SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL
ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA2560
LAPORAN AKHIR
Laporan Akhir ini Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro
Program Studi Teknik Elektronika
Oleh:
HANDIKA JAKA PRATAMA 0613 3032 0223
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL
ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA2560
LAPORAN AKHIR
Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Oleh:
Handika Jaka Pratama 061330320223
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Niksen Alfarizal, S.T.,M.Kom. Destra Andika Pratama, S.T., M.T. NIP. 19750816 200112 1 001 NIP. 19771220 200812 1 001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Ketua Program Studi Teknik Elektronika
iii
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Handika Jaka Pratama
NIM : 0613 3032 0223
Program Studi : Teknik Elektronika
Jurusan : Teknik Elektro
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat ini
dengan judul “SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN
BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA 2560” adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya
dari karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.
Palembang, Juli 2016
Penulis
Motto :
“Lakukan yang terbaik untuk semua hal, hasil tidak akan mengingkari proses” “Berpikir positif sebelum bertindak”
“Ridho Tuhan Karena Ridho Orang tua”.
“Sesungguhnya ALLAH SWT tidak akan merubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang
mengubah apa yang ada pada diri mereka sendiri (QS. Ar-ra’d :11)”
Kupersembahkan kepada :
v kedua orang yang selalu mencintai satu samalainnya yaitu mama dan papa yang
tidak perna lelah memberikan dukungan, semangat, motivasi dan doa dalam setiap
detik.
v Dosen pembimbing L.A saya yaitu Pak Niksen Alfarizal, S.T., M.kom dan Pak Destra
Andika Pratama, S.T., MT yang telah membimbing dan banyak membantu saya dalam
menyelesaikan Laporan Akhir ini.
v Satu-satunya saudari saya (Dwi Kurniati) yang selalu memberikan semangat,
dukungan dan doa.
v Seluruh keluarga besar, guru-guru dan dosen-dosen atas motivasinya.
v Kekasih yang selalu memberikan dukungan dan doa.
v Sahabat terbaikku Al Baiq Akbar, Rega, dan Billi Firdaus saputra yang selalu
memberikan dukungan .
v Sahabat seperjuangan Teknik Elektro program studi elektronika 2013 khususnya kelas
EB.
v ABSTRAK
SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA 2560
(2016 : xvii + 84 halaman + 71 gambar + 12 tabel + lampiran)
HANDIKA JAKA PRATAMA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Suatu alat yang bekerja secara otomatis haruslah memiliki sistem yang mampu
mengawasi kinerja alat tersebut, terlebih jika jarak atau lokasi peralatan yang
menjadi permasalahannya. Salah satu contohnya adalah sistem pengairan
tanaman. Jika sistem bekerja tanpa pengawasan, dikhawatirkan alat bekerja tidak
sesuai dengan apa yang diharapkan atau mengalami kesalahan. Sistem monitoring
pengairan tanaman berdasarkan kelembaban tanah menggunakan modul serial
ESP 8266 dan arduino mega 2560 adalah alat yang dapat memonitor kegiatan dari
sistem pengairan tanaman. Semua data dapat dilihat dari halaman web client
server thingspeak dalam bentuk diagram garis yang dilengkapi dengan nilai-nilai
kelembaban berupa nilai ADC (Analog Digital Converter), waktu pengiriman data
serta keterangan nilai maksimum dan minimum kelembaban tanah dalam rentang
waktu tertentu.
Kata kunci : Monitoring, Kelembaban tanah, Nilai ADC (Analog Digital Converter), Arduino Mega 2560, Modul serial ESP 8266, Web client server
ABSTRACT
IRRIGATION SYSTEM MONITORING SOIL MOISTURE ON PLANT USING THE MODULE SERIAL ESP ARDUINO MEGA 8266 AND 2560 ( 2016: xvii + 84 pages + 71 pictures + 12 tables + annex )
HANDIKA JAKA PRATAMA
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT ELECTRONIC ENGINEERING STUDY PROGRAM STATE POLYTECHNIC SRIWIJAYA
A tool that works automatically must have a system capable of monitoring the
performance of the tool, especially if the distance or location of equipment that
becomes the problem . One example is a plant watering system . If the system
works without supervision , it is feared the tool works not in accordance with
what was expected or encountered an error. The monitoring system is based on
soil moisture, watering plants using serial module arduino mega ESP 8266 and
2560 is a tool that can monitor the activities of crop irrigation systems . All data
can be viewed on the web page of the client server thingspeak in the form of a line
chart that comes with the values of moisture in the form of the value of ADC (
Analog Digital Converter ) , as well as information data transmission time
maximum and minimum values of soil moisture within a certain timeframe.
Keywords : Monitoring , Soil moisture , Value ADC ( Analog Digital Converter )
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
laporan akhir ini yang berjudul “SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA 2560” yang merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Pendidikan
Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Politeknik Negeri Sriwijaya.
Dalam penyusunan Laporan Akhir, penulis banyak mendapatkan bantuan
dari berbagai pihak hingga terselesainya laporan akhir ini mulai dari perancangan,
pengumpulan data dan sampai proses penyusunan laporan. Pada kesempatan ini
penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak
1. Niksen Alfarizal, S.T., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing 1 2. Destra Andika Pratama, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing 2
Yang telah memberikan banyak bimbingan dan masukan yang membantu
penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Penulisan juga mengucapkan
terima kasih atas bantuan yang telah diberikan sehingga dapat menyelesaikan
laporan akhir ini sesuai dengan ketentuan yang ditetapkan Politeknik Negeri
Sriwijaya, kepada :
1. Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku direktur Politeknik Negeri
Sriwijaya Palembang.
2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. selaku ketua jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
3. Bapak H. Herman Yani, S.T.,M.Eng. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
4. Bapak Amperawan, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika
5. Seluruh Dosen dan Staf-staf Program Studi Teknik Elektronika Politeknik
Negeri Sriwijaya Palembang
6. Mama dan Papa yang tidak henti-hentinya memberikan dukungan dan semangat
dalam penyelesaian Laporan Akhir ini.
7. Teman-teman ku Teknik Elektronika Angkatan 2013 yang telah memberi
semangat dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini.
Penulis menyadari dalam penulisan Laporan Akhir ini masih banyak
kekurangan untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat dibutuhkan demi
kesempurnaan laporan akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan
Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua khususnya mahasiswa-mahasiswi Teknik
Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.
Palembang, Juli 2016
ix DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN KEASLIAN ... iii
MOTTO ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Tujuan dan Manfaat ... 2
1.4.1 Tujuan ... 2
1.4.2 Manfaat ... 3
1.5. Metodologi Penulisan ... 3
1.5.1 Metode Literatur ... 3
1.5.2 Metode Konsultasi ... 3
1.5.3 Metode Observasi ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perangkat Arduino ... 5
2.1.2 Jenis-Jenis Arduino ... 7
2.1.3 Perangkat Arduino Mega2560 ... 9
2.2. Perangkat Lunak (Arduino IDE) ... 15
2.3. Sensor ... 15
2.3.1. Linearitas ... 16
2.3.2. Sensitivitas ... 17
2.3.3. Tanggapan Waktu ... 15
2.4. Sensor Kelembaban Tanah ... 18
2.5. Relay... 19
2.5.1. Prinsip Kerja Relay ... 20
2.5.2. Pole dan Throw pada Relay ... 21
2.5.3. Fungsi dan Aplikasi Relay ... 22
2.6. Pompa DC... 23
2.7. MicroSD ... 24
2.8. RTC (Real Time Clock) ... 24
2.9. Modul ESP 8266 ... 26
2.9.1. Spesifikasi ESP8266 ... 26
2.10. LCD (Liquid Cristal Display) ... 27
2.11. Catu Daya (Power Supply) ... 29
2.12. Adaptor Power Supply... 30
2.13. Kapasitor ... 31
2.14. Resistor ... 33
2.15. Dioda ... 34
2.16. Lampu LED ... 35
2.17. Komparator LM393... 36
2.18. Potensiometer Digital ... 37
BAB III RANCANG BANGUN 3.1. Umum ... 38
3.2. Tujuan Perancangan ... 38
xi
3.4. Diagram Blok Rangkaian ... 39
3.5. Flowchart ... 40
3.6. Prinsip Kerja Alat... 42
3.7. Gambar Rangkaian ... 43
3.7.1. Gambar Rangkaian Modul Arduino Mega2560 ... 44
3.7.2. Gambar Rangkaian Modul RTC ... 45
3.7.3. Gambar Rangkaian MicroSD... 46
3.7.4. Gambar Rangkaian Modul 4 Channel Relay dan Optocoupler 47 3.7.5. Gambar Rangkaian Modul ESP8266 ... 48
3.7.6. Gambar Layout Rangkaian ... 49
3.7.7. Gambar Board Perakitan ... 49
3.8. Perancangan Mekanik ... 50
3.9. Perancangan software ... 56
3.9.1 Instalasi Arduino IDE ... 56
BAB IV PEMBAHASAN 4.1. Umum ... 58
4.2. Tujuan Pengukuran ... 58
4.3. Alat-Alat Pendukung Pengukuran ... 59
4.4. Langkah-langkah Pengoperasian Alat ... 59
4.5. Langkah-Langkah Pengukuran ... 62
4.6. Titik Uji Pengukuran ... 62
4.7. Gambar Rangkaian dan Titik Pengukuran ... 62
4.7.1. Titik Pengukuran Input Dan Output Rangkaian ... 62
4.7.2. Titik Pengukuran VCC (Tegangan kerja alat)... 64
4.7.3. Titik Pengukuran Input (Source) ... 64
4.7.4. Titik Pengukuran Pin Komunikasi Serial ... 64
4.7.5. Titik Pengukuran Output (beban) ... 65
4.8. Analisa ... 74
4.8.1. Analisa Prinsip kerja kontroling ... 74
4.8.3 Analisa Prinsip Kerja Modul ESP 8266 dan Transfer Data ... 79
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 83
5.2. Saran ... 84
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Logo Arduino ... 5
Gambar 2.2. Arduino Mega2560 tampak atas ... 9
Gambar 2.3. Tampilan Framework Arduino mega ... 15
Gambar 2.4. Keluaran sensor ... 16
Gambar 2.5. Temperatur Berubah Secara Kontinyu... 17
Gambar 2.6. Sensor Kelembaban Tanah ... 18
Gambar 2.7. Bentuk dan Simbol Relay... 19
Gambar 2.8. Bagian-bagian Relay ... 20
Gambar 2.9. Jenis Relay Berdasarkan Pole dan Throw ... 22
Gambar 2.10. modul relay 4 channel ... 22
Gambar 2.11. Pompa DC ... 23
Gambar 2.12. MicroSD ... 24
Gambar 2.13. IC DS3231 ... 25
Gambar 2.14. Modul RTC... 25
Gambar 2.15. Modul ESP8266 ... 27
Gambar 2.16. LCD (Liquid Cristal Display) ... 29
Gambar 2.17. Rangkaian power supply sederhana ... 29
Gambar 2.18. Adaptor Power Supply ... 30
Gambar 2.19. Diagram blok Adaptor power supply ... 30
Gambar 2.20. Elektroda dan Elektrik ... 32
Gambar 2.21. Gambar Satu Contoh Resistor Dan Simbol Resistor ... 33
Gambar 2.22. Gambar dioda dan simbol dioda ... 34
Gambar 2.23. lampu LED ... 35
Gambar 2.24. Skema IC LM393 ... 36
Gambar 2.25. Potensiometer Digital ... 37
Gambar 3.1. Diagram blok sistem pengairan dan monitoring pada tanaman menggunakan modul serial ESP8266 dan Arduino Mega2560 ... 40
Gambar 3.3. Rangkaian sistem pengairan dan monitoring tanaman
menggunakan modul serial ESP 8266 dan Arduino Mega 2560 ... 43
Gambar 3.4. Rangkaian modul Arduino Mega2530 ... 44
Gambar 3.5. Arduino Mega2560 ... 44
Gambar 3.6. Rangkaian RTC (Real Time Clock) ... 45
Gambar 3.7. Modul RTC (Real Time Clock) ... 46
Gambar 3.8. Rangkaian microSD ... 46
Gambar 3.9. Rangkaian Modul 4 Channel 5V Relay dan Optocoupler ... 47
Gambar 3.10. Modul 4 Channel 5V Relay dan Optocoupler... 48
Gambar 3.11. Skema rangkaian modul ESP8266... 48
Gambar 3.12. Modul serial ESP8266 ... 49
Gambar 3.13. Layout rangkaian ... 49
Gambar 3.14. Board perakitan ... 49
Gambar 3.15. Perancangan mekanik sistem pengairan dan monitoring pada tanaman ... 50
Gambar 3.16. Perancangan mekanik tampak depan ... 51
Gambar 3.17. Perancangan mekanik tampak belakang ... 51
Gambar 3.18. Perancangan mekanik tampak samping ... 52
Gambar 3.19. Perancangan mekanik tampak atas ... 52
Gambar 3.20. Pipa dan keran penyaluran air ... 53
Gambar 3.21. Keran yang sudah terpasang di pipa ... 53
Gambar 3.22. Mekanik tampak depan ... 54
Gambar 3.23. Mekanik tampak atas ... 55
Gambar 3.24. Mekanik tampak belakang ... 55
Gambar 3.25. Mekanik tampak samping ... 56
Gambar 3.26. Software Arduino IDE versi 1.6.9 ... 56
Gambar 3.27. Program siap di upload ... 57
Gambar 4.1. Pengaturan kode data hotspot ... 60
Gambar 4.2. Gambar tampilan monitoring Via client server thingspeak ... 61
Gambar 4.3. Modul relay dalam keadaan aktif ... 61
xv
Gambar 4.5. Gambar titik pengukuran pada rangkaian ... 63
Gambar 4.6. Gambar diagram batang nilai resistansi terhadap nilai ADC .... 67
Gambar 4.7. Gambar diagram batang nilai resistansi terhadap nilai ADC .... 68
Gambar 4.8. Gambar soil moisture sensor dengan level kelembaban tanah .. 74
Gambar 4.9 Tampilan monitoring tanaman 1 dalam kondisi kering
dengan status menyiram tanaman 1 ... 77
Gambar 4.10 Tampilan monitoring tanaman 2 dalam kondisi kering
dengan status menyiram tanaman 2 ... 81
Gambar 4.11 Gambar 1 data nilai ADC yang terkirim dan disimpan di
memorycard. ... 81
Gambar 4.12 Gambar 2 data nilai ADC yang terkirim dan disimpan
di memory card ... 81
Gambar 4.13 gambar properti besar ukuran data file 418 byte yang
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Tabel data tegangan, arus, resistansi dan nilai ADC Sensor satu ...66
Tabel 4.2. Tabel data tegangan, arus, resistansi dan nilai ADC Sensor dua ...67
Tabel 4.3. Tabel ADC, code biner, dan satuan penyimpanan
data (ukuran data) pada sensor kelembaban tanah satu ...69
Tabel 4.4. Tabel ADC, code biner, dan satuan penyimpanan
data (ukuran data) pada sensor kelembaban tanah dua...70
Tabel 4.5. Data tanggal, bulan, tahun, code biner dan satuan
penyimpanan data (ukuran data) ...71
Tabel 4.6. Data jam, menit, code biner dan satuan
penyimpanan data (ukuran data). ...71
Tabel 4.7. Data detik dengan code biner beserta satuan
penyimpanan data (dalam bit dan byte). ...72
Tabel 4.8. Tabel beberapa karakter, desimal dalam tabel ASCII,
biner dan satuan penyimpanan datanya ...73
xvii
