab le  an d   r eliab le   o p e r atio n .   F ig u r 6   s h o ws  th e   s y s tem   co r r ec tin g   lo w   p a n d   h ig h   T DS  to   o p tim al  r an g es.  p s tab ilizes  at  5 . 8 6 . 1   an d   T DS  at  7 6 0 8 3 0   p p m ,   with   o n l y   m in o r   f lu ctu atio n s   an d   n o   s ig n if ican t o s cillatio n s .   T h is   co n f ir m s   s tab le,   co o r d in ated ,   an d   e f f ec tiv co n tr o l.             Fig u r 5 .   Gr a p h   o f   r esp o n s lo an d   h ig h   T DS   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         S MAC:  S ystem  fo r   mo n ito r in g   a n d   a u to m a tic  co n tr o l o f wa ter,  n u tr ien ts ,   a n d     ( F r en g ki  S ima tu p a n g )   373       Fig u r 6 .   Gr a p h   of   co m p ar ativ s tab ilit y   p an d   T DS       3 . 2 . 4 .   T em pera t ure  co ntr o a nd   s a f et y   lo ck   t esting   T em p er atu r e   was  v ar ied   to   ev alu ate  s y s tem   r esp o n s e.   T h c o o lin g   f an   ac tiv ated   a b o v e   2 4   °C ,   an d   at   ex tr em lev els  ( >2 8   °C ) ,   s a f ety   lo ck   d is ab led   all  ac tu ato r s ,   p lacin g   th s y s tem   in   a   h o ld   s tate.   T ab le   1 0   co n f ir m s   ef f ec tiv tem p er atu r co n tr o an d   s af ety .   At  1 8 2 4   °C ,   all  ac tu ato r s   o p er ate  n o r m ally   with   th e   co o lin g   f a n   o f f .   A b o v 2 4   °C ,   th f an   ac tiv ates  with o u in ter r u p tin g   co n tr o l.  At  2 8   °C ,   s af ety   lo ck   d is ab les  all  p u m p s   wh ile  m o n ito r in g   co n tin u es,  an d   n o r m al  o p er atio n   r esu m es o n ce   tem p e r atu r s ta b ilizes.       T ab le  1 0 .   H y d r o p o n ic   s y s tem   tem p er atu r c o n tr o l a n d   s af ety   lo ck   test   r esu lts   No   S o l u t i o n   Te m p e r a t u r e   Te mp   L i mi t   C o n d i t i o n   F a n   N u t r i t i o n   pH   A q u a d e s   D e scri p t i o n   1   20 ( ° C )   1 8     24   N o r mal   O F F   A u t o   A u t o   A u t o   N o r mal   2   23 ( ° C )   1 8     24   N o r mal   O F F   A u t o   A u t o   A u t o   O p t i mal   3   25 ( ° C )   >   2 4   W a r n i n g   ON   ON   ON   ON   C o o l i n g   O N   4   26 ( ° C )   >   2 4   W a r n i n g   ON   ON   ON   ON   C o o l i n g   O N   5   27 ( ° C )   >   2 4   W a r n i n g   ON   ON   ON   ON   C o o l i n g   O N   6   28 ( ° C )     2 8   ( C r i t i c a l )   H o l d   ON   O F F   O F F   O F F   A l l   O F F   7   29 ( ° C )     2 8   ( C r i t i c a l )   H o l d   ON   O F F   O F F   O F F   A l l   O F F   8   24 ( ° C )   1 8     24   N o r mal   O F F   A u t o   A u t o   A u t o   N o r mal i z e d       3 . 2 . 5 .   I o T   s y s t em   re lia bil it y   t esting   I o T   r el iab i li ty   wa s   ev alu at ed   b y   m o n ito r in g   r ea l - t im e   d at tr an s m i s s io n   to   th e   B ly n k   ap p ,   f o cu s in g   o n   d e lay ,   co n n e ct io n   s ta b i li ty ,   an d   c o n s i s t en cy   b et we en   d i s p lay ed   an d   ac tu a s y s tem   d a ta.   T ab l 1 1   s h o w s   r el iab le  r ea l - t im I o T   m o n i to r in g   v ia  B ly n k .   Da ta  wer tr an s m i tt ed   ev er y   5   s   wi th   lo w   d ela y s   ( 0 . 8 1 . 1   s )   d u r in g   n o r m al   o p er a tio n   a n d   s l ig h t ly   h ig h er   d e lay s   ( 1 . 1 1 . 2   s )   u n d e r   ab n o r m al   co n d i tio n s ,   m ain ta in in g   s y s t em   o b s er v ab i li ty .   Un d er   u n s tab le  n et wo r k s ,   d e lay s   r o s to   ~2 . 5   s ,   b u au to m a ti r e co n n ec t io n   e n s u r e d   co n t in u i ty .   Ov er a ll ,   th s y s te m   p r o v i d e s   r el iab le   an d   r e s i l ie n t m o n it o r in g   w it h o u t   af f ec tin g   co n t r o l   s tab i li ty .       T ab le  1 1 .   I o T   s y s tem   r eliab ilit y   test   r esu lts   ( B ly n k )   No   C o n d i t i o n   D a t a   S e n t   I n t e r v a l   ( S )   D e l a y   ( S )   S t a t u s   D a t a   S y n c   D e scri p t i o n   1   N o r mal   ( p H   &   TD S   S t a b l e )   p H ,   TD S ,   A T C ,   Te mp e r a t u r e   5   0 . 8   S t a b l e   S y n c   R e a l - t i me  O K   2   p H   <   M i n   p H ,   A T C ,   p H U p   5   0 . 9   S t a b l e   S y n c   P u mp   S h o w n   3   p H   >   M a x   p H ,   A T C ,   p H D o w n   5   0 . 9   S t a b l e   S y n c   S y st e R e s p o n se   4   TD S   <   M i n   TD S ,   A TC ,   N u t r i e n t   5   1 . 0   S t a b l e   S y n c   C o r r e c t i o n   a c t i v e   5   TD S   >   M a x   TD S ,   A TC ,   A q u a d e s   5   1 . 1   S t a b l e   S y n c   D i l u t i o n   v i s i b l e   6   Te mp   >   M a x   Te mp ,   F a n   5   1 . 0   S t a b l e   S y n c   W a r n i n g   S h o w n   7   Te mp     C r i t i c a l   Te mp ,   H o l d   5   12   S t a b l e   S y n c   S a f e t y   l o c k   8   N e t w o r k   U n st a b l e   La st   D a t a   +   R e c o n n e c t   5   2 . 5   D i sco n n e c t e d   S y n c   a f t e r   r e c o n n e c t   R e c o v e r e d       3 . 2 . 6 .   M o nito ring   his t o ry   t esting   T ab le  1 2   s h o ws  s tab le  r ea l - tim m o n ito r i n g ,   with   p r an g in g   f r o m   5 . 9 2   to   5 . 9 6 ,   in d icatin g   well - co n tr o lled   ac id ity   a n d   e f f ec tiv d etec tio n   o f   m in o r   v ar iatio n s .   T DS  r em ain ed   s tab le  at  7 4 0 7 4 4   p p m   with   n o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   2 J u n 20 2 6 :   365 - 3 7 6   374   s ig n if ican s p ik es,  in d icatin g   co n s is ten m o n ito r in g .   T em p er atu r v ar ie d   s lig h tly   ( 2 5 . 1 2 5 . 3   °C ) ,   s h o win g   s tab le  co n d itio n s   an d   m in im al  im p ac o n   p a n d   T DS,  wh ile  co n f ir m in g   s en s o r   r eliab ilit y .   Ov er all,   T a b le  1 2   d em o n s tr ates e f f ec tiv r ea l - tim m o n ito r i n g   an d   s tab le  p ar a m eter   co n tr o l.       T ab le  1 2 .   His to r y   d ata  m o n ito r in g   d ash b o ar d   No   Ti me   pH   TD S   ( p p m)   Te mp e r a t u r e   ( ° C )   1   1 0 : 0 0   5 . 9 3   7 4 0   2 5 . 1   2   1 0 : 0 5   5 . 9 4   7 4 2   2 5 . 2   3   1 0 : 1 0   5 . 9 2   7 4 1   2 5 . 3   4   1 0 : 1 5   5 . 9 5   7 4 3   2 5 . 3   5   1 0 : 2 0   5 . 9 3   7 4 0   2 5 . 2   6   1 0 : 2 5   5 . 9 4   7 4 1   2 5 . 2   7   1 0 : 3 0   5 . 9 6   7 4 4   2 5 . 3   8   1 0 : 3 5   5 . 9 5   7 4 2   2 5 . 3       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   d ev elo p ed   an d   ev al u ated   an   I o T - b ased   SMAC f r a m ewo r k   f o r   an   NFT  h y d r o p o n ic  s y s tem ,   in teg r atin g   r ea l - tim s en s in g ,   au to m atic  ac tu atio n ,   a n d   tem p er atu r e - awa r d ec is io n - m ak in g   in to   clo s ed - l o o p   co n tr o a r ch itectu r e.   T h s y s t em   r eg u lates  p H,   T DS,  an d   t em p er atu r e   u s in g   AT C - co r r ec ted   m ea s u r em en ts ,   en s u r in g   m o r ac cu r ate  a n d   s tab le  co n tr o c o m p ar e d   to   co n v en tio n al  th r esh o ld - b ased   o r   m o n ito r in g - o n ly   I o T   s y s tem s .     T h m ain   c o n tr ib u tio n s   o f   th is   wo r k   ca n   b s u m m a r ize d   as  f o llo ws:   Dev elo p m e n o f   d u al - m icr o co n tr o ller   I o T   co n tr o s y s tem   th at  s ep ar ates  r ea l - tim e   s en s in g /actu atio n   ( Ar d u in o   Un o )   f r o m   wir eless   co m m u n icatio n   ( E SP 3 2 ) ,   im p r o v in g   r eliab ilit y   a n d   m o d u la r ity .   I n te g r atio n   o f   an   AT C   m ec h an is m   d ir ec tl y   in to   th p an d   T DS  co n tr o lo g ic,   e n ab lin g   tem p er at u r e - awa r d ec is io n - m ak in g .   I m p lem en tatio n   a n d   ex p er im en tal  v alid atio n   o f   clo s ed - lo o p   co n tr o alg o r ith m   ca p ab le  o f   r esto r in g   p an d   T DS  to   o p tim al  r an g es  with o u o s cillatio n   u n d er   b o t h   s tead y   an d   d is tu r b e d   co n d itio n s .   Desig n   o f   s af et y - lo ck   m ec h an is m   th at  en h an ce s   o p er atio n al  r eliab ilit y   wh en   ab n o r m al  tem p er a tu r co n d itio n s   o cc u r .   T h SMAC  s y s tem   r ed u ce s   lab o r ,   m in im izes   h u m a n   e r r o r ,   an d   en s u r es  co n s is ten n u tr ie n t   m an ag em en t,  s u p p o r tin g   p r ec i s io n   an d   s u s tain ab le  h y d r o p o n ics.  I o T   m o n ito r in g   en ab les  r em o te  s u p er v is io n ,   m ak in g   it  s u itab le  f o r   s m all -   t o   m ed iu m - s ca le  u s e.   L im itatio n s   in clu d t h NFT  s etu p ,   lin ea r   AT C   m o d el,   an d   f o c u s   o n   c o n tr o p er f o r m an ce   r ath er   th an   p lan g r o wth .   Fu tu r wo r k   will  ex ten d   to   o th e r   s y s tem s ,   in teg r ate  clo u d   an aly tics   an d   AI - b ased   c o n tr o l,   an d   in cl u d f ield   an d   y ield   ev alu atio n s .   O v er all,   SMAC  o f f e r s   r o b u s t a n d   s ca lab le  s o lu tio n   f o r   au t o m ated   h y d r o p o n ic  m a n ag em en t.       F UNDING   I NF O R M A T I O   Au th o r s   s tate  th er is   n o   f u n d i n g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Fre n g k i Sim atu p an g                               I s tas Pr ato m o   Ma n alu                               E k a   S t e p h a n i   S i n a m b e l a                               Ma r o jah an   Mu la  T im b u l Sig ir o                               G e r r y   I t a l i a n o   W o w il i n g                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.