6 BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Irigasi
Irigasi atau sistem pengairan merupakan upaya yang manusia lakukan untuk mengalirkan air pada lahan pertanian. Di zaman modern ini manusia menciptakan banyak model irigasi. Sedangkan pada zaman dulu jika menginginkan persediaan air cukup banyak, maka penempatan lokasi lahan pertanian haruslah berdampingan dengan sumber mata air. Berbeda dengan sistem irigasi pada zaman modern yang membuat saluran air dari sungai atau sumber air menuju ke lahan pertanian. Irigasi juga dapat dikerjakan dengan mengangkut wadah yang berisikan air dan menuangkannya pada lahan yang ditanami satu per satu. Irigasi dengan gaya ini disebut menyiram. Zaman modern ini cukup banyak inovasi – inovasi sistem irigasi dan sudah beroperasi semenjak Mesir Kuno [1].
Gambar 2.1 Irigasi di persawahan
(Sumber: https://www.nusabali.com/article_images/38888/usulan-perbaikan-irigasi-mencapai-rp- 18-m-800-2018-10-02-132353_0.jpg)
7 Irigasi memiliki tujuan lain selain menyadakan air untuk pertumbuhan tanaman, juga membagikan manfaat lain, antara lain :
1. Tujuan Pertama Irigasi
Merupakan tujuan secara langsung adalah untuk mengisi kebutuhan kadar air dan udara didalam tanah berdasarkan kondisi yang cocok dengan kebutuhan yang dibutuhkan tanaman yang ada di area tanah tersebut [2].
2. Tujuan Kedua Irigasi
Merupakan tujuan secara tidak langsung yang meliputi pengatur suhu dari tanah, pembersih tanah yang terdapat zat beracun, pengangkut bahan pupuk melewati aliran air, menaikkan muka air tanah, meningkatkan tingkat ketinggian daratan suatu daerah dengan mengalirkan air dan membiarkan lumpur terbawa air, dan lain sebagainya [2].
2.2 Internet of Things (IoT)
Internet of things merupakan rancangan di mana sebuah objek mampu melakukan pengiriman data melintasi jaringan internet tanpa adanya campur tangan dari komputer maupun manusia. IoT yang di mana saat ini sedang mengalami kemajuan pesat. Kemajuan IoT bisa diperhatikan dari tingkat kecangggihan yang dihasilkan, seperti QR (Quick Responses) Code, tingkat konsentrasi teknologi nirkabel, microelectromechanical (MEMS), dan lain sebagainya. IoT bahkan juga diidentifikasi dengan Radio Frequency Identification atau biasanya disebut dengan RFID sebagai metode komunikasi [3].
Bukan hanya mencakup teknologi yang didukung dengan sensor-sensor, layaknya teknologi nirkabel, QR Code yang sering kali temui [3]. Dengan adanya IoT yang semakin banyak tersebar di masyarakat, kita bahkan sering lupa bahwa telah dikelilingi oleh alat - alat konvensional yang menggunakan internet sebagai media pengiriman data. Contoh sederhananya adalah smartphone yang memiliki fungsi ganda sebagai remote TV dan remote AC. Masa yang akan mendatang IoT akan lebih berkembang sehingga kita akan hidup sepenuhnya berdampingan. Jika terdapat alat sehari-hari yang terhubung dengan internet akan sangat membantu kehidupan kita [4].
8 Tahun 2009 Ashton memberikan sebuah pernyataan keterangan awal IoT adalah Internet of Things yang sangat berpotensi untuk menyalihkan dunia seperti saat pertama kemunculan internet dahulu, malahan mungkin lebih baik. Ungkapan Ashton dikutip dari salah satu artikel sebagai berikut:
“Pada hari ini manusia dan komputer, hampir seluruhnya bergantung pada internet untuk mendapatkan atau memberi data yang semua berisi dari 50 petabyte (1 petabyte = 1.024 terabyte) data yang terdapat pada internet awal mula digagas dan dibuat oleh manusia. Mulai dari magnetik, ambil gambar digital atau memindai kode bar, menekan tombol rekam.” [5].
Diagram umum dari internet adalah menggunakan router sebagai elemen terpenting dari keseluruhan. Kendalanya adalah waktu, atensi dan kecermatan yang dipunyai manusia terbatas. Dengan kata lain manusia tidak cukup baik dalam hal mendeteksi berbagai macam data berkenaan semua hal di dunia nyata [5]. IoT hadir sebagai solusi dari permasalahan tersebut, karena IoT memakai sebuah masukan dari algoritma Bahasa pemrograman yang disusun sedemikian. Setiap masukan yang dibuat akan memanifestasikan keselarasan fungsi hardware saat bekerja [3].
Dengan begitu, hardware akan bekerja sesuai dengan fungsinya dan tidak membutuhkan juluran tangan dari manusia lagi dan berjalan secara otomatis. Aspek utama berfungsinya desain IoT terletak pada jaringan internet yang menghubungkan antara sistem dan hardware. Manusia memiliki peranan sebagai pengawas kerja hardware di setiap reaksi dan perilaku saat bekerja [3].
Sumber daya yang cukup mahal merupakan kendala terbesar dari perkembangan IoT, serta jaringan yang memiliki susunan cukup kompleks.
Mahalnya biaya pengembangan dan penyebaran yang belum cukup luas di kota atau negara yang telah memanfaatkan IoT sebagai kepentingan primer mereka [3].
2.3 Mikrokontroler
Komputer mikro yang ditanam 1 chip tunggal biasa disebut dengan mikrokontroler.
Mikrokontroler adalah perpaduan dari I/O paralel, CPU, counter-timer, RWM, ROM, I/O seri dan rangkaian clock dalam 1 chip. Mikrokontroler merupakan
9 instrumen elektronika digital yang memiliki output serta input dan dikendali dengan kode yang ditulis secara khusus.
Gambar 2.2 Blok Diagram Mikrokontroler
(Sumber : https://cdn.shopify.com/s/files/1/1074/1988/files/Blok-Diagram- Mikrokontroler_large.jpg?v=1503397193)
2.4 Arduino
Arduino adalah salah satu mikrokontroler Open Source Hardware yang paling populer. Arduino dirancang sedemikian hingga bertujuan untuk meringankan implementasi elektronik dalam beragam bidang. Prosesor yang digunakan Arduino adalah Atmel AVR dan memanfaatkan software yang memiliki fitur Integrated Development Environment (IDE), Serial ISP Programmer, Text- Editor, Compiler, dan Serial Monitor [7].
Seperti mikrokontroler lainnya, Arduino memiliki bermacam jenis dan memiliki bermacam kemampuan sesuai dengan tipe prosesor yang dipakai.
Diantaranya adalah : a. Arduino Uno
Merupakan jenis ini yang sering dimanfaatkan terlebih untuk para pemula tipe ini sangat dianjurkan. Arduino Uno versi terakhir adalah Arduino Uno R3, ATmega328P merupakan mikrokontroler yang terpasang pada Arduino tipe ini. Arduino Uno memiliki 6 pin analog dan dilengkapi dengan 14 pin I/O yang terpasang di boardnya. Dipasaran Arduino Uno memiliki banyak jenis, contohnya jenis DIP dan SMD, ada juga yang menggunakan USB
10 koneksi yang sudah tipe mikro USB dan juga terdapat banyak varian antara Arduino Uno original dan Arduino Uno Clone [7].
b. Arduino Due
Menggunakan chip yang lebih tinggi yaitu ARM Cortex CPU dan mengantongi 54 pin I/O, 12 pin analog, dan memiliki USB konektor tipe mikro USB [7].
c. Arduino Mega
Memiliki skala yang lebih besar dan mempunyai pin yang lebih banyak dibandingkan dengan Arduino Uno. Arduino Mega menggunakan mikrokontroler ATmega2560 [7].
d. Arduino Leonardo
Arduino Leonardo adalah tipe yang bisa dibilang sebagai kembaran dari Arduino Uno. Mulai dari jumlah pin I/O maupun analognya, hanya saja untuk USB konektornya menggunakan mikro USB [7].
Masih banyak varian tipe yang disediakan Arduino, antara lain Arduino Fio, Arduino Lilypad, Arduino Nano, Arduino Mikro, Arduino Ethernet, Arduino Esplora, dan untuk yang terakhir adalah Arduino Robot [7].
2.4.1 Arduino Uno
Seperti yang dijelaskan sebelumnya, Arduino Uno merupakan salah satu board yang didukung ATmega328P sebagai mikrokontrolernya. Generasi
Arduino Uno yang terakhir ialah Arduino Uno R3 (Revisi 3). Arduino Uno ini memiliki 6 pin analog dan dilengkapi dengan 14 pin I/O yang terpasang di boardnya, terdapat sebuah resonator keramik yang memiliki clock speed 16 MHz, koneksi USB A to USB B, konektor power input, ICP header, serta sebuah tombol reset [8].
11 Gambar 2.3 Arduino Uno R3
(Sumber : https://i2.wp.com/ndoware.com/wp-content/uploads/2014/04/ArduinoUno_R3- mikrokontroler.jpg?w=400&ssl=1)
Spesifikasi dari Arduino Uno R3:
Tabel 2.1 Tabel Spesifikasi Arduino Uno R3
No. Spesifikasi Keterangan
1 Mikrokontroler ATmega328P
2 Tegangan Input Direkomendasikan 7V – 12V
3 Pin I/O Digital 14 pin, 6 PWM Output
4 Pin Analog 6 Pin Input
5 Arus pin I/O DC sebear 40 mA
6 Arus pin 3.3V DC sebesar 50 mA
7 Flash Memory 32 Kb
8 SRAM 2 Kb
9 EEPROM 1 Kb
10 Clock Speed 16 MHz
12 2.5 ESP8266
Modul ESP8266 merupakan salah satu perangkat yang cukup murah tetapi sangat ampuh untuk berinteraksi dengan sesuatu melalui jaringan internet secara standalone maupun memanfaatkan mikrokontroler tambahan seperti Arduino atau NodeMCU [9]. Dipasaran ada berbagai macam tipe ESP8266 yang beredar, yakni :
Tabel 2.2 Tabel Keluarga ESP8266
ESP 01 ESP 02 ESP 03 ESP 04 ESP 05 ESP 06 ESP 07 ESP 08 ESP 09 ESP 10 ESP 12 ESP 12E
ESP 12F ESP 12S ESP 13 ESP 14 ESP-WROOM
02 ES-WT8266 S1
Gambar 2.4 Keluarga Modul ESP8266
(Sumber : https://i0.wp.com/www.nyebarilmu.com/wp-content/uploads/2017/07/Keluarga- ESP8266.png?w=763&ssl=1)
2.5.1 Modul WiFi ESP8266 ESP-12E
Modul WiFi ESP-12E merupakan salah satu keluarga ESP8266 yang cukup banyak digunakan di dalam IoT, ukuran yang kecil dan memiliki power consumption yang relatif rendah, sehingga sangat praktis dan mudah diaplikasikan di berbagai project [10].
13 Spesifikasi:
Tabel 2.3 Tabel Spesifikasi ESP8266 ESP-12E
No. Spesifikasi Keterangan
1 WiFi Support 802.11b
2 Tegangan Input 3.3V
3 Low Power 32-bit MCU Terintegrasi
4 10-bit ADC Terintegrasi
5 TCP/IP Protocol Stack Terintegrasi
6 TR switch, balun, LNA, penguat daya dan jaringan yang cocok
Terintegrasi
7 PLL, regulator, dan unit manajemen daya Terintegrasi
8 Mode Operasi STA/AP/STA+AP
Gambar 2.5 Pinout ESP8266 ESP-12E
(Sumber : https://embeddednesia.com/v1/wpcontent/uploads/2017/04/esp8266_esp12e_horizontal- 01.png)
14 2.6 Soil Moisture Sensor FC-28
Soil moisture sensor FC-28 atau bisa dibilang sensor kelembaban tanah merupakan salah satu sensor untuk mendeteksi kandungan air yang berada di dalam tanah. Merupakan sensor yang simpel, tetapi sangat ideal untuk meninjau kelembaban tanah pada suatu lahan, seperti persawahan atau pun mini garden.
Probe merupakan kaki yang ada pada Soil moisture sensor FC-28 ini yang digunakan sebagai penghantar arus listrik melalui tanah dan membaca nilai resistansinya untuk memperoleh nilai kelembaban. Makin banyaknya air yang ada di dalam tanah maka semakin mempermudah untuk menghantarkan listrik dan memiliki resistansi yang kecil, sedangkan tanah yang memiliki kandungan air lebih sedikit cukup sulit untuk menghantarkan listrik sehingga memiliki resistansi yang besar. Sensor ini cukup menunjang untuk membaca tingkat kelembaban pada tanah yang dipakai untuk menanam tanaman [11].
Sensor kelembaban tanah ini memiliki spesifikasi, antara lain dapat menerima inputan sebesar 3.3V s/d 5V, memiliki output sebesar 0 s/d 4.2V, arus sebesar 35 mA, memiliki sebuah potensiometer, dan memiliki value range ADC sebesar 1024 bit mulai dari 0 s/d 1023 bit. Berikut di bawah ini adalah bentuk fisik dari sensor kelembaban tanah FC-28.
Gambar 2.6 Pinout Soil moisture FC-28
(Sumber : https://maker.pro/storage/2476ffc/2476ffc1c0bf49587ff43bbfb1e1acc4.png)
15 Cara kerja sensor kelembaban (Soil moisture sensor FC-28) ialah dengan menancapkannya pada tanah. Sensor ini akan otomatis mendapatkan adanya kandungan air. Pembacaan kelembaban tersebut diatur dengan patokan khusus saat pembuatan kode, sehingga dapat mengetahui nilai jumlah kadar air dalam tanah dan menentukan langkah selanjutnya agar kelembaban tanah stabil sesuai yang diinginkan [11].
2.7 Servo (SG90)
Sebagian besar motor servo memiliki catu daya sebesar 4.8V sampai 6.5V.
Semakin tinggi catu daya, maka semakin tinggi pula torsi yang didapat. SG90 merupakan salah satu tipe motor servo yang memiliki ukuran mini, di mana servo SG90 memiliki kemampuan torsi 2.5 kg/cm yang artinya servo ini mampu menarik bobot hingga seberat 2.5 kg dalam jarak 1 cm dari target. Semakin jauh jarak antara servo SG90 dengan target akan mengurangi data tarikan yang dimiliki oleh servo SG90. Di bawah ini adalah spesifikasi, ukuran dimensi servo SG90, dan pinout servo SG90 [12].
Tabel 2.4 Tabel Spesifikasi Servo SG90
No. Keterangan Kemampuan
1 Tegangan Input 5V
2 Torsi 2.5 kg/cm
3 Kecepatan Perputaran 0.1 detik / 60°
4 Jenis Roda Gigi Plastik
5 Rotasi 0° - 180°
6 Berat 9 gr
16 Gambar 2.7 Pinout Servo SG90
(Sumber: https://components101.com/sites/default/files/component_pin/Servo-Motor-Wires.png)
Gambar 2.8 Dimensi Servo SG90
(Sumber: https://components101.com/sites/default/files/inline-images/servo-motor- dimensions.png)
2.8 Water Flow Sensor (YF-s201)
Water flow sensor YF-s201 tersusun dengan baling – baling plastik, katup plastik dan sensor efek hall yang berada didalamnya. Pada saat aliran air masuk kedalam rotor akan berputar menyesuaikan kecepatan aliran air. Water flow sensor YF-s201 memiliki tegangan input sebesar 5V dengan arus DC dan memiliki satu sinyal (SIG). Prinsip kerja sensor ini adalah saat air mulai menggerakkan rotor dan
17 perputaran rotor tersebut akan memicu aktifnya sensor efek hall, semakin cepat perputaran rotor maka semakin besar pula arus listrik yang diterima oleh sensor efek hall. Aktifnya sensor efek hall ini akan memberikan sinyal yang akan dideteksi oleh mikrokontroler [13].
Gambar 2.9 Pinout Water Flow Sensor YF-201
(Sumber: https://microcontrollerslab.com/wp-content/uploads/2021/03/YF-S201-wate-flow- sensor-pinout-diagram.jpg)
