2
the YL-83 sensor reading if it reads less than 2800, to check the capacity of the water tank using the ultrasonic sensor HC-SR04. The response time of controlling the system via telegram is affected by the internet connection.
Keywords: Internet of Things, Automatic Plant Watering, Automatic Canopy, ESP32, Telegram
1. Pendahuluan
Merawat tanaman merupakan kegiatan yang dilakukan dalam rangka memenuhi kebutuhan nutrisi atau kadar air yang dibutuhkan oleh tanaman. Kebutuhan air pada tanaman merupakan hal yang penting bagi kondisi tanaman. Tanaman akan tumbuh dengan baik bila diberi perawatan yang baik dan benar, yaitu dengan cara menyiram dengan air yang cukup ketika tanah kering secara teratur serta menjaga kelembapan tanahnya, bila tanaman kekurangan atau kelebihan air dapat menyebabkan tanaman tidak tumbuh dengan baik dan bisa saja tanaman akan mati. Seperti tanaman Peperomia argyreia yang tidak perlu sering disiram cukup seminggu 1-2 kali. [1] Tanaman Dracaena trifasciata memerlukan kondisi tanah yang kering dan penyiraman satu atau dua kali seminggu jika terlalu banyak disiram, akarnya akan busuk. [2] Tanaman Aglaonema commutatum dan Aglaonema anyaman yang tidak perlu banyak disiram cukup 3 hari sekali. Kedua tanaman ini dijaga pada kelembapan 70% - 85%. [3] Tanaman Alocasia baginda juga memerlukan tanah yang lembap namun tidak terlalu sering disiram ketika tanah kering saja, yang dijaga pada kelembapan 60%-80%. [4]
Kegiatan merawat tanaman pun terkadang terhalang oleh waktu dan kesibukan selama masa pandemi, dengan banyaknya pekerjaan dan kegiatan banyak orang yang lalai untuk memenuhi kebutuhan tanaman, yang dapat menyebabkan tanaman kekeringan sehingga tanaman menjadi layu. Hal ini pun sering dialami oleh penulis dimana lalai untuk meyiram tanaman sehingga pada esok hari tanaman terlihat layu, dan juga lalai untuk memindahkan tanaman ketika hujan turun, karena tanaman yang berada ditempat terbuka dan hanya membutuhkan air yang secukupnya saja harus terkena banyak air hujan yang dapat menyebabkan tanaman kelebihan air dan jika terjadi terus terus dapat menyebabkan akar tanaman menjadi busuk. Oleh karena itu agar beberapa masalah tersebut tidak terjadi, penulis akan merancang suatu alat yang dapat bekerja secara otomatis maupun dapat dikontrol untuk memenuhi kadar air bagi tanaman serta mempertahankan kelembapan tanaman. Menggunakan sensor kelembapan tanah YL-69 untuk mengetahui kelembapan tanah sehingga pengontrolan dan penyiraman lebih baik sesuai dengan kondisi tanah pada tanaman.
Dengan direalisasikannya alat yang dapat monitoring dan controlling beberapa tanaman ini yang terkoneksi dengan telegram diharapkan dapat memenuhi kebutuhan tanaman serta tanaman lebih terawat dengan efektif dan efisien sehingga dapat tumbuh dengan baik.
3
2. Metode
2.1 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras yang ditunjukan pada Gambar 1, terdiri dari beberapa komponen, yaitu ESP32 merupakan mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengontrol utama rangkaian elektronik yang dapat tersambung dengan internet (wi-fi) agar dapat mengontrol pompa air dan kanopi serta memantau kelembapan tanaman dan kapasitas bak air melalui aplikasi telegram. Sensor masukan alat terdiri dari 5 sensor kelembapan (YL-69) untuk membaca kelembapan tanah pada tanaman, 1 sensor hujan (YL-83) untuk mendeteksi adanya hujan, dan 1 sensor ultrasonik (HC-SR04) untuk mengecek kapasitas bak air. Keluaran alat terdiri dari 5 pompa yang tersambung dengan modul relay sebagai saklar yang terhubung dengan pompa air untuk mengairi tanaman, 2 servo untuk menggerakkan kanopi, LCD untuk menampilkan hasil pembacaan sensor, dan buzzer sebagai penanda pompa menyala dan ketika air pada bak air habis buzzer akan menyala sebagai tanda air habis. Terdapat power supply 12V 5A sebagai sumber tegangan.
2.2 Rangkaian Alat
Rangkaian alat ditunjukan pada Gambar 2 yang teridiri dari ESP32 sebagai mikrokontroler, sensor kelembapan (YL-69), sensor hujan (YL-83), sensor ultrasonik (HC- SR04), relay module, LCD 20x4, LED, buzzer, servo, dan pompa DC 5V
Gambar 1. Diagram Kotak Perangkat Keras.
4 2.3 Gambar Alat
Gambar 2. Rangkaian Alat.
Gambar 3. Gambar Keseluruhan Alat.
5
Pada Gambar 4 merupakan bagian dalam pada bagian kontrol yang terdapat komponen seperti ESP32 dan LCD, pada Gambar 5 merupakan gambar alat bagian dalam yang terdapat relay module yang terhubung dengan pompa DC 5V.
2.4 Perancangan Perangkat Lunak
Gambar 6 merupakan gaftar alir perintah pesan dari telegram dimulai dari inisialisasi SSID dan password Wi-fi. Lalu pengecekan koneksi dengan Wi-fi. Ketika sudah tersambung dengan Wi-fi, akan dilanjutkan koneksi ke aplikasi telegram, dan jika sudah tersambung dengan bot telegram, pengguna dapat mengontrol alat menggunakan pesan telegram
Untuk membuka kanopi dapat dilakukan dengan mengirimkan pesan
“/bukakanopi” pada telegram, lalu ESP32 akan menjalankan perintah untuk menyalakan servo agar kanopi terbuka dan mengirimkan pesan ke telegram “Kanopi terbuka”. Untuk menutup kanopi dapat dilakukan dengan mengirimkan pesan “/tutupkanopi” pada telegram, lalu ESP32 akan menjalankan perintah untuk menyalakan servo agar kanopi tertutup dan mengirimkan pesan ke telegram “Kanopi tertutup”.
Untuk menyalakan pompa pada alat ini ada 2 cara penyiraman, menyiram secara bersamaan atau menyiram hanya salah satu pot saja. Untuk menyiram bersamaan dapat dilakukan dengan mengirimkan pesan”/semuapompa” pada telegram, lalu ESP32 akan mengaktifkan relay yang tersambung dengan pompa. Kondisi awal modul relay pada keadaan normally closed (GND pompa terhubung dengan NO (Normally Open) modul relay dan power supply terhubung dengan Com modul relay) akan aktif dan menyalakan semua pompa untuk menyiram tanaman. Cara menyiram salah satu pot tanaman saja dapat dilakukan dengan mengirimkan pesan ”/pompa1” (atau sesuai tanaman yang ingin disiram seperti pada Gambar 6) pada telegram, yang nantinya ESP32 akan mengaktifkan relay dan menyalakan pompa 1 sesuai yang penulis kirim ke telegram untuk menyiram tanaman.
LCD
ESP32
Relay
Gambar 4. Alat Bagian Dalam.
Gambar 5 Alat Bagian Dalam
6
Gambar 7 merupakan gaftar alir perintah pesan dari telegram untuk mengecek kelembapan tanah dan mengecek kapasitas bak air, untuk mengecek kelembapan tanah pada tiap pot dapat dilakukan dengan mengiriman pesan “/sensor” pada telegram, lalu
Gambar 6 Gaftar Alir Penyiraman Tanaman
Gambar 7 Gaftar Alir Pembacaan Sensor Kelembapan dan Ultransonik dan Buka Tutup Kanopi.
7
hasil pembacaan sensor kelembapan tanah akan dikirimkan ke bot telegram dan ditampilkan ke LCD.
Untuk mengecek kapasitas air pada tangki dapat dilakukan dengan mengirim pesan “/cektangki” pada telegram, lalu hasil pembacaan sensor ultrasonik akan dikirimkan ke bot telegram dan ditampilkan ke LCD.
Cara Kerja penyiraman otomatis dimulai dengan inisialisasi ESP32 dengan membaca kondisi kelembapan tanah menggunakan sensor kelembapan YL-69 yang terdapat pada tiap pot. Ketika tanah pada salah satu tanaman terindikasi kering (kelembapan pada sensor terbaca kurang dari 25%), maka hasil pembacaan sensor diproses di ESP32 untuk mengaktifkan relay yang tersambung dengan pompa akan menyala selama 7 detik pada tanaman 1 dan 4, sedangkan pada tanaman 2,3, dan 5 pompa akan menyala selama 6 detik.
Cara kerja kanopi otomatis dilmulai dengan inisialisasi ESP32 dengan membaca sensor hujan YL-83. Jika hujan turun dan terbaca nilai kurang dari 2800, maka servo bergerak menutup kanopi. Jika hujan sudah reda dan sensor terbaca nilai lebih dari 2800, gerak servo akan membuka kanopi.
Cara kerja pengecekan bak air dimulai dengan inisialisasi ESP32 dengan membaca jarak antara air dengan sensor ultrasonik. Jika terbaca lebih dari 21cm maka kondisi bak air kosong, maka ESP32 akan menayalakan buzzer selama 5 detik serta mengirim pesan ke telegram “Air pada tangki habis".
Gambar 8 Gaftar Alir Penyiraman, Kontrol Kanopi, dan Pengecekan Bak Air.
8
3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Pengujian Sensor Kelembapan Yl-69
Pengujian Sensor kelembapan ini dilakukan untuk menentukan batas nillai tanaman saat kering dan saat basah. Nilai tersebut digunakan sebagai acuan pengaktifan relay untuk menyiram tanaman. Untuk mendapatkan hasil yang akurat sensor kelembapan dibiarkan tertancap di tanah selama 15 menit dan. Penempatan sensor kelembapan ditancapkan pada kedalaman 4cm, dengan jarak 5cm sebelah batang tanaman. Media tanam yang digunakan kelima tanaman untuk menguji adalah tanah dengan campuran sekam yang belum disiram selama 2 hari. Tabel 1 di bawah merupakan hasil pengujian.
Tabel 1. Nilai Acuan kelembapan Tanaman.
Setelah pengujian didapatkanlah nilai batas bawah 1000 dan batas atas 4095. Nilai 1000 merupakan kondisi basah, sedangkan kondisi batas kering bernilai 4095. Berdasarkan Tabel 1 diketahui kondisi tanah kering pada Peperomia argyreia bernilai 75%, ketika tanah bernilai di bawah 75% maka pompa 1 akan menyala. Kondisi tanah kering pada Dracaena trifasciata bernilai 25%, ketika tanah bernilai dibawah 25% maka pompa 2 akan menyala, untuk tanaman Dracaena trifasciata memerlukan kondisi tanah yang kering dan penyiraman satu atau dua kali seminggu. Kondisi tanah kering pada Aglaonema commutatum dan Aglaonema anyaman bernilai 75%, ketika tanah bernilai dibawah 75% maka pompa 3 dan 5 akan menyala, untuk tanaman Aglaonema commutatum dan Aglaonema anyaman dijaga pada kelembapan di atas 75%. Kondisi tanah kering pada Alocasia baginda bernilai 65%, ketika tanah bernilai di bawah 65% maka pompa 4 akan menyala, untuk tanaman Alocasia baginda dijaga pada kelembapan 60%-80%.
No Tanaman Nilai
Kelembapan Tanah
Nilai Konversi ke Persen
Kondisi Tanah
1 Peperomia Semangka (Peperomia argyreia)
1765 75% Kering
1451 85% Basah
2 Lidah Mertua (Dracaena trifasciata)
3584 25% Kering
1556 82% Basah
3 Sri Rezeki
(Aglaonema commutatum)
1772 75% Kering
1459 85% Basah
4 Dragon Scale (Alocasia baginda)
1769 65% Kering
1510 83% Basah
5 Lady Valentine (Aglaonema anyamane)
2054 75% Kering
1543 82% Basah
9
Tabel 2 dan Tabel 3 di bawah merupakan hasil pengamatan kelembapan tanaman selama 2 hari, dimana kondisi tanaman belum disiram selama 2 hari. Dengan pembacaan nilai kelembapan dilakukan tiap 2 jam sekali, yang dilakukan dengan cara mengirimkan pesan “/sensor” ke telegram menggunakan fitur schedule message, pesan akan terkirim pada jam - jam yang sudah ditentukan oleh pengguna dan hasil pembacaan sensor kelembapan akan ditampilkan ke LCD dan bot telegram seperti pada Gambar 10 dan Gambar 11. Untuk hasil pengamatannya dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Keterangan :
T1 = Tanaman 1, T2 = Tanaman 2, T3 = Tanaman 3, T4 = Tanaman 4, dan T5 = Tanaman 5.
Hari Pertama
Tabel 2. Hasil Pengamatan Kelembapan Tanah Hari Pertama.
Hari Kedua
Tabel 3. Hasil Pengamatan Kelembapan Tanah Hari Kedua.
Jam
Kelambaban Tanaman
T1 T2 T3 T4 T5
07.00 80% 63% 78% 76% 79%
09.00 82% 62% 77% 76% 78%
11.00 82% 62% 76% 75% 77%
13.00 81% 59% 75% 75% 77%
15.00 81% 58% 75% 75% 77%
17.00 81% 58% 86% 75% 76%
19.00 80% 58% 83% 76% 76%
21.00 80% 57% 83% 77% 76%
23.00 80% 56% 83% 78% 75%
Jam
Kelambaban Tanaman
T1 T2 T3 T4 T5
01.00 80% 56% 84% 78% 75%
03.00 80% 56% 84% 76% 75%
05.00 81% 56% 84% 77% 83%
07.00 78% 55% 83% 77% 83%
09.00 76% 53% 83% 75% 81%
11.00 76% 52% 82% 74% 80%
13.00 87% 52% 82% 72% 81%
15.00 84% 52% 83% 72% 80%
17.00 85% 51% 83% 71% 80%
19.00 85% 51% 83% 70% 80%
10 3.2 Pengujian Sensor Hujan YL - 83
Pengujian sensor hujan ini dilakukan untuk mendeteksi turunnya hujan.
Didapatkan nilai jika hujan turun (mulai gerimis) dan terbaca nilai kurang dari 2800, maka servo bergerak menutup kanopi. Jika hujan sudah reda dan sensor terbaca nilai lebih dari 2800, servo akan membuka kanopi. Untuk hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Pengujian Sensor Hujan.
Gambar 12 merupakan tampilan bot Telegram saat membuka dan menutup kanopi, ketika sensor terbaca <2800 maka kanopi akan tertutup seperti pada Gambar 14, dan ketika sensor terbaca >2800 maka kanopi akan terbuka seperti pada Gambar 13.
No. Nilai Sensor Hujan Gerak Servo
1 <2800 Menutup Kanopi
2 >2800 Membuka Kanopi
Gambar 11. Tampilan LCD. Gambar 10. Tampilan Pada Telegram.
Gambar 9. Tampilan LCD saat Semua Pompa Menyala.
11 3.3 Pengujian Sensor Ultrasonik HC-SR04
Pengujian sensor ultrasonik ini dilakukan untuk mendeteksi ketinggian air dalam bak atau kapasitas bak air, pembacaan sensor ultrasonik ini menentukan habis atau tidaknya air di dalam bak. Jika sensor ultrasonik membaca jarak permukaan air dengan sensor kurang dari 6cm menandakan air pada bak penuh seperti pada Gambar 15, jika sensor membaca jarak permukaan air dengan sensor ultrasonik kurang dari 15cm menandakan masih ada setengah air di bak seperti pada Gambar 16, Jika sensor ultrasonik membaca jarak permukaan air dengan sensor lebih dari 21cm menandakan bak air kosong seperti pada Gambar 17. Untuk hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 5.
Gambar 12. Buka Tutup Melalui Pesan Telegram.
Gambar 14. Kanopi Tertutup. Gambar 13. Kanopi Terbuka.
12
Tabel 5. Pengujian Sensor Ultrasonik.
No. Jarak Ultrasonik dengan Permukaan Air
Kapasitas Bak Air
1 >21cm Kosong
2 <15cm Air Masih 1/2
3 <6cm Penuh
Gambar 15. Kondisi Bak Air Penuh.
Gambar 16. Kondisi Bak Berisi Setengah Air.
Gambar 17. Kondisi Bak Air Kosong.
13 3.4 Pengujian Pesan Telegram
Pengujian menggunakan perintah telegram dilakukan untuk mengetes apakah perintah pesan melalui telegram dapat dilakukan untuk mengontrol penyiraman, pembukaan dan penutupan kanopi, pembacaan sensor kelembapan dan pengecekan kapasitas bak air, serta menghitung waktu respons yang dibutuhkan pesan dari telegram agar bisa mengaktifkan pompa dan servo, serta menampilkan pembacaan sensor pada beberapa kondisi yang berbeda. Kondisi yang dilakukan pada saat melakukan pengujian adalah pada saat Cuaca hujan dan tidak hujan, lalu saat di rumah (dekat dengan alat) dan diluar rumah(penulis melakukan pengujian di kampus UKSW). Untuk menghitung selisih waktu dari saat pesan terkirim sampai aktifnya alat dengan menggunakan stopwatch pada telepon genggam. Pada tiap pengujian ini, tiap perintah pesan akan di kirim ulang sebanyak 5 kali untuk mendapatkan rata – rata waktu respons. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 6 dan Tabel 7.
Saat Cuaca Terang ( Tidak Hujan)
Tabel 6. Pengujian Waktu Respons Pesan Telegram Saat Cuaca Terang.
No Perintah Pesan Waktu Respons (detik) Keterangan Dalam
Rumah
Luar Rumah 1 Mengecek kelembapan
tanaman(/sensor)
4,8 4,8 Berhasil
2 Menyalakan semua
pompa(/semuapompa)
5,3 6,2 Berhasil
3 Menyalakan pompa1- 5(/pompa1 – /pompa5)
5,9 5,6 Berhasil
4 Menggerakkan
servo(/bukakanopi)
4,4 4,7 Berhasil
5 Mengecek kapasitas bak air(/cektangki)
5,1 5,5 Berhasil
Saat Cuaca Hujan
Tabel 7. Pengujian Waktu Respons Pesan Telegram Saat Cuaca Hujan.
No Perintah Pesan Waktu Respons ( detik) Keterangan Dalam
Rumah
Luar Rumah
1 Mengecek kelembapan tanaman(/sensor)
5,6 6,6 Berhasil
2 Menyalakan semua
pompa(/semuapompa)
5,8 6,3 Berhasil
3 Menyalakan pompa1- 5(/pompa1 – /pompa5)
5,6 5,5 Berhasil
14
4 Menggerakkan
servo(/bukakanopi)
4,6 4,9 Berhasil
5 Mengecek kapasitas bak air(/cektangki)
4,5 5,1 Berhasil
Dari Tabel 6 dan Tabel 7 didapatkan hasil bahwa waktu yang dibutuhkan agar alat bekerja dari saat pesan masuk di dalam dan luar saat cuaca terang dan saat hujan butuh waktu selama 4-6 detik. Jadi waktu respons pesan telegram untuk bisa mengaktifkan komponen bergantung dengan koneksi Wi-fi, pesan akan direspons dengan durasi 4- 6 detik.
4. Kesimpulan
Pengujian pada alat Rancang Bangun Alat Penyiram Tanaman Otomatis dengan Kanopi Otomatis berbasis Internet of Thingsdapat dikatakan bahwa alat bekerja dengan baik, pada pengujian memonitor kelembapan tanaman menggunakan sensor kelembapan yang ditancapkan pada tiap tanaman, ketika tanaman dalam kondisi kering bernilai kurang dari 25%, ESP32 dapat mengaktifkan relay yang tersambung pompa untuk menyiramnya. Pada pengujian sensor hujan, ketika sensor hujan terbaca nilai kurang dari 2800, kanopi akan tertutup saat hujan turun, lalu akan terbuka saat bernilai lebih dari 2800. Alat dapat memonitor kapasitas bak air, sensor ultrasonik dapat membaca jarak permukaan air dengan sensor, jika lebih dari 21cm menandakan bak air kosong, jika kurang dari 15cm menandakan masih ada setengah air di bak, dan jika kurang dari 6cm menandakan air pada bak penuh. Pada aplikasi telegram dapat beroprasi dengan baik, waktu respons pesan telegram untuk bisa mengaktifkan komponen bergantung dengan koneksi Wi-fi, pesan akan direspons dengan durasi 4 - 6 detik. Aplikasi Telegram berfungsi dengan baik, dapat memonitor kelembapan tanaman, dapat menyalakan semua atau salah satu pompa, dapat membuka dan menutup kanopi, dan mengecek kapasitas bak air.
