47
ALAT PENYIRAMAN TANAMAN OTOMATIS DENGAN SENSOR SOIL MOISTURE DAN WATER LEVEL SENSOR
BERBASIS NODE MCU
1Dewi Rismayanti, 2Marina Artiyasa
1,2Program Studi Teknik Elektro
1,2Sekolah Tinggi Teknologi Nusa Putra
1,2Jl. Raya Cibolang Kaler No. 21, Kab. Sukabumi
e-mail : 1dewi.rismayanti@nusaputra.ac.id, 2marina@nusaputra.ac.id Korespondensi : 2marina@nusaputra.ac.id
ABSTRAK
Pengembangan alat penyiraman otomatis yang dikembangkan dari penelitian Reni 2019 Teknik Elektro Universitas Nusa Putra dengan menambahkan sensor soil moisture, water level sensor, pompa motor Dc 12V yang sebelumya menggunkan komponen Node MCU, motor stepper, ULN2003, L298N, motor pompa Dc 12 V berbasis IoT. Pengembangan ini bertujuan untuk mengetahui perinsip kerja sensor kelembaban tanah dan sistem otomatis. Untuk otomatis penyiraman telah digunakan Node Mcu dan aplikasi Blynk. Alat ini juga merupakan perbaikan dari penelitian sebelumnya karena ada beberapa komponen yang rusak yaitu L298N dan ULN2003 sebagai penambah tegangan. Cara kerja alat penyiraan ini berdasarkan kelembaban tanah yang dideteksi oleh sensor soil moisture dan muncul notification pada aplikasi Blynk, dimana apabila sensor mengukur kelembaban tanahnya diatas 320 maka akan muncul notification pada Blynk dan penyiraman akan bekerja, apabila kelembabanya dibawah 320 maka tidak muncul notification dan sistem tidak berjalan. Dan untuk water Level bekerja sebagai pendeteksi ketinggian air pada penampungan apabila air dibawah 1 cm motor pompa Dc 2 akan hidup (On) dan apabila diatas 1 cm motor pompa tidak hidup (Off). Pada penelitian ini aplikasi Blynk juga tidak memakai penelitian yang dulu karena ada penambahan sensor dan cara kerja nya berbeda.
Kata Kunci : Sensor Soil Moisture, Aplikasi Blynk, Node MCU, Sensor Water Level
ABSTRAK
The development of an automatic watering device developed from the Reni 2019 TE research of Nusa Putra University by adding a soil moisture sensor, a water level sensor, a Dc 12V motor pump which previously used a Node MCU component, a stepper motor, ULN2003, L298N, an IoT-based 12 V Dc pump motor. This development aims to determine the working principle of soil moisture sensors and automatic systems. Node Mcu and Blynk applications have been used for automatic watering.
This tool is also an improvement from previous research because there are several damaged components, namely L298N and ULN2003 as a voltage enhancer. The way this forecasting tool works is based on soil moisture detected by the soil moisture sensor and a notification appears on the Blynk application, where if the sensor measures the soil moisture above 320, a notification will appear on Blynk and the watering will work, if the humidity is below 320 then notification and the system will not appear. not working. And for water level it works as a water level detector in the reservoir if the water is below 1 cm the Dc 2 pump motor will turn on (On) and if it is above 1 cm the pump motor does not turn on (Off). In this study, the Blynk application also did not use the previous research because there were additional sensors and the way it worked was different.
Keywords: Soil Moisture Sensor, Blynk Application, Node MCU, Water Level Sensor
48 I. PENDAHULUAN
Sebagian petani di Indonesia masih tergantung dengan musim hujan untuk bercocok tanam. Hal ini menyebabkan produksi hasil pertanian tidak bisa stabil setiap saat. Menyangkut perubahan iklim bagi kalangan petani. terjadinya gagal panen karena tidak bisa memprediksi musim hujan dan kemarau secara tepat, akan mempengaruhi aktivitas pertanian [1].
Pada musim kemarau harga harga hasil pertanian bisa mengalami kenaikan yang sangat signifikan karena produksinya yang sedikit.
Sedangkan disaat musim hujan produksi melimpah sehingga harga nya murah bahkan sampai busuk tidak laku dijual kepasar karena stoknya masih berlimpah.
Hal inilah yang menyebabkan petani banyak mengalami kerugian. Saat musim kemarau para petani yang ingin tetap bercocok tanam harus mengeluarkan tenaga dan biaya ekstra melakukan penyiraman secara manual agar tanaman nya bisa tumbuh subur dan bisa panen. Dan pada jaman sekarang perkembangan teknologi semakin maju dan memberikan banyak kemudahan dalam penggunaan perangkat ataupun alat alat yang berhubungan langsung dengan kebutuhan hidup manusia. Oleh karena itu, tidak kalah pentingnya kita mengikuti perkembangan dalam bidang teknologi elektronika baik bersifat manual maupun otomatis dan dapat dikembangkan dibidang pertanian. Salah satu masalah utama dari petani adalah pengelolaan waktu ketika mereka mengolah lahan dan teknologi itu sendiri. Minimnya alat yang dapat digunakan untuk membantu kinerja mereka menjadi hal yang patut digaris bawahi.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Irham son’aniy (2017). Melakuka penelitian dengan judul “Alat penyiraman otomatis berbasis bash shhellndengan dengan platform open WRT pada tanaman cabai”. Pembuatan alat itu untuk memudahkan para petani cabai dalam hal penyiraman. Perbedaan alat itu dengan alat yang penulis buat yaitu penulis menggunakan NODE MCU dan sensor soil moisture untuk mengukur kelembaban tanah dan mengirim ke sistem dan
secara otomatis alat akan bekerja dan dimonitoring melalui Blynk [2].
Ratnawati et. al (2017). Melakukan penelitian dengan judul “Sistem kendali penyiram tanaman menggunakan propeller berbasis internet of things”. Alat yang digunakan untuk mengolah data inputan dari sensor pada penyiram tanaman berbasis Internet Of Things ini adalah wemos D1 Alat ini disertai dengan wifi sehingga kita bisa menghubungkan alat dengan aplikasi pada smartphone. Dengan adanya aplikasi ini maka kadar kelembaban tanah yang tampil pada layar LCD akan dikirim ke aplikasi pada smartphone.
Sistem Kadar kelembaban tanah > 1000 PH ? Driver Penyiram Tanaman END Pompa Air Aktif Kadar kelembaban tanah < 500 yang digunakan adalah Blynk. Yang membedakan nya penulis tidak menggunakan LCD [3].
KM Lingga Yana et. al (2017). Melakukan penelitian dengan judul “Rancang Bangun Mesin Pompa Air Dengan Sistem Recharging”. Alat ini menggunakan mikrokontroler arduino Uno dan Atmega328 dan penulis hanya menggunakan Node Mcu Dan Blynk Sensor Soil Moisture Denpasar [4].
Chaerur Rozikin (2017). Melakukan penelitian dengan judul “Sistem Akuisisi Data Multi Node untuk Irigasi Otomatis Berbasis Wireless Sensor Network”. Sistem ini menggunakan sensor kelembaban tanah. Data diperoleh dari sensor secara real time. Data nilai sensor dari beberapa node sensor dikirimkan ke node koordinator melalui wireless sensor network (WSN). LED yang ada pada node aktuator akan menyala dan mati berdasarkan nilai lower setpoint dan upper setpoint yang dikirim dari node koordinator. Sensor kelembaban tanah telah dikalibrasi dengan kadar air tanah untuk mendapatkan hubungan antara nilai sensor dan kadar air tanah. Dari pengukuran, diperoleh nilai tunda, lantasan, dan packet loss ratio, yaitu tunda 0,2 detik, lantasan 1,6 kbps, dan packet loss ratio 1,6%, yang artinya semua sistem irigasi otomatis yang telah diimplementasikan berjalan dengan baik [5].
49 III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Prosedur Penelitian
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahap dalam proses penambahan alat dari sebelumnya sampai dengan didapatkan hasil.
Langkah ke dua yaitu, menganalisis data untuk memecahkan masalah sebagai berikut :
1. Langkah pertama, yang harus kita lakukan adalah mengumpulkan data alat yang mau dikembangin untuk menjadian acuan dan mencari referensi lainnya supaya bisa menjadi gambaran seperti apa alat yang akan kita kembangkan. mencari tau apa kekurangan alat yang akan kita kembangkan atau alat yang harus ditambahkan dan cara menyelesaikan nya.
2. Langkah ke tiga yaitu, percobaan atau pengecekan alat sebelum untuk memastikan alat nya masih berjalan atau komponen nya apakah masih berfungsi jadi kita tau apa yang harus diganti dan diperbaiki.
3. Langkah ke empat yaitu, menyiapkan alat dan bahan tambahan untuk merancang alat dan untuk mengganti alat yang harus diganti alat penyiraman ini.
4. Langkah ke lima yaitu, mempersiapkan program Arduino IDE yang sebelumnya dan menbahkan program tambhan yang memang menjadi inputaan utama untuk merancang dan menghidupkan alat ini.
5. Langkah ke enam yaitu, buat sitem penyiraman di Blynk untuk mengontrol penyiraman guna menghidupkan dan mematikan penyiraman secara otomatis, dan menambahkan.
6. Langkah ke tujuh yaitu, setelah sistem pengontrol Blynk di buat upload program melalui Arduino IDE supaya nanti Blynk dan Node MCU,sensor soil moisture bisa terhubung.
7. Langkah ke delapan yaitu, merancang dan membuat alat dengan alat dan bahan yang sudah kita siapkan.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Konfigurasi Alat
Gambar 1. penambahan Rancangan dan Perakitan Alat
Adapun keterangan dari gambar 1 ialah sebagai berikut ini :
1. Tali sabuk Lebar GT2 6 Mm untuk menggerakan penyiraman
2. Pompa air 1 3. Pompa air 2 4. Tempat komponen
5. Wadah penyimpanan tanah 6. Selang yang mengeluarkan air 7. Selang yang menyedot air 8. Penampungan 2
9. Penampungan 1
10. Selang yang menyedot air
11. Motor stepper untuk menggerakan penyiraman
12. Selang yang mengeluarkan air dan dimasukan ke selang yang mengeburkan air pada tanaman
Gambar 2. Pengkabelan yang dibuat
50 Alat ini merupakan pengembangan dari alat yang dibuat Reni 2019 dari Univ Nusa Putra sebelumnya alat ini terdiri dari node mcu sebagai controller, motor stepper sebagai penggerak, step down sebagai penurun tegangan , motor pompa air Dc 12 v sebagai pemompa air dari sumber , L298N sebagai penambah tegangan dari 5v ke 12 V ke pompa, ULN2003 sebagai penambah tegangan ke motor stepper cara bekerja dengan dikontrol pake blynk tapi menurut waktu dan secara otomatis. Alat yang penulis buat sekarang merupakan pengembangan dari yang sebelumnya ternyata setelah disimpan sekian lama 1 tahun , ada beberapa komponen yang rusak yaitu Node MCU , L298N , ULN 2003 ,kemudian program juga ditambah sesuai dengan komponen yang dipakai , alat yang ditambahkan yaitu sensor soil moisture, water level sensor dan relay , pompa air dc , pembuatan blynk juga dibuat dari awal lagi sehingga alat ini bekerjanya lebih. Setelah dilakukan perakitan dan pengecekan alat satu persatu, selanjutnya yaitu membahas hasil, cara kerja alat, dan melakukan percobaan-percobaan.
4.2 Pengetesan Output 1. Motor Stepper
Kecepatan gerak Motor Stepper pada jarak 3,5cm, bergerak bolak balik selama 45 detik.
Ketika pompa Motor nyala tanpa menyedot dan mengeluarkan air kecepatan motor stepper bergerak lebih cepat yaitu dengan jarak 35 stepper bergerak selama 20 detik nyampe ujung dan balik lagi dengan Pompa Motor yang gak menyala dengan jarak 35 cm dalam waktu 25 detik.
2. Speed Test
Untuk percobaan-percobaan diatas menggunakan wifi dari kartu indosat dengan kecepatan Mbps yang bisa kita lihat pada gambar diatas yaitu download 0,67 Mbps dan Upload 1,63 Mbps, karena kekuatan sinyal mendukung terhubung atau tidak nya Node MCU, dengan kecepatan ini tidak pernah ada delay waktu berhenti sawaktu menggunakan alat jadi alat langsung menyala saat tombol ditekan.
3. Pengetesan ULN2003
Gambar 3. LN2003
LN2003 berfungsi sebagai Draiver motor stepper, dan pada gambar diatas menyala karena sudah ditambahkan dan menandakan motor stepper berjalan atau digunakan dan bila tidak menyala (on) mendandakan sedang tidak digunakan (off).
4. Pengetesan LM2596
LM2596 berfungsi untuk menurunkan tegangan, supaya tidak Over Heat atau k elebihan tegangan yang menyebabkan alat rusak atau terbakar.
Gambar 4. Penurun Tegangan LM2596
Menurunkan tegangan dari Adaptor 24V ke 12V dengan cara diputar tombol yang ditandai dengan panah, untuk menurunkan tegangan bisa di puter ke sebelah kanan.
Bisa kita lihat pada gambar 24V diturunkan tegangan nya menjadi 12V, tetapi tegangan nya tidak tetap di 12V selalu bertambah sampe 12,4V dan tidak melebihi itu apabila di 24V selau berkurang ke 23,8 atau 23,9V.
51 5. Pengetesan L298N
Gambar 5. L298N
L298N berfungsi sebagai Driver Pompa Motor, gambar diatas menandakan L298N sudah menyala karena sudah ditambah daya.
Alat ini sebelumnya rusak dan tegangannya tidak ada, tapi setelah diganti yang baru menunjukkan tegangan 12 V.
6. Pengecekan Sensor Soil Moisture
Gambar 6. Sensor soil moisture
Sensor soil moisture berfungsi untuk mendeteksi kelembaban tanah ketika kering atau basah yang mendandakan sensor ini berfungsi ada notification pada Blynk.
7. Pengecekan Sensor Water Level
Gambar 7. Sensor water level
Sensor water level berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air, ketika nilai sensor kurang dari 1 pompa motor akan menyala, ketika lebih dari 1 cm pompa mati.
8. Pengecekan Motor Pompa Air2
Motor pompa ke 2 yang menandakan berfungsi pompa air ini menyala otomatis mengeluarkan suara dan dapat menyedot air dan mengeluarkan air, kalau keadaan water level nilainya di bawah 1 cm atau menandakan kosong.
Gambar 8. Motor Pompa Air
9. Pengetesan Blynk
Selanjutnya yaitu Standby Led yang menandakan Blynk tidak dioperasikan untuk mengontrol alat penyiraman atau Node MCU sedang Ofline.
Gambar 9. Pengetesan Blynk Pada Saat Standby
Bisa dilihat pada gambar diatas, lampu working led menyala menandakan Blynk sedang dioprasikan untuk menjalankan dan menyalakan alat penyiraman.
10. Spec Handphone Yang Digunakan
Dari percobaan-percobaan dan data yang didapatkan diatas, menggunakan spec hp dan laptop sebagai berikut, mungkin beda tipe hp
52 dan laptop bisa mempengaruhi data dan percobaan yang didapatkan.
Gambar 10. Spec hp
11. Power Supply
Gambar 11. Power Supply 24V
Untuk tegangan atau daya menggunakan Power Supply 12V, tetapi karena 24V melebihi tegangan dari alat penyiraman dan diturunkan menggunakan alat penurun tegangan LM2596 sebagai penurun tegangan ke 5 V dan L298N sebagai penambah tegangan ke motor pompa DC dari 5V ke 12V, ULN 2003 sebagai penambah tegangan dari 5V ke 12V motor stepper supaya tidak Over Heat.
Tabel 1. Penggunaan tegaangan Pow
er supl ay
LM25 95 Penur un
L298N Sebaga i penaik tegang an
Moto r Pom pa DC
ULN20 03 penaik teganga n
Moto r Stepp er
24V 5V 5V-
12V
12V
24V 5V 5V-
12V
12V
4.3 Permasalah Yang Dihadapi Selama Penelitian
1. Pada pengujian alat yang akan dikembangkan, sebelumnya satu persatu komponen nya dicek dan ada beberapa komponen yang rusak atau output yang akan digunakan tidak berfungsi.
2. Komponen yang diganti yaitu ULN2003 sebagai Driver Motor Stepper yang berfungsi menerima perintah dari Node MCU yang kemudian mengirimkannya ke motor stepper dan secara otomatis motor stepper bergerak.
Kerusakannya karena komponen tidak ada tegangan jadi komponen tidak berfungsi dan diganti dengan yang baru. mungkin karna sudah lama alatnya disimpan dan tidak dipakai oleh pembuat sebelumnya.
3. L298N dari alat yang sebelumnya harus diganti karena output yang mengalir ke motor DC tidak ada tegangan, dan diganti dengan komponen yang baru dan itu dilakukan 3 kali pergantian karena permasalahannya sama.
4. Sensor Soil Moisture dan Sensor Water Level terkadang error karena penulis menggunakan sensor yang kurang baik, air keruh bisa mempengaruhi sensornya jadi melepuh.
5. Alat ini tidak bisa dikontrol menggunakan Blynk lebih dari 25 m karena menggunakan wifi hp untuk konektifitas nya. Dan bila ingin lebih dari 25 m harus menambahkan wifi tetap.
6. Ketika alat sudah jalan dan pada saat dicoba lagi di uji Node MCU tiba tiba tidak berfungsi program gak bisa diupload ke node Mcu.
53 Tabel 2. Komponen Yang Bermasalah
Komponen Pada Saat Rusak Node mcu 3 kali
ganti
1. Ada yang koslet
2. Tidak bisa masuk uploddanprogram pada node mcu
3. Ketiga kali nya bagus L298N 3 kali ganti 1. Dari alat sebelumnya
sudah tidak berpungsi tidak ada tegangan 2. Tidak ada tegangan
untuk ke motor pompa 3. Ketiga kali nya bagus ULN2003 2 kali
ganti
1. Tidak ada tegangan yg keluar untuk ke motor stepper
2. Kedua kalinya bagus Sensor soil
moisture
1. Berkarat pada saat dimasukan ke air yang mengandung besi membuat sensor ini tidak bisa mendeteksi 2. Pada kedua kali nya
bagus karena
menggunakan air jernih
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Alat penyiraman tanaman ini dikembangkan masih dengan komponen node Mcu sebagai kontroller dengan wifi, ULN 2003 sebagai pengendali motor stepper, L2298N sebagai pengendali pompa LM2596 sebagai penurun tegangan dan aplikasi dan penambahan soil moisture untuk mendeteksi kelembaban tanah, water level sebagai pendeteksiketinggian air dan aplikasi Blynk mengendalikan dan mengontrol penyiraman tanaman ketika mendapatkan ada notification dari sensor soil moisture, percobaan dilakukan di kosan penulis dan di Universitas Nusa Putra Lab Elektro pada bulan juni sampai akhir 2020. penyiraman otomatis terintegrasi dengan platform IoT Blynk bisa melakukan Fungsi penyiraman tanaman sesuai dengan tujuan pengembangan alat yaitu soil moisture bisa mendeteksi kelembaban tanah ketika tanah kering alat akan mengirim perintah pada sistem dan muncul notification pada Blynk. Alat penyiraman
tanaman ini pertama menyalakan motor stepper terus berjalan terus menyiramkan air pada tanaman dengan pengukuran debit tertentu dan waktu yang sudah terukur. Alat penyiraman ini menggunakan Blynk sebagai pengontrol untuk pengoprasikan alamat penyiraman, bisa otomatis berjalan sendiri di tab 1 (V8) untuk pengaturan on/off, notification, menyalakan pompa dan jarak. Kalau ditab dimatikan maka tidak akan berjalan. Limit Switch sebagai inputan yang berfungsi sebagai sensor untuk membuat Motor stepper berjalan bolak balik, apabila Limit Switch tidak dipasang maka tidak berjalan bolak balik. Menggunakan LM2596 untuk menurunkan tegangan menjadi 5 volt kemudian ke ln 298N penaik tegangan menjadi 12 V untuk ke pompa DC motor 12 V , kemudian ULN 2003 untuk menaikkan tegangan 12 V ke motor stepper Jarak terjauh yang digunakan menyalakan system yaitu kurang dari 30 meter, setelah itu gak bisa. Hampir tidak ada delay waktu ketika menyalakan alat ini. Setelah penyiraman pastinya air akan berkurang pada penampungannya atau bisa jadi habis dan untuk mengantipasinya menggunakan water level akan mendeteksi ketinggian air ketika air kosong alat akan mengirim perintah pada sistem dan secara otomatis alat pengisian air akan berkerja. Motor pompa 2 yang merupakan motor penambahan akan otomatis menyala mengisikan air pada penampungan bila air kosong ataupun penuhnya melebihi penampuangan. Air diambil dari penampungan cadangan. Melihat dari keadaan water level sensor.
5.2 SARAN
Kekurangan dari alat ini yaitu menggunakan konektifitas dari wifi handohone jadi tidak bisa dikontrol lebih dari 25 m. bisa menambahkan wifi yang tetap sesuai ssiad dan pasword dari perogram.
Ketinggian water level sensor hanya bisa di terdeteksi 4 cm saja. Gunakan tegangan yang tidak melibihi tegangan yang digunakan supaya tidak over heat yang menyebabkan alat rusak dan terbakar. Pada penyiramannya bisa tidak menggunakan motorn stepper jadi mengemburkan air dari motor pompa bisa dibawah tanaman tidak diatas tanaman.
54 DAFTAR PUSTAKA
[1] Wahyu , Nasrullah., “Malacak, Manatak, Maimbul: Kearifan Lokal Petani Dayak Bakumpai Dalam Pengelolaan Padi Di Lahan Rawa Pasang Surut”, Komunitas 4 (1) (2012) : 36-45.
[2] I. son’aniy “ Alat penyiraman otomatis berbasis bash shhellndengan dengan platform open WRT pada tanaman cabai”, 2018.
[3] S. Ratnawat. “Sistem kendali penyiram tanaman menggunakan propeller berbasis internet of things”. J .inspiraton, 2017.
[4] KM Lingga Yana, Kadek Rihendra Dantes, Nyoman Arya Wigraha. “ Rancang Bangun Mesin Pompa Air Dengan Sistem Recharging”. Denpasar;Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha, 2017.
[5] C. Rozikin, H. Sukoc2 , S. K. Saptomo.,
“Sistem Akuisisi Data Multi Node untuk Irigasi Otomatis Berbasis Wireless Sensor Network”, JNTETI, Vol. 6, No. 1, Februari 2017.
