Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan September 2018 di halaman Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, sedangkan pembuatan alatnya dilakukan di Jalan Perona 1 Gang Keluarga No. 35 F Medan Selayang 2, dan untuk analisis sifat fisik tanah dilakukan di Laboratorium Riset Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Alat dan Bahan Penelitian
Adapun alat-alat yang digunakan adalah AVOmeter berfungsi untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan, timbangan digital berfungsi untuk menimbang berat tanah, penggaris berfungsi untuk mengukur tinggi tanah, oven yang berfungsi untuk mengeringkan tanah, cawan berfungsi sebagai wadah ketika akan mengovenkan tanah, kamera digital berfungsi untuk dokumentasi, komputer sebagai media pemrograman, gerinda berfungsi untuk memotong akrilik, bor berfungsi untuk melubangi akrilik, obeng berfungsi untuk mengendurkan dan mengetatkan baut, pisau cutter berfungsi untuk memotong kabel, kabel jumper untuk menghubungkan jalur elektrik yang digunakan untuk menghubungkan atau memutus hubungan pada suatu jalur, solder digunakan untuk memanaskan timah solder saat proses penyambungan atau pelepasan kabel atau komponen. USB to TTL untuk mentransfer data ke microcontroller, sedangkan perangkat lunak (software) yang digunakan untuk mendukung penelitian ini adalah Arduino IDE yang berfungsi untuk melakukan pemrograman.
18
Bahan-bahan yang digunakan adalah sensor Soil Moisture berfungsi untuk membaca objek, HC-05 berfungsi untuk mengirim data ke android, LCD (Liquid Crystal Display) 1602 berfungsi untuk menampilkan data kadar air tanah, perangkat keras (Hardware) microcontroller ATMEGA328 berfungsi untuk mengendalikan semua program yang dihubungkan, sitem minimum (PCB) berfungsi untuk tempat merangkai, tanah sebagai sampel yang akan diuji, polybag sebagai media untuk mengisi tanah, ADS 1115 berfungsi sebagain konversi ADC 16 bit, FTDI berfungsi untuk mengirim data dari alat komputer, transistor BC 547 berfungsi sebagai swicthing, kabel pelangi berfungsi untuk menghubungkan alat ke sensor, jack DC sebagai konektor supply tegangan, dioda 3A berfungsi untuk pengaman arus balik, on-off berfungsi sebagai saklar, trimpod berfungsi sebagai pengatur kontras pada layar, LED sebagai indikator, pin reader sebagai konektor, baut 3 mili berfungsi untuk menyatukan kerangka alat, akrilik berfungsi untuk membuat kerangka alat, terminal berfungsi sebagai konektor, kapasitor kramik 22 Pf sebagai pembantu pembangkit frekuensi, kristal 16 MHz berfungsi sebagai pembangkit frekuensi (osylator), timah berfungsi untuk melengketkan komponen alat ke PCB, resistor 10 K sebagai tahanan, dan lem akrilik berfungsi untuk merekatkan kerangka alat.
Metode Penelitian
Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah studi literatur (kepustakaan) dan pengamatan tentang sensor kadar air tanah, kemudian dilakukan pengujian alat dengan parameter.
Pada pengamatan tentang sensor kadar air tanah, dilakukan dengan 3 kali pengulangan dan dengan menggunakan T0 5 cm (pada waktu 0 jam di kedalaman
5 cm), T6 5 cm (pada waktu 6 jam di kedalaman 5 cm), T0 10 cm (pada waktu 0 jam di kedalaman 10 cm), T6 10 cm (pada waktu 6 jam di kedalaman 10 cm), T0 20 cm (pada waktu 0 jam di kedalaman 20 cm), T6 20 cm (pada waktu 6 jam di kedalaman 20 cm).
Pada penelitian ini pengambilan data menggunakan data acquisition software PLX-DAQ. Proses pengambilan atau pengumpulan data secara langsung atau otomatis dari sebuah alat ke sebuah komputer dengan menggunakan microsoft excel. Data tersebut dapat langsung masuk ke komputer secara otomatis dengan disambungkan menggunakan USB.
Pada penelitian ini alat sensor kadar air tanah menggunakan Bluetooth HC-05, yaitu sebuah komunikasi wireless yang berfungsi untuk menghubungkan data dari alat ke HP android dengan jarak tertentu yaitu 10 meter, hal ini sesuai dengan Silvia et al (2014), bluetooth ini bekerja pada radio 2,4 – 2,83 GHz, bluetooth ini dapat ditemukan dipasaran dengan harga yang relatif murah.
Microcontroller adalah sebuah komputer kecil di dalam satu IC (Integrated Circuit) yang berisi CPU (Central Processing Unit), memori, timer, saluran komunikasi serial dan paralel, port input/output, ADC (Analog to Digital Converter). Microcontroller digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suatu program. Microcontroller ini juga berfungsi untuk mengubah data analog menjadi data digital, Hal ini sesuai dengan Ahmad dan Tedi (2012).
Dalam penelitian ini untuk memprogram mikrokontroller pada alat menggunakan software Arduino IDE berfungsi untuk pemrograman dengan kode biner, agar terprogram dengan baik, coding pada penelitian ini sesuai dengan Lampiran (2).
20
Dalam penelitian ini alat bisa dikoneksikan langsung ke android dengan bluetooth HC-05, dengan mendownload aplikasi Bluetooth Electronics pada Play Store di Android. Android merupakan subset perangkat lunak untuk perangkat mobile yang meliputi sistem operasi, middleware dan aplikasi yang di release oleh Google.
Prosedur Penelitian Analisis sistem
Langkah-langkah yang dipakai untuk dalam menganalisis sistem pengukuran kadar air tanah dengan sensor soil moisture berbasis android dan DAQ di PC adalah sebagai berikut:
1. Mengidentifikasi masalah.
Yaitu dengan cara mempelajari dan mengumpulkan data dari setiap bagian yang terlibat dalam pengolahan data.
2. Memahami kerja dari sistem yang ada.
Yaitu dengan cara mempelajari secara terinci bagaimana sistem yang ada beroperasi.
3. Menganalisis sistem.
Yaitu menganalisis kelemahan sistem dan kebutuhan informasi bagi pemakai.
4. Perbaikan sistem.
Setelah mempelajari berbagai kelemahan yang ada pada sistem yang lama, langkah selanjutnya melakukan perbaikan.
Perancangan sistem
Langkah-langkah yang dipakai dalam melakukan perancangan sistem yang digunakan untuk membantu dalam memperkirakan nilai kadar air tanah dengan
menggunakan sensor soil moisture berbasis android dan DAQ di PC sebagai berikut:
1. Mendifinisikan kebutuhan, meliputi: merancang komponen input dari program berupa format dan proses, serta hasil akhir berupa output.
2. Merancang dan membuat alat.
3. Menulis kode program (bahasa pemrograman), dalam hal ini menulis kode program dengan menggunakan bahasa C.
4. Mendiagnosa kesalahan dalam penulisan kode program.
5. Melakukan perbaikan bila terdapat kesalahan dalam penulisan kode program Bila tidak terdapat kesalahan dilanjutkan dengan mengkalibrasi alat.
6. Mendiagnosa kesalahan program. Bila pada program terdapat kesalahan maka segera dilakukan perbaikan.
7. Bila program sudah benar maka segera dilakukan pengujian dengan menggunakan data.
8. Mendiagnosa kesalahan program dan melakukan perbaikan bila masih terdapat kesalahan.
9. Dokumentasi program.
Pembuatan alat
- Disiapkan komponen-komponen alat seperti sensor Soil Moisture, HC-05, microcontroller ATMEGA328, LCD 1602, sistem minimum, dan lain-lain.
- Dirangkai semua komponen-komponen yang dibutuhkan.
- Diprogram microcontoller sesuai rangkaian.
- Dilakukan pembuatan mekanik.
22
Penyiapan media
- Disiapkan jenis tanah ultisol galang.
- Ditentukan sifat fisik tanah, yang terdiri dari tekstur tanah, C organik, dan Bulk Density.
- Di kering anginkan tanah.
- Dialuskan tanah yang sudah dikering anginkan.
- Diayak tanah yang sudah dialuskan.
- Dimasukkan tanah kedalam polybag setinggi 24 cm.
- Dilakukan pemantapan tanah.
Pengkalibrasian alat
- Disiapkan tanah kering oven (dioven minimal 24 jam) sebanyak 1 kg sebagai media pengambilan data.
- Disiapkan air bersih.
- Disiapkan alat.
- Disiapkan penyemprot air (Spray).
- Disiapkan gelas ukur.
- Dimasukkan sensor kedalam tanah kering oven, tutup tanah dari udara luar untuk menghindari uap air terserap ke tanah kering.
- Dikondisikan kepadatan tanah pada saat pembacaan sensor mendekati kepadatan tanah dilapangan.
- Dibaca bacaan voltase yang tertera pada layar dan dicatat.
- Diambil sampel tanah untuk dianalisis persentase kadar air tanahnya.
- Dicabut kembali sensor kadar air tanah.
- Ditentukan interval pemberian air ke tanah setiap 50 ml hingga mencapai 250 ml.
- Disemprot air ke tanah sebanyak 50 ml, diusahakan semua air masuk kedalam tanah.
- Dihomogenkan air dalam tanah, dengan cara mengaduk tanah, hingga air sudah terdistribusi merata pada tanah.
- Dipadatkan tanah mendekati kepadatan tanah dilapangan, kemudian dimasukkan kembali sensor kadar air tanah.
- Diulangi prosedur 4 dan 6.
- Diulangi prosedur 8 hingga 10.
- Ditambahkan air dengan jumlah yang tetap yaitu sebanyak 50 ml hingga total pemberian air 250 ml.
- Hasil dapat dilihat pada Lampiran 7.
Pengambilan data
- Disiapkan tanah yang sudah dalam polybag.
- Diukur ketinggian tanah yaitu 5 cm, 10 cm, dan 20 cm.
- Disiapkan alat sensor kadar air tanah.
- Disambungkan alat ke laptop dengan melalui USB.
- Dimasukkan sensor yang pertama untuk kedalaman 5 cm, sensor yang kedua untuk kedalaman 10 cm, dan sensor yang ketiga yaitu 20 cm.
24
- Dicatat bacaan sensor untuk waktu 0 jam.
- Diambil tanah dengan cawan dengan masing-masing ketinggian.
- Diovenkan tanah selama 24 jam.
- Dicatat bacaan sensor suntuk waktu 6 jam.
- Diambil tanah dengan cawan dengan masing-masing ketinggian.
- Diovenkan tanah selama 24 jam.
- Dihitung hasilnya dengan menggunakan metode gravimetri.
- Dibandingkan data kadar air manual dengan data kadar air bacaan sensor dengan rumus persen kesalahan.
Parameter Penelitian
- Parameter yang diamati yaitu kadar air tanah dengan waktu 6 jam.
- Persentase kesalahan.
Error (%) ilai bacaan sensor – nilai sebenarnya
nilai bacaan sensor ...(3)
25