Rancang Bangun Dan Pengembangan Drone Sebagai Media Penyiram pestisida Pada Tanaman Sayuran Dengan Skala Mikro
Restu Galih Pamungkas1*, M. Chusnan Aprianto, S. Sc, M. Si2, Ir. Hasan, M.T3
1,2,3Universitas Islam DR. KHEZ Muttaqien
Jl. Baru, Ciwareng, Kec. Babakancikao, Kabupaten Purwakarta, Jawa Barat [email protected]
Abstrak - Penelitian ini juga dirancang agar dapat melakukan penyiraman pada tanaman sayuran secara cepat dan efisien, dapat mengurangi resiko terhirupnya zat kimia berbahaya oleh petani serta memudahkan petani dalam menjangkau tanaman yang sulit dijangkau. Pesawat tanpa awak yang digunakan adalah jenis quadcopter tipe X, memiliki kapasitas bateri 2500 mAh, bergerak menggunakan propeller berukuran 12 x 8 cm yang terpasang pada motor brushless 1800 kV. Berdasarkan hasil pengujian dan analisa, quadcopter yang Sudah dikembangkan memiliki berat 0,86 kilogram, dapat membawa beban sebesar 0,98-kilogram atau 0,06 Liter air dengan rentang waktu 10 menit pada saat mengudara di ketinggian 2,5-meter yang dikontrol dengan remot dan dapat melakukan penyiraman dengan luas 0.5-meter persegi selama 3 detik yang diatur melalui perangkat lunak blynkcloud. Alat ini diuji coba pada lahan dengan luas 15 m2 dalam pemetaan, dengan total panjang perjalanan 44 meter, dan mampu menyirami luas lahan tersebut dengan total perjalanan waktu 4,4 menit.
Kata Kunci: Quadcopter, ESP8266, Pestisida, Motor 12VDC, Blynkcloud
Abstract - This research is also designed to be able to water vegetable plants quickly and efficiently, can reduce the risk of inhalation of hazardous chemicals by farmers and make it easier for farmers to reach plants that are difficult to reach.
The unmanned aircraft used is a type X quadcopter, has a battery capacity of 2500 mAh, moves using a 12 x 8 cm propeller mounted on an 1800 kV brushless motor. Based on the results of testing and analysis, the quadcopter that has been developed weighs 0,86 kilograms, can carry a load of 0,98 kilograms or 0,06 Liter of water with a span of 10 minutes while in the air at an altitude of 2.5 metres controlled by a remote and can perform watering with an area of 0.5 square metres for 3 seconds which is regulated through blynkcloud software. The device was tested in a field with a mapping area of 15 m
2, with a total travel length of 44 meters, and was able to water the field with a total travel time of 4.4 minutes.
Keywords: Quadcopter, ESP8266, Pesticide, 12VDC Motor, Blynkcloud
1. Pendahuluan
Dalam bidang pertanian, penggunaan pestisida sangat bermanfaat untuk meningkatkan hasil produksi dikarenakan pestisida dapat mencegah tumbuhan dari penyakit, namun hal tersebut dapat menyebabkan tingkat ketergantungan yang sangat tinggi pada pestisida. Dalam mengaplikasikannya, pestisida tidak boleh mengenai kulit secara langsung dikarenakan pestisida memiliki kandungan zat kimia berbahaya yang bisa menimbulkan gangguan kesehatan. Gangguan kesehatan yang dialami oleh manusia akibat pestisida ini seperti pusing, mata berair, kulit terasa gatal, pingsan bahkan hingga lebih buruknya dapat menyebabkan kematian. Pernyataan di atas jika diperhatikan memiliki resiko yang lumayan tinggi, terutama kepada petani yang sering melakukan penyiraman pestisida dengan menggunakan pompa manual, karena saat melakukan penyiraman petani sangat dekat dengan tanaman. Selain itu, penyiraman menggunakan pompa manual seringkali tidak tepat sasaran dan tidak tepat takaran dikarenakan ketinggian tumbuhan yang variatif. Maka dari itu untuk meminimalisir resiko tersebut, diperlukan sebuah inovasi teknologi yang bisa melakukan penyiraman secara otomatis yang mampu menjangkau ketinggian tumbuhan, seperti teknologi pesawat tanpa awak yang bisa digunakan untuk membantu kepentingan pertanian dalam hal mewujudkan hasil pertanian sebagai indikator ketahanan pangan nasional. Atas dasar tersebut, dirancanglah sebuah Quadcopter atau Drone, kendaraan tanpa awak yang membawa cairan pupuk untuk disemprotkan ke tanaman. Dengan menggunakan alat tanpa awak ini, harapannya pekerjaan petani akan lebih cepat, aman dan hemat biaya pada saat penyiraman pestisida.
UAV akan dilengkapi dengan aplikasi NodeMcu 8266, dengan demikian UAV akan mampu terbang sekaligus menyemprotkan cairan secara otomatis menggunakan kontrol jarak jauh.
2. Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Workshop Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi DR.
Khez Muttaqien Purwakarta yang beralamat di Jl. Basuki Rahmat, Kelurahan Sindangkasih, Kecamatan Purwakarta, Kabupaten Purwakarta, Jawa Barat. Sumber Data yang digunakan pada saat ini meliputi data primer dan data sekunder. Dalam penelitian ini penulis menggunakan data primer dimana langsung pada sumber yang ada (berupa cara kerja alat) dan sumber data sekunder yang didapatkan dari referensi laporan sebelumnya.
Tahapam penelitian yang dilakukan oleh peneliti dilakukan dengan cara mengamati dan mengidentifikasi masalah, menyiapkan dasar-dasar teori yang mendukung, menyiapkan alat dan bahan, merakit struktur material yang akan di assembling, pembuatan program Nodemcu, mensimulasikan program Nodemcu, mensimulasikan penyemprotan dalam diam, melakukan pengujian penyemprotan saat drone mengudara, menarik kesimpulan dan pengolahan data.
2.1. Identifikasi Masalah
Mengamati keadaan dan mengidentifikasi masalah agar terciptanya solusi untuk diimplentasikan dalam penelitian ini, pada tahap ini dapat disimpulkan bahwa permasalahan terdapat pada keamanan dan keefektifan kerja alat untuk alat berskala mikro.
2.2. Studi Literatur
Pada langkah ini penulis mengumpulkan bahan literatur yang berhubungan dengan penelitian yang akan dituju. Baik penelitian yang sudah ada sebelumnya atau sumber jurnal ilmiah sehingga memperoleh gambaran untuk menyusun tahapan selanjutnya
2.3.Fabrikasi rangka
Fabrikasi rangka adalah proses pengolahan komponen material yang dibentuk berdasarkan rancangan tertentu, sehingga dapat menjadi struktur rangka. Pada tahap ini dibuatlah struktur rangka untuk media penyiram tanaman dengan tujuan agar dapat digabungkan dengan UAV fabrikasi.
2.4.Assembling
Assembling adalah tindakan menggabungkan komponen atau bagian yang berbeda menjadi satu kesatuan yang utuh. Pada tahap ini adalah tahap penggabungan UAV dengan struktur rangka media penyiraman yang telah dibuat.
2.5. Assembling sistem mekanik penyiraman
Assembling sistem mekanik melibatkan serangkaian proses perancangan prototipe perangkat fisik. Seperti yang diperlihatkan oleh gambar.
Gambar 1. sistem mekanik penyiraman
2.6. Assembling sistem Elektronik Penyiraman
Assembling sistem elektronik ini menggunakan Nodemcu esp8266 sebagai kontroler kinerja sistem penyiraman, relay sebagai kontrol menghidupkan dan mematikan pompa adapun baterai 9V untuk menghidupkan keseluruhan rangkaian. sistem ini menggunakan baterai 9V dan stepdown dc to dc untuk menurunkan tegangan dari baterai menjadi 5V, yaitu untuk power Nodemcu esp8266.
Gambar 2. sistem Elektronik
R
Bat Po No
Penyiraman
2.7. Pembuatan program Nodemcu
Pembuatan program dibuat untuk sistem penyiraman dengan kontrol jarak jauh melalui aplikasi blynk cloud, Pembuatan program ini menggunakan perangkat lunak arduino ide yang diintegrasikan dengan blynk cloud.
Gambar 3. Pembuatan program Nodemcu
3. Hasil Penelitian
3.1. Hasil Pengujian Terbang
Tabel pengujian terbang drone penyiram pestisida adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Hasil Pengujian Terbang Drone
Waktu penguj
ian (menit
)
Hasil penguj
ian terban
g (Liter)
Berat (Kilogr
am)
Estim asi wakt
u terba
ng (meni
t)
Keting gian (meter)
Kondisi throt
tle
pit ch
roll ya w Stabil (S), Tidak Stabil (TS), Tidak Berjalan (Error)
1 0 0,86 12,5 2,5 S S S S
1 0,06 0,98 10 2,5 S S S S
1 0,09 1,02 8,3 2,5 S TS TS TS
1 0,12 1,07 0,2 1 TS TS TS TS
1 0,15 1,11 0,1 0,5 TS TS TS TS
1 0,18 1,15 0 0 Erro
r
Err or
Err or
Err or
Berdasarkan data diatas maka dapat dibuat suatu grafik / diagram garis.
Gambar berikut ini menjelaskan grafik hasil pengujian alat.
Gambar 3. Grafik Berat terhadap Ketinggian
Gambar 4. Grafik Berat Terhadap Waktu
Grafik diatas menunjukkan kestabilan drone dipengaruhi oleh berat, ketinggian dan lama waktu drone mengudara.
3.2. Pengujian Mekanisme Penyiraman
Tabel Hasil Pengujian mekanisme penyiraman adalah sebagai berikut:
Tabel 2. Hasil pengujian penyiramn
Berdasarkan hasil pengujian mekanisme penyiraman pada tabel, ditunjukkan bahwa mekanisme penyiraman yang dirancang sudah mampu melakukan penyiraman cairan
0.86 0.98 1.02 1.07 1.11 1.15
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Series1 Series2
Berat (Kilogram)
Ketinggian (Meter)
0.86 0.98 1.02 1.07 1.11 1.15
0 2 4 6 8 10 12 14
Series1 Series2
Berat (Kilogram)
Waktu (Menit)
Ketinggian UAV (meter)
Luas Penyiraman (meter2)
Durasi Penyiraman (detik)
2,5 0.5 m2 3
dengan kondisi UAV diterbangkan dengan luas jangkauan 0.5-meter pada ketinggian 2, 5 meter.
3.3. Pengujian pada lahan
Gambar 5. Lahan Dengan keterangan:
Luas area yang di siram adalah 15 m2. Luas yang disiram per 3 detik adalah 0.5 m2. Total waktu untuk menyiram= 15m
0.5mx3 Total waktu untuk menyiram = 30 x 3 Total waktu untuk menyiram = 90 detik
Total panjang perjalanan UAV adalah 44 meter, dengan kecepatan drone 6 m/s.
maka:
44 x 6 = 264 sekon atau 4,4 menit.
Grafik waktu terhadap luas perjalanan penyiraman Drone pada lahan:
Gambar 6. Grafik Waktu terhadap perjalanan penyiraman 4. Kesimpulan
1,5 6 m
10
170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 0
2 4 6 8 10 12 14
16 15
13 14 11 12 9 10 7 8
5 6 3 4 1 2
Grafik Waktu Terhadap Luas Penyiraman
Y-Values
Pengembangan rancangbangun UAV sebagai media penyiram tanaman sayuran telah dibuat dan mampu menyemprotkan cairan dalam kondisi drone diterbangkan dengan membawa air 0,06 Liter dari kapasitas tangki 0, 25 L. Pada ujicoba dengan ketinggian terbang 2,5 meter, dan durasi penyiraman 3 detik UAV ini dapat menyirami luas area penyiraman sekitar 0,5 m2, dan pada waktu 90 detik UAV ini mampu menyirami luas lahan 15 m2 dengan total waktu perjalanan 264 detik atau 4,4 menit dari awal UAV takeoff sampai UAV landing ke posisi semula.
Daftar Pustaka
Apriliani, I. M., Herawati, H., Khan, A. M., Dewanti, L. P., & Rizal, A. (2018).
Pengenalam teknologi Global Positioning system sebagai alat bantu operasi penamgkapan ikan di Pangandaran. Dharmakarya Jurnal Aplikasi Ipteks untuk masyarakat Vol. 7. No. 3, 213.
Fachturrahman, & Sumbung, H. R. (2021). DRONE UNTUK DETEKSI HAMA DAN PENYEMPROTAN PADA TANAMAN PADI. MAKASSAR : POLITEKNK NEGERI UJUNG PANDANG .
Hamdani, R., & Puspita, H. (2019). Pembuatan sistem pengaman kendaraan bermotor berbasis radio frekuensi identification. INDEPT, Vol. 8, No. 2 Juni - September 2019, 58.
Hidayat, R., Muhaimin, & Finawan, A. (2019). RANCANG BANGUN PROTOTYPE DRONE PENYEMPROT PESTISIDA UNTUK PERTANIAN PADI SECARA OTOMATIS. JURNAL TEKTRO VOL.3, NO.2, 86.
Holik, A., & Bachtiar, R. R. (2019). PREDIKSI HASIL PANEN PADI
MENGGUNAKAN PESAWAT TANPA AWAK. Jurnal Ilmiah Rekayasa Pertanian dan Biosistem, Vol 7, No.2, 250.
Islam, A. S., Husain, M. R., K., N., Nur, M., & Fauziah. (2021). Rancang Bangun Quadcopter Sebagai Alat Bantu Penyemprot Pestisida Pada Lahan Persawahan.
Mecatronics Journal In Profesional and Entrepreneur Vol 3, No.1, 25.
Karnadi. (2018). PENGEMBANGAN APLIKASI DIGITAL IMAGE PROCESSING DENGAN MICROSOFT VISUAL BASIC. Jurnal Digital Universitas
Muhammadiyah Palembang, 17.
Khoirijaadi, J. (2023). Rancang Bangun Mesin Pengemas Air dalam Kemasan Botol Berbasis Arduino Uno. Purwakarta.
Pengertian Router: Fungsi, cara kerja, dan jenis-jenis Router. (2018, November 13).
Retrieved from Maxmanroe.com:
https://www.maxmanroe.com/vid/teknologi/internet/pengertian-router.html Rangkuti, M. (2023, 06 20). Hukum Bernoulli Persamaan dan Contoh. Retrieved from
UMSU: https://fatek.umsu.ac.id/2023/06/20/hukum-bernoulli-persamaan-dan- contoh/
Siddiq, W. J., & Sulistiyowati, I. (2021). Helm Pengukur Suhu Badan Berbasis Arduino Promini Dengan Sensor MLX90614-DCI. Procedia of Engineering and Life Science Vol. 1. No. 1 March 2021, 54.
Setiaji, N., Sumpena, & Sugiharto, A. (n.d.). Analisis konsumsi daya dan distribusi tenaga listrik. Jurnal Teknik Elektro.
Subagyo, R. (2018). MEKANIKA FLUIDA I. Banjarmasin: Univeritas Lambung Mangkurat.
Syahril, Maulidi, A., & Khaerudin, A. (2022). Pengembangan Prototipe Pesawat Udara Tanpa Awak Jenis Fixed Wing VTOL. JURNAL REKAYASA ENERGI DAN MEKANIKA - Vol. 02 No. 02, 129.
V, V. P., C, S., M, A. K., G, P., & B, G. P. (2021). Aqua Drone For Fault Detection and Surveillance. Natural Volatiles and Essential Oils, 2968.
Yusuf, A. (2021). DETEKSI OBJEK DENGAN METODE COLOR FILTERING HSV DAN BLOB DETECTIONPADA ROBOT VERTICAL TAKE OFF AND LANDING(STUDI KASUS KONTES ROBOT TERBANG INDONESIA 2018). Journal Of Engineering Computer Science and Information Technology (JECSIT), 1-24.
Yanto, A. (2019). SISTEM LAMPU OTOMATIS BERBASIS ANDROID
MENGGUNAKAN NODEMCU DEV KIT ESP8266 DAN SENSOR TEPUK TANGAN. Yogyakarta: UTDI Repository.
Zulkhaidi, T. A.-S., Maria, E., & Yulianto. (2019). Pengenalan Bentuk Wajah dengan OpenCV. JURTI, Vol.3 No.2, 182.
