REAL TIME MONITORING KESUBURAN TANAH TANAMAN CABAI MENGGUNAKAN SENSOR PH DAN KELEMBABAN
BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
SKRIPSI
LEDYANA FITRIANA 131421014
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2022
Universitas Sumatera Utara
CABAI MENGGUNAKAN SENSOR PH DAN KELEMBABAN BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer
LEDYANA FITRIANA 131421014
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2022
Universitas Sumatera Utara
REAL TIME MONITORING KESUBURAN TANAH TANAMAN CABAI MENGGUNAKAN SENSOR PH DAN KELEMBABAN BERBASIS
MIKROKONTROLLER ARDUINO
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, 12 Februari 2022
Ledyana Fitriana 131421014
IV
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis sangat beterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung sehingga skripsi ini bisa diselesaikan. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH., M.Hum sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc sebagai Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer.
4. Bapak Dr. Syahril Effendi,S.si,M.IT sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberi banyak masukkan kepada saya selama mengerjakan skripsi ini.
5. Bapak Dr. Poltak Sihombing,M kom sebagai Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dan memberi banyak masukkan kepada saya selama mengerjakan skripsi ini.
6. Seluruh Dosen serta staf Pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
7. Orangtua penulis Ibunda Zahrul Fuady,MP yang tak kenal lelah memberikan dukungan semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini serta Almarhum ayahanda Saifuddin A.Gani SE.
8. Adik-adik tercinta,Ledyana Fitriani,Farah Diba Anggraini,Cut Meutia Sabrina 9. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat
penulis ucapkan satu-persatu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.
V
Semoga Allah SWT memberikan berkah, kesehatan, dan keselamatan bagi semua pihak yang telah mendukung penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Semoga penellitian ini bermanfaat kepada seluruh orang terutama kepada penulis sendiri.
Medan, 9 September 2021 Penulis,
Ledyana Fitriana
Universitas Sumatera Utara
VI
ABSTRAK
Tanaman cabai merah (capsicum annum L) adalah tumbuhan perdu dengan rasa buah yang disebabkan oleh kandungan kapsasiasin. Agar dapat berhasil dengan baik,penanaman cabai merah diupayakan untuk memenuhi persyaratan teknis optimal sehingga dapat diproduksi secara teratur sepanjang tahun dengan produksi dan mutu yang optimal.Salah satu cara agar budidaya (penanaman) cabai merah dapat berjalan dengan optimal adalah dengan cara memperhatikan kesuburan tanah.Faktor-faktor yang mempengaruhi kesuburan tanah adalah derajat keasaman tanah (pH) dan kelembaban tanah. Dengan adanya faktor permasalahan tersebut,maka sangat dibutuhkan pembuatan alat berbasis Mikrokontroler yang berfungsi untuk mengukur kadar keasaman,dan kelembaban tanah agar budidaya tanaman cabai merah dapat berjalan secara optimal. Penelitian ini diharapkan memperoleh sebuah sistem yang dapat menghitung derajat keasaman dan kelembaban tanah,sehingga para petani dapat dengan mudah mengoperasikannya agar megoptimalkan panen cabai merah. Penelitian ini menggunakan teknologi berbasis Internet Of Things yang dapat dikontrol melalui smartphone melalui modul wifi dan aplikasi Blynk. Hasil dari uji sistem yaitu sistem akan menampilkan nilai pH dan kelembaban tanah secara real time. Dalam pengecekan pH dan kelembaban tanah,sensor membutuhkan waktu sekitar 2 detik dalam pengoperasianya.
Kata Kunci : Mikrokontroler, Arduino, Sensor PH Tanah, Sensor Kelembaban,wifi Internet Of Things, Blynk
ABSTRACT
The chili plant (capsicum annum L) is a herbaceous plant with a fruity taste caused by the content of capsasiacin. In order to be successful, striving for planting red chili peppers meets optimal technical requirements so that they can be produced regularly throughout the year with optimal production and quality. One way for the cultivation (planting) of red chili to run optimally is by paying attention to soil fertility. The factors that affect soil fertility are the degree of soil acidity (pH) and soil moisture. With these problem factors, it is necessary to make a microcontroller-based tool that functions to measure acidity and soil moisture levels so that the cultivation of red chili plants can run optimally. This research is expected to obtain a system that can calculate the degree of acidity and soil moisture, so that farmers can easily operate it in order to optimize the harvest of red chilies. This research uses Internet of Things- based technology which can be controlled via a smartphone via a wifi module and the Blynk application. The results of the system test are that the system will display the pH value and soil moisture in real time. In checking soil pH and moisture, the sensor takes about 2 seconds to operate.
Keywords : Micontroler, , Arduino, Soil PH Sensor,Soil Moisture Sensor Wifi, Internet of Things, Blynk.
DAFTAR ISI
vii
Halaman
PERSETUJUAN ... ii
PERNYATAAN ... iii
PENGHARGAAN ... iv
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR TABEL… ... xi
DAFTAR GAMBAR …... xii
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Metodologi Penelitian ... 4
1.7 Sistematika Penulisan ... 5
BAB 2. LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler Arduino Uno ... 7
2.2 Tanah... 10
2.3 pH Tanah ... 11
2.4 Kelembaban Tanah ... 12
2.5 Sensor pH ... 12
2.6. Sensor YL-69 ... 13
2.7. Gambaran Umum Tanaman Cabai ... 14
2.8. Wemos D1R1 ... 16
2.9. LCD Display ... 17
2.10. Internet of Things ... 19
2.11. Aplikasi Blynk ... 20
2.12. Penelitian yang Relavan ... 21
BAB 3. ANALISIS PERANCANGAN 3.1 Analisis Sistem ... 24
3.1.1 Analisis Masalah ... 24
3.1.2 Analisis Kebutuhan Sistem ... 25
3.1.2.1 Kebutuhan Fungsional ... 25
3.1.2.2 Kebutuhan Non-Fungsional ... 26
3.1.3 Pemodelan Sistem ... 27
3.1.3.1 Use Case Diagram ... 27
3.1.3.2 Sequence Diagram ... 30
3.1.4 Flowchart ... 31
3.2 Blok Diagram Sistem ... 32
3.3 Perancangan Sistem ... 33
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras ... 33
3.3.1.1 (Arduino) ... 33
3.3.1.2 Sensor pH ... 33
3.3.1.3 Sensor Kelembaban Tanah YL-69 ... 34
3.3.2 Perancangan Interface ... 35
BAB 4. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Implementasi Sistem ... 36
4.1.1 Konstruksi Utama ... 36
4.1.2 Sensor pH Tanah ... 36
4.1.3 Sensor Kelembaban Tanah YL-69 ... 37
4.1.4 Adapter Wifi ... 38
4.1.5 LCD Display ... 39
4.1.6 Catu Daya ... 39
4.2 Penggabungan Perangkat Keras ... 40
4.2.1 Experimental Setup ... 41
Universitas Sumatera Utara
X
4.3 Pembuatan Perangkat Lunak ... 43
4.3.1 Perangkat Lunak Arduino Uno ... 43
4.3.2 Aplikasi Blynk ... 44
4.4 Pengujian Alat ... 46
4.4.1 Pengujian Sensor pH dan Kelembaban ... 46
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 56
5.2 Saran ... 56
DAFTAR PUSTAKA ... 58
LISTING PROGRAM ... A-1 CURRICULUM VITAE ... B-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Sensor Ph Tanah ... 12 Tabel 2.2 PIN Sensor ... 13 Tabel 2.3 PIN dari LCD 16x2 ... 18 Tabel 3.1 Narrative Use Case Proses Menghubungkan Smartphone dengan
Arduino ... 28 Tabel 3.2 Narrative Use Case Menghitung nilai yang telah dibaca oleh sensor
kemudian mengirimnya ke smartphone pengguna via Wifi ... 29 Tabel 4.1 Data Uji Sensor Kelembaban Tanaman Cabai ... 46 Tabel 4.2 Data Uji Sensor pH Tanaman Cabai ... 51
Universitas Sumatera Utara
XII
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mikrokontroller Arduino Uno ... 7
Gambar 2.2 Arsitektur Arduino ... 8
Gambar 2.3 Skala pH Keasaman Tanah ... 11
Gambar 2.4 Sensor pH Tanah... 13
Gambar 2.5 Sensor Soil Moisture YL-69 ... 14
Gambar 2.6 Wemos D1R1 ... 18
Gambar 2.7 Bentuk Fisik LCD Display ... 19
Gambar 2.8 Blynk Architecture ... 21
Gambar 3.1 Diagram Ishikawa ... 26
Gambar 3.2 Use Case Diagram ... 28
Gambar 3.3 Sequence Diagram Sistem ... 31
Gambar 3.4 Flowchart... 31
Gambar 3.5 Blok Diagram Sistem... 32
Gambar 3.6 Arduino Uno ... 33
Gambar 3.7 Sensor pH ... 34
Gambar 3.8 Sensor Kelembaban ... 34
Gambar 3.9 Tampilan Aplikasi Blynk... 35
Gambar 4.1 Arduino ... 36
Gambar 4.2 Sensor pH Tanah ... 37
Gambar 4.3 Sensor Kelembaban ... 38
Gambar 4.4 Adaptor wifi ... 38
Gambar 4.5 LCD Display ... 39
Gambar 4.6 Catu Daya ... 40
Gambar 4.7 Penggabungan Perangkat Keras Sistem ... 41
Gambar 4.8 Experimental Setup Sensor pH ... 42
Gambar 4.9 Experimental Setup Sensor Kelembaban ... 43
Gambar 4.10 Source Code Arduino ... 44
Gambar 4.11 Tampilan Aplikasi Blynk ... 45
Gambar 4.12 Grafik Hasil Perhitungan Kelembaban per hari Tanaman Cabai ... 47
Gambar 4.13 Grafik Rata-rata perhitungan KelembabanTanaman Cabai ... 48
Gambar 4.14 Grafik Hasil Perhitungan pHper hari Tanaman Cabai ... 49
Universitas Sumatera Utara
XIII
Gambar 4.15 Grafik Rata-rata perhitungan Ph Tanaman Cabai ... 50 Gambar 4.16 Sample Tanaman Cabai ... 51
Universitas Sumatera Utara
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kesuburan tanah adalah kemampuan suatu tanah untuk menghasilkan produk tanaman yang diinginkan pada lingkungan tempat tanah itu berada. Produk tanaman tersebut dapat berupa: buah, biji, daun, bunga, umbi, getah, eksudat, akar, trubus, batang, biomassa, naungan atau penampilan. Tanah memiliki kesuburan yang berbeda-beda tergantung faktor pembentuk tanah (bahan induk, relief, organisme dan waktu) yang mendominasi di lokasi tersebut. Tanah merupakan fokus utama dalam pembahasan kesuburan tanah,sedangkan tanaman merupakan indikator utama mutu kesuburan tanah. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat kesuburan tanah, yakni : derajat keasaman (pH) dan kelembaban tanah.
Reaksi derajat keasaman tanah menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai pH. Nilai pH tanah dapat digunakan sebagai indikator kesuburan kimiawi tanah, karena dapat mencerminkan ketersedian hara dalam tanah tersebut. Nilai pH menunjukkan banyaknya konsentrasi ion hidtogen ( H+ ) dan (OH-) di dalam tanah. Reaksi tanah (pH) perlu diketahui karena tiap tanaman memerlukan lingkungan pH tertentu. Ada tanaman yang toleran terhadap perubahan pH, tetapi ada pula tanaman yang tidak toleran terhadap perubahan pH.
Kelembaban tanah adalah air yang mengisi sebagian atau seluruh pori-pori tanah yang berada di atas water tabel (air tanah yang terperangkap diatas permukaan air tanah). Definisi yang lain menyebutkan bahwa kelembaban tanah
2 menyatakan jumlah air yang tersimpan diantara pori-pori tanah sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan tanah .
Tingkat kelembaban tanah yang tinggi dapat menimbulkan permasalahan dan keadaan tanah yang terlalu lembab mengakibatkan kesulitan dalam melakukan kegiatan permanen hasil pertanian.
Cara mengetahui pH dan kelembaban tanah yang paling akurat adalah menggunakan sebuah alat pengukur pH dan sensor pengukur kelembaban tanah.
Namun sayangnya, banyak petani yang tidak memiliki alat ini.
Mungkin karena harganya yang cukup mahal atau kurangnya pengetahuan tentang pentingnya mengetahui pH tanah. Padahal pengetahuan tentang derajat keasaman tanah dan kelembaban tanaman sangat berperan dalam keberhasilan suatu budidaya tanaman. Tanaman tidak akan tumbuh dan berproduksi dengan maksimal jika tanah dalam kondisi asam maupun basa. Dengan mengetahui pH tanah,dan tingkat kelembaban tanah diharapkan petani bisa menentukan skala pH dan tingkat kelembaban tanah yang ideal untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Sehingga kerugian dapat diminimalisir.
Agar hasil dari suatu tumbuhan optimal, maka pH dan kelembaban tanah harus sesuai dengan tumbuhan tersebut. Misalnya pada tanaman cabai, cabai dapat tumbuh pada pH 6-7.Curah hujan sangat berpengaruh terhadap keberhasilan produksi buah cabai. Curah hujan yang ideal untuk bertanam cabai adalah 1.000 mm/tahun. Curah hujan yang rendah menyebabkan tanaman kekeringan dan membutuhkan air untuk penyiraman. Sebaliknya, curah hujan yang tinggi bisa merusak tanaman cabai serta membuat lahan penanaman becek dan kelembabannya tinggi.
Kelembaban yang cocok bagi tanaman cabai berkisar antara 70-80%, terutama saat pembentukan bunga dan buah. Kelembapan yang melebihi 80%
memacu pertumbuhan cendawan yang berpotensi menyerang dan merusak tanaman.
Sebaliknya, iklim yang kurang dari 70% membuat cabai kering dan mengganggu
3
pertumbuhan generatifnya, terutama saat pembentukan bunga, penyerbukan, dan pembentukan buah.
Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Julio Purba yang berjudul Sistem Pengontrolan Suhu Ruangan dan Kelembaban Tanaman Cabai secara Otomatis menggunakan Sensor DHT11,Sensor YL-69 Mikrokontroler Arduino dan Arduino.
Penelitian Julio dilakukan dengan membuat prototype sistem kontrol suhu ruangan menggunakan mikrokontroller Arduino. Pada penelitian ini alat yang digunakan adalah mikrokontroller Arduino, sensor kelembaban YL-69 , sensor suhu DHT11 dan kipas 12v. Fungsi alat ini adalah mengecek suhu dan kelembaban tanaman cabai, kemudian hasil perhitungan dikirim melalui Bluetooth ke smartphone melalui platform android.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, rumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana caranya mengetahui nilai pH dan kelembaban tanah tanaman cabai dengan menggunakan sensor pH dan kelembaban berbasis Arduino dan bagaimana mengirim data dari Arduino ke smartphone menggunakan modul wifi secara real time.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian sebagai berikut:
1. Penelitian ini akan dilakukan dengan mengambil sampel pada tanaman cabai dalam pot.
2. Parameter kesuburan tanah yang digunakan adalah kadar pH dan kelembaban tanah.
3. Penelitian dilakukan hanya untuk memonitor kesuburan tanah.
4. Menggunakan aplikasi Blynk.
4
1.4 Tujuan Penelitian
1. Menghitung pH dan kelembaban tanah yang tanaman cabai.
2. Mengirimkan nilai pH dan kelembaban ke smartphone dengan menggunakan modul wifi.
3. Memberikan informasi kepada pengguna melalui aplikasi Blynk tentang jumlah nilai pH dan kelembaban tanah yang diteliti.
1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Memudahkan para petani dalam memantau kesuburan tanaman tanah,sehingga membantu dalam memanen hasil cabai
2. Meningkatkan produksi cabai,sehingga mempengaruhi hasil panen.
3. Menambah variasi peralatan kesuburan tanah.
4. Sebagai referensi perbandingan bagi peneliti yang lain yang tertarik pada bidang robotika,khususnya Mikrokontroller Arduino.
1.6 Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
1. Studi Pustaka
Tahap ini dilakukan kegiatan untuk menghimpun informasi yang relavan dengan topik atau masalah yang menjadi objek penelitian. Informasi tersebut dapat diperoleh dari buku-buku,karya ilmiah,tesis,disertasi,dan sumber-sumber lain yang berhubungan dengan Arduino,kelembaban tanah,dan pH tanaman.
2. Analisa dan Perancangan
Pada tahap ini, dilakukan analisa chart atau diagram yang diperlukan dalam penelitian sehingga dapat dirancang diagram alir (flowchart),ishikawa fishbone,use case diagram,dan sequence diagram.
5
3. Implementasi
Pada tahap ini, perancangan sistem dibuat menggunakan aplikasi berbasis Internet of Things yaitu aplikasi Blynk dengan melihat flowchart yang telah dibuat.
4. Pengujian
Pada tahap ini, purwarupa sistem yang telah dirancang dilakukan uji coba.
5. Dokumentasi
Penelitian yang telah dilakukan, didokumentasikan, dimulai dari tahap analisa sampai pada tahap pengujian dalam bentuk penulisan skripsi.
6. Skema sistem Skema dari gambaran umum sistem dapat digambarkan pada gambar 1.1 :
Gambar 1.1: Diagram Penggunaan Sistem
6
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi inI iterdiri dari beberapa bagian utama, yakni,yang terdiri dari beberapa bab-bab berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang dari penelitian yang akan dilakukan yang berjudul “Real Time Monitoring Kesuburan Tanah Tanaman Cabai menggunakan Sensor pH dan Kelembaban berbasis Arduino ”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Bab ini berisi penjelasan secara umum mengenai Arduino uno, pH tanah, kelembaban tanah, modul wifi, Klasifikasi Tanaman Cabai, sensor pH, sensor YL-69, Internet of Things, Aplikasi Blynk , dan penelitian yang relevan dan beberapa teori yang mendukung dalam penelitian.
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini berisi analisis terhadap masalah penelitian dan perancangan sistem yang akan dibangun sebagai solusi permasalahan.
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi implementasi dari pengecekan pH dan kelembaban tanaman cabai menggunakan sensor pH dan sensor YL-69 dengan aplikasi Blynk pada smartphone, selanjutnya pengujian terhadap sistem yang telah dibangun dengan tanaman cabai serta pembahasan dan hasil pengujiannya.
7
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari uraian setiap bab-bab sebelumnya dan saran berdasarkan hasil pengujian agar bermanfaat bagi penelitian kedepannya.
8
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1. Mikrokontroller Arduino Uno
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328.
Ardiuno memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM,6 analog input,crystal osilator 16 MHz,koneksi USB,jack power,kepala ICSP dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller,dapat dikoneksikan dengan computer menggunakan kabel USB atau mensupplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC,atau menggunakan baterai untuk memulainya.
Arduino uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino uno tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial,sebaliknya fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) deprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground,yang membuatnya lebih mudah diletakkan ke dalam DFUmode. Arduino Uno dapat disupplay melalui koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1mm ke power jack dari board. Board Arduino Uno dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai 20 Volt. (Djuandi,2011)
( Sumber: http://ilearning.me)
9 Gambar 2.1. Bentuk Fisik Arduino
( Sumber: http://engineering.eckovation.com) Gambar 2.2. Arsitektur Arduino
Penjelasan dari diagram diatas:
1. Data diunggah secara serial melalui port (diunggah dari Arduino IDE komputer). Data didekodekan dan kemudian instruksi perintah dikirim ke register instruksi.
2. Pada sinyal clock berikutnya, set instruksi berikutnya dimuat dalam register instruksi.
3. Pada register tujuan umum register terdiri dari 8-bit tetapi ada 3 register 16- bit juga.
10
4. Sebuah. Register 8-bit digunakan untuk menyimpan data untuk kalkulasi dan hasil normal.
5. Register 16-bit digunakan untuk menyimpan data penghitung waktu dalam 2 register berbeda. Misalnya. X-rendah & X-tinggi. Mereka cepat, dan digunakan untuk menyimpan fungsi perangkat keras tertentu.
6. EEPROM menyimpan data secara permanen meskipun listrik mati.
Pemrograman di dalam EEPROM lambat.
7. Unit Interupsi memeriksa apakah ada interupsi untuk pelaksanaan instruksi yang akan dieksekusi dalam ISR (Interrupt Service Routine).
8. Serial Peripheral Interface (SPI) adalah bus antarmuka yang biasa digunakan untuk mengirim data antara mikrokontroler dan periferal kecil seperti Kamera, Layar, kartu SD, dll. Menggunakan jam dan jalur data terpisah, bersama dengan jalur pilih untuk memilih perangkat yang ingin Anda ajak bicara.
9. Timer Watchdog digunakan untuk mendeteksi dan memulihkan MCU yang tidak berfungsi.
10. Pembanding analog membandingkan nilai input pada pin positif dan negatif, ketika nilai pin positif lebih tinggi maka output ditetapkan.
11. Status dan kontrol digunakan untuk mengontrol aliran eksekusi perintah dengan memeriksa blok lain di dalam CPU secara berkala.
12. ALU (Unit Aritmatika dan Logika) AVR ALU berkinerja tinggi beroperasi dalam hubungan langsung dengan semua 32 register kerja tujuan umum. Dalam satu siklus clock, operasi aritmatika dengan register tujuan umum dijalankan. Operasi ALU dibagi menjadi 3 kategori utama - aritmatika, logika dan fungsi bit.
13. Pin I / O Input dan output digital (I / O digital) pada Arduino memungkinkan Anda untuk menghubungkan sensor Arduino, aktuator, dan IC lainnya. Mempelajari cara menggunakannya akan memungkinkan Anda menggunakan Arduino untuk melakukan
11
beberapa hal yang sangat berguna, seperti membaca input sakelar, indikator pencahayaan, dan mengontrol output relai.
2.2. Tanah
Tanah adalah material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dari bahan-bahan organic yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai zat cair juga gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995). Selain itu dalam arti lain tanah merupakan akumulasi partikel mineral atau ikatan antar partikelnya, yang terbentuk karena pelapukan dari batuan (Craig, 1991).
Tanah dapat didefinisikan sebagai akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan partikelnya, yang terbentuk karena pelapukan dari batuan. Diantara partikel-partikel tanah terdapat ruang kosong yang disebut pori-pori yang berisi air dan udara. Ikatan yang lemah antara partikel-partikel tanah disebabkan oleh karbonat dan oksida yang tersenyawa diantara partikel tersebut, atau dapat juga disebabkan oleh adanya material organik. Bila hasil dari pelapukan tersebut berada pada tempat semula maka bagian ini disebut sebagai tanah sisa (residu soil).
Hasil pelapukan terangkut ke tempat lain dan mengendap di beberapa tempat yang berlainan disebut tanah bawaan (transportation soil). Media pengangkut tanah berupa gravitasi, angin,air,dan gletsyer. Pada saat akan berpindah tempat, ukuran dan bentuk partikel dapat berubah dan terbagi dalam beberapa rentang ukuran. Proses penghancuran dalam pembentukan tanah dari batuan terjadi secara fisis atau kimiawi.
Proses fisis antara lain berupa erosi akibat tiupan angin, pengikisan oleh air dan gletsyer, atau perpecahan akibat pembekuan dan pencairan es dalam batuan, sedangkan proses kimiawi menghasilkan perubahan pada susunan mineral batuan asal.
Salah satu penyebab adalah air yang mengandung asam alkali, oksigen dan karbondioksida (Wesley, 1977).
12
2.3 pH Tanah
pH tanah adalah tingkat keasaman atau kebasa-an suatu benda yang diukur dengan skala pH antara 0 hingga 14. Suatu benda dikatakan bersifat asam jika angka skala pH kurang dari 7 dan disebut basa jika skala pH lebih dari 7. Jika skala pH adalah 7 maka benda tersebut bersifat netral, tidak asam maupun basa. Kondisi tanah yang paling ideal untuk tumbuh dan berkembangnya tanaman adalah tanah yang bersifat netral. Namun demikian beberapa jenis tanaman masih toleran terhadap tanah dengan pH yang sedikit asam, yaitu tanah yang ber pH maksimal 5.
Gambar 2.3
Skala pH keasaman tanah (Sumber: loggerindo.com)
2.4 Kelembaban Tanah
Kelembaban tanah dipengaruhi oleh besarnya kandungan air dalam tanah.
Kelembaban tanah merupakan salah satu parameter yang digunakan sebagai indikasi tingkat kekeringan. Menurut Asdak (1995) kelembaban tanah umumnya terbentuk melalui tiga proses :
13
a. Kelembaban higroskopis adalah kelembaban yang terjadi karena air terikat pada lapisan tipis butir-buitr tanah. Air terikat ini tidak dapat bergerak dan oleh karenanya tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman.
b. Kelembaban kapiler adalah kelembaban tanah yang terjadi oleh adanya gaya tarik-menarik antara butir-butir tanah. Air yang dihasilkan dapat dimanfaatkan oleh tanaman.
c. Kelembaban gravitasi adalah kelembaban yang terjadi sebagai akibat adanya gaya tarik bumi, yaitu air dalam posisi peralihan menuju ke pori-pori tanah yang lebih besar. (Asdak, 1995)
2.5 Sensor pH
Sensor pH Tanah merupakan sensor pendeteksi tingkat keasaman (acid) atau kebasaan (alkali) tanah. Skala pH yang dapat diukur oleh sensor pH Tanah ini memiliki range 3.5 hingga 8. Sensor ini dapat langsung disambungkan dengan pin analog Arduino maupun pin analog mikrokontroller lainnya, tanpa harus memakai modul penguat tambahan.
Tabel 2.1 Karakteristik Sensor
Parameter Simbol Min Max Units
Tegangan Masukan
Vcc 3.0 4.7 V
Tegangan Keluaran
∆Volt 4 45 ADC
Respon Waktu T 0.1 0.3 S
Sensitivitas Vcc 0.036 0.234 V
14
Tabel 2.2 PIN Sensor
pin Warna Kabel Deskripsi
Output Gnd Output ke pin A0
arduino
Gnd Putih GND arduino
Gambar 2.4 Sensor pH Tanah (Sumber:Datasheet pH Tanah) 2.6 Sensor YL-69
Soil Moisture sensor adalah sensor yang dapat mendeteksi kelembaban tanah..Sensor dipasang oleh dua bagian: papan elektronik (di kanan), dan probe dengan dua bagian, yang mendeteksi kadar air (dikiri). Sensor memiliki potensiometer built-in untuk penyesuaian sensitivitas output digital (D0), LED. Tegangan yang dihasilkan sensor berubah sesuai dengan kandungan air di dalam tanah, Jika kelembapan tanahmelebihi nilai ambang batas yang telah ditentukan sebelumnya,
15
modul akan menghasilkan rendah, jika tidak maka akan menghasilkan tinggi. Nilai ambang untuk sinyal digital dapat diatur menggunakan potensiometer.
Spesifikasi soil moisture sensor :
• Power supply: 3.3v or 5v
• Output voltage signal: 0~4.2v
• Current: 35mA
• Pin definition:
• Analog output(Blue wire)
• GND(Black wire)
• Power(Red wire)
• Size: 60x20x5 mm
Pin out soil moisture sensor :
• Red - VCC (5v)
• Black - Ground (GND)
• Blue - Signal (Data)
Gambar 2.5 Sensor Soil Moisture YL-69 (Sumber:tutorkeren.com)
16
2.7. Gambaran Umum Tanaman Cabai
Cabai (Capsicum annum L.) merupakan salah satu komoditi hortikultura yang menpunyai peranan penting dalam kehidupan manusia, karena selain sebagai penghasil gizi, juga sebagai bahan campuran makanan dan obat-obatan. Di indonesia tanaman cabai mempunyai nilai ekonomi penting dan menduduki tempat kedua setelah kacang-kacangan. Tanaman cabai termasuk ke dalam famili solanaceae.
Tanaman cabai sekerabat dengan kentang (Solanum tuberosum L.), terung (Solanum melongena L.) (Rompas, 2001).
Klasifikasi tanaman cabai menurut Tindall (1983)
• Kingdom: Plantae
• Devisi: Spermatofita
• Subdivisi: Angiospermae
• Kelas: Dikotiledon
• Ordo: Solanales
• Famili: Solanaceae
• Genus: Capsicum
• Spesies: Capsicum Annum L Morfologi Tanaman Cabai:
1. Akar
Tanaman cabai berakar tunggang yang terdiri atas akar utama (primer) dan akar lateral (sekunder). Dari akar lateral keluar serabut-serabut akar. Panjang akar primer berkisar 35-50 cm.
17
Akar lateral menyebar sekitar 35-45 cm. Batang cabai berkayu, kuat, bercabang lebar dengan jumlah cabang yang banyak. Tinggi bisa mencapai 1.5 m. Bagian batang yang muda berambut halus (Prajnanta, 2007).
2. Daun
Daun tersebar 2-3 bersama-sama dan kemudian berbeda dalam besarnya.
Panjang tangkai 0.5-2.5 cm. Helaian daun bulat telur memanjang atau elips bentuk lanset, dengan pangkal dan ujung yang meruncing. Warna daun cabai hijau muda sampai hijau gelap, tergantung pada jenis dan varietasnya (Wijoyo, 2009).
3. Bunga dan Buah
Bunga cabai keluar dari ketiak daun dan berbentuk seperti terompet. Bunga cabai merupakan bunga lengkap yang terdiri dari kelopak bunga, mahkota bunga, benang sari dan putik. Bunga cabai juga berkelamin dua, karena benang sari dan putik terdapat dalam satu tangkai (Agromedia, 2008). Menurut Djawarningsih (2005) buah cabai muncul berpasangan atau bahkan lebih pada setiap ruas, biasanya rasanya sangat pedas.
Buah cabai merah biasanya muncul dari percabangan atau ketiak daun dengan posisi buah menggantug. Berat cabai merah sangat bervariasi, yakni berkisar 5- 25 gram. Buah cabai yang masih muda berwarna hijau, berangsur- angsur berubah menjadi merah menyala setelah buahnya tua (Samadi, 1997).
4. Batang
Tanaman cabai merupakan tanaman perdu dengan batang tidak berkayu.
Biasanya, batang akan tumbuh sampai ketinggian tertentu, kemudian membentuk banyak percabangan. Untuk jenis-jenis cabai rawit, panjang batang biasanya tidak
18
melebihi 100 cm. Namun untuk jenis cabai besar, panjang batang (ketinggian) dapat mencapai 2 meter bahkan lebih. Batang tanaman cabai berwarna hijau, hijau tua, atau hijau muda. Pada batang-batang yang telah tua (biasanya batang paling bawah), akan muncul wama coklat seperti kayu.
2.8. Wemos D1R1
Adalah salah satu board pengembangan wifi berdasarkan ESP8266 12E. Fungsinya mirip dengan NodeMcu, hanya saja perangkat kerasnya dibuat menyerupai Arduino Uno. Wemos D1R1 lebih unggul dari wemos D1 salah satunya dikarenakan inti dari Wemos D1 adalah Esp8266EX yang memiliki prosesor 32 bit. Sebagaimana board berbasis ESP8266, wemos D1 memiliki spesifikasi yang sama yaitu:
• A 32 bit RISC CPU running at 80MHz
• 64Kb of instruction RAM and 96Kb of data RAM
• 4MB flash memory
• Wi-Fi
• 16 GPIO pins
• I2C,SPI
• I2S
• 1 ADC
19
Gambar 2.6. Wemos D1R1 Sumber (embdeddednesia.com)
2.9. LCD Display
Liquid crystal display (LCD) adalah layar panel datar atau perangkat optik termodulasi elektronik lainnya yang menggunakan sifat modulasi cahaya dari kristal cair yang digabungkan dengan polarizer. LCD tidak dapat memancarkan cahaya secara langsung, akan tetapi sebaliknya memakai lampu latar untuk menghasilkan gambar berwarna atau monokrom. LCD tersedia untuk menampilkan gambar (seperti pada tampilan komputer tujuan umum) atau gambar tetap dengan konten informasi rendah, yang dapat ditampilkan atau disembunyikan, seperti kata-kata, angka, dan tampilan tujuh segmen, seperti pada jam digital ..
Berikut adalah pin dari LCD 16 X 2:
20
No Kaki/Pin Nama Keterangan
1 VCC +5V
2 GND 0V
3 VEE Tegangan Kontras LCD
4 RS Register Select
5 R/W 1 = Read, 0 = Write
6 E Enable Clock LCD
7 D0 Data Bus 0
8 D1 Data Bus 1
9 D2 Data Bus 2
10 D3 Data Bus 3
11 D4 Data Bus 4
12 D5 Data Bus 5
13 D6 Data Bus 6
14 D7 Data Bus 7
15 Anoda Tegangan backlight positif 16 Katoda tegangan backlight Negatif
Tabel 2.3. Pin dari LCD 16X2
Gambar 2.7. Bentuk Fisik LCD Display.
(Sumber:howtomechratonic.com)
21
2.10. Internet of Things
Internet of Things adalah konsep yang pada dasarnya menghubungkan perangkat
apa pun dengan internet antara satu sama lain yang mencakup segala sesuatu mulai dari ponsel, pembuat kopi, mesin cuci, headphone, lampu, perangkat yang dapat dikenakan.
Ini juga berlaku untuk komponen mesin, misalnya mesin jet pesawat atau bor ring minyak. Seperti yang disebutkan, jika memiliki sakelar hidup dan mati maka kemungkinan besar itu bisa menjadi bagian dari IoT.Unsur-Unsur yang harus ada di Internet Of Things.
1. Sensor – Sensor merupakan perangkat yang sangat canggih dimana alat ini bisa menangkat atau mendapatkan informasi terkait dari hal hal tertentu seperti sensor gerak, suhu, udara, panas, dan lainnya.
2. Sambungan – (Konektivitas) disini berfungsi sebagai penghubung dan pertukaran informasi yang terjadi pada Internet Of Things (IOT).
Konektivitas(sambungan) ini biasanya yang dibutuhkan harus stabil .
3. Perangkat yang Berukuran Kecil – Perangkat kecil ini dapat mendukung dan meningkatkan ketepatan, skalabilitas dan fleksibel dalam pengembangan IoT 2.11. Aplikasi Blynk
Blynk adalah sebuah platform untuk membuat interface dengan cepat untuk mengontrol dan memantau proyek perangkat keras dari perangkat iOS dan Android.
Setelah mengunduh aplikasi Blynk,pengguna dapat membuat dasbor proyek dan mengatur tombol, penggeser, grafik, dan widget lainnya ke layar. Dengan menggunakan widget, pengguna dapat mengaktifkan dan menonaktifkan pin atau menampilkan data dari sensor. Apa pun jenis project, kemungkinan besar terdapat ratusan tutorial yang membuat bagian perangkat keras cukup mudah, akan tetapi membangun interface perangkat lunak masih sulit. Dengan Blynk, sisi perangkat
22
lunak lebih mudah daripada perangkat keras. Blynk sangat cocok untuk berinteraksi dengan proyek sederhana seperti memantau suhu tangki ikan atau menyalakan dan mematikan lampu dari jarak jauh.
Gambar 2.8. Blynk Arsitektur.
(Sumber: blynk.cc.)
2.12. Penelitian Yang Relevan
Beberapa penelitian yang relevan dengan penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut:
1. Telah dibuat suatu sistem pengontrolan dengan judul “Rancang Bangun Sistem Kontrol Temperatur dan pH Tanah untuk Tanaman Bawang Merah dengan Notifikasi Ketinggian Air Ketapang melalui SMS” pada tahun 2019 oleh Nosa Apri Amelia dan Nini Farmawati.Prinsip kerja dari pengontrolan pH dan temperatur tanah pada penelitian ini yaitu nilai pH
23
dan temperatur tanah yang diinputkan akan terbaca oleh sensor yang digunakan. Mikrokontroler akan memproses perbandingan nilai pH dan temperatur tanah input dengan nilai yang terdeteksi.Apabila pH tanah yang terdeteksi lebih kecil dari batas masukan (5,6-7), maka mikrokontroler mengaktifkan relai sehingga pompa air kapur menyala Apabila pH tanah terdeteksi lebih besar dari batas maksimum, maka mikrokontroler mengaktifkan relai sehingga pompa air ketapang menyala. Mikrokontroler selanjutnya akan mendeteksi ketinggian air daun ketapang menggunakan sensor jarak, apabila air yang terdeteksi 15 cm dari atas tempat yang digunakan maka mikrokontroler akan mengirimkan SMS ke pengguna jika tidak maka tidak ada pemberitahuan.
2. Catur Atwinda Putra (2017) dalam penelitiannya yang berjudul” Rancang Bangun Alat Pengukur pH dan Suhu Tanah berbasis Arduino”. Penelitian ini menghasilkan alat ukur pH dan suhu tanah berbasis mikrokontroler arduino, alat ukur ini dapat merekomendasikan beberapa jenis sayuran yang cocok ditanam sesuai dengan kondisi pH dan suhu tanah, hasil pengukuran dan rekomendasi tanaman akan ditampilkan pada layar lcd dengan ukuran 16 x 4. Setelah dilakukan percobaan dan pengambilan data, sensor pH pada alat dengan kalibrator memiliki korelasi yang baik yaitu 0,986 dengan selisih pH terbesar 0,3 dan Pengujian sensor suhu termocouple tipe K dengan kalibrator menggunakan media air dengan rentang suhu dari 12 °C sampai 77 °C. Korelasi antara sensor termocouple dengan kalibrasi memiliki nilai yang baik yaitu 0,999 dengan selisih suhu terbesar yaitu 0,7
°C.
3. Pada tahun 2018,telah dilakukan penelitian oleh julios purba, dengan judul
“Sistem Pengontrolan Suhu Ruangan dan Kelembaban Tanah Tanaman Cabai secara Otomatis menggunakan Sensor DHT11,Sensor YL- 69,Mikrokontroller Arduino,dan Android” cara kerja sistem ini adalah Fungsi alat ini adalah menghitung suhu dan kelembaban tanaman cabai
24
pada platform android. Sensor membutuhkan waktu sekitar 2 detik untuk menghitung nilai suhu ruangan dan kelembaban tanaman cabai.
4. Ari Wibowo Deni (2019) dalam penelitiannya yang berjudul “Alat Pemantau pH Tanah Berbasis Arduino Secara Real Time”. Sensor yang digunakan sebagai pendeteksi pH tanah menggunakan sensor pH tanah yang bekerja menghasilkan keluaran berupa besaran listrik yang disebabkan adanya air yang berada diantara kapasitor sensor tersebut. Arduino Atmega2560 merupakan mini sistem yang mampu beroprasi 24 jam non stop dalam memproses sebuah dataLCD 16x2 digunakan untuk menampilkan notifikasi kadar keasaman tanah dan hasil pengukuran sensor pH tanah yang telah diolah oleh arduino. Sedangkan untuk media transfer data nilai pH tanah jarak jauh menggunakan modul Wifi ESP8266 yang bekerja pada jaringan WiFi dan modul Gsm Sim800l yang bekerja pada jaringan Gsm.
Untuk mempermudah pembacaan nilai dan status PH tanah pada PC atau laptop digunakan Software Xampp yang dapat menyimpan database nilai pH tanah dan menampilkan tabel yang ada di dalam database phpMyAdmin.
Tujuan utama pembuatan tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan informasi secara cepat, akurat dan realtime kepada para petani untuk meningkatkan hasil pertanian.
5. Pada tahun 2017,telah dilakukannya penelitian oleh Ahmad Jupri,Abdul Muid Muliadi dengan judul “Rancang Bangun Alat Ukur Suhu,Kelembaban,dan pH Tanah Berbasis Mikrokontroler ATMega328P”.
Pada penelitian ini dibuat sebuah alat untuk mengukur pH, suhu, dan kelembaban pada tanah berbasis mikrokontroler ATMega 328P.
Pengukuran kelembaban tanah menggunakan sensor soil mouisture, Pengukuran pH tanah menggunakan elektroda dan pengukuran suhu tanah menggunakan sensor DS18B20. Mikrokontroler ATMega328P digunakan sebagaipengendali dan pemroses sinyal. Alat ini dilengkapi dengan sistem penyimpan data menggunakan SD Card sehingga mudah untuk
25
pengambilan data hasil pengukuran.Tahapan penelitian meliputi proses perancangan, pembuatan dan pengujian alat.Hasil penelitian menunjukan bahwa kinerja alat ini mampu mengukur pH, kelembaban dan suhu tanah dengan errorberturut-turut sebesar 2,68%, 1,53% dan 0,22%.
26
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
3.1. Analisis Sistem
Di tahap ini akan dilakukan berbagai identifikasi masalah, Setelah melakukan identifikasi masalah, tahap berikutnya adalah analisis kebutuhan sistem, Kemudian tahap terakhir adalah pembuatan model dan spesifikasi sistem agar diketahui gambaran penyelesaian sistem yang akan dilakukan kedepannya.
3.1.1. Analisis Masalah
Dalam tahap ini akan dilakukan kajian untuk mengetahui penyebabtimbulnya masalah,serta alternative pemecahan masalah tersebut Adapun pada tahapan analisis masalah dapat digambarkan dengan menggunakan Diagram Ishikawa atau biasa disebut dengan Diagram fish bone.
27
Gambar 3.1 Diagram Ishikawa
Diagram fishbone sendiri pada umumnya terbagi menjadi dua, yaitu bagian head dan bagian bone. Bagian head merupakan masalah yang terjadi pada penelitian. Sedangkan bone adalah penyebab masalah tersebut, yang terdiri dari 4 kategori yaitu manusia, metode, mesin dan material. Didalam 4 kategori ini juga mempunyai sub kategori yang ditunjukkan oleh anak panah yang mengarah ke masing-masing kategori. Pada diagram fishbone diatas,telah dijelaskan masalah utama yang akan diselesaikan dalam penelitian kali ini.
3.1.2. Analisis Kebutuhan Sistem
Pada tahap ini akan dilakukan analisis berupa bahan yang diperlukan sistem ini agar tujuan sistem tersebut tercapai. Analisis kebutuhan sistem dibagi menjadi dua kategori yang umum, yaitu analisis kebutuhan fungsional dan kebutuhan non-fungsional. Kebutuhan fungsional yaitu kebutuhan yang harus dipenuhi agar tujuan dari sistem tercapai, sedangkan kebutuhan non-fungsional adalah kebutuhan yang dapat membuat kinerja sistem menjadi lebih baik.
28
3.1.2.1. Kebutuhan Fungsional
Agar proses penghitungan pH dan kelembaban dengan YL-69 dan sensor pH ini dapat berjalan dengan lancar, kebutuhan fungsional yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut:
1. Sistem harus memiliki sensor YL-69 dan sensor pH tanah yang bertujuan untuk membaca nilai analog yang berupa nilai pH tanah dan kelembaban menjadi nilai digital agar dapat diproses oleh Mikrokontroler Arduino.
2. Sistem harus memiliki sebuah board Arduino dimana komponen ini bertugas sebagai unit pemrosesan inti yang melakukan pembacaan, perhitungan, dan sebagainya.
3. Sistem harus memiliki sebuah modul Wifi agar nilai yang sudah dihitung oleh Arduino dapat dikirim ke smartphone melalui aplikasi Blynk.
3.1.2.2. Kebutuhan Non-Fungsional
Adapun kebutuhan non-fungsional dari sistem ini agar kinerjanya menjadi lebih baik adalah sebagai berikut:
1. User friendly
Agar sistem dapat dengan mudah dioperasikan oleh para pengguna, maka user interface sistem haruslah sesederhana mungkin.
2. Kualitas
Sistem memiliki output yang dapat dibaca dengan jelas oleh petani.
3. Efektif dan Efisien
Sistem yang dibangun haruslah cepat dalam proses
pengeksekusiannya karena nilainya sudah diberikan oleh sensor.
29
3.1.3. Pemodelan Sistem
Pemodelan sistem merupakan sebuah proses yang bertujuan untuk merancang sistem agar didapatkan gambaran umum beserta fungsi dan tujuan utama dari sistem yang akan dibangun. Pemodelan sistem ini meliputi Use Case Diagram, Activity Diagram dan Sequence Diagram.
3.1.3.1. UseCaseDiagram
Use case menentukan perilaku yang diharapkan (apa), dan metode pasti untuk mewujudkannya (bagaimana). Use case dapat dilambangkan dengan representasi tekstual dan visual (yaitu diagram use case). Konsep utama dari pemodelan use case adalah membantu merancang sistem dari perspektif pengguna Ini adalah salah satu teknik yang efektif untuk mengkomunikasikan perilaku sistem dalam istilah pengguna(actor) dengan menentukan semua perilaku sistem yang terlihat secara eksternal.
Gambar 3.2. Use Case Diagram
30
Berdasarkan diagram Use case diatas, user akan menghubungkan perangkat smartphone nya dengan sistem menggunakan Wifi, kemudian sistem akan melakukan proses penghitungan sesuai dengan nilai yang diberikan oleh sensor. Adapun penelasan lebih singkat dapat dilihat pada narrative use case dibawah ini :
Tabel 3.1. Narrative Use Case Proses Menghubungkan Smartphone dengan Arduino
Nama Use Case Menghubungkan smartphone dengan Wifi pada arduino
Actor Petani
Description Use case ini menghubungkan smartphone dengan Arduino via Wifi
Pre-Condition Smartphone sudah dipairing dengan Wifi pada arduino
Typical course
Kegiatan Pengguna Respon Sistem of Event
1. Membuka aplikasi Blynk 2. Mengambil address smartphone dan membuat socket antara smartphone dengan Wifi.
Alternate
Kegiatan Pengguna Respon Sistem Course
Post-Condition Sistem terhubungdengan smartphone pengguna
31
Tabel 3.2. Narrative Use Case Menghitung nilai yang telah dibaca oleh sensor kemudian mengirimnya ke smartphone pengguna via Wifi
Nama Use Case Menghitung nilai yang telah dibaca oleh sensor kemudian mengirimnya ke smartphone pengguna via Wifi.
Actor Petani
Description Use case ini menghitung nilai dari sensor dan mengirim hasilnya ke smartphone melalui Wifi.
Pre-Condition Sensor sudah memberikan nilai yang dibacanya Typical course
Kegiatan Pengguna Respon Sistem of Event
1. Melihat hasil perhitungan
yang dilakukan oleh sensor 2. Mengambil nilai yang diberikan sensor, menghitungnya, mengirimnya,
kemudian ditampilkan di layar smartphone pengguna.
Alternate
Kegiatan Pengguna Respon Sistem Course
Post-Condition Sistem menampilkan hasil perhitungan pH dan
kelembaban tanah
32
3.1.3.2. Sequence Diagram
Diagram sequence menjelaskan interaksi antar objek dalam konteks kolaborasi. Sequence Diagrams juga merinci waktu dan menunjukkan urutan interaksi secara visual dengan menggunakan sumbu vertikal diagram untuk merepresentasikan waktu, pesan apa yang dikirim dan kapan.
Gambar 3.3. Sequence Diagram Sistem
Seperti yang digambarkan Sequence Diagram sistem diatas,terdiri dari beberapa aktifitas yaitu menghubungkan perangkat, menghitung nilai pHdan kelembaban.
33 Pengguna pertama-tama menghidupkan Wifi kemudian perangkat smartphone dan sistem akan saling terhubung. Kemudian Arduino mengambil nilai dari sensor yang berupa besaran analog untuk dihitung nilai pH dan kelembabannya.
Kemudian sistem memberikan nilai pH dan kelembaban tersebut ke pengguna.
3.1.4. Flowchart
Flowchart membantu memvisualisasikan proses yang kompleks, atau memperjelas struktur masalah dan tugas. Diagram alir juga dapat digunakan untuk menentukan proses atau proyek yang akan dilaksanakan.
Gambar 3.4. Flowchart Sistem
34 3.2 Blok Diagram Sistem
Gambar 3.5 Blok Diagram Sistem
Berikut ini merupakan penjelasan dari blog diagram sistem diatas:
1. Pengguna menancapkan sensor pH dan kelembaban ke tanaman cabai yang akan dihitung nilai pH dan kelembabannya.
2. Arduino akan memproses dan melakukan perhitungan berdasarkan nilai analog yang diterima dari sensor.
3. Pengguna menghubungkan smartphone miliknya dengan Arduino menggunakan Wifi dengan mengklik aplikasi Blynk.
4. Arduino mengirim nilai dari hasil perhitungan tersebut, yang berupa nilai pH dan kelembaban tanah, ke smartphone pengguna menggunakanWifi.
3.3 Perancangan Sistem
Pada penelitian ini, perancangan meliputi 2 bagian utama yaitu perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.
35
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras 3.3.1.1 Arduino
Komponen utama dalam sistem ini yaitu Arduino sebagai main board (papan utama), karena fungsi arduino sendiri adalah menjadi unit pemrosesan utama.
Gambar 3.6.Ardiuno Uno (Sumber Static4arrow.com) 3.3.1.2 Sensor pH
Sensor pH berupa logam alumunium dan timah sebagai elektroda. Sensor akan memberikan nilai perbedaan potensial pada kedua elektrodanya akibat tingkat keasaman atau kebasaan tanah. Potensial listrik menentukan tingkat asam-basa sehingga dapat dicari nilai sebenarnya dari pH tanah. Output tegangan analog kemudian diberikan pada masukan analog Arduino untuk diproses.
36
Gambar 3.7 Sensor pH pada Arduino (Sumber: Bukalapak.com) 3.3.1.3 Sensor Kelembaban Tanah YL-69
Sensor akan mengukur nilai konduktifitas tanah akibat kandungan air. Jika kandungan air sama sekali tidak ada atau kering maka nilai konduktifitas nya akan 0 karena resistansi tanah sangat tinggi.
Gambar 3.8. Sensor Kelembaban YL-69 (Sumber:ecadio.com)
.
37
3.3.2. Perancangan Interface
Gambar 3.9. Tampilan pada Aplikasi Blynk
38
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1. Implementasi Sistem
Pada tahap implementasi sistem dilakukan pembuatan sistem sesuai dengan rancangan.
Tahap ini dibagi menjadi dua sub bagian, yaitu konstruksi perangkat keras dan konstruksi perangkat lunak.
4.1.1. Konstruksi Utama
Kerangka utama dari sistem ini berupa sebuah papan Arduino Uno R3 Arduino pada sistem ini bertindak sebagai unit pemrosesan utama, dimana sensor serta perangkat- perangkat lainnya akan terhubung pada papan ini.
Gambar 4.1 menunjukkan bentuk fisik Arduino uno
Gambar 4.1. Arduino Uno
39
4.1.2. Sensor pH Tanah
Sensor pH tanah diletakkan pada kerangka utama melalui papan rangkaian.
Sensor ini dihubungkan melalui dua kabel,yakni kabel berwarna hitam sebagai nilai keluaran (output) dan kabel putih sebagai ground.
Gambar 4.2 dibawah menunjukkan fisik dari sensor pH tanah:
Gambar 4.2 Sensor pH Tanah
4.1.3 Sensor kelembaban tanah YL-69
Sensor kelembaban tanah YL-69 dikarakterisasi dengan beberapa metode, pertama dengan menghubungkan resistor 10 KΩ dengan Arduino UNO menggunakan rangkaian seri. Sensor tersebut ditancapkan kedalam medium (air, tanah) untuk diukur nilai ADC(Analog to Digital Converter)
40
Gambar 4.3 Sensor Kelembaban Tanah YL-69
4.1.4 Adapter Wifi
Adaptor WiFi digunakan sebagai media transfer data dan jembatan menuju komunikasi internet. Adapter berupa modul esp 8266 dalam board wemos D1R1. Fungsi adapter adalah menjembatani sistem ke internet melalui koneksi wifi. Adapter akan terkoneksi dengan sebuah hotspot misalnya modem atau router internet. Data sistem akan dikirim ke modem melalui koneksi wifi dan dikirim ke server melalui jaringan internet. Dengan demikian ,user dapat mengakses data tersebut melalui server yang digunakan yaitu Blynk.
Gambar 4.4 Wemos R1D1
41
4.1.5. LCD Display
Display LCD berfungsi untuk memberikan informasi berupa tampilan teks pada sebuah panel ukuran 2x16 karakter. Display LCD akan memberikan nilai pH dan kelembaban yang terdeteksi oleh sensor . Data hasil kalibrasi dikirim oleh arduino uno ke pin data lcd. Pin RS dan enable bekerja mengatur arah arus dari arduino ke lcd dan sebaliknya.
Gambar 4.5 LCD Display
4.1.6. Daya Listrik (Catu Daya)
Catu daya digunakan untuk memberikan arus agar rangkaian dapat bekerja.
Rangkaian membutuhkan tegangan 12V dc yang stabil . Rancangan ini menggunakan catudaya adaptor 12V /1A sebagai sumber arus untuk mensuplai rangkaian. Adaptor bekerja dengan switching untuk menghasilkan tegangan 12V yang konstan atau stabil. Tegangan 12V kemudian diturunkan kembali menjadi 5V oleh regulator internal Arduino.
42
Gambar 4.6. Catu Daya
4.2. Penggabungan Perangkat Keras
Perangkat keras diimplementasikan dengan papan Arduino dan perangkat lainnya yang sudah dijelaskan diatas. Papan Arduino bertindak sebagai komponen sistem utama, karena pada komponen inilah semua data akan diproses dan proses input/output pada segmen ini.
43
Gambar 4.7. Perangkat Keras Sistem
4.2.1 Experimental Setup
Gambar 4.8 dan 4.9 dibawah ini menunjukkan experimental setup, yaitu alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan dibawah ini.
44
Gambar 4.8 Experimental setup sensor pH
45
Gambar 4.9 Experimental setup sensor Kelembaban 4.3. Pembuatan Perangkat Lunak
Pada tahap pembuatan perangkat lunak, tahap ini dibagi menjadi dua yaitu perangkat lunak Arduino dan aplikasi Blynk.
4.3.1. Perangkat Lunak Arduino Uno
Papan Arduino uno diprogram menggunakan Bahasa pemrograman C dan aplikasi Arduino CC sebagai compiler-nya. File program dari compiler nya berekstensi .ino yang kemudian ditanamkan pada papan Arduino melalui kabel USB.
46
Gambar 4.10. Source code Arduino
4.3.2. Aplikasi Blynk
Blynk adalah Platform Internet of Things yang bertujuan untuk menyederhanakan pembuatan aplikasi seluler dan web untuk Internet of Things. Blynk dapat di hubungkan dengan mudah 400+ model perangkat keras seperti Arduino, ESP8266, ESP32, Raspberry Pi dan MCU serupa dan aplikasi seluler IOT drag-n-drop untuk iOS dan Android dalam 5 menit.
Untuk aplikasinya sudah terdapat pada google playstore smartphone dengan ukuran sekitar 34Mb. Dengan Blynk ini kita dapat dengan mudah mengontrol perangkat lain tanpa harus membuat aplikasi Android terlebih dahulu.
47
Gambar 4.11. Tampilan Aplikasi Blynk
48
4.4. Pengujian Alat
Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui alat yang telah dibuat sesuai dengan analisis dan perancangan sistem yang telah dilakukan sebelumnya dan untuk mengetahui apakah alat dapat bekerja dengan baik atau sebaliknya. Pada tahap ini, pengujian yang dilakukan adalah pengujian sensor pH dan kelembaban.
4.4.1. Pengujian Sensor pH dan Kelembaban
Nilai yang dikeluarkan oleh sensor merupakan nilai ADC (Analog to Digital Converter).
Tabel 4.1. Data Uji Sensor Kelembaban Tanaman Cabai
Hari Jam
09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 Rata-rata
1 78% 77% 75% 70% 68% 63% 71.83%
2 75% 72% 69% 65% 60% 57% 66.33%
3 80% 77% 73% 68% 63% 60% 70.16%
4 72% 69% 65% 60% 57% 54% 62,83%
5 77% 73% 70% 74% 70% 65% 71.5%
6 75% 72% 68% 63% 58% 52% 64.66%
7 82% 79% 75% 70% 64% 58% 71.33%
Berdasarkan Tabel diatas, angka sample kelembaban tanah dilakukan pada jam 09.00 sampai jam 19.00. Hal ini dikarenakan cuaca yang cocok untuk menanam cabai berkisar
49
antara 25-27oC pada pagi hari,dan 18 oC pada malam hari oleh karenanya dilakukan pengambilan data pada jam tersebut dengan jeda waktu selisih masing-masing selama 2 jam agar dapat diteliti apakah ada perubahan kelembaban yang signifikan pada tanaman cabai. Bedasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan selama 7 hari,data hasil kelembaban yang diperoleh berkisar antara 78%-54%.Hal ini dapat dilihat pula,semakin lama,maka kadar air dalam tanah tanaman cabai semakin berkurang yang menyebabkan menurun pula tingkat kelembaban tanah itu sendiri.
50
51
52
Kelembaban
74 72 70 68 66 64 62 60 58
71.83 71.5 71.33
70.16
66.33 Kelembaban
64.66
62.83
1 2 3 4 5 6 7
Gambar 4.12. Grafik Hasil Perhitungan Kelembaban per hari pada Tanaman Cabai
Gambar 4.13. Grafik Hasil Perhitungan Kelembaban Rata-rata pada Tanaman Cabai
53
Berdasarkan Gambar grafik diatas, angka kelembaban tanaman cabai yang paling tinggi terjadi pada hari pertama,dengan angka 71,83%. Dan angka rata-rata kelembaban berkisar pada 60%-72%.Berdasarkan data dari dinas pertanian,kadar kelembaban yang cocok untuk menanam cabai adalah berkisar antara 70%- 80%,hal ini menegaskan bahwa hasil penelitian ini valid dengan dibuktikannya tabel dan grafik kelembaban yang telah tersaji.
Tabel 4.2. Data Uji Sensor pH Tanah Tanaman Cabai
Hari Jam
09.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 Rata-rata
1 7.3 7.0 6.8 6.6 6.3 6 6.67
2 7 5.8 6.0 5.7 5.5 5.2 5.86
3 6.8 6.5 6.3 6.2 6.0 5.8 6.26
4 7.2 6.0 5.7 5.4 5 4.8 5.68
5 6.9 6.0 5.8 5.7 5.5 5.3 5.86
6 5.5 5.3 5.0 4.9 4.3 4 4.83
7 6.8 6.5 6.3 6.1 5.9 5.7 6.21
Berdasarkan tabel diatas, angka sample pH tanah dilakukan pada jam 09.00 sampai jam 19.00. Hal ini dikarenakan cuaca yang cocok untuk menanam cabai berkisar antara 25- 27oC pada pagi hari,dan 18 oC pada malam hari oleh karenanya dilakukan pengambilan data pada jam tersebut dengan jeda waktu selisih masing-masing selama 2 jam agar dapat diteliti apakah ada perubahan keasaman tanah yang signifikan (mencolok) pada tanaman cabai. Bedasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan selama 7 hari,data hasil keasaman yang diperoleh berkisar antara 4-7.3. Hal ini dapat dilihat pula,semakin lama,maka kadar asam dalam tanah tanaman cabai
54
semakin berkurang yang menyebabkan menurun pula tingkat keasaman tanah itu sendiri.
55
56
57
8
pH
7 6.67
6.26
6 5.86 6.21
5 5.86 5.68
4 4.83
3 Ph
2 1 0
1 2 3 4 5 6 7
Gambar 4.14. Grafik Hasil Perhitungan Harian pH pada Tanaman Cabai
Gambar 4.15. Grafik Hasil Perhitungan Rata-Rata Ph pada Tanaman Cabai
58
Berdasarkan Gambar grafik diatas, angka kadar keasaman tanaman cabai yang paling tinggi terjadi pada hari pertama,dengan angka 6.67. Dan angka rata-rata keasaman berkisar pada 4 sampai dengan.Berdasarkan data dinas pertanian,kadar keasaman tanah yang cocok untuk menanam cabai adalah berkisar antara 6-7,hal ini menegaskan bahwa hasil penelitian ini valid dengan dibuktikannya tabel dan grafik keasaman tanah yang telah tersaji.
Gambar 4.16. Sampel Tanaman Cabai
59
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dan hasil dari penelitian, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Sensor membutuhkan waktu sekitar 2.5 detik untuk menghitung nilai pH dan kelembaban tanaman cabai.
2. Wifi akan terus mengirimkan nilai pH dan kelembaban tanah ke smartphone melalui aplikasi Blynk dengan jarak interval 2 detik.
3. Terdapat keterlambatan hasil pengiriman data dari sensor ke aplikasi Blynk selama 1.5 detik.
4. Sensor kelembaban berfungsi untuk mendeteksi kandungan air di tanah. Walaupun sensor ini sederhana perubahan resistansi tidak terlalu besar,dibandingkan dengan sensor pH.
5.2. Saran
Adapun saran-saran yang dapat dipertimbangkan dari hasil penelitian ini agar penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut yaitu:
1. Untuk penggunaan sensor pH dinilai penulis kurang akurat karena mudah teroksidasi ,oleh karenanya semoga di penelitian selanjutnya peneliti memilih sensor yang kualitasnya lebih baik lagi.
2. Karena pengetahuan penulis masih sangat terbatas dalam hal aplikasi Internet of Things,khususnya aplikasi Blynk,maka penulis berharap di penelitian selanjutnya peneliti dapat memanfaatkan widget-widget yang ada pada aplikasi Blynk itu sendiri.
3. Diharapkan dalam penelitian kedepannya sensor yang digunakan ditambah.
60
DAFTAR PUSTAKA
Barry B.Brey, 2005, Mikroprosessor Intel, Arsitektur,Pemrograman dan Antarmuka.Penerbit Andi : Yogyakarta.
Craig, B. M. 1991. Mekanika Tanah. Erlangga. Jakarta.
Djarwaningsih, T. 2005. review: Capsicum spp. (Cabai): Asal, Persebaran dan Nilai Ekonomi.
Biodiversitas. 6 (4):292-296.
Djuandi, Ferri. 2011. Pengenalan Arduino.
Harjanti, 2008, Pemungutan Kurkumin Dari Kunyit (Curcuma Domestica Val) Dan
Pemakaiannya Sebagai Indikator Analisis Volumetri, Jurnal Rekayasa Proses, Vol 2. No 2 Jupri,Achmad,Abdul Muid, Muliadi.Rancang Bangun Alat Ukur Suhu, Kelembapan, dan pH
pada Tanah Berbasis Mikrokontroller ATMega328P.Jurnal Edukasi dan Penelitian Informatika (JEPIN) Vol. 3,No. 2.2017.
L.D.Wesley 1977, Mekanika Tanah, cetakan VI, Badan Penerbit Pekerjaan
Lukmana, A. 2004. Agribisnis Cabai (Seri Agribisnis). Penebar Swadaya. Jakarta. 183 halaman Nosa, Apri Amelia .2019. Rancang Bangun Sistem Kontrol Temperatur dan pH Tanah untuk
Tanaman Bawang Merah dengan Notifikasi Ketinggian Air Ketapang melalui SMS. Diploma thesis, Universitas Andalas.
Prajnanta, Final. 2007. Agribisnis Cabai Hibrida. Jakarta: Penebar Swadaya.
Putra,Catur atwinda.2017.Rancang Bangun Alat Pengukur Ph dan Suhu Tanah Berbasis Arduino Skripsi.Semarang.Universitas Negeri Semarang.
61 Purba,Julio.2018.Sistem Pengontrolan Suhu Ruangan Dan Kelembaban Tanaman Cabai Secara
Otomatis Menggunakan Sensor DHT11,Sensor YL-69,Mikrokontroller Arduino dan Android.Skripsi.Medan.Universitas Sumatera Utara.
Rompas, J.P,. 2001. Efek Isolasi Bertingkat Colletotrichum capsici Terhadap Penyakit
Antraknosa Pada Buah Cabai. Prosiding Kongres Nasional XVI dan Seminar Ilmiah. Bogor, 22-24 Agustus 2001. Perhimpunan Fitopatologi Indonesia. 163.
Sharma, K.K., Saikia, R., Kotoky, J., Kalita, J.C. & Devi, R., 2011, Antifungal Activity of Solanum melongena L., Lawsonia inermis L., Justicia gendarussa B. against
Dermatophytes, International Journal of Pharmtech Research, 3 (3), 1635-1640.
Suharjo, Imam ,2010, Pengantar Mikroprosessor, Penerbit universitas Mercu Buana,Yogyakarta.
Tarigan, S dan Wiryanto. 2003. Bertanam Cabai Hibrida Secara Intensif. Agromedia Pustaka.
Jakarta. 128 halaman.
Wibowo,Deni A.2019 Alat Pemantau Ph Tanah Berbasis Arduino Secara Real Time.Skripsi.Ponorogo.Universitas Muhammadiyah Ponorogo.
