SKRIPSI
SISTEM PENYIRAM OTOMATIS MENGGUNAKAN ARDUINO NANO DAN SENSOR MOISTURE SEBAGAI PENGUKUR KELEMBABAN
TANAH TANAMAN TOMAT
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalammenyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
Umi Kalsum NIM.160402029
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Perkembangan teknologi dan penerapan sistem kecanggihan semakin berkembang sangat pesat. Banyak manusia membutuhkan satu jenis alat yang digunakan sebagai penyiraman tanaman mengukur kelembapan tanah dan pH tanah dengan menggunakan arduino nano pada tanaman tomat. Manusia tidak pernah berpikir untuk mengukur kadar air tanah bahkan suhu tanah pada tanaman tomat tersebut apakah tanah tersebut benar-benar perlu disiram atau tidak. Selain itu, perkembangan pada tanaman tomat tersebut juga tidak pernah terpikirkan oleh manusia. Sedangkan perkembangan pada tanaman bergantung pada pH tanah tanaman.
Pada penelitian ini, penulis akan merancang sistem penyiraman tanaman otomatis menggunakan arduino nano dan sensor moisture sebagai pengukur kelembapan tanah pada tanaman tomat. Pada penelitian ini digunakan sensor kelembapan tanah tipe SKU56 yang berfungsi mengidentifikasi kadar air yang ada pada tanah, sensor pH tanah untuk mengukur pH pada tanah yang berfungsi mengetahui sifat asam dan basa pada tanah, arduino nano sebagai mikrokontroller pada rancang bangun ini.
Bedasarkan hasil pengujian yang dilakukan, penyiraman yang dilakukan rancang bangun ini memiliki kelebihan yaitu dapat menyiram tanaman otomatis, dengan mempercepat tinggi pada tanamantomat 6 cm dibandingkan dengan tanaman tomat penyiraman dilakukan secara manual,memiliki diameter batang yang lebih besar yaitu 0,5 cm dan memiliki persen kenaikan pertumbuhan tanaman tomat 71% selama 4 minggu.
Kata kunci: Sistem Penyiraman, Arduino, SKU-56, Kelembapan, pH.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan berkat-Nya Skripsi ini dapat disusun dan diselesaikan.
Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah:
“SISTEM PENYIRAM OTOMATIS MENGGUNAKAN ARDUINO NANO DAN SENSOR MOISTURE SEBAGAI PENGUKUR KELEMBABAN
TANAH TANAMAN TOMAT”
Skripsi ini penulis persembahkan kepada orangtua yang teristimewa yaitu ayahanda Waluyo dan ibunda Suherni yang selalu memberikan semangat, dukungan dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan skripsi ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian Skripsi ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
1. Ibu Naemah Mubarakah, ST, MT selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Skripsi ini.
2. Bapak Suherman, ST, M.Comp.,Ph.D selaku dosen penguji skripsi yang telah memberikan banyak masukan demi perbaikan Skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen penguji skripsi yang telah memberikan banyak masukan demi perbaikan Skripsi ini.
4. BapakSoeharwinto, ST, MT selaku dosen wali penulis yang telah banyak memberikan bimbingan selama perkuliahan.
5. Bapak Dr. Fahmi, ST., M.Sc, IPM selaku ketua Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis.
6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis.
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU Kak Fika, Pak Darsono, Kak Umi dan Bang Divo yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
8. Saudara kandung yang saya sayangi M. Idris dan Ahmad Fauji yang telah banyak membantu dan memberi semangat kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi.
9. Kepada saudara Rahmat Ridho yang selalu mendukung dan memberikan semangat dalam menyelesaikan skripsi.
10. Kepada Risky, Salamul, Citra, Amelia, Annisa, Ayumi telah banyak membantu dalam pengujian sistem dan memberi semangat dalam menyelesaikan skripsi.
11. Vicky Andria Ramadani dan Dinda Yola Ariska telah memberi masukan dan semangat dalam menyelesaikan skripsi.
12. Kepada teman seperjuangan stambuk 2016 yang telah banyak memberikan cerita dan pengalaman semasa dibangku perkuliahan.
13. Kepada keluarga, kerabat, dan teman lainnya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan studi yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang terkait skripsi ini.Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembacanya.
Medan, 3 Juni 2020 Penulis,
Umi kalsum 160402029
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang... . 1
1.2 Rumusan Masalah... 2
1.3 Tujuan Penelitian... 2
1.4 Manfaat Penelitian... 2
1.5 Batasan Masalah... . 2
1.6 Tahapan Penelitian...2
1.7 Sistematika Penulisan... . 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Sistem Penyiram Tanaman... . 5
2.1.1. Kebutuhan Air Pada Tanaman... . 5
2.1.2. PH Tanah... . 6
2.1.3. Jenis Tanah... . 7
2.1.4. Tanaman Tomat... 7
2.2. Komponen Sistem Penyiram Tanaman... . 8
2.2.1. Mikrokontroler... 8
2.2.2. Arduino... 8
2.2.3. Arduino Nano... . 9
2.2.4. Sensor Kelembaban Tanah... 10
2.2.5 Sensor pH Tanah... 11
2.2.6 Water Pump... 12
2.2.7 Relay... 13
2.2.8 LCD 16X2... 14
2.2.9 Tanaman Tomat... 16
2.3 Perangkat Lunak Pendukung... 16
2.3.1 Arduino IDE... 16
2.3.2 Fritzing... 17
BAB III PERANCANGAN SISTEM...19
3.1 Alat dan Bahan Penelitian... 19
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian... 21
3.3 Tahap Proses Perancangan Alat... 21
3.3.1 Studi Literatur... 21
3.3.2 Perencanaan Sistem... 21
3.3.3 Perancangan Perangkat Keras... 23
3.3.3.1 Rangkaian Skematik arduino Nano... 25
3.3.3.2 Rangkaian skematik pH Tanah... 25
3.3.3.3 Rangkaian Skematik Sensor Kelembaban Tanah... 26
3.3.3.4 Rangkaian Skematik LCD... 26
3.3.3.5 Rangkaian Skematik Relay... 27
3.3.3.6 Rangkaian Skematik LED... 28
3.3.3.7 Rangkaian Skematik Buzzer... 28
3.3.4 Perancangan Perangkat Lunak... 29
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 34
4.1 Umum... 34
4.1.1 Pengujian Power Supply... 34
4.1.2 Pengujian Struktual... 35
4.1.2.1 Pengujian Sensor pH... 35
4.1.2.2 Pengujian Sensor Kelembaban... 35
4.1.3 Pengujian Fungsional... 36
4.2 Analisis Nilai Pada Sistem... 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...44
5.1 Kesimpulan... 44
5.2 Saran... 44
DAFTAR PUSTAKA ... 45
LAMPIRAN ... 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Air ... 6
Gambar 2.2Tanah Humus ... 7
Gambar 2.3Tanaman Tomat ... 8
Gambar 2.4 Arduino Nano ... 10
Gambar 2.5 Sensor Kelembaban ... 11
Gambar 2.6 Sensor PH Tanah ... 12
Gambar 2.7 Water Pump ... 13
Gambar 2.8 Relay ... 14
Gambar 2.9 (a) LCD 16X2 ... 15
Gambar 2.10 Tanaman Tomat ... 16
Gambar 2.11Tampilan Arduino IDE ... 17
Gambar 2.12Software Fritzing ... 18
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem...22
Gambar 3.2 Skematik Utama Sistem ... 24
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Arduino Nano ... 25
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik PH Tanah ... 26
Gambar 3.5 Skematik Sistem Kelembaban Tanah ... 26
Gambar 3.6 Rangkaian Skematik LCD... 27
Gambar 3.7 Rangkaian Skematik Relay ... 27
Gambar 3.8 Rangkaian Skematik Led ... 28
Gambar 3.9 Rangkaian Skematik Buzzer ... 29
Gambar 3.10Flowchart Sistem ... 30
Gambar 3.11Program Library pada Arduino ... 31
Gambar 3.12Program Inisialisasi Pin Komponen ... 31
Gambar 3.13Program Inisialisasi Input/Output (I/O) ... 32
Gambar 3.14 Program Looping Sensor Tanah dan Kelembaban ... 33
Gambar 4.1Pengujian Power Supply ...35
Gambar 4.2Tampilan Nilai pH Pada Serial Monitor Arduino IDE ... 35
Gambar 4.3Tampilan Nilai Kelembaban Pada Serial Monitor Arduino IDE ... 36
Gambar 4.4 Pengujian Sistem ... 36
Gambar 4.5Rancangan Alat Penyiraman ... 37
Gambar 4.6 Tampilan Awal Sistem ... 38
Gambar 4.7 Tampilan Sistem Kelembaban Tidak Memenuhi ... 38
Gambar 4.8 Alat Saat Melakukan Penyiraman Tanaman Otomatis ... 38
Gambar 4. 9Tampilan Awal Tanaman Tomat ... 39
Gambar 4.10 Tampilan Tanaman Tomat Selama 4 Minggu ... 40
Gambar 4.11(a) Tanaman Disiram Otomatis ... 42
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1Spesifikasi Arduino Nano ... 10
Tabel 2. 2 Pin Sensor pH Tanah ... 12
Tabel 2.3Karakteristik Sensor pH Tanah ... 12
Tabel 2.4Pin LCD ... 15
Tabel 3.1Spesifikasi alat...20
Tabel 4.1Tabel Data Waktu Penyiraman Dan Banyak Air Saat Pengujian... 39
Tabel 4.2Tabel Penelitian Tinggi Tanaman Tomat ... 40
Tabel 4.3Data Presentasi Penelitian Tanaman Tomat ... 41
Tabel 4.4 Tabel Penelitian Batang Tanaman Tomat... 42
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologisemakin berkembang sangat pesat terus-menerus hingga saat ini. Maka seiring dengan perkembangan zaman, kecanggihan alat merupakan suatu kebutuhan yang penting untuk membantu manusia dalam mempermudah pekerjaannya. Perkembangan dan penerapan sistem kecanggihan alat ini memanfaatkan satu jenis alat yang digunakan sebagai penyiraman tanaman mengukur kelembapan tanah dan pH tanah dengan menggunakan arduino nano pada tanaman tomat. Di Indonesia bahkan di negara manapun di seluruh dunia masih banyak perangkat yang digunakan secara manual dengan menggunakan tenaga manusia. Manusia tersebut tidak pernah berpikir untuk mengukur kadar air tanah bahkan suhu tanah pada tanaman tomat tersebut apakah tanah tersebut benar-benar perlu disiram atau tidak. Selain itu, perkembangan pada tanaman tomat tersebut juga tidak pernah terpikirkan oleh manusia itu sendiri. Sedangkan perkembangan pada tanaman bergantung pada pH tanah tanaman[1].
Pada penelitian ini, peneliti akan mengembangkan suatu sistem dimana penyiram tanaman dibuat secara canggih dan cerdas untuk membantu pekerjaan manusia yang dilakukan secara manual dengan membantu mempercepat proses penyiraman pada tanaman tomat. Penyiraman tanaman tomat juga dilakukan dengan benar sesuai dengan kebutuhan pada tanah. Selain membantu pekerjaan juga dapat membantu mempercepat perkembangan tanaman tomat yang ada karena mengetahui pH pada tanah tanaman terebut.
Pada alat ini akan menggunakan arduino nano, sensor kelembapan tanah, sensor pH tanah dan water pump. Sensor kelembapan tanah berfungsi mengidentifikasi jumlah air yang ada pada tanah. Arduino nano berfungsi sebagai pengontrol pada data dan sensor pH tanah berfungsi mengetahui sifat asam atau basa pada tanah dan terdapat beberapa perangkat keras yang terdapat pada alat ini.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkanlatarbelakangmasalah yang telahdijelaskan di atas,makarumusanmasalahdalampenelitianiniadalah sebagai berikut.
1. Bagaimana agar data pada sensor kelembapan tanah dan sensor pH tanah dapat mengirimkan informasi melalui arduino nano ?
2. Bagaimana cara mengetahui pH tanah yang akan diidentifikasi ? 1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Dapat merancang sebuah sistem penyiram tanaman dengan mengetahui parameter kelembaban tanah tanaman tomat.
2. Membantu mempercepat perkembangan tanaman tomat dengan mengoptimalkan pH tanah.
3. Membantu pekerjaan manusia dalam melakukan penyiraman tanaman.
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Menciptakan rancangan alat yang tepat guna
2. Dapat menciptakan inovasi baru yang bisa bermanfaat bagi penulis dan masyarakat umum.
1.5 Batasan Masalah
Untuk menjaga agar pembahasan materi dalam tugas akhir ini lebih terarah, maka penulis membuat beberapa batasan masalah. Adapun beberapa batasan masalah pada skripsi ini adalah sebagai berikut.
1. Menggunakan tanaman tomat dengan pH tanah 5.0-7.0 2. Menggunakan tanah humus
3. Sensor pH tanah berada pada range 3.5-7.0 4. Hanya dalam cakupan pot
1.6 Tahapan Penelitian
Adapun metode penelitian pada tugas akhir ini sebagai berikut.
1. StudiLiteratur
Tahappenelitian ini diawali dengan studi literatur yang mana merupakan
pencarian referensi teori dan jurnal yang berkaitan dalam penelitian ini.
Mencari informasi komponen yang akan digunakan sehingga baik untuk digunakan. Melihat referensi dari berbagai forum yang berkaitan dengan penggunaan sensor kelembapan tanah, sensor pH tanah,pemanfaatan Arduino Nano, relay dan hal-hal yang berkaitan.
2. Perancangan Sistem
Sistem yang akan dirancang memiliki proses kerja dimulai dari pembacaan sensor kelembapan tanah, sensor pH tanah dan pengolahan data melalui mikrokontroller. Perancangan sistem akan dilakukan dengan merancang perangkat keras.
3. Pembuatan Sistem
Pembuatan sistem dilakukan berdasarkan perancangan sistem yang telah dilakukan.
4. Pengujian dan Pengambilan data
Pengujian sistem dilakukan untuk memeriksa apakah alat yang dibuat sesuai dengan tujuan penelitian dengan pengambilan data pada saat pengujian dilakukan.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pemahaman, tugas akhir ini ditulis dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisikan penjelasan umum tentang jenis tanah, pH tanah, tentang sensor kelembapan tanah dan sensor pH tanah, selain itu juga penjelasan perangkat keras.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini berisikan tentang langkah perancangan sistem mulai dari flow chart sampai perancangan alat.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini berisi tentang hasil dan pengolahan data serta analisa hasil penelitian.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisikan tentang kesimpulan isi dari keseluruhan uraian bab-bab sebelumnya dan saran-saran dari hasil yang diperoleh yang diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan dan pemanfaatannya.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Sistem Penyiram Tanaman
Sistem berasal dari bahasa latin (systema) dan bahasa yunani (sustema)adalah suatu kesatuan yang terdiri dari komponen atau elemen yang dihubungkan bersama untuk memudahkan aliran informasi, materi atau energi.
Sistem juga merupakan suatu bagian-bagian yang saling berhubungan yang berada dalam suatu wilayah serta memiliki item-item penggerak.
Berikut adalah beberapa pengertian dari sistem:
Sistem adalah suatu komposit terpadu dari orang, produk, dan proses yang memberikan kemampuan untuk memenuhi kebutuhan yang dnyatakan atau tujuan.
Suatu jaringan kerja dari prosedur-prosedur yang saling berhubungan terkumpul untuk menyelesaikan suatu aturan tertentu.
Penyiram tanaman adalah alat yang digunakan dalam melakukan penyiraman.Penyiraman atau pengairan sendiri ialah suatu proses pengaliran kepada tanah untuk keperluan mengoptimalkan tanaman. Sistem penyiraman tanaman adalah suatu jaringan kerja dalam proses pengaliran kepada tanah untuk mengoptimalkan tanaman.
2.1.1. Kebutuhan Air Pada Tanaman
Pertumbuhan tanaman sangat peka terhadap kekurangan air.Ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan dalam pengairan. Jenis tanah adalah bagian yang harusdiperhitungkan dalam pengairan, artinya kita akan mengukur tingkat kadar pH dalam air demi memperoleh kecocokan yang berkesinambungan dengan tanah untuk memudahkan perkembangan akar.Pemberian air yang cukup dapat membantu menstabilkan kelembaban tanah. Kelembapan tanah jangan kurang dari 60 – 70% dari kapasitas potjadi pot memerlukan pengairan tambahan agar pertumbuhan dapat terjadi secara optimal.
Dalam melakukan pengairan hal yang harus diperhatikan antara lain:
Jumlah air yang di siram tidak menyebabkan tanaman tergenang, sebaiknya dilakukan per periodik yang disesuaikan dengan fase pertumbuhan dan jenis tanaman yang ditanam, dan waktu penyiraman paling baik dilakukan sewaktu suhu masih rendah pada waktu awal pagi atau sore hari[2].
Kebutuhan air pada makanan merupakan sejumlah air yang dibutuhkan untuk mengganti air yang telah hilang terjadi akibat penguapan. Penguapan ini terjadi dikarenakan air dapat menguap melalui permukaan bumi dan juga melalui daun-daun pada tanaman tersebut. Maka itu perlu dilakukan penyiraman air pada tanaman. Agar tanaman tersebut tidak mati dan berdampak pada kematian[3].
Adapun air dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1Air
2.1.2. PH Tanah
PH adalah jumlah ukuran pada ion hidrogen.Tanah yang basah biasanyamemiliki tingkat keasaman yang tinggi begitu pula sebaliknya bahwa tanah yang kering memiliki tingkat basa yang tinggi. Tanah dengan pH rendah disebut asam dan tanah dengan pH tinggi disebut basa.PH tanah memiliki kerentangan dari 1-14.Tanah dibawah pH 7 disebut dengan asam dimana tanahnya lebih banyak mengandung ion hidrogen dibandingkan dengan ion hidroksil.Sedangkan tanah diatas pH 7 disebut basa dimana tanah ini memiliki lebih banya ion hidroksil dibandingkan dengan ion hidrogen. Dan tanah pH 7
merupakan tanah yang bersifat netral karena memliki ion hidrogen dan ion hidroksil yang sama[4].
2.1.3. Jenis Tanah
Ada banyak jenis tanah di Indonesia, antara lain adalah tanah kapur, tanah pasir, tanah humus dan lain sebagainya. Tetapi perlu diketahui bahwa tanah yang paling mudah ditemukan adalah tanah humus. Tanah humus memiliki pH berkisar 5,0-7,0. Tanah ini merupakan tanah yang sangat subur terbentuk dari lapukan daun dan batang pohon saat terjadinya hujan. Selain itu humus ini terjadi akibat adanya sisa-sisa pada tumbuhan dan hewan yang menyebabkan humus ini memilik warna coklat kehitaman[5]. Karakteristik pada tanah dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2Tanah Humus
2.1.4. Tanaman Tomat
Tomat merupakan tanaman asli dari Amerika Tengah dan Selatan yang memiliki bahasa latin Lycopersion Esculentum L. Tomat ini sangat baik bila ditanam di daratan tinggi[6]. Tomat memiliki manfaat bagi tubuh, karena mengandung vitamin dan mineral.Buah tomat juga mengandung karbohidrat, protein, lemak dan kalori.Buah tomat juga adalah komoditas yang multiguna berfungsi sebagai sayuran, bumbu masak, buah meja, penambah nafsu makan, minuman, bahan pewarna makanan, sampai kepada bahan kosmetik dan obat-
obatan. Tomat ini sangat baik tumbuh pada tanah dengan keasaman pada pH 5,5- 7,0. Adapun tanaman tomat dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3Tanaman Tomat
2.2. Komponen Sistem Penyiram Tanaman
2.2.1. Mikrokontroler
Mikrokontroler atau kadang dinamakan pengontrol tertanam adalah suatu sistem yang mengandung masukan atau keluaran, memori, dan prosesor yang digunakan pada produk seperti mesin cuci, pemutar video, mobil dan telepon.
Pada prinsipnya, mikrokontroler adalah sebuah komputer berukuran kecil yang dapat digunakan untuk mengambil keputusan, melakukan hal-hal bersifat berulang dan dapat berinteraksi dengan peranti-peranti eksternal, seperti sensor ultrasonik untuk mengukur jarak terhadap suatu objek, penerimaGlobal Positioning System (GPS) untuk memperoleh data posisi kebumian dari satelit dan motor untuk mengontrol gerak pada robot. Sebagai komputer yang berukuran kecil, Mikrokontroler cocok diaplikasikan pada benda-benda yang berukuran kecil, misalnya sebagai pengendali pada robot [7].
2.2.2. Arduino
Arduino adalah suatu jenis papanyang berisi mikrokontroler.Salah satu papan arduino yang terkenal adalah arduino uno.Papan mikrokontroler dilengkapi
dengan sejumlah pin yang digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan lain [8].
Beberapa tahun yang lalu timarduino merancang sebuah papan mikrokontroler merilisnya di bawah secara open source. Anda bisa membeli papan-papan elektronik yang telah dirakit sepenuhnya di beberapa toko-toko elektronik, namun orang orang juga bisa mendownload skematiknya dan merancang sendiri papan tersebut. Selama bertahun-tahun timarduino meningkatkan desain papan dan merilis beberapa versi baru. Mereka biasanya memiliki nama-nama Italia seperti Uno, Duemilanove, atau Diecimila.
Selain itu juga masih banyak lagi jenis – jenis dari arduino seperti arduino mega dimana ukurannya lebih besar dari arduino uno dan memiliki 54 pin digital dan 16 pin analog. Ada juga arduino Lilypad yaitu jenis arduino yang dapat dipasang dibaju. Kemudian ada arduino nano dimana jenis ini memiliki ukuran yang kecil yaitu 0.7 x 1.7 inchi, dan masih banyak jenis arduino yang lain seperti arduino BT, arduino Leonardo, arduino intel galile.
Hal yang menarik, Arduino sesungguhnya adalah mikrokontroler serbaguna yang memungkinkan untuk deprogram. Program di Arduino bisa dinamakansketch. Dengan menuliskan sketch, kita bisa memberikan berbagai instruksi yang akan membuat arduino dapat melaksanakan tugas sesuai dengan intruksi-intruksi yang diberikan. Selain itu, sketch dapat diubah sewaktu-waktu [8].
2.2.3. Arduino Nano
Arduino nano merupakan papan mirokontroler yang berbasis AT Mega328. Arduino nano ini memiliki 14 digital input atau output pin dimana 6 input digunakan sebagai PWM, 8 input analog, koneksi usb, osilator kristal 16MHz dantombol reset[8]. Mikrokontroller ini merupakan yang paling populer dikarenakan ukuran yang kecil board ini. Board ini memiliki kekurangan yaitu tidak memiliki port untuk DC power dan bekerja hanya pada kabel mini-B USB.
Adapun karakteristik arduino nano dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Arduino Nano
Adapun spesifikasi dari arduino nano dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1Spesifikasi Arduino Nano
Mikrokontroler Atmega328
Tegangan Operasi 5 Volt
Input Voltage (disarankan) 7-12 Volt
Input Voltage (batas akhir) 6-20 Volt
Digital I/O Pin 14 (6 pin sebagai output PWM)
Analog Input Pin 6
Arus DC per pin I/O 40 Ma
Arus DC untuk pin 3.3V 50 Ma
Flash Memory 32 KB (Atmega328) 0,5 KB untuk bootloader
SRAM 2KB (Atmega328)
EEPROM 1KB(Atmega328)
Clock speed 16 Z
2.2.4. Sensor Kelembaban Tanah
Sensor kelembaban tanah bekerjadengan prinsip membaca jumlah kadar air dalam tanah di sekitarnya. Sensor ini merupakan sensor dengan teknologi rendah namun ideal untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman [9].
Sensor ini menggunakan dua konduktor untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca nilai resistensi untuk mendapatkan tingkat kelembaban.Lebih banyak air dalam tanah akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (nilai resistensi lebih besar), sedangkan tanah kering akan mempersulit untuk menghantarkan listrik (nilai resistensi kurang). Sensor kelembaban tanah dalam penerapannya membutuhkan tegangan sebesar 5v dengan keluaran tegangan sebesar 0-4,2v. Berikut adalah gambar sensor kelembaban yang di tampilkan pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Sensor Kelembaban
2.2.5 Sensor pH Tanah
Sensor pH tanah adalahsensor yang mendeteksi tingkat keasaman atau kebasaan suatu tanah. Sensor pH tanah ini memiliki range 3,5-8,0. Sensor ini dapat langsung disambungkan pada pin analog atau pin pada mikrokrontroller lainnya.
Sensor pH tanah ini memiliki 2 pin yaitu output dan GND[10]. Adapun sensor pH tanah dapat dilihat pada Gambar 2.6 dibawah ini.
Gambar 2.6 Sensor PH Tanah
Tabel 2.2 Pin Sensor pH Tanah
Pin Warna Kabel Deskripsi
Output Hitam Output ke pin A0
arduino
Gnd Putih GND arduino
Tabel 2.3Karakteristik Sensor pH Tanah
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
2.2.6 Water Pump
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan darisuatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata
lain, pompa berfungsi mengubah tenagamekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis(kecepatan), dimanatenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.
Suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh suatu sumber tenaga yang digunakkan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ketempat lain, dimana cairan tersebut hanya mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan.
Pompa juga dapat diartikan sebagai alat untuk memindahkan energi dari suatu pemutar atau penggerak kecairan berbejana yang bertekanan yang lebih tinggi.
Selain dapat memindahkan cairan, pompa juga berfungsi untuk meningkatkan kecepatan, tekanan, dan ketinggian cairan[11]. Dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7Water Pump
2.2.7 Relay
Relay merupakan saklar elektronik yang dapatmembuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol darirangkaian elektronik lain.
Sebuahrelaytersusun ataskumparan, pegas, saklaryang terhubung pada pegas dan 2 kontakelektronik yaitu normally close dan normallyopen.
Berdasarkan prinsip dasar cara kerjanya, relay dapatbekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untukmenggerakkan saklar. Saat kumparan diberikantegangankerja relay, maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat.Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudianakan menarik saklar dari kontak NC kekontak NO. Jikategangan pada kumparan dimatikan, maka medan magnet padakumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar kekontak NC[12].Dapat dilihat
Gambar 2.8 Relay
2.2.8 LCD 16X2
LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display yang dapat digunakan untuk menampilkan segala sesuatu yang berhubungan dengan mikrokontroller, salah satunya adalah menampilkan teks dari berbagai karakter naik itu angka maupun huruf. LCD banyak digunakan karena mempunyai banyak kelebihan, antara lain fungsinya yang bervariasi dengan memiliki 16 pin dan pemrogramannya lebih mudah. Untuk dapat menghubungkan LCD dengan mikrokontroller, PORT pada LCD perlu dihubungkan PORT yang sesuai pada PORT mikrokontroller. PORT pada mikrokontroler ini tidak dapat digunakan untuk fungsi lain, tetapi didekasikan khusus untuk fungsi LCD. Ada banyak ukuran LCD yang dapat ditemukan di tempat umum dengan ukuran 16x2, 16x4, 20x1, 20x2, dan 20x4.
LCD 16x2 adalah suatu perangkat yang digunakan untuk menampilkan data dari sensor kelembapan tanah dan ph tanah. LCD ini disebut sebagai LCD 16x2 karena memiliki 2 baris dan 16 kolom. . LCD ini memiliki tegangan 5V dan membutuhkan arus 0,1-0,25 mA[13]. Adapun LCD dapat dilihat pada Gambar 2.9.
(a) (b)
Gambar 2.9(a) LCD 16X2
(b) LCD 16X12 Menampilkan Karakter
Tabel 2.4Pin LCD
Symbol Fungsi Sinyal Pin
VSS GND Power
Supply GND 1
VDD +5V Power
Supply +5V 2
VEE Contras Adjust 0 V s/d 5V 3
RS Register Select 0=Instruction
1= Data 4
R/W Read/Write 0=Write
1=Read 5
E Enable 1->0 6
DB0 Data Bit 0 0/1 7
DB1 Data Bit 1 0/1 8
DB2 Data Bit 2 0/1 9
DB3 Data Bit 3 0/1 10
DB4 Data Bit 4 0/1 11
DB5 Data Bit 5 0/1 12
DB6 Data Bit 6 0/1 13
DB7 Data Bit 7 0/1 14
VB+ +LED Back Light +5V 15
2.2.9 Tanaman Tomat
Tomat merupakan tanaman asli dari Amerika Tengah dan Selatan yang memiliki bahasa latin Lycopersion Esculentum L. Tomat ini sangat baik bila ditanam di daratan tinggi[6]. Tomat memiliki manfaat bagi tubuh, karena mengandung vitamin dan mineral.Buah tomat juga mengandung karbohidrat, protein, lemak dan kalori.Buah tomat juga adalah komoditas yang multiguna berfungsi sebagai sayuran, bumbu masak, buah meja, penambah nafsu makan, minuman, bahan pewarna makanan, sampai kepada bahan kosmetik dan obat- obatan. Tomat ini sangat baik tumbuh pada tanah dengan keasaman pada pH 5,5- 7,0. Adapun tanaman tomat dapat dilihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Tanaman Tomat
2.3 Perangkat Lunak Pendukung
Untuk merancang program dan menulis data hex pada memori flash mikrokontroler digunakan dua software utama, yaitu bahasa pemrograman C dengan software Arduino IDE. Untuk perancangan sistem kontrolnya menggunakan web server yang telah dibangun.
2.3.1 Arduino IDE
Arduino Integrated Development Environtment (IDE) adalah sebuah editor yang digunakan untuk menulis program, mengcompile, dan mengunggah ke papan Arduino. ArduinoIDE terdiri dari editor teks untuk menulis kode, area pesan, console teks, toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi umum, dan sederetan menu. Software yang ditulis menggunakan Arduino dinamakan
sketches. Sketches ini ditulis di editor teks dan disimpan dengan file yang berekstensi .ino. Editor teks ini mempunyai fasilitas untuk cut/paste dan search/replace. Area pesan berisi umpan balik ketika menyimpan dan mengunggah file, dan juga menunjukkan jika terjadi error[8]. Berikut adalah gambar tampilan arduino IDE yang di tampilkan pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11Tampilan Arduino IDE
2.3.2 Fritzing
Fritzing merupakan suatu software atau perangkat lunak gratis yang digunakan oleh desainer,seniman, dan seseorang yang memiliki hobi terhadap elekronika untuk perancangan pada elektronika. Software ini digunakan semudah mungkin agar seseorang yang minim akan pengetahuan tentang simbol dapat lebih mudah memahaminya. Di dalam fritzing sudah ada skema siap pakai dari berbagai mikrokontroller arduino serta shieldnya. Software inidirancang khusus untuk seseorang yang menyukai mikrokontroler[7].Berikut adalah gambar tampilan Fritzingyang di tampilkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12Software Fritzing
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Alat dan Bahan Penelitian
Peralatan dan bahan-bahan yang akan digunakan dalam melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Laptop Acer dengan spesifikasi a. OS Windows 7 Ultimate 64-bit
b. Processor AMD A6-5200 APU with Radeon c. RAM DDR3 2GB
d. HDD 500 GB e. LCD Screen 14.0”
f. AMD Radeon Graphics
2. Perangkat lunak
Adapunperangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan sistem yaitu:
a. Arduino IDE
Arduino menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C, yaitu Sketch. Arduino IDE dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut Wiring yang membuat operasi input dan output menjadi lebih mudah.
Pada pembuatan tugas akhir ini, menggunakan Bahasa C sebagai bahasa pemograman Arduino.
b. Sofware Fritzing
Fritzing merupakan suatu software atau perangkat lunak gratis yang digunakan oleh desainer,seniman, dan seseorang yang memiliki hobi terhadap elekronika untuk perancangan pada elektronika. Software ini digunakan semudah mungkin agar seseorang yang minim akan pengetahuan tentang simbol dapat lebih mudah memahaminya. Di dalam fritzing sudah ada skema siap pakai dari berbagai mikrokontroller arduino serta shieldnya. Software inidirancang khusus untuk seseorang yang menyukai mikrokontroler.
3. Perangkat keras
Adapunperangkat keras yang digunakan dalam pembuatan sistem yaitu:
a. Laptop
b. Komponen-komponen elektronika c. Peralatan kerja elektronika
d. Multimeter e. Project Box f. Selang air g. Pisau
h. Solasiban Hitam i. Pipa
j. Tanaman tomat
4. Spesifikasi komponen yang digunakan
Hal pertama yang dilakukan dalam merancang suatu alat adalah menentukan spesifikasi awal alat yang akan dibuat. Spesifikasi ini adalah uraian rinci dari alat yang akan dibuat yang bertujuan untuk menjabarkan sifat hasil produk terutama kualitasnya. Adapun spesifiksi yang ditentukan seperti yang diperlihatkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1Spesifikasi alat
No Parameter Keterangan Satuan
1 Dimensi Kerangka
Panjang 10 cm
Lebar 3.5 cm
Tinggi 7.5 cm
2 Pengolahan Data Arduino Nano 1 Buah
3 Sensor Kelembaban Tanah 1 Buah
PH Tanah 1 Buah
4 Sumber Tegangan Adaptor 12V 1 Buah
5 Output Relay 1 Buah
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian
Pelaksanaan penelitian berlokasi di Perumahan Blok x dan Perumahan Gg Budi Utomo, Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Waktu pelaksanaan penelitian ini dilakukan pada bulan Januari 2020 dan selesai hingga bulan Maret 2020.
3.3 Tahap Proses Perancangan Alat
Adapun tahapan dalam proses perancangan alat ini adalah sebagai berikut:
3.3.1 Studi Literatur
Tahappenelitian ini diawali dengan studi literatur yang mana merupakan pencarian referensi teori dan jurnal yang berkaitan dalam penelitian ini. Mencari informasi komponen yang akan digunakan sehingga baik untuk digunakan.
Melihat referensi dari berbagai forum yang berkaitan dengan penggunaan sensor kelembapan tanah, sensor pH tanah,pemanfaatan Arduino Nano dan hal-hal yang berkaitan.
3.3.2 Perencanaan Sistem
Dalam perancangan suatu sistem, terlebih dahulu direncanakan dengan membuat diagram blok. Diagram blok merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki satu kesatuan dimana setiap blok komponen mempengaruhi komponen lainnya. Diagram blok memiliki arti khusus dengan memberikan keterangan didalamnya. Untuk setiap blok dihubungkan dengan satu garis yang menunjukkan arah kerja dari setiap blok yang bersangkutan.
Pada diagram blok sistem terdapat beberapa blok, yaitu blok masukan (input), blok pengendali (process), dan blok keluaran (output). Diagram blok secara keseluruhan seperti terlihat padaGambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
Keterangan Diagram Blok:
Power Supply
Power Supply adalah referensi ke sumber daya listrik. Perangkat atau sistem yang memasok listrik atau jenis energi ke output beban atau kelompok beban disebut power supply unit atau PSU. Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah direct current (DC) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik.
Soil Moisture (Sensor Kelembaban Tanah)
Soil Moisture merupakan komponen input. Berfungsi untuk mendeteksi tingkat kelembaban tanah dan juga dapat digunakan untuk menentukan apakah ada kandungan air di tanah/ sekitar sensor.
Sensor pH Tanah
Merupakan komponen input yang berfungsi untuk mendeteksi tingkat keasaman pada tanah. Jika pH tanah pada range 1-7 maka tanah tersebutasam,dan jika pH tanah tersebut lebih dari 7 bahkan mencapai 14 maka tanah tersebut bersifat basa. .
Arduino Nano
Aurduino Nano merupakan pusat kontrol dari semua proses kerja sistem.
Berfungsi untuk mempercepat dan mempermudah dalam pembuatan system control, baik bersifat automasi maupun instrumentasi.
LCD
LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display yang dapat digunakan untuk menampilkan segala sesuatu yang berhubungan dengan mikrokontroller, salah satunya adalah menampilkan teks dari berbagai karakter naik itu angka maupun huruf.
Relay
Berdasarkan prinsip dasar cara kerjanya, relay dapatbekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untukmenggerakkan saklar. Saat kumparan diberikantegangankerja relay, maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat.
Keran
Keran berfungsi untuk mengeluarkan air dari program yang telah dijalankan.
Dengan kata lain bahwa program merupakan output dari proses program penyiram tanaman otomatis.
Stepdown
Stepdown Merupakankomponen yang dapat menurunkan tegangan.Berfungsi untuk menyetabilkan tegangan dari power supply yang akan dimasukkan pada program ini.
3.3.3 Perancangan Perangkat Keras
Setelah membuat diagram blok dan mengetahui fungsi serta komponen apa saja yang dibutuhkan, maka tahap selanjutnya adalah perancangan hardware.
Dalam perancangan hardware, dilakukan beberapa proses,
diantaranyaperancangan rangkaian masing-masing komponen, dan pengkabelan (wiring) menggunakan aplikasi Fritzing.
Berikut adalah tampilan skematik utaman sistem yang diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Skematik Utama Sistem
Skematik utama terdiri dari:
1. Skematik Pinout Arduino Nano 2. Skematik Pinout pH Tanah 3. Skematik Pinout Soil Moisture 4. Skematik Pinout LCD
5. Skematik Pinout Relay 6. Skematik Pinout LED 7. Skematik PinoutBuzzer
3.3.3.1 Rangkaian Skematik arduino Nano
Arduino Nano adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328.
integrated circuit (IC)ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery.
Alokasi pin arduino:
Arduino ESP8266 --- Vcc VCC dan CH_PD Gnd Gnd
TX TXD RX RXD
(Note : Untuk VCC dan CH_PD ESP8266 ke 3.3 V Arduino)
Berikut adalah gambar rangkaian skematik Arduino Nano yang ditampilkan pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3Rangkaian Skematik Arduino Nano
3.3.3.2 Rangkaian skematik pH Tanah Konfigurasi Pin
GND dihubungkan ke GND
Output dihubungkan ke A0
Berikut adalah gambar rangkaian skematik pH Tanahyang ditampilkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4Rangkaian Skematik PH Tanah
3.3.3.3 Rangkaian Skematik Sensor Kelembaban Tanah
Soil Mosture merupakan komponen input sistem berfungsi mengukur kelembaban udara di sekitarnya.Berikut adalah gambar rangkaian skematik Soil Mosture yang ditampilkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5Skematik Sistem Kelembaban Tanah Konfigurasi pin:
VCC dihubungkan ke 5V
GND dihubungkan ke GND
Analog dihubungkan ke A1
3.3.3.4 Rangkaian Skematik LCD
LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display yang dapat digunakan untuk menampilkan segala sesuatu yang berhubungan dengan mikrokontroller, salah satunya adalah menampilkan teks dari berbagai karakter naik itu angka
maupun huruf..Berikut adalah gambar rangkaian skematik LCD yang ditampilkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6Rangkaian Skematik LCD Pin Konfigurasi :
VCC dihubungkan ke 5V
GND dihubungkan ke GND
TRX dihubungkan ke A4
TDX dihubungkan ke A5
3.3.3.5 Rangkaian Skematik Relay
Berdasarkan prinsip dasar cara kerjanya, relay dapatbekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untukmenggerakkan saklar. Saat kumparan diberikantegangankerja relay, maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat.Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudianakan menarik saklar dari kontak NC kekontak NO. Jikategangan pada kumparan dimatikan, maka medan magnet padakumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar kekontak NC dapat lilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7Rangkaian Skematik Relay
Pin Konfigurasi:
GND dihubungkan ke GND
VCC dihubungkan ke 5V
Digital PWM dihubungkan ke D3
3.3.3.6 Rangkaian Skematik LED
LED adalah Light Emiting Diode yang berfungsi sebagai indikator dari perangkat elektronika yang berfungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut. Jika pada Penyiram Tanaman ini berfungsi sebagai indikator warna agar mengetahui basah atau kering tanah tersebut. Jika kering maka LED merah akan menyala, jika basah maka LED putih yang akan menyala.Berikut adalah gambar rangkaian skematik LED yang ditampilkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8Rangkaian Skematik Led
Konfigurasi Pin LED putih :
Kaki positif dihubungkan ke D12
Kaki negatif dihubungkan ke GND Konfigurasi Pin LED merah :
Kaki positif dihubungkan ke D11
Kaki negatif dihubungkan ke GND
3.3.3.7 Rangkaian Skematik Buzzer
Buzzer sama halnya seperti LED. Tetap jika LED berfungsi sebagai indikator warna maka, buzzer berfungsi sebagai indikator bunyi pada penyiram
tanaman otomatis..Berikut adalah gambar rangkaian skematik Buzzer yang ditampilkan pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9Rangkaian Skematik Buzzer
Konfigurasi pin:
Kaki positif dihubungkan ke D4
Kaki negatif dihubungkan ke GND
3.3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Setelah proses perancangan perangkat keras selesai, tahapan selanjutnya yaitu membuat sebuah algoritma untuk pengaturan sistem pada alat yang telah dibuat. Kemudian algoritma tersebut ditulis dalam bahasa pemrograman,bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C. Program tersebut akan diupload ke dalam mikrokontroler Arduino Nano. Perancangan tampilan antarmuka pengguna (user interface) bertujuan untuk memudahkan pengguna dalam mengendalikan mikrokontroler dimana dan kapan saja. Tampilan antarmuka ini dirancang sesuai dengan prinsip kerja sistem penyiraman tanaman otomatis .
Berikut adalah tampilan flowchart yang mewakili prinsip kerja sistem yang akan dirancang yang ditampilkan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10Flowchart Sistem
Sistem diberikan tegangan oleh adaptor agar sistem tetap beroprasi. Maka selanjutnya, pada layar LCD akan muncul “SISTEM PENYIRAMAN TANAMAN OTOMATIS” dan 3 detik kemudian muncul nilai kelembapan dalam bentuk persen dan nilai Ph dalam skala 1-7 secara bersamaan dan terus berulang setiap 3 detik sekali. Pada pengujian ini, akan diambil keputusan jika nilai kelembapan menyentuh angka dibawah 60% dan pHnya sekitar 5 maka sistem akan memerintahkan relay untuk menggerakkan katup water pump sehingga air mengalir ke tanaman melalui pipa. Pada saat kelembapan menunjukkan 75 persen dan pHnya 6 hingga 7, maka relay akan menggerakkan water pump ke posisi semula dan air tidak akan menyiram tanaman. Tampilan LCD akan tetap menunjukkan nilai kelembaban dan pH tanah.
3.3.4.1 Perancangan Program
Berikut adalah perncangan program sistem dengan bahasa pemograman C pada software Arduino IDE sebagai berikut:
1. Program Library Pada Arduino
Program ini merupakan program yang berfungsi untuk mendaftarkan library yang dipakai dalam perancangan alat,sepertiLCD dan Relay. Berikut adalah tampilan program yang diperlihatkan pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11Program Library pada Arduino
2. Program Inisialisasi Pin Komponen
Berikut adalah program inisialisasi pin sensor pH, pin pada sensor kelembapan, buzzer, pH dan led yang ditampilkan pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12Program Inisialisasi Pin Komponen
3. Program Inisialisasi Input/Output (I/O)
Program ini merupakan program untuk menginisialisasi masing masing komponen sebagai input maupun output serta kondisi awal komponen di dalam
khusus yaitu void setup(){. Program ini menentukan kondisi awal masing masing komponen.Berikut adalah tampilan program inisialisasi input/output yang di tampilkan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13Program Inisialisasi Input/Output (I/O)
4. Program untuk Kondisi Berulang (looping)
Program ini merupakan programyang menyimpan nilai Ph Tanah dan nilai sensor soil moisture. Yangnantinya keseluruhan data tersebut akan dikirimkan melalui Aduino kemudian diproses lalu diupload ke LCD. Berikut adalahprogram untuk kondisi berulang yang di tampilkan pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Program Looping Sensor Tanah dan Kelembaban
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
4.1 Umum
Dalam bab ini akan dibahas tentang pengujian berdasarkan perencanaan sistemyang dibuat program pengujian ditampilkan ke sistem tersebut. Serta pengujian ini dilaksanakan untuk mengetahui apakah sudah dapat berkerja atau berfungsi dengan baik sebagaimana yang diinginkan. Dari pengujian akan didapatkan data-data dan bukti-bukti bahwa sistem yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik. Berikut adalah pengujian berdasarkan perencanaan sistem:
1. Pengujian Power Supply 2. Pengujian Struktual 3. Pengujian fungsional
4.1.1 Pengujian Power Supply
Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui berapa teganganlistrik dc yang dihasilkan power supply sebagai sumber tegangan untuksemua komponen yang terpasang pada alat ini, dari hasil pengujian didapattegangan sebesar 12v seperti terlihat pada Gambar 4.1 yang nantinya tegangan diturunkan melalui step down dan akan diturunkan lagi tegangannya yang semula 12v menjadi 5v setelah tegangan diturunkan lalu sudah bisa untuk mensuplai ke komponen arduino nano,sensor pH tanah,dan sensor kelembaban tanah. Berikut adalah tampilan pengujian power supply yang ditampilkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1Pengujian Power Supply 4.1.2 Pengujian Struktual
Hasil dan Pembahasan Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini yaitudilakukan beberapa tahapan pengujian yaitu:
4.1.2.1 Pengujian Sensor pH
Dalam pengujian ini akan dilakukan pengiriman data sensor berupa nlai ADC sensor pH Support Arduino yang dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2Tampilan Nilai pH Pada Serial Monitor Arduino IDE
4.1.2.2 Pengujian Sensor Kelembaban
Dalam pengujian ini akan dilakukan pengiriman data sensor berupa nlai ADC sensor Kelembaban SKU56 yang dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3Tampilan Nilai Kelembaban Pada Serial Monitor Arduino IDE 4.1.3 Pengujian Fungsional
Pengujian fungsional berfungsi untuk menguji apakah sistem hardware dan software telah bekerja sesuai dengan yang diharapkan, dari pengujian ini dilakukan terhadap kinerja hardware apakah telah sinkron terhadap algoritma yang dimasukkan kedalam arduino nano.
Sebelum melakukan pengujian sistem, dilakukan pemasangan rangkaian elektronika dan hasil rancangan alat penyiraman, seperti pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5.
Gambar 4.4 Pengujian Sistem
Gambar 4.5Rancangan Alat Penyiraman
Pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 dijelaskan bagaimana rancang bangun penyiraman otomatis akan dirangkai mekanika kepada tanaman tomat. Terdapat box hitam merupakan rangkaian elektronika yang didalamnya terdapat arduino nano sebagai mikrokontroller. Pada rangkaian mekanika, alat ini terdapat keran sebagai alat yang berfungsi untuk mengeluarkan air. Kemudian terdapat water pump yang berfungsi sebagai katup yang digerakkan oleh energi listrik. Water pump ini mendapat arus listrik dari relay yang terhubung dengan rangkaian driver relay. Rangkaian driver relay akan mendapatkan logika ”HIGH” untuk mengaktifkan water pump sedangkan jika mendapat logika “LOW” maka water pump tidak akan aktif.
Berikut uji sensor dan aktivasi penyiraman yang ditampilkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Tampilan Awal Sistem
Pada Gambar 4.4 dijelaskan bahwasistem diberikan tegangan oleh adaptor agar sistem tetap beroprasi. Maka selanjutnya, pada layar LCD akan muncul “ SISTEM PENYIRAMAN TANAMAN OTOMATIS” dan 3 detik kemudian muncul nilai kelembapan dalam bentuk persen dan nilai Ph dalam skala 1-7 secara bersamaan dan terus berulang setiap 3 detik sekali.
Gambar 4.7 Tampilan Sistem Kelembaban Tidak Memenuhi
Gambar 4.8 Alat Saat Melakukan Penyiraman Tanaman Otomatis
Pada pengujian ini, akan diambil keputusan jika nilai kelembapan menyentuh angka dibawah atau sama dengan 60% dan pHnya sekitar 5 maka sistem akan memerintahkan relay untuk menggerakkan katup water pump
sehingga air mengalir ke tanaman melalui pipa. Pada saat kelembapan menunjukkan 75 persen dan pHnya 6 hingga 7, maka relay akan menggerakkan water pump ke posisi semula. Lalu tampilan LCD akan muncul nilai kelembaban dan pH tanah.
Adapundata waktu penyiraman dan banyak air saat pengujian pada tanggal 10 juli 2020 dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1TabelData Waktu Penyiraman Dan Banyak Air Saat Pengujian
Jam (WIB) Lama Waktu Penyiraman
(Detik) Banyak air (ml)
08.17 11 285
12.25 13 330
15. 10 8 210
19.02 9 230
4.2 Analisis Nilai Pada Sistem
Analisis nilai pada sistem adalah cara untuk menguji hasil yang diberikan oleh sistem yang telah dibuat sehingga pengguna dapat menampilkan fitur-fitur yang ada pada sistem penyiraman tanaman otomatis.
Berikut adalah hasil penelitian pada tanaman tomat yang telah dilakukan pengujian selama kurang lebih 4 minggu dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Adapun data yang dihasilkan dari beberapa percobaan seperti Gambar 4.9.
Gambar 4.9Tampilan Awal Tanaman Tomat
Pada gambar diatas dijelaskan bahwa tanaman tomat yang menggunakan penyiraman tanaman otomatis memiliki tinggi 38 cm, sedangkan tanaman tomat yang disiram secara manual memiliki tinggi 35 cm. Dilakukan penelitian selama 4 minggu, dengan penyiraman tanaman otomatis yang dapat mengukur kelembaban tanah dan juga pH tanah yang sesuai. Tanaman tomat yang dilakukan secara manual hanya dilakukan penyiraman sehari sekali saja tanpa mengetahui kelembaban tanah dan pH tanah.
Gambar 4.10 Tampilan Tanaman Tomat Selama 4 Minggu
Setelah dilakukan penelitian selama 4 minggu, tanaman pohon tomat menggunakan penyiraman secara otomatis memiliki tinggi 65 cm dan tanaman pohon tomat yang dilakukan penyiraman secara manual memiliki tinggi 56 cm.
Tabel 4.2Tabel Penelitian Tinggi Tanaman Tomat Minggu
Ke-
Tinggi Tanaman Disiram Otomatis (cm)
Tinggi Tanaman Disiram Manual (cm)
Pertama 38 35
Kedua 49 41
Ketiga 58 49
Keempat 65 56
Dari penjelasan Tabel 4.2 dapat dijelaskan bahwa perbedaan antara tinggi tanaman tomat yang disiram secara otomatis dan manual memiki selisih 6 cm.
dapatditurunkan persamaan 4.1.
Presentasi peningkatan tinggi tanaman (dalam minggu ke-n)
𝑡 =𝑡𝑛−𝑡𝑎
𝑡𝑎 x100% (4.1)
Dari persamaan diatas, diperoleh data presentasi peningkatan tinggi tanaman tomat yang dilakukan penyiraman secara otomatis dibanding penyiraman secara manual. Adapun data presentasi dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.3Data Presentasi Penelitian Tanaman Tomat
Minggu Ke-
Kenaikan Pertumbuhan Tanaman Penyiraman
Otomatis (%)
Kenaikan Pertumbuhan Tanaman Penyiraman
Manual (%)
Pertama 0% 0%
Kedua 28% 17%
Ketiga 52% 40%
Keempat 71% 60%
Dari tabel diatas, dapat disimpulkan bahwa tanaman tomat yang disiram manual memiliki persen kenaikan pertumbuhan tanaman sampai 60% selama 4 minggu sedangkan tanaman tomat yang disiram secara otomatis memiliki persen kenaikan pertumbuhan tanaman sampai 71% selama 4 minggu.
Adapun hasil lain yang diperoleh saat penelitianadalah batang tanaman tomat yang disiram secara otomatis memiliki diameter yang besar dibandingkan dengan disiram secara manual.
(a) (b)
Gambar 4.11(a) Tanaman Disiram Otomatis (b) Tanaman Disiram Manual
Setelah dilakukan penelitian selama 4 minggu, tanaman pohon tomat menggunakan penyiraman secara otomatis memiliki diameter batang 2,6 cm dan tanaman pohon tomat yang dilakukan penyiraman secara manual memiliki diameter batang 2,0 cm. Dimana pada awalnya batang tanaman yang disiram otomatis memiliki diameter 0,9 sedangkan batang yang disiram manual memiliki diameter 0,8. Adapun hal in dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Tabel Penelitian Batang Tanaman Tomat Minggu
Ke-
Diameter Batang Tanaman Disiram Otomatis (cm)
Diameter Batang Tanaman Disiram Manual
(cm)
Pertama 0,9 0,8
Kedua 1,4 1,3
Ketiga 2,1 1,7
Keempat 2,6 2,0
Dari penjelasan Tabel 4.4 dapat dijelaskan bahwa perbedaan antara diameter batang tanaman tomat yang disiram secara otomatis dan manual memiliki selisih 0,5 cm.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapunkesimpulan yang didapatkan setelah dilakukannya pengujian sistem sebagaiberikut:
1. Sensor kelembapan tanah digunakan untuk mendeteksi kelembaban dan kekeringan tanah yang nantinya dapat menggerakan motor ketanaman lalu menyiramkan air, apabila tanah yang kering sudah mendapatkan asupan air yang cukup maka secara otomatis motor dan keran akan berhenti bekerja.
2. Sensor pH Tanah digunakan untuk mendeteksi pH pada tanah.Sistem penyiraman otomatis ini membantu pertumbuhan pada tanaman tomat dengan beda ketinggian 6 cm dibandingkan dengan penyiraman manual, memiliki batang yang lebih besar 0,5 cm dan memilik kenaikan pertumbuhan sampai 71% dalam 4 minggu.
3. Dapat membantu manusia dengan penyiraman otomatis sesuai pH dan kelembaban yang diinginkan.
5.2 Saran
Adapun saran yangdiberikanoleh penulis pada penelitian yang dilakukanadalahsebagaiberikut:
1. Sebaiknya ditambahkan sumber daya cadangan sehingga apabila listrik mati sistem tetap dapat berjalan.
2. Sebaiknya ditambahkan nozle water sprinkleagar proses penyiraman tanaman menjadi lebih merata.
3. Penelitian ini perlu di sempurnakan untuk meningkatkan efektifitas serta kinerja sistem guna membantu dan memudahkan pekerjaan manusia dalam hal merawatan tanaman.
DAFTAR PUSTAKA
1) Siva, K. N., Raj Kumar, G., Bagubali, A., & Krishnan, K. V,” Smart watering of plants,”Proceedings - International Conference on Vision Towards Emerging Trends in Communication and Networking, ViTECoN pp 1–4, 2019.
2) Nasrullah,E. , Trisanto,A. & Utami,L,”Rancang Bangun Sistem Penyiraman Tanaman Secara Otomatis Menggunakan Sensor Suhu Lm35 Berbasis Mikrokontroler Atmega8535,” Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro,vol.5 no.3,pp. 182-192,2011
3) Susanawati, L. D., & Suharto, B,”Kebutuhan Air Tanaman untuk Penjadwalan Irigasi pada Tanaman Jeruk Keprok 55 di Desa Selorejo Menggunakan Cropwat 8.0,”Jurnal Irigasi,vol.12,no.2, pp.109,2018.
4) Kusuma, A. P,”DSS untuk Menganalisis pH Kesuburan Tanah Menggunakan Metode Single Linkage,”Jurnal EECCIS,pp. 61–66,2014.
5) J John,”Effect of pH,Humus Concentration and Molecular Weight On Conditional Stability Constants Of Cadmium,”Science Direct,vol.22,pp.1381-1388,April 2003.
6) Redaksi Alam Tani,2020."Panduan Teknis Budidaya Tomat",alamtani.com,[Online].http://www.alamtani.com [Diakses pada 20 Januari 2020 pukul 17.00 WIB]
7) Syahwil,M,”Panduan Mudah Simulasi dan Praktik Mikrokontroler Arduino, Yogyakarta:Penerbit Andi,2013.
8) Sadewo, A. D. B., Widasari, E. R., & Muttaqin, A.,” Perancangan Pengendali Rumah menggunakan Smartphone Android dengan Konektivitas Bluetooth.,”Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi Dan Ilmu Komputer, vol.1 no.5,pp. 415–425,2017.
9) Oktofani,Y. ,Soebroto,A.A. & Suharsono,A,”Sistem Pengendalian Suhu Dan Kelembaban Berbasis Wireless Embedded System,”vol.3, no6, pp.1- 9,2014.
10) Meivaldi, R,”Sistem Pengecekan Ph Tanah Otomatis Menggunakan Sensor Ph Probe Berbasis Android Dengan Algoritma Binary Search”, 2018.
11) N.Indrawan,” Pembuatan Water Level Sebagai Pengendali Water Pump Otomatis Sebagai Transistor” Jurnal Ilmu-Ilmu Teknik , vol.13, no.1, pp.59- 70, 2016..
12) Zubaili,I.,Fardian.&A.Mufti,”Rancang Bangun Sistem Kontrol Pemakaian Listrik Secara Multi Channel Berbasis Arduino(Studi Kasus Kantor LBH Banda Aceh),”Jurnal Online Teknik Elektro, vol.2, no.2, pp.30-35, 2017.
13) Bhrigu K Lahkar,”Prototype Home Security System Dengan Autentifikasi Ktp-El, vol.23 no.3, 2019.
LAMPIRAN
#include <LiquidCrystal_I2C.h>//library untuk lcd LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);//jenis lcd 16x2
int ph = A0;//pin pada sensor ph
int hum = A2;//pin pada sensor kelembapan int buz = 4;//pin pada buzzer
int rel = 2;//pin pada relay
int led = 13;//pin pada led saat tanaman disiram
void setup() {
lcd.begin();//inisialisasi memulai lcd
pinMode(hum, INPUT);//sensor kelembapan sebagai input pinMode(ph, INPUT);//sensor ph sebagai input
pinMode(buz, OUTPUT);//buzzer sebagai output yaitu indikator suara pada saat tanaman disiram
pinMode(led, OUTPUT);//led putih sebagai output yaitu indikator cahaya pada saat tanaman disiram
pinMode (rel, OUTPUT);
Serial.begin(9600);//menyetting kecepatan data dalam bits per second
lcd.setCursor(0, 0);//posisi baris pertama pada LCD lcd.print("SISTEM ");
lcd.setCursor(0, 1);//posisi baris kedua pada LCD lcd.print("PENYIRAM");
delay(3000);//delay selama 3 detik
lcd.clear();//LCD dibersihkan/dikosongkan
lcd.setCursor(0, 0);//posisi baris pertama pada LCD lcd.print("TANAMAN ");
lcd.setCursor(0, 1);//posisi baris kedua pada LCD lcd.print("OTOMATIS");
delay(3000);//delay selama 3 detik
lcd.clear();//LCD dibersihkan/dikosongkan
}
void loop() {
int a = 100 - (analogRead(hum) / 10.23);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Hum=");
lcd.print(a);
lcd.print("%");
int b = 7 - (analogRead(ph) / 146.14) + 1;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("pH=");
lcd.print(b);
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Tanaman disiram");
if (a < 60) { lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Tanaman disiram");
digitalWrite(rel, HIGH);
digitalWrite(led, HIGH);
digitalWrite(buz, HIGH);
lcd.clear();
}
if (b < 6) {
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Tanaman disiram");
digitalWrite(rel, HIGH);
digitalWrite(led, HIGH);
digitalWrite(buz, HIGH);
lcd.clear();
}
if (a >= 75 && b >= 6) { lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Tanaman selesai disiram");
digitalWrite(rel, LOW);
digitalWrite(led, LOW);
digitalWrite(buz, LOW);
lcd.clear();
} }
