Perpustakaan Universitas Gunadarma BARCODE
BUKTI UNGGAH DOKUMEN PENELITIAN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS GUNADARMA
Nomor Pengunggahan
SURAT KETERANGAN
Nomor: 76/PERPUS/UG/2020Surat ini menerangkan bahwa:
Nama Penulis : ADITYA BAYU KRESNA Nomor Penulis : 10416201
Email Penulis : adityabayu@student.gunadarma.ac.id Alamat Penulis : komplek marinir
dengan penulis lainnya sebagai berikut:
Penulis ke-2/Nomor/Email : Veronica Ernita Kristianti / 130105 /
Telah menyerahkan hasil penelitian/ penulisan untuk disimpan dan dimanfaatkan di Perpustakaan Universitas Gunadarma, dengan rincian sebagai berikut :
Nomor Induk : FTI/IB/PENELITIAN/76/2020
Judul Penelitian : PROTOTIPE ALAT PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR KELEMBABAN BERBASIS ARDUINO UNO
Tanggal Penyerahan : 14 / 05 / 2020
Demikian surat ini dibuat untuk dipergunakan seperlunya dilingkungan Universitas Gunadarma dan Kopertis Wilayah III.
PROTOTIPE ALAT PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR KELEMBABAN BERBASIS ARDUINO UNO
1
Aditya Bayu Kresna, 2Veronica Ernita Kristianti
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma
1
adityabayu@student.gunadarma.ac.id, 2veronica@staff.gunadarma.ac.id
Abstrak
Otomasi salah satu tujuan dalam perkembangan teknologi, alat penyiram otomatis untuk tanaman merupakan salah satu penerapannya. Alat ini memerlukan komponen dasar berupa Arduino UNO, sensor kelembaban, buzzer, LCD 16x2, relay, pompa air serta sumber daya sebesar 5 V dan 3,3 V. Pembuatan prototipe alat penyiram tanaman otomatis dan pengujian menggunakan 3 jenis media tanam yaitu pupuk kandang, kompos, dan sekam padi. Pengujian dilakukan dengan menancapkan probe sensor kelembaban pada media tanam. Sensor kelembaban membaca kadar air dalam tanah dan memberikan informasi berupa sinyal analog yang akan diterima Arduino UNO. Arduino UNO membaca kemudian ditampilkan oleh LCD dalam bentuk nilai ADC. Penentuan nilai ADC sebagai batas pompa air aktif dan tidak aktif. Pengujian yang di dapat jumlah frekuensi pompa air menyala dalam waktu 1 menit pada pupuk sekam padi lebih banyak dibanding pupuk kompos dan pupuk kandang. Struktur pupuk kompos dan pupuk kandang lebih padat dibanding pupuk sekam padi, maka air lebih cepat mengalir. Perbedaan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran nilai tegangan pada ketiga media tanam rata rata 0,3 volt.
Kata Kunci: Arduino UNO, Modul Sensor Kelembaban, relay, pompa air, buzzer, I2C,
LCD 16x2.
1. PENDAHULUAN
Tanaman merupakan salah satu makhluk hidup yang membutuhkan air untuk perkembangan hidupnya. Tanah yang subur merupakan salah satu syarat agar tanaman dapat tumbuh dengan baik. Tingkat kesuburan dapat dipengaruhi dengan intensitas air yang dikandungnya. Dalam prakteknya, manusia masih mengalami kendala dalam merawat tanaman, mulai dari kadar air pada tanaman sampai sibuknya manusia dalam beraktivitas sehingga tidak teratur dalam memantau tanaman untuk menyiramnya.
Perkembangan sistem teknologi di Indonesia, membawa suatu perubahan dan tuntutan dalam segala bidang kehidupan, yang tentunya akan membawa kepada suatu arah perubahan yang lebih maju dan memudahkan kegiatan manusia. Perkembangan teknologi khususnya pada otomatisasi kendali suatu sistem, semakin hari semakin menarik untuk dikembangkan dengan sistem otomatisasi ini dapat memudahkan peran manusia dalam menyelesaikan setiap pekerjaannya dengan ringan, dan efisien. Salah satu contoh yang dapat diterapkan dari teknologi tersebut adalah sistem penyiraman
tanaman. Penyiraman tanaman erat hubungannya dengan kelembaban air dalam tanah. Kebutuhan air yang tetap merupakan salah satu hal yang sangat penting. Kekurangan kadar air atau kelebihan kadar air dapat mengakibatkan tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik, sehingga, diperlukan suatu sistem yang dapat bekerja secara otomatis untuk melakukan penyiraman tanaman.
Dengan latar belakang ini maka dirancang sebuah alat penyiram tanaman otomatis mengunakan sensor kelembaban tanah kemudian diproses oleh Arduino UNO dan diinstruksikan kepada LCD untuk menampilkan nilai kelembaban tanah. Oleh karena itu, penelitian ini membahas tentang otomatisasi penyiram tanaman otomatis.
2. METODE PEMBUATAN SISTEM PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS
Pembuatan sistem penyiram tanaman otomatis diawali dengan blok diagram yang menjelaskan secara umum sistem ini dibentuk. Blok diagram tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Blok Alat Sistem Penyiram Otomatis
Pada Gambar 1 merupakan blok diagram pada prototipe sistem penyiram tanaman otomatis. Pertama penyambungan power line tegangan 220 VAC yang berasal dari PLN ke adaptor yang berfungsi sebagai pengubah tegangan dan arus. Pada adaptor berfungsi sebagai pengubah tegangan PLN 220 VAC menjadi 12 VDC yang dihubungkan langsung ke Arduino UNO. Bagian komponen input yaitu sensor kelembaban disambungkan ke bagian input analog pada ardunio UNO dan pada bagian
output dihubungkan ke bagian masing masing komponennya.
Blok input, sensor kelembaban dihubungkan ke bagian pin analog in Arduino UNO. Sensor kelembaban digunakan untuk membaca lalu mengirimkan sinyal input ke Arduino UNO. Sensor ini terdiri dari dua elektroda yang akan membaca kadar air pada daerah di sekitarnya. Sensor ini ditempatkan dengan cara ditancapkan ke media tanam. Pada blok proses terdapat Arduino UNO yang berfungsi sebagai pusat proses sinyal
input yang diperoleh dari sensor kelembaban serta proses pemrograman dengan bahasa
C yang telah di rancang pada Arduino UNO. Kemudian pada output Arduino UNO dihubungkan ke relay, pompa air, buzzer, dan LCD.
Pada blok output terdapat 4 komponen yaitu relay, pompa air, buzzer, dan LCD.
Relay pada blok output berfungsi sebagai saklar otomatis untuk menghidupkan dan
mematikan pompa air. Relay bagian NO dihubungkan kebagian sumber 220 VAC. Sedangkan bagian C terhubung deengan pompa air. Bagian input relay terhubung
dengan Arduino UNO sebagai input untuk menghidupkan dan mematikan pompa air. Pompa air aktif jika pada output Arduino UNO terhubung pada relay ON kemudian akan memompa air ke tanaman. Jika pada output Arduino yang terhubung relay OFF, kemudian pompa air akan berhenti memompa air ke tanaman. Buzzer ON jika pin
output Arduino UNO aktif yang membuat buzzer berbunyi. Jika pin output Arduino
UNO tidak aktif, maka buzzer akan berhenti berbunyi. LCD berfungsi menampilkan hasil kelembaban sesuai dengan output dari sensor kelembaban yang di proses terlebih dahulu pada Arduino UNO.
Skematik dari alat penyiram otomatis yang dibuat dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Skematik Rangkaian Alat Penyiram Otomatis
Pembuatan sistem penyiram otomatis dalam penelitian ini digambarkan secara sederhana melalui flowchart yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Adaptor dihubungkan ke sumber tegangan PLN 220 VAC yang selanjutnya diubah menjadi tegangan arduino UNO. Komponen mendapat sumber tegangan dari arduino yang aktif dan melakukan inisialisasi. Sensor kelembaban akan membaca nilai kelembaban tanah. Nilai kelembaban tanah diubah menjadi nilai ADC. Pada kondisi nilai ADC lebih dari 300 maka relay akan ON. Relay ON mengaktifkan pompa untuk mengalirkan air menuju pot tanaman. LCD akan menampilkan karakter “Kelembaban Tanah” “Kurang Air” “Nilai Sensor” dan buzzer akan aktif. Pada kondisi nilai ADC kurang dari 300 maka relay akan OFF. Relay OFF menonaktifkan pompa sehingga air akan berenti mengalir ke pot tanaman. LCD menampilkan karakter “Kelembaban Tanah” “Cukup Air” “Nilai Sensor” dan buzzer akan berhenti berbunyi. Sensor akan terus berputar membaca kelembaban tanah pada setiap kondisi. Program looping alat ini akan terus berjalan selama power ON atau mendapat aliran listrik dari sumber.
Metode yang digunakan untuk melakukan pengujian terhadap alat ditunjukkan pada Gambar 4. Proses pengujian meliputi pengukuran kelembaban dengan alat yang telah dirancang pada 3 jenis pupuk dalam 3 kondisi tanah: kering, lembab, dan basah.
Gambar 4. Metode Pengujian Alat terhadap 3 Jenis Media Tanam
Metode pengujian ini digunakan agar dapat diketahui reaksi alat jika dilakukan pengujian terhadap pupuk sekam pagi, pupuk kandang, dan pupuk kompos. Ketiga media tanam ini kemudian dilakukan pengujian pula terhadap kondisi pupuknya, kering, lembab, dan basah.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan pada 3 kondisi, yaitu kering, lembab dan tanah basah dalam mikrokontroler dengan indikator LCD. Pengukuran dilakukan pada 3 media tanam yang berbeda yaitu pupuk sekam padi, pupuk kandang, dan pupuk kompos. Hasil pengukuran tegangan alat dengan media tanam menggunakan pupuk sekam padi dapat dilihat pada Table 1.
Tabel 1 yaitu pengukuran dilakukan dengan media tanam pupuk sekam padi. Nilai analog yang terdeteksi sebesar 674 pada kondisi kering dengan tegangan sebesar 2,47 V. Kondisi lembab bernilai 225 dengan tegangan sebesar 1,01 V dan pada kondisi basah bernilai 187 dengan nilai tegangan 0,92 V. Pengukuran tegangan pada pupuk sekam padi memiliki perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan tegangan, yaitu rata rata sebesar 0,3 V.
Tabel 1. Pengukuran Tegangan Alat dengan Media Tanam Pupuk Sekam Padi
Hasil pengukuran tegangan alat dengan media tanam menggunakan pupuk kandang dapat dilihat pada Table 2.
Tabel 2. Pengukuran Tegangan Alat dengan Media Tanam Pupuk Kandang
Tabel 2 yaitu pengukuran tegangan alat dengan media tanam menggunakan pupuk kandang. Nilai analog pada kondisi kering sebesar 402 dan tegangan sebesar 1,57 V. Kondisi lembab bernilai 222 dengan tegangan bernilai 0,97 V. Dan pada kondisi basah bernilai 188 dengan nilai tegangan 0,85 V. Pengukuran tegangan pada pupuk kandang memiliki perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan tegangan, yaitu rata rata sebesar 0,26 V.
Pengukuran tegangan alat yang ketiga dilakukan pada media tanam yang menggunakan pupuk kompos, Tabel 3 menunjukkan hasil pengukuran tegangan alat tersebut.
Tabel 3. Pengukuran Tegangan Alat dengan Media Tanam Pupuk Kompos
Tabel 3 yaitu pengukuran tegangan alat yang menggunakan media tanam pupuk kandang. Nilai analog pada kondisi kering sebesar 438 dengan tegangan sebesar 1,91 V. Kondisi lembab bernilai 258 dengan tegangan bernilai 0,12 V. Dan pada kondisi basah bernilai 182 dengan tegangan 0,62 V. Pengukuran tegangan pada pupuk kompos
memiliki perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan tegangan, yaitu rata rata sebesar 0,27 V.
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, terdapat perbedaan hasil dengan pehitungan nilai analog yang dikonversikan ke sebuah arduino secara matematik. Dimana secara teori nilai Vanalog adalah sebesar 0.00322580. Setiap angka 1 desimal mewakili tegangan sebesar 0.00322580 volt. Kemudian untuk menghitung tegangan data analog yang telah didapat dengan mengkalikan data analog dengan tegangan yang mewakili tiap 1 data analog.
Artinya data analog yang bernilai 402 mewakili tegangan sebesar 1,3 V. Adanya selisih dan kesalahan faktor pada tegangan LCD terjadi karena tegangan yang dibaca oleh sensor kelembaban bergantung pada air yang terdapat pada tanah yang diukur. Semakin kering kondisi sensor, maka nilai output makin besar dan makin lembab kondisi sensor maka nilai output semakin kecil. Ketika nilai sensor melebihi dari batas yaitu > 300 maka otomatis pompa menyala sampai nilai yang terdeteksi kurang dari 300 dan pompa berhenti.
Pengujian selanjutnya dilakukan untuk melihat respon dari tiap komponen saat pengujian dengan media uji yang berbeda. Pengujian dilakukan dengan menancapkan sensor kelembaban pada masing masing media tanam dan melihat respon relay, buzzer, dan tampilan pada LCD pada Table 4.
Tabel 4. Respon Tiap Komponen pada Kondisi yang Berbeda
Dari hasil percobaan didapatkan bahwa alat bekerja sesuai dengan rancangan. Saat kondisi kering maka LCD akan menampilkan “Kurang Air”, buzzer akan on dan
relay menjadi aktif sehingga pompa air akan menyala mengalirkan air dari
penampungan ke tanaman. Dan jika kondisi tanah lembab dan basah, LCD akan menampilkan “Cukup Air”, buzzer akan off dan relay menjadi off sehingga pompa air akan berhenti mengalirkan air.
Pengujian alat berikutnya melakukan pengukuran frekuensi pompa aktif. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh campuran dari pupuk dengan tanah terhadap jumlah frekuensi pompa menyala. Hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 5.
Hasil pada Table 5 menunjukkan bahwa struktur pada pupuk sekam padi lebih renggang sehingga air lebih cepat mengalir dibuktikan dengan banyaknya jumlah frekuensi pompa mengalirkan air. Sedangkan pada pupuk kandang dan pupuk kompos struktur pada pupuk tersebut lebih padat dan rapat.
Tabel 5. Pengukuran Frekuensi Pompa Aktif terhadap 3 Jenis Pupuk
4. KESIMPULAN
Pengujian telah dilakukan dengan Protoipe Alat Penyiram Tanaman Otomatis pada 3 jenis media tanam. Jika nilai ADC melebihi 300, maka tanah dalam kondisi kering, LCD menampilkan keterangan “Kurang Air” sehingga buzzer kemudian relay aktif menyalakan pompa air dan mengalirkannya ke tanaman. Saat nilai ADC yang terdeteksi kurang dari 300 maka tanah dianggap dalam kondisi lembab. Buzzer dan
relay off sehingga pompa air berhenti mengalirkan air pada tanaman dan LCD
menampilkan keterangan “Cukup Air”. Perbedaan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran nilai tegangan pada ketiga media tanam rata rata 0,3 volt. Pada pengujian 3 jenis media tanam, frekuensi pompa air menyala lebih banyak pada pupuk sekam padi dibandingkan dengan pupuk kandang dan pupuk kompos. Pada pupuk sekam padi pompa air aktif sebanyak 10 kali dan pada pupuk kompos dan kandang sebanyak 1 kali. Karena struktur dari pupuk kandang dan pupuk kompos lebih padat dibandingkan dengan pupuk sekam padi
DAFTAR PUSTAKA
1. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Sekam Padi sebagai Sumber Energi
Alternatif dalam Rumah Tangga Petani, Penerbit LPP, Yogyakarta, 2008.
2. Murbandono, L.H.S., Membuat Kompos. Penebar Swadaya, Jakarta, 2000.
3. Pranata, S. A. Meningkat Hasil Panen Dengan Pupuk Organik, Agro Media Pustaka, Jakarta, 2010, 46 hal .
4. Santoso, H, Panduan Praktis Arduino Untuk Pemula, Elang Sakti, Malang, 2015. 5. Ismail, M. S. dan Waliuddin, “A. M. Effect of Rice Husk Ash on High Strength
Concrete”. Construction and Building Materials. Vol. 10, No 7, pp. 521-526, 1996. 6. Novia Neltriana.,”Pengaruh Dosis Pupuk Kandang Kotoran Sapi Terhadap
Pertumbuhan Dan Hasil Ubi Jalar”, Skripsi, Fakultas Pertanian Universitas Andalas,
Padang, 2015.
7. M. D. S, M. Rivai dan S. , “Rancang Bangun Sistem Irigasi Tanaman Otomatis Menggunakan Wreless Sensor Network,” Jurnal Teknik ITS, vol. 5, no. 2, pp. ISSN: 2337-3539, 2016.
8. Dina Rahmawati., et al., "Karakterisasi Sensor Kelembaban Tanah (YL-69) Untuk Otomatisasi Penyiraman Tanaman Berbasis Arduino Uno". SKF 2017, ISBN: 978-602-61045-3-3, Laboratorium Fisika Elektronika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam ITB, Bandung, 2017,92-94.
9. Agus Purnama, “Pengertian dan Kelebihan Mikrokontroler”,
http://elektronikadasar.web.id/pengertian-dan-kelebihan-mikrokontroler/ , 2012, Tanggal Akses: 24 Agustus 2019.
10. Agus Purnama, “LCD (Liquid Cristal Display)”, http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/, 2013, Tanggal Akses : 7 September 2019.
11. Christianto Tjahyadi, “Memprogram EEPROM I2C dengan BASCOM-AVR”,
http://christianto.tjahyadi.com/belajar-mikrokontroler/komunikasi-i2c.html, 2017,
Tanggal Akses : 21 Agustus 2019.
12. Dhickson Kho, “Pengertian Relay dan Fungsinya”,
http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/, 2017, Tanggal Akses : 25 Agustus 2019.
13. Dunia Elektronika, “Mikrokontroler”,
http://www.duniaelektronika.net/mikrokontroler/, 2013, TanggalAkses: 24 Agustus 2019.
14. Ihsan Prawoto, “Pengertian Arduino Uno Mikrokontroler Atmega328”,
http://www.caratekno.com/2015/07/pengertian-arduino-uno-mikrokontroler.html ,
2015, Tanggal Akses: 25 Agustus 2019.
15. Jakarta Piranti,”Cara Kerja Pompa Air”, https://jakartapiranti.id/cara-kerja-pompa-air/, 2018, Tanggal akses : 7 September 2019.
16. Sapta Aji, “Menangangi Buzzer dengan Arduino”,
http://saptaji.com/2015/07/26/menangani-buzzer-dengan-arduino/, 2015, Tanggal
Akses : 26 Agustus 2019.
17. Teknik Elektronika, “Pengertian IC (Integrated Circuit) dan Aplikasinya”, http://teknikelektronika.com/pengertian-ic-integrated-circuit-aplikasi-fungsi-ic/, 2014, TanggakAkses: 25 Agustus 2019
