PROPOSAL PENELITIAN OPSI
Analisis Suhu dan Kelembaban Berbasis Mikrokontroler Untuk Lahan Perkebunan di Kecamatan Mamuju Provinsi Sulawesi Barat
KEYSHA SYAFIYAH WIRYANI SALWA NAFISAH MUHAMMAD
Bidang Fisika Terapan dan Rekayasa/Rekayasa Informatika (Aplikasi Piranti Lunak) Rekayasa Grafis, Elektronik, Robotik, Mekatronik, Sistem Sensor-Kontrol, Rekayasa
Transportasi/Semua
SMAIT Buahati Islamic School Mamuju Mamuju, Sulawesi Barat
Tahun 2024
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG
Kecamatan Mamuju adalah sebuah Kecamatan yang berada di Kabupaten Mamuju Provinsi Sulawesi Barat. Secara geografi Kota Mamuju berada ditepi barat Pulau Sulawesi. Di utara terdapat Teluk Mamuju dan di selatan ada Teluk Lebani. Secara astronomis, wilayah Mamuju berada di antara 2°8'24" LS – 2°57'46" LS dan 118°45'26" BT – 119°47'48" BT.
(https://profilpelajar.com/Kecamatan_Mamuju).
Berdasarkan kondisi geografis Kabupaten Mamuju yang banyak terdapat pegunungan dan lautan, iklimnya tropis, terdapat dua musim dalam setahun yaitu musim hujan dan musim kemarau, suhu udara siang hari berkisar antara 24°C hingga 34°C. Mempunyai potensi yang besar di sektor pertanian. Pertanian merupakan sektor yang sangat penting dalam perekonomian masyarakat Kabupaten Mamuju. Namun perubahan iklim mempengaruhi produktivitas dan kualitas produk pertanian. Faktor lingkungan seperti kelembaban udara, suhu dan kelembaban tanah memegang peranan yang sangat penting dalam pertumbuhan dan kesehatan tanaman.
Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Kabupaten Mamuju tahun 2023, jenis produksi pertanian yang dihasilkan adalah padi, jagung, kedelai, kacang tanah, kacang hijau, singkong dan ubi jalar, luas lahan pertanian di kabupaten Mamuju seluas 46.936 hektar. Pengaruh kelembaban tanah, suhu dan kelembaban udara merupakan faktor yang sangat mempengaruhi jumlah lahan yang tersedia untuk bercocok tanam (Putra & Puspadewi, 2020).
Kelembaban tanah merupakan air yang mengisi sebagian atau seluruh pori-pori tanah pada suatu lokasi tertentu (Saputro dan Suseno, 2017). Kondisi kelembaban tanah di suatu lokasi berbeda- beda tergantung iklim di wilayah tersebut. Tanah merupakan faktor utama dalam pertanian yang harus diperhatikan sebaik-baiknya agar dapat memberikan hasil yang diharapkan. Salah satu solusinya adalah dengan memanfaatkan teknologi komputer dan internet untuk memantau kelembaban tanah (Husdi, 2018).
Faktor lainnya adalah kelembaban udara. Kelembapan udara adalah jumlah udara yang terkandung di udara. Tanaman juga membutuhkan kelembapan udara yang cukup untuk menghindari infeksi. Faktor lain adalah suhu, suhu merupakan ukuran panas atau dinginnya suatu benda. Tanaman juga memerlukan suhu yang sesuai dengan jenis tanamannya agar tanaman muda tidak layu dan mati.
Di era modern ini, perkembangan teknologi semakin pesat. Perkembangan teknologi salah satunya adalah dalam bidang elektronika khususnya bidang mikrokontroler, salah satunya adalah mikrokontroler open source yang bernama Arduino. Arduino menyediakan berbagai fungsi antara lain konversi sinyal analog ke digital (analog to digital converter) dan masih banyak lagi(Hamzah et al., 2021).
Berdasarkan data yang terkumpul, peneliti berencana melakukan penelitian deskriptif dengan metode kualitatif bertajuk Analisis Suhu dan Kelembapan Berbasis Mikrokontroler pada Lahan Pertanian di Kabupaten Mamuju, Provinsi Sulawesi Barat. Penelitian ini akan menghasilkan suatu produk berbasis mikrokontroler, yaitu suatu alat yang mampu mengukur kelembaban tanah dengan presisi tinggi dan juga dapat memberikan informasi tanaman yang cocok dengan lahan pertanian di Kabupaten Mamuju, Sulawesi Barat.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah pada proposal ini adalah:
1. Bagaimana rancang bangun alat ukur kelembaban tanah berbasis mikrokontroler yang dibuat?
2. Bagaimana kondisi tanah dan jenis tanaman yang sesuai dengan kelembaban udara, suhu dan kelembaban tanah yang sesuai dengan lahan pertanian di Kecamatan Mamuju?
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Merancang alat ukur kelembaban tanah berbasis mikrokontroler.
2. Menganalisis kondisi tanah dan jenis tanaman yang sesuai dengan kelembaban udara, suhu dan kelembaban tanah yang sesuai dengan lahan pertanian di Kecamatan Mamuju.
1.4 MANFAAT PENELITIAN a. Manfaat Teoritis
1) Penelitian ini dapat memberikan penguatan baru tentang teori mikrokontroler dalam perkembangan ilmu pendidikan, pengetahuan dan teknologi.
2) Hasil penelitian ini dapat menjadi bahan acuan dan pertimbangan bagi peneliti selanjutnya dalam bidang mikrokontroler khususnya Arduino.
b. Manfaat Praktis
Bagi pelajar sebagai penerapan dan inovasi baru terhadap ilmu pengetahuan tentang Arduino yang sudah didapat baik di sekolah maupun di lingkungan masyarakat.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Teori
a. Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (rangkaian terpadu) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk pulsa listrik), 6 input analog, resonator kristal keramik 16 MHz, koneksi USB, soket adaptor, konektor pin ICSP dan tombol reset power. Hal inilah yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler dengan menghubungkannya dengan mudah ke kabel daya USB atau kabel daya adaptor AC ke DC atau baterai.
Gambar 1: Arduino uno
Salah satu kelebihan Revisi Arduino Uno : Pin out : Board ditambahkan pin SDA dan SCL di dekat pin AREF dan 2 pin sisanya ditempatkan di dekat tombol RESET, fungsi IOREF melindungi terhadap tegangan lebih pada papan sirkuit. Keunggulan proteksi ini juga akan kompatibel dengan dua jenis board yang menggunakan tipe AVR yang beroperasi pada tegangan operasi 5V dan Arduino yang memiliki tegangan operasi 3V.
b. Sensor YL-69 (Sensor Kelembaban)
YL-69 merupakan sebuah perangkat yang dapat digunakan untuk mengukur kelembaban tanah.
Sensor ini terdiri dari dua bagian: papan elektronik dan probe dengan dua bantalan, yang digunakan untuk mendeteksi kadar air. YL-69 memiliki keluaran analog dan digital, sehingga dapat digunakan dalam mode analog dan digital. Selain itu pada papan elektronik dilengkapi potensiometer built-in untuk penyesuaian sensitivitas output digital , LED daya dan LED output digital, seperti terlihat pada Gambar 2.2 berikut.
Gambar 2: Sensor YL-69 Cara kerja :
Ketika ada air, tanah akan menghantarkan listrik lebih besar, hal ini berarti resistansinya berkurang. Karena itu, tingkat kelembaban akan lebih tinggi. Tanah yang kering sukar menghantarkan listrik, sehingga ketika kandungan air dalam tanah sedikit, maka tanah akan sulit untuk menghantarkan listrik, hal ini karena adanya pengaruh besarnya resistansi. Oleh karena itu, tingkat kelembaban akan lebih rendah. Pembacaan analog akan bervariasi tergantung pada tegangan untuk VCC serta resolusi pin dari ADC.
Kelembaban tanah (%) = (1023−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟)
10.23 (2.1)
Nilai 1023 adalah nilai ADC dari sensor kelembaban tanah yang menggunakan 10 bit.
c. Sensor DHT 11
Sensor DHT merupakan paket sensor yang berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembaban udara sekaligus yang di dalamnya terdapat thermistor tipe NTC untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban dengan karakteristik resistif terhadap perubahan kadar air di udara serta terdapat chip yang di dalamnya melakukan beberapa konversi analog ke digital dan mengeluarkan output dengan format single-wire bi-directional.
Sensor DHT11 memiliki karakteristik berikut:
1. Input tegangan 3V hingga 5V;
2. Konsumsi arus maksimal 2.5mA saat digunakan selama konversi;
3. Kelembaban 20-80% dengan akurasi 5%;
4. Baik untuk pembacaan suhu 0-50° C dengan akurasi 2° C;
5. Pengambilan data minimal 1 Hz.
Gambar 3: Sensor DHT 11
*Sumber: https://www.musbikhin.com/apa-itu-sensor-dht11-dan-dht22-serta-perbedaannya/
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei-Juni 2024. Penelitian ini akan dilaksanakan di lokasi yaitu di Desa Bambu, Kecamatan Mamuju.
3.2 Alat dan Bahan a. Alat
- Komputer
- Software Arduino - Hardware Arduino
b. Bahan
- Kabel jumper - Papan board - Sensor YL 69 - Sensor DHT 11
3.3 Rancangan dan Prosedur Penelitian a. Perancangan sistem
Pada tahap ini akan dilakukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak terhadap alat ukur yang akan di buat.
1) Perancangan perangkat keras
Pada tahap ini akan di buatkan rancangan komponen setiap alat dan bahan yang di butuhkan nantinya untuk membuat alat untuk mengukur kelembaban dan suhu.
Rancangan perangkat keras dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4: Rancangan Hardware
Gambar 5: Flow chart 2) Perancangan perangkat lunak
Pada tahap ini nantinya akan di rancang bagaimana perangkat lunak atau bahasa pemrograman pada software Arduino Ide akan di gunakan untuk menjalankan alat yang telah di rancang sebelumnya, desain ini akan membuat sensor YL-69 membaca kelembaban tanah dan mengirimkan data ke PLX-
USB
Pembacaan kelembaban tanah oleh sensor
Data diproses oleh Arduino Uno untuk di
kirim ke komputer
Data Dari Arduino Uno
Ditampilkan Pada Komputer
Gambar 6: Desain Software
Prosedur penelitian pada penelitian ini akan menggambarkan bagaimana peneliti dalam melakukan pengambilan data nantinya. Adapun prosedur penelitian sebagai berikut.
Gambar 7: Prosedur penelitian
b. Studi literatur
Penelitian ini melibatkan pengumpulan data langsung dari lokasi pertanian yang dipilih.
Metode pengumpulan data dengan observasi lapangan wawancara dengan petani.
1) Uji coba atau implementasi alat
Tahap uji coba ini dilaksanakan setelah alat sudah siap digunakan untuk mendapatkan data kelembaban udara, suhu, dan kelembaban tanah Dalam proses ini, alat akan digunakan untuk mengukur kelembaban tanah pada pagi, siang dan sore hari selama satu pekan. Dalam satu hari alat akan digunakan selama satu jam untuk mendapatkan data kelembaban tanah. Selain itu diwaktu yang bersamaan juga alat ukur kelembaban udara dan suhu akan dipergunakan untuk mendapatkan data.
2) Kalibrasi
Selama pemasangan alat ukur komputer akan mencatat data kelembaban yang terbaca oleh sensor dan data yang telah di peroleh akan di analisis, data yang dibaca oleh sensor akan ditampilkan dalam aplikasi PLX-DAQ.
3.4 Pengolahan dan Analisis Data
Data yang telah di peroleh atau telah di dapatkan pada monitoring prototype akan di bandingkan dengan data yang ada digunakan, sehinga kita bisa mengetahui keakuratan alat dan kesesuaian data yang telah dibuat, data dioleh menggunakan excel dan dianalisis menggunakan analisis grafik.
Untuk mengetahui keakuratan atau validasi alat ukur yang telah di buat, maka alat ukur akan dibandingkan dengan alat ukur standar yang ada.
Adapun langkah yang dilakukan dalam teknik analisis data pada penelitian ini adalah:
Kalibrasi/
Monitoring Studi literatur Perancangan dan
Pembuatan alat Uji coba alat
Analisis data
a. Pengumpulan data
Pengumpulan data dilakukan dengan wawancara dengan petani di desa bambu Kecamatan Mamuju, data yang diminta kepada masyarakat adalah bagaimana masyarakat dalam mengolah lahan pertaniannya.
b. Pemrosesan data
Data yang telah diperoleh dari hasil pengukuran menggunakan alat ukur yang telah dibuat akan disesuaikan dengan tabel data referensi kesesuaian kelembaban udara, suhu dan kelembaban tanah berikut.
Tabel 1: Referensi kesesuaian kelembaban udara, suhu dan kelembaban tanah*
Jenis tanaman Kelembaban tanah Kelembaban udara Suhu (oC)
Padi 60 – 80 % 60 – 80 % 25 - 35
Jagung 60 – 70 % 60 – 70 % 25 - 35
Kacang tanah 60 – 70 % 60 – 70 % 25 - 35
Tomat 60 – 70 % 60 – 70 % 25 - 35
Cabai 60 – 70 % 60 – 70 % 25 - 35
Jeruk 60 – 70 % 60 – 70 % 25 - 35
Mangga 60 – 70 % 60 – 70 % 25 - 35
* (Rahayu et al., 2015; Warisno, 2007; Adisarwanto, 2001)
DAFTAR PUSTAKA
Hamzah, H., Hajati, K., & Darmawan, D. (2021). Pengembangan Osiloskop Berbasis Arduino Uno Sebagai Media Pembelajaran Fisika. PHYDAGOGIC Jurnal Fisika dan Pembelajarannya, 3(2), 80–87. https://doi.org/10.31605/phy.v3i2.1348
https://profilpelajar.com/Kabupaten_Mamuju (diakses pada 23 Juni 2023) https://pu.go.id/kanal-gallery/1585 (diakses pada 23 Juni 2023)
Husdi, H. (2018). Monitoring Kelembaban Tanah Pertanian Menggunakan Soil Moisture Sensor Fc-28 Dan Arduino Uno. ILKOM Jurnal Ilmiah, 10(2), 237–243.
https://doi.org/10.33096/ilkom.v10i2.315.237-243
Penuntun Praktikum Agroklimatologi.2013. Universitas Bengkulu. Bengkulu.
Putra, E. I., & Puspadewi, I. L. (2020). Pengaruh Kelembapan, Suhu Udara dan Curah Hujan terhadap Kejadian Kebakaran Gambut di Kabupaten Tanjung Jabung Timur, Jambi. Journal of Tropical Silviculture, 11(3), 189–193. https://doi.org/10.29244/j-siltrop.11.3.189-193
Rahayu, D., Rahayu, W. P., Jenie, H. N., Herawati, D., Broto, W., & Ambarwati, S. (2015).
PENGARUH SUHU DAN KELEMBABAN TERHADAP PERTUMBUHAN Fusarium verticillioides BIO 957 DAN PRODUKSI FUMONISIN B1 (The Effect of Temperature and Humidity on the Growth of Fusarium verticillioides Bio 957 and Fumonisin B1 Productions).
Jurnal Agritech, 35(02), 156. https://doi.org/10.22146/agritech.9401
Saputro, I. A., & Suseno, J. E. 2017. Rancang bangun sistem pengaturan kelembaban tanah secara real time menggunakan mikrokontroler dan diakses di web. 6(1).
