LAPORAN TUGAS AKHIR
PENGUJIAN SISTEM IRIGASI TETES
BERBASIS SOIL MOISTURE SENSOR PADA OPEN FIELD DI PT. POWER AGRO INDONESIA
Disusun Oleh:
Nama: Azwar Sani NIM: 07.15.19.004
PROGRAM STUDI TATA AIR PERTANIAN
POLITEKNIK ENJINIRING PERTANIAN INDONESIA (PEPI) BADAN PENYULUHAN DAN PENGEMBANGAN SDM PERTANIAN
KEMENTRIAN PERTANIAN 2022
LAPORAN TUGAS AKHIR
PENGUJIAN SISTEM IRIGASI TETES
BERBASIS SOIL MOISTURE SENSOR PADA OPEN FIELD DI PT. POWER AGRO INDONESIA
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar ahli madya pertanian (A.Md.P)
Disusun Oleh:
Nama: Azwar Sani NIM: 07.15.19.004
PROGRAM STUDI TATA AIR PERTANIAN
POLITEKNIK ENJINIRING PERTANIAN INDONESIA (PEPI) BADAN PENYULUHAN DAN PENGEMBANGAN SDM PERTANIAN
KEMENTRIAN PERTANIAN 2022
ii HALAMAN PENGESAHAN
UJIAN TUGAS AKHIR
Judul : PENGUJIAN SISTEM IRIGASI TETES BERBASIS
SOIL MOISTURE SENSOR PADA OPEN FIELD DI PT.
POWER AGRO INDONESIA
Nama : Azwar Sani
NIM : 07.15.19.004
Program Studi : Tata Air Pertanian Jenjang : Diploma Tiga (DIII)
Dinyatakan LULUS setelah dipertahankan di depan Tim Penguji Sidang Tugas Akhir Program Studi DIII Politeknik Enjiniring Pertanian Indonesia (PEPI).
Serpong, 5 Agustus 2022
1 Penguji I Tanda Tangan
Dr. Andy Saryoko, SP., MP.
198203092005011003
2 Penguji II Tanda Tangan
Sugih Mahera, SP,.M.Si
11032021
3 Penguji III Tanda Tangan
Dr.Ir. Rahmat Hanif Anasiru. M.Eng 196407251992031002
Mengetahui, Ketua Program Studi TAP
Politeknik Enjiniring Pertanian Indonesia (PEPI)
Dr. Ir Rahmat Hanif Anasiru, M.Eng 196407251992031002
iii
iv
v PENGUJIAN SISTEM IRIGASI TETES BERBASIS SOIL MOISTURE
SENSOR PADA OPEN FIELD DI PT. POWER AGRO INDONESIA
Azwar Sani
Mahasiswa Program Studi Teknolog Mekanisasi Pertanian,Politeknik Enjiniring- Pertanian Indonesia (PEPI)
Abstrak
Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi sekarang ini sudah hampir digunakan pada berbagai bidang tak terkecuali pada bidang pertanian, kemajuan irigasi pertanian salah satunya penggunaan irigasi tetes dalam memberikan air pada tanaman, dengan kemajuan teknologi perlu adanya pengolaborasian irigasi tetes yang dipadukan dengan soil moisture sensor untuk menambah tingkat efisiensi dalam membaca kelembaban tanah, dengan adanya hal tersebut perlu adanya pengujian sistem dan pengujian komponen pendukung pada sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor hal ini bertujuan untuk memvalidasi bahwa seluruh sistem irigasi berbasis mikrokontroler dengan menggunakan soil moisture sensor berjalan sesuai dengan perencanaan. Metode pengujian menggunakan 5 sampel tanah untuk mengetahui keberhasilan dalam kalibrasi, pengujian soil moisture sensor menggunakan 2 sensor dengan output 1 solenoid, dalam pengujian komponen pendukung menggunakan avometer. Hasil dari pengujian tersebut dapat mengetahui presentase kelembapan tanah < 20%
maka solenoid valve open dan apabila > 20% solenoid valve close, dan hasil dari pengujian tersebut juga dapat mengetahui error dan laju kinerja pada setiap komponen pendukung.
Kata kunci : Irigasi tetes, Sistem kendali, Soil moisture sensor
vi Absract
The development of information and communication technology is now almost used in various fields including agriculture, the advancement of agricultural irrigation, one of which is the use of drip irrigation in providing water to plants, with technological advances it is necessary to collaborate with drip irrigation combined with soil moisture sensors to increase the level of efficiency in reading soil moisture, with this there is a need for system testing and testing of supporting components in a drip irrigation system based on a soil moisture sensor, this aims to validate that the entire microcontroller-based irrigation system using a soil moisture sensor is running according to the plan. The test method uses 5 soil samples to determine the success in calibration, testing the soil moisture sensor using 2 sensors with 1 solenoid output, in testing the supporting components using an avometer. The results of these tests can determine the percentage of soil moisture
<20% then the solenoid valve is open and if >20% the solenoid valve is closed, and the results of these tests can also determine the error and performance rate of each supporting component.
Keywords: control system, drip irrigation, soil moisture sensor
vii KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala nikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan kegiatan Tugas akhir dengan Judul “Pengujian Sistem Irigasi Tetes Berbasis Soil Moisture Sensor Pada Open Field” tepat pada waktunya.
Terselesainya laporan ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Penulis mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dan bimbingannya, kepada :
1. Bapak Dr. Muharfiza, STP,. M.Si selaku direktur politeknik enjiniring pertanian indonesia.
2. Bapak Dr. Ir Rahmat Hanif Anasiru, M.Eng Selaku ketua jurusana tata air pertanian
3. Bapak Dr. Andy saryoko, SP., MP. selaku pembimbing I 4. Bapak Sugih Mahera, S.P., M.Si selaku pembimbing II
5. PT. Power agro Indonesia yang turut membantu dan memfasilitasi dalam kelancaran penyusunan laporan Tugas akhir
6. Kedua orangtua yang sealu mendukung baik moril maupun materil, dan 7. Adrian dan raika terimakasih atas bantuan, saran, diskusi, serta
kerja samanya
8. Semua pihak yang membantu penyelesaian laporan yang penulis tidak dapat sebutkan satu per satu
Dalam penyusunan laporan ini, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dari penyusunan kalimat, data maupun tatacara penulisannya, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi menghasilkan laporan yang lebih baik dikemudian hari.
Tangerang, 7 Juli 2022
Azwar Sani
viii DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined.
HALAMAN PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined.
ABSTRAK ... v
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1Latar Belakang ... 1
1.2Rumusan Masalah ... 2
1.3Batasan Masalah... 2
1.4Tujuan ... 2
1.5Manfaat ... 2
1.6Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
2.1Irigasi ... 4
2.1.1 Pengertian Irigasi ... 4
2.1.2 Fungsi Irigasi ... 4
2.2 Open Field ... 6
2.3 Pengujian Sistem ... 6
2.3.1 Pengertian Pengujian ... 6
2.3.2 Uji Fungsional... 7
2.3.3 Uji Unjuk Kerja ... 7
2.3.4 Alat Pengujian... 7
2.4 Internet Of Things ... 7
2.4.1 Pengertian Internet Of Things ... 7
2.4.2 Mikrokontroler ESP 32 ... 8
2.4.3 Solar Panel ... 9
2.4.4 Pompa Submersible ... 11
2.4.5 Selenoid Valve ... 12
ix
2.4.6 Soil Moisture Sensor ... 13
BAB III METODE TUGAS AKHIR ... 15
3.1Diagram Alur Tugas Akhir ... 15
3.2Alat dan bahan ... 16
3.2.1 Alat... 16
3.2.2 Bahan ... 17
3.2.3 Proses Pengujian ... 17
3.3Metode Pengumpulan Data... 19
3.3.1 Observasi ... 19
3.3.2 Wawancara... 20
3.3.3 Studi Pustaka... 20
3.3.4 Studi Dokumentasi ... 20
3.4Metode Analisis Data ... 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22
4.1Perencanaan ... 22
4.2Pengujian Soil Moisture Sensor Dan Kalibrasi ... 23
4.2.1 Kalibrasi Soil Moisture Sensor ... 23
4.2.2 Simulasi Pengujian Soil Moisture Sensor ... 30
4.3Pengujian Soil Moisture Sensor Terhadap Solenoid Valve ... 32
4.4Pepengujian Komponen Pendukung Sistem Soil Moisture Sensor ... 34
4.4.1 Pengujian Tegangan Vin Nodemcu ESP 32 ... 34
4.4.2 Pengujian Solar Panel Terhadap Baterai ... 35
4.4.3 Pengujian Solar Panel 200 WP Terhadap Pompa Submersible ... 38
4.5Pengujian Keseluruhan sistem ... 41
4.6 Perbandingan Irigasi Tetes Menggunakan sistem Soil Moisture Sensor Dan Yang Tidak Menggunakan sistem Soil Moisture Sensor... 42
BAB V PENUTUP ... 43
5.1Kesimpulan ... 43
5.2Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
x DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Nodemcu Esp32 ... 9
Gambar 2. 2 Solar Panel... 11
Gambar 2. 3 Pompa Submersible ... 12
Gambar 2. 4 Selenoid Valve ... 13
Gambar 2. 5 Soil Moisture Sensor ... 14
Gambar 4. 1 Alur perencanaan pembacaan sensor ... 22
Gambar 4. 2 Kalibrasi Sensor tanah Basah ... 26
Gambar 4. 3 kalibrasi Sensor Titik Kering ... 29
Gambar 4. 4 Sampel tanah ... 30
Gambar 4.5 Pengujian Pembacaan Soil Moisture Sensor ... 31
Gambar 4. 6 Serial monitor Presentase > dan < 20 % ... 33
Gambar 4. 7 Seial Monitor presentase > 20 % ... 33
Gambar 4. 8 Tabel pengujian tegangan Vin ESP 32 ... 34
Gambar 4. 9 peengujian solar panel 10 WP ... 36
Gambar 4. 10 Grafik input tegangan solar panel (tanpa beban) ... 36
Gambar 4. 11 Grafik input tegangan solar panel (menggunakan beban) ... 37
Gambar 4. 12Rangkaian 1 solar panel ... 39
Gambar 4. 13 Rangkaian 3 solar panel (paralel) ... 40
Gambar 4. 14 Rangkaian 2 solar panel (Seri) ... 40
Gambar 4. 15 Rangkaian 3 solar panel (seri) ... 41
xi DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Spesifikasi Nodemcuesp 32 ... 9
Tabel 3. 1 Alat Pendukung Pengujian ... 16
Tabel 3. 2 Bahan Pengujian ... 17
Tabel 4. 1 Tabel Kalibrasi Titik Basah ... 25
Tabel 4. 2 Kalibrasi Basah ... 26
Tabel 4. 3 Kalibrasi Kering ... 28
Tabel 4. 4 Kalibrasi Kering Percobaan 2 ... 29
Tabel 4. 5 Pengujian Sensor ... 31
Tabel 4. 6 Logika Pengujian Soil Moisture Sensor ... 32
Tabel 4. 7 Spesifikasi Solar Panel ... 38
Tabel 4. 8 Spesifikasi Solar Pump ... 38
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Berdasarkan sejarah kehidupan manusia, dapat dikethaui bahwa hubungan antara manusia dengan sumber daya air sudah terjalin sejak beradab-abad yang lalu, khususnya dibidang pertanian, irigasi sangat berperan penting karena irigasi yang baik dapat membantu peningkatan produksi tanaman. Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapontranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air tanah.
Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi sekarang ini sudah hampir digunakan pada berbagai bidang tak terkecuali pada bidang pertanian. Indonesia sebagai negara agraris dengan sumber daya alam yang besar harus diolah secara maksimal. Tanah sebagai faktor utama dalam hortikultura harus diperhatikan dengan sebaik-baiknya agar dapat memberikan hasil sesuai dengan yang diharapkan. Salah satunya dengan cara memanfaatkan teknologi komputer dan internet untuk memonitor kelembaban tanah dengan menggunakan soil moisture sensor. Salah satu permasalahan yang dialami oleh petani khususnya pertanian dilahan terbuka yang notabene lahan kering adalah kesulitan memonitoring kelembaban tanah yang menjadi media tanam untuk tanaman hortikultura dengan menggunakan inovasi teknologi informasi, sehingga nantinya informasi yang dihasilkan bisa digunakan untuk pengambilan keputusan dalam irigasi. Dalam penerapan hal tersebut perlu adanya perencanaan, perancangan, dan pengujian alat, dalam pengujian alat dimaksudkan untuk mengetahui apakah sistem yang telah dibuat sesuai dengan apa yang telah dirancang.
2 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat dirumuskan beberapa masalah dalam karya tulis ini. Yaitu:
a. Dalam perencanaan dan perancangan sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor tidak bisa langsung di implementasikam pada lahan pertanian dikarenakan banyak terjadi nya ketidaksesuaian terhadap sistem pada saat diterapkan, dengan itu diperlukannya tahap pengujian sebelum di terapkan di lahan pertanian untuk meminimalisir kesalahan pada sistem irigasi.
b. Kelebihan dan kekurangan penggunaan sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor perlu diketahui, hal tersebut dilakukan untuk mengetahui perbedaan antara system yang menggunakan soil moisture sensor dan yang tidak menggunakan soil moisture sensor.
1.3 Batasan Masalah
a. Penelitian ini dilakukan khusus untuk pengujian sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor yang menggunakan ESP 32 yang telah di rancang sebelumnya oleh peneliti dari mahasiswa PEPI.
b. Pengujian dilakukan hanya pada lahan terbuka yang masih dalam proses pengolahan lahan.
1.4 Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk memvalidasi pengujian sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor
1.5 Manfaat
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat dirumuskan beberapa masalah dalam karya tulis ini. yaitu :
a. Mengetahui error pada kesalahan system.
b. Mengetahui kinerja perangkat sudah dapat berfungsi dengan baik dan benar sesuai dengan tujuan yang diharapkan.
c. Meminimalisir kesalahan pada sistem pada saat beroperasi.
d. Mengkonfirmasi sistem yang dibuat apakah telah berfungsi dengan baik.
3 1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pengujian dari alat “Pengujian Sistem Irigasi Tetes Berbasis Soil Moisture Sensor Pada Open Field Di PT. Power Agro Indonesia”. Maka penulis menulis tugas akhir ini ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
a. Bab I Pendahuluan
Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.
b. Bab II Landasan Teori
Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung dalam penelitian. Adapun teori pendukung dalam penelitian ini yaitu tentang arugula (deskripsi tanaman dan farmakologi), sensor kapasitif, driver relay, pompa motor DC 12V, Internet of Thing (IoT), dan mikrokontroler Esp8266 NodeMCU.
c. Bab III Metode Tugas Akhir
Bab ini membahas tentang perancangan alat, diagram blok, diagram alir, skematik serta sistem kerja dari masing-masing rangkaian.
d. Bab IV Hasil Dan Analisis
Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis penelitian yang telah dibuat.
e. Bab V Kesimpulan Dan Saran
Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.
4 BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Irigasi
2.1.1 Pengertian Irigasi
Irigasi adalah menyalurkan air yang perlu untuk pertumbuhan tanaman ke tanah yang diolah dan mendistribusinya secara sistematis (Sosrodarsono dan Takeda, 2003). Irigasi secara umum sebagai kegiatan yang bertalian dengan usaha untuk mendapatkan air guna menunjang kegiatan pertanian seperti sawah, ladang atau perkebunan. Usaha tersebut 30 menyangkut pembuatan sarana dan prasarana irigasi yaitu berupa bangunan dan jaringan saluran untuk membawa dan membagi air secara teratur kepetak irigasi yang selanjutnya digunakan untuk kebutuan tanaman itu sendiri (Hariyanto, 2018). Irigasi adalah usaha penyediaan, pengaturan, dan pembuangan air irigasi untuk menunjang pertanian yang jenisnya meliputi irigasi permukaan, irigasi rawa, Irigasi air bawah tanah, irigasi pompa, dan irigasi tambak (PUPR, 2019).
2.1.2 Fungsi Irigasi
Irigasi sangat diperlukan untuk pertanian. Selain dapat menyalurkan air pada tanaman. Irigasi banyak fungsinya yang harus kita ketahui. Berikut adalah fungsi irigasi:
a. Penyimpan Suplay Air
Untuk menyimpan persediaan air. Ketika kekeringan terjadi karena kemarau panjang, irigasi dapat menyebabkan tanaman tumbuh dan dipanen. Irigasi, yang dapat mengatur “jadwal” dan “kondisi” kelembaban tanah, dapat menjaga lahan pertanian tetap mengalir dengan air dan memungkinkan tanaman untuk tumbuh bahkan ketika iklim dalam setahun tidak menentu (Faisal, 2021).
b. Penyalur Kebutuhan Air
Irigasi dapat mengalirkan air yang mengandung lumpur dan unsur hara sehingga menyuburkan tanah. Selain itu, irigasi dapat membasmi hama-hama yang
5 ada dalam tanah dan merugikan bagi tanaman. Pada musim kemarau sebaiknya lahan diberikan air agar zat garam hilang. Untuk itu, irigasi dapat menjadi solusi untuk meningkatkan efisiensi air.
c. Pengolah Tanah
Pengendapan zat kimia bermanfaat di lapisan tanah bawah. Rendahnya kadar garam merupakan salah satu faktor keberhasilan dalam bidang pertanian. Metode ini digunakan untuk mengurangi kandungan garam pada permukaan. Lalu, irigasi juga dapat melunakkan tanah. Tanah lunak membuat tumbuh lebih mudah karena tanah keras sulit untuk tumbuh. Menaikkan tanah, yang pada posisi rendah. Lumpur yang ada dalam air irigasi memungkinkan untuk ditinggikan dari posisi rendah sehingga tanah yang potensial dapat dimanfaatkan secara lebih optimal untuk pertanian (Faisal, 2021).
d. Irigasi Tetes
Irigasi tetes adalah suatu sistem pemberian air melalui pipa atau selang berlubang dengan menggunakan tekanan tertentu, dimana air yang keluar berupa tetesan - tetesan langsung pada daerah perakaran tanaman. Tujuan dari irigasi tetes adalah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman tanpa harus membasahi keseluruhan lahan, sehingga mereduksi kehilangan air akibat penguapan yang berlebihan, pemakaian air lebih efisien, mengurangi limpasan, serta menekan atau mengurangi pertumbuhan gulma (V. Kiri & Lapono, 2014).
Irigasi mikro merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan produktivitas pertanian pada lahan yang terbatas, sistem irigasi yang mengaplikasikan pada zona pera karan tanaman, jenis-jenis irigasi mikro seperti irigasi tetes (drip irigation), microspray, dan mini sprinkler hal ini cocok untuk tanaman hortikultura (Ridwan dkk 2014 ).
Irigasi mikro dapat menjadi pilihan untuk meningkatkan produktivit as lahan, Sistem irigasi ini mengaplikasikan air di sekitar zona perakaran tanaman dan merupakan salah satu teknologi irigasi bertekanan rendah dengan efisiensi irigasi sangat tinggi, irigasi mikro ini sudah banyak digunakan oleh di berbagai petani di berbagai negara, hal ini sangat efesien dalam penyiraman tanaman (Rahmadani, dkk 2020).
6 e. Prinsip Irigasi Tetes
Prinsip dasar irigasi tetes adalah memompa dan mengalirkan air ke tanaman dengan perantaraan pipa-pipa yang dibocorkan dengan jarak tertentu sesuai jarak antar tanaman. Sistem gravitasi ini mengalirkan air secara lambat dan akurat ke akar-akar tanaman, tetes demi tetes. Dengan mengatur besarnya tekanan, sistem irigasi ini mampu memberikan jumlah serta kecepatan pemberian air sesuai dengan kebutuhan tanaman (Widiastuti, 2018).
2.2 Open Field
Open field adalah system lapangan terbuka pada pertanian. Pertanian lapangan terbuka, yang meliputi budidaya sereal, kentang dan gula bit, minyak sayur, sayuran, kebun, kebun anggur dan zaitun, adalah sektor pertanianterbesar di Uni Eropa berdasarkan luas lahan dan produksi. Pengembangan system open field pada pertanian dilakukan dikarenakan dengan system ini produksi pertanian semakin meningkat, dengan menggunakan hamparan laahan yang luas dan berfokus pada satu komoditas akan membuat nilai produksi bertambah, hal yang perlu diperhatikan dalam produksi pertanian di open field yakni operasi pertanian (menabur, menanam, mengolah), penggunaan mesin, irigasi, dan operasi pasca panen (Paris,dkk 2022).
2.3 Pengujian Sistem 2.3.1 Pengertian Pengujian
Pengujian sistem adalah pengujian berdasar spesifikasi / kebutuhan perangkat lunak. Pengujian ini biasanya dilakukan berdasarkan spesifikasi yang dianalisa secara informal dan manual (Kiri & Lapono, 2019). Tujuan dari pengujian alat ini diharapkan mampu mendapatkan hasil data pengujian yang valid dan juga untuk mengetahui kesesuaian alat apakah bekerja dengan apa yang diharapkan. Menurut Penda Sudarto Hasugian dkk (2017) “sistem adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih komponen yang saling berhubungan dan saling berinteraksi satu sama lain untuk mencapai tujuan dimana sistem biasanya terbagi dalam sub sistem yang lebih kecil yang mendukung sistem yang lebih besar.
7 2.3.2 Uji Fungsional
Pada proses pengujian fungsional dengan cara menguji setiap bagian-bagian berdasarkan karakteristik dan fungsi masing-masing. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja perangkat sudah dapat berfungsi dengan baik dan benar sesuai dengan tujuan yang diharapkan.
2.3.3 Uji Unjuk Kerja
Proses uji unjuk kerja bertujuan untuk mengetahui sistem yang dibuat apakah telah berfungsi dengan baik atau tidak sesuai dengan tujuan yang diharapkan, baik dari servo, push button, dan analog joystick. Agar dapat di ketahui seberapa jauh kinerja dari alat yang telah dibuat.
2.3.4 Alat Pengujian a. Power Supply
Power supply adalah salah satu komponen perangkat keras yang berperan sebagai penyedia listrik dan daya yang digunakan untuk menyalakan komputer dan perangkat lainnya. Tool power supply ini mengubah arus listrik yang ditarik dari sumber listrik seperti stop kontak, baterai atau generator dan meneruskan daya tersebut ke perangkat yang terhubung.
b. Avometer
Avometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur hambatan, tegangan dan arus listrik
c. Stopwatch
Stopwatch adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran durasi waktu yang diperlukan maupun yang sudah berlalu.
2.4 Internet Of Things
2.4.1 Pengertian Internet Of Things
Internet of things atau dikenal juga dengan singkatan IoT, merupakan sebuah konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas
8 internet yang tersambung secara terus-menerus yang memungkinkan kita untuk menghubungkan mesin, peralatan, dan benda fisik lainnya dengan sensor jaringan dan aktuator untuk memperoleh data dan mengelola kinerjanya sendiri, sehingga memungkinkan mesin untuk berkolaborasi dan bahkan bertindak berdasarkan informasi baru yang diperoleh secara independen.internet of things atau sering disebut IoT adalah sebuah gagasan dimana semua benda di dunia nyata dapat berkomunikasi satu dengan yang lain sebagai bagian dari satu kesatuan sistem terpadu menggunakan jaringan internet sebagai penghubung.
Misalnya CCTV yang terpasang di lahan pertanian dihubungkan dengan koneksi internet dan disatukan di ruang control yang jaraknya mungkin puluhan kilometer.
atau sebuah rumah cerdas yang dapat dimanage lewat smartphone dengan bantuan koneksi internet. pada dasarnya perangkat IoT terdiri dari sensor sebagai media pengumpul data,sambungan internet sebagai media komuniakasi, dan server sebagai pengumpul informasi yang diterima sensor dan untuk analisa (Efendi, 2018).
2.4.2 Mikrokontroler ESP 32
ESP32 adalah salah satu keluarga mikrokontroler yang dikenalkan dan dikembangkan oleh espressif system. ESP32 ini merupakan penerus dari mikrokontroller ESP8266. Mikrokontroler satu ini compatible dengan arduino IDE.
Pada mikrokontroler ini sudah tersedia modul WiFi dan ditambah dengan BLE (Bluetooth Low Energy) dalam chip sehingga sangat mendukung dan dapat menjadi pilihan bagus untuk membuat sistem aplikasi IOT.
9 Berikut spesifikasi mikrokontroler ESP 32.
Tebel 2. 1 Spesifikasi Nodemcu ESP 32
No Atribut Detail
1 Tegangan 3.3 Volt
2 Prosesor Tensilica L108 32 bit
3 Kecepatan prosesor Dual 160MHz
4 RAM 520K
5 GPIO 34
6 ADC 7
7 Dukungan 802.11 11b/g/n/e/i
8 Bluetooth BLE (Bluetooth Low
Energy)
Jika dilihat dari spesifikasi pada tabel maka mikrokontroler ESP32 dapat dijadikan pilihan untuk digunakan pada alat peraga interface mikrokontroler karena mikrokontroler ini memiliki interface yang lengkap, juga memiliki WiFi yang sudah tertanam pada mikrokontroler sehingga tepat untuk digunakan pada alat peraga atau trainer Internet of Things. Pada gambar 1 merupakan pin out dari GPIO pada ESP32 (Kusumah & Pradana, 2019).
Gambar 2. 1 Nodemcu ESP32 2.4.3 Solar Panel
Sel surya merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik dengan proses efek fotovoltaic,oleh karenanya dinamakan juga sel fotovoltaic (Photovoltaic cell – disingkat PV). Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6V tanpa beban atau 0,45V
10 dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri. Jika 36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan sekitar 16V. Tegangan ini cukup untuk digunakan mensuplai aki 12V. Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang lebih besar lagi maka diperlukan lebih banyak lagi sel surya. Gabungan dari beberapa sel surya ini disebut Panel Surya atau modul surya. Susunan sekitar 10 - 20 atau lebih Panel Surya akan dapat menghasilkan arus dan tegangan tinggi yang cukup untuk kebutuhan sehari hari (Purwoto, Jatmiko, Alimul, & Huda, 2019).
Berikut ini adalah Jenis - jenis Panel Surya:
a. Monokristal (Mono-Crystalline)
Merupakan panel yang paling efisien yang dihasilkan dengan teknologi terkini
& menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Monokristal dirancang untuk penggunaan yang memerlukan konsumsi listrik besar pada tempat- tempat yang beriklim ekstrim dan dengan kondisi alam yang sangat ganas.
Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan (Purwoto, Jatmiko, Alimul, & Huda, 2019).
b. Polikristal (Poly-Crystalline)
Merupakan Panel Surya yang memiliki susunan kristal acak karena dipabrikasi dengan proses pengecoran. Tipe ini memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama.
Panel suraya jenis ini memiliki efisiensi lebih rendah dibandingkan tipe monokristal, sehingga memiliki harga yang cenderung lebih rendah.
c. Thin Film Photovoltaic
Merupakan Panel Surya (dua lapisan) dengan struktur lapisan tipis mikrokristalsilicon dan amorphous dengan efisiensi modul hingga 8.5% sehingga untuk luas permukaan yang diperlukan per watt daya yang dihasilkan lebih besar daripada monokristal & polykristal. Inovasi terbaru adalah Thin Film Triple Junction Photovoltaic (dengan tiga lapisan) dapat berfungsi sangat efisien dalam udara yang sangat berawan dan dapat menghasilkan daya listrik sampai 45% lebih tinggi dari panel jenis lain dengan daya yang ditera setara.
11 2.4.4 Pompa Submersible
Pompa adalah suatu jenis mesin yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tempat yang bertekanan yang rendah ketempat tekanan yang lebih tinggi. Untuk memindahkan ini diperlukan gaya tekan sehingga dapat mengatasi hambatan akibat perbedaan tinggi permukaan, maka terjadilah perubahan energi dari energi kinetik menjadi hidrolis. Pompa submersible termasuk pompa sentrifugal jenis pompa sumur dalam dengan letak permukaan air diluar kekuatan hisap pompa biasa. Pompa dengan sumbu vertikal dan motor penggeraknya merupakan satu unit yang dipasang terbenam dibawah permukaan air dan posisi pompa digantung pada pipa penyalur.
Motor berada dibawah pompa, karena air mengalir dari bawah maka diameter motor lebih kecil daripada pompa biasa. Dengan demikian pompa terlihat panjang berbentuk batang. Pompa jenis ini sangat cocok untuk sumur pompa tidak perlu menghisap air keatas dimana pompa dan motor dibenamkan bersama.
Gambar 2. 2 Solar panel
12 Cara Kerja Pompa Prinsip kerja pompa mekanis menjadi energi hidrolis deng Pompa jenis ini sangat cocok untuk sumur-sumur dalam karena pompa tidak perlu menghisap air keatas dimana pompa dan motor dibenamkan bersama-sama dikedalaman. Prinsip kerja pompa mekanis menjadi energi hidrolis deng Pompa jenis ini sangat cocok untuk sumur-sumur dalam pompa tidak perlu menghisap air keatas dimana pompa dan motor dibenamkan bersama-sama dikedalaman.
Prinsip kerja pompa submersible adalah mengubah energi mekanis menjadi energi hidrolis dengan cara memberikan gaya sumur dalam karena pompa tidak perlu menghisap air keatas dimana pompa dan adalah mengubah energian cara memberikan gaya sentrifugal pada fluida yang dipindahkan. Pompa submersible digerakkan oleh motor listrik. Fluida masuk melalui saringan antara motor penggerak dengan pompa dan oleh sudu-sudu impeller yang berputar bersamaan dan searah dengan poros pompa akan mempercepat aliran fluida secara axcial.
Kemudian oleh sudu-sudu diffuser yang posisinya diam dan fluida diarahkan keatas menuju impeller berikutrnya. Di dalam diffuser energi kecepatan berkurang dan diubah menjadi energi tekanan.
2.4.5 Selenoid Valve
Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC melalui kumparan/solenoida. Solenoid valve ini merupakan
Gambar 2. 3 pompa submersible
13 elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam system fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis. Solenoid Valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja (tegangan kerja pada AC adalah 100/200 VAC dan tegangan kerja pada DC adalah 12/24 VDC). Solenoid valve menggunakan TIP120 atau NChannel power FET dengan dioda kickback 1N4001 untuk menggerakkannya dari pin mikrokontroler. adaptor daya 9V 1A atau 12V 1A akan bekerja (Fadhlillah, Putrada, & Prabowo, 2019). Selenoid valve merupakan sebuah katup yang digerakan oleh energi listrik yang mempunyai kumparan sebagai penggeraknya.
Kumparan ini berfungsi untuk menggerakan piston yang dialiri oleh arus AC ataupun DC sebagai daya penggerak. Selenoid valve memiliki 2 buah saluran yaitu saluran masuk (inlet port) dan saluran keluar (outlet port). Saluran masuk berfungsi sebagai lubang masukan untuk cairan atau air, saluran keluar berfungsi sebagai terminal atau tempat keluarnya cairan Gambar 2.4 erupakan bentuk solenoid valve yang banyak dijual ( Triady, riyanto, & Ilhamsyah, 2015).
2.4.6 Soil Moisture Sensor
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut transduser, Sensor Kelembaban adalah sensor yang berfungsi untuk mendeteksi kadar air didalam tanah. Output pada sensor Kelembaban adalah
Gambar 2. 4 selenoid valve
14 Solenoid Valve yang membuka dan menutup jalur air. Ketika nilai frekuensi kadar air dalam tanah menigkat maka Solenoid Valve akan menutup. Dan ketika nilai frekuensi kadar air menurun, maka Solenoid Valve akan membuka. Manfaat dari pembuatan jalur air berfungsi sebagai jalur penyiraman tanaman agar nutrisi serta kebutuhan suplay air pada tanaman terpenuhi.
Sensor kelembaban tanah mampu mengukur kadar air di dalam tanah, sensor ini bisa dimasukanke dalam tanah untuk mengukur kelembapan yang terkandung dalam tanah, sensor kelembaban tanah kapasitif, Soil moisture Sensor kapasitif ini dibedakan dari kebanyakan sensor resistif di pasaran dan menggunakan penginderaan kapasitif untuk mendeteksi kelembaban tanah. Masalah bahwa sensor resistansi mudah terkorosi dihindari, dan masa kerjanya sangat diperpanjang.
Sensor memiliki chip pengatur tegangan built-in yang mendukung lingkungan kerja 3,3volt, yang berarti ia bekerja bahkan pada papan kontrol Arduino 3,3V. Miniatur PC seperti Raspberry Pi hanya membutuhkan modul konversi ADC (sinyal analog ke digital) eksternal untuk bekerja. (syahrul, Endang, & saragih, 2019). Kelebihan daripada menggunakan sensor ini yaitu:
a. Pengukuran terus menerus yang didapatkan dari data logger b. Pengaplikasian yang sangat mudah
c. Tingkat akurasi kalibrasi tanah mencapai 2-3%
d. Menggunakan tenaga yang rendah e. Harga yang murah
Kekurangan daripada menggunakan sensor ini yaitu :
a. Tidak akurat jika dipakai pada tanah yang memiliki salinitas tinggi ; b. Dibeberapa merk tingkat akurasi dan kinerja buruk
Gambar 2. 5 soil moisture sensor
15 BAB III
METODE TUGAS AKHIR 3.1 Diagram Alur Tugas Akhir
Berikut adalah alur diagram perencanaan dari sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor:
Studi Literatur Studi Lapangan
Konsep perencanaan Konsep pengujian Persiapan alat dan
bahan
pengujian
kesimpulan
Selesai Mulai
Pengumpulan data
16 Dalam perencanaan sistem irigasi berbasis soil moisture sensor ini sumber energi utama menggunakan solar panel, pemanfaatan energi matahari untuk menghasilkan listrik yang akan digunakan untuk mengaktifkan pompa submersible ,solar panel yang digunakan sola panel pollycristaline 200 WP untuk pompa submersible dan sola panel 10 WP untuk mengisi daya Batrai pada mikrokontroler, sensor yang digunakan jenis sensor cavasitve dikarenakan awet dan tidak mudah untuk korosi, dari pembacaan kelembapan tanah dari sensor outputnya akan menuju open atau close pada solenoid valve.
3.2 Alat dan bahan 3.2.1 Alat
Dalam proses pembuatan alat tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa alat dan bahan. Berikut ini merupakan alat-alat yang dipergunakan dalam proses pembuatan tugas akhir dapat dilihat pada tabel :
Tabel 3. 1 Alat Pendukung Pengujian
No Nama Alat Spefikasi Jumlah
1 Power supply - 1
2 Avometer Kyoritsu 2001 1
3 Stopwatch Digitect 1
4 Smartphone Redmi note 9 1
5 Laptop lenovo ideapad 130- 14ast
1
6 obeng krisbow 1
7 Gelas plastik 250 ml 5
8 Gelas Ukur 500 ml 1
17 3.2.2 Bahan
Dalam proses pembuatan tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa bahan. Adapun bahan-bahan yang dipergunakan dalam proses pembuatan tugas akhir dapat dilihat pada Tabel :
Tabel 3. 2 Bahan Pengujian
No Nama bahan Jumlah
1 PCB 2
2 ESP 32 1
3 Sensor kelembapan capasitve 2
4 Solar panel 10 WP 1
5 Solar panel 200 WP 3
6 Batrai 3
7 selenoid 1
8 Pompa submersible 1
3.2.3 Proses Pengujian
a. Langkah Pengerjaan kalibrasi Dan Pengujian Soil Moisture Sensor Dalam pengukuran dan pengujian dan kalibrasi soil moisture sensor, ada beberapa langkah-langkah yang harus diperhatikan sebelum melakukan pengukuran dan pengujian yaitu
• Menyiapkan peralatan yang diperlukan.
• Sediakan program yang telah di buat
• Tentukan patoka angka x dan Y
• Celupkan sensor pada air penuh (kalibrasi basah)
• Keringkan sensor (kalibrasi kering)
• Persentase titik maksimal kering adalah 0 %
• Persentase titik maksimal basah adalah 100 %
18 b. Langkah Pengerjaan Pengujian Sensor Terhadap Solenoid
Dalam pengukuran dan pengujian sensor terhadap solenoid, ada beberapa langkah-langkah yang harus diperhatikan sebelum melakukan pengukuran dan pengujian yaitu:
• Siapkan alat dan bahan
• Siapkan program yang sudah dibuat pada Arduino
• Tancapkan kedua sensor kelembapan pada jenis tanah yang berbeda
• Amati pembacaan sensor pada open/close solenoid c. Langkah Pengerjaan Pengujian Tegangan Vin ESP 32
Dalam pengukuran dan pengujian input pin tegangan, ada beberapa langkah- langkah yang harus diperhatikan sebelum melakukan pengukuran dan pengujian yaitu:
• Menyiapkan peralatan yang diperlukan.
• Menyiapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran.
• Menggabungkan 2 master PCB yang tesambung
• Nyalahkan swict pada PCB
• Cek input tegangan 5 V pada ESP 32
• Ulang pengujian sebanyak 2 kali
d. Langkah Pengerjaan Pengujian Solar Panel 10 WP Terhadap Batrai Dalam pengukuran dan pengujian solar panel terhadap batrai, ada beberapa langkah-langkah yang harus diperhatikan sebelum melakukan pengukuran dan pengujian yaitu:
• Menyiapkan peralatan yang diperlukan.
• Menyiapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran.
• Mendokumentasikan cuaca pada hari pengujian
• Sambungkan solar panel 10 WP pada PCB master
• Cek tegangan awal menggunakan Avometer
• Catat kenaikan atau penuruna voltase setiap 30 menit sekali
19 e. Langkah Pengerjaan Pengujian Solar Panel 200 WP Terhadap Pompa
Dalam pengukuran dan pengujian solar panel 200 WP terhadap pompa submersible, ada beberapa langkah-langkah yang harus diperhatikan sebelum melakukan pengukuran dan pengujian yaitu:
• Menyiapkan peralatan yang diperlukan.
• Menyiapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran.
• Uji sambungan solar panel pada 3 seri
• Masukan avometer pada (+) dan (-) solar panel untuk pengecekan tegangan
• Aktifkan saklar pada panel
f. Langkah Pengerjaan Pengujian Sensor Dan Kalibrasi
Dalam pengukuran dan pengujian dan kalibrasi soil moisture sensor, ada beberapa langkah-langkah yang harus diperhatikan sebelum melakukan pengukuran dan pengujian yaitu
• Menyiapkan peralatan yang diperlukan.
• Sediakan program yang telah di buat
• Ambil patokam angka x dan Y
• Celupkan sensor pada air penuh (kalibrasi basah)
• Keringkan sensor (kalibrasi kering)
• Persentase Mendekati angka 0 adalah kering
• Persentase angka 100 adalah basah 3.3 Metode Pengumpulan Data
3.3.1 Observasi
Metode observasi adalah metode pengumpulan data yang dilakukan dengan melihat dan mengadakan pengamatan dan pengujian secara langsung terhadap bagian alat, bahan dan komponen yang digunakan pada input dan output.
20 3.3.2 Wawancara
Wawancara merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan tanya jawab secara langsung kepada pihak bagian perencana dan perancang, Wawancara dilakukan dengan memberikan pertanyaan terhadap segala perencanaan awal, spesifikasi alat dan bahan serta perancangan mikrokontroler dari input sampai output system.
3.3.3 Studi Pustaka
Studi pustaka salah satu metode yang dilakukan dengan cara mengambil bahan bahan dari kajian literatur untuk mendapatkan informasi yang mendukung dengan permasalahan yang dibahas. Dari studi pustaka ini peneliti memperoleh data apa saja yang diperlukan dalam penelitian yang dilakukan.
3.3.4 Studi Dokumentasi
Dokumentasi dilakukan untuk mengambil gambar pada saat pengujian, hal tersebut berguna untuk bukti bahwa perencanaan sesuai dengan penerapan.
3.4 Metode Analisis Data a. Megetahui Perencanaan
Perencanaan yang akan dibuat adalah sistem irigasi tetes berbasis mikrokontroler dengan menggunakan ESP 32, dengan input sensor soil moisture dan outpunya solenoid valve, system ini kan di implementasikan pada lahan terbuka.
b. Pengujian Dan Kalibrasi Soil Moisture Sensor
Sensor Kelembaban adalah sensor yang berfungsi untuk mendeteksi kadar air didalam tanah, Pengujian sensor dengan alat bertujuan mengetahui apakah sensor yang dirancang dengan alat dapat berjalan dengan baik dan tidak ada kendala atau malah sebaliknya dan juga mencocokkan dengan tampilan pada Serial Monitor Arduino IDE, Output pada sensor Kelembaban adalah Solenoid Valve yang membuka dan menutup jalur air. Ketika nilai frekuensi kadar air dalam tanah menigkat maka Solenoid Valve akan menutup.
21 c. Pengujian Soil Moisture Sensor Terhadap Solenoid
Input dan output dari sistem ini adalah soil moisture sensor dan selenoid, kedua hal tersebut saling berkesinambungan dengan soil moisture sensor membaca kelembapan tanah akan memberikan perintah open apabila tanah terbaca kekurangan air dan akan close apabila tanah telah cukup kelembapannya, pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat sensitifitas dari soil moisture sensor.
d. Pengujian Tegangan Input
Tegangan input adalah tegangan yang masuk dari sumber menuju system rangkaian contoh dari sumber tegangan yakni battrei, sel surya, tujuan dari pengujijan tegangan input adalah untuk mendapatkan tegangan masukagar berfungsi dengan baik. Pada perancangan sistem ini berbasis mikrokontroler, catu daya berfungsi sebagai daya yang digunakan sebagai sumber daya untuk menghidupkan seluruh komponen yang dibutuhkan.
e. Pengujian Solar Panel 10 WP Terhadap Battery
Solar panel adalah sebuah alat yang terdiri dari sel surya yang terbuat dari bahan semikonduktor untuk mengubah energi surya menjadi energi listrik, pada solar panel 10 WP ini berfungsi untuk mengisi daya ke batterey, dari solar panel mengisi daya ke 3 buah battery yang di paralelkan, dengan kapasitas 4,2 V/batrai.
f. Pengujian Solar Panel 200 WP Terhadap Pompa
Solar panel dari system irigasi ini sebagai bahan utama yang berguana sebagai sumber daya pada setiap alat dan bahan, salah satunya sebagai penggerak pompa submersible.
g. Pengolahan Data Pengujian
Pengolahan dilakukan pada saat data telah terkumpul hal ini data dapat kita oleh sesuai apa yang akan kita tampilkan, contohnnya pengolahan data grafik pembacaan kelembapan tanah pada sensor soil moisture.
h. Perbandingan Antara System Irigasi Tetes Tidak Menggunakan Sensor Dengan Yang Menggunakan Sensor Kelembapan Tanah
Membandingkan antara system irigasi tetes yang menggunakan system otomatis dengan system irigasi yang tidak menggunkan system irigasi otomatis, akan mengambil data kekurangan dan kelebihan dari setiap system irigasi.
22 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perencanaan
Dalam perencanaan sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor ada beberapa hal yang perlu diketahui, sistem ini menggunakan energi solar panel dalam menghasilkan listrik, solar panel 10 WP berfungsi sebagai pemberi energi terhadap PCB batrai. batrai tersebut bekapasitas 4,2 V per satu batrai dengan total 3 batrai yang berarti menyuplai energi terhadap batrai sebesar 12,6 V. Adapun solar panel 200 WP yang berfungsi sebagai pemberi energi terhadap pompa submersible yang berguna untuk menyuplai air dari sumber menuju lahan pertanian, pompa tersebut memiliki working voltage 36 V, oleh karena itu solar panel yang digunakan berjumlah 2 buah solar panel 200 WP dengan rangkaian seri. Adapun alat yang dipakai untuk pembaca kelembapan tanah yaitu soil moisture cavasitive, pemilihan jenis sensor tersbut dikarenakan jenis cavasitive tidak mudah untuk korosi pada saat terkena hujan, output dari pembacaan soil moisture sensor tersebut yaitu solenoid valve yang berfungsi sebagai valve otomatis. Adapun alur perencanaan pembacaan soil moisture sensor:
Gambar 4. 1 Alur perencanaan pembacaan sensor
23 4.2 Pengujian Soil Moisture Sensor Dan Kalibrasi
Kalibrasi sensor perlu dilakukan sebelum pengunjian, keduanya saling berkesinambungan, dengan adanya kalibrasi dapat menentukan patokan persentase maksimal titik kering dan presentase maksimal titik basah pada soil moisture sensor, lalu di lakukan pengujian pada sampel tanah.
4.2.1 Kalibrasi Soil Moisture Sensor
Kalibrasi adalah proses pengecekan dan pengaturan akurasi dari alat ukur dengan cara membandingkannya dengan standar/tolak ukur. Pengujian kalibrasi pembacaan kelembaban tanah dilakukan dengan pembacaan nilai analog terlebih dahulu untuk menentukan nilai persentase tanah kering dan persentase tanah basah, Kalibrasi diperlukan untuk memastikan bahwa hasil pengukuran yang dilakukan akurat dan konsisten dengan instrumen lainnya. Metode kalibrasi yang dipakai adalah metode kalibrasi yang digunakan oleh PT.Power Agro Indonesia dalam melakukan kalibrasi disetiap projectnya, kalibrasi soil moisture sensor yang dilakukan dengan cara menginput angka patokan data analog awal, yang dimana kalibrasi titik kering seharusnya mendapatkan angka presentase maksimal mendekati angka 0 % dan untuk kalibrasi titik basah mendekati angka maksimal presentse 100 %. Sama hal sepertinya pengkalibrasian dari (Birnadi, 2019) menyatakan bahwa : Pengujian kalibrasi pembacaan kelembaban tanah dilakukan dengan pembacaan nilai analog terlebih dahulu untuk menentukan nilai persentase tanah kering dan persentase tanah basah. Dari tanah yang kering dan tanah yang basah, didapat nilai analog kering dan basah, yang kemudian dijadikan fungsi persamaan garis terhadap nilai persentase 0 % hingga 100 %. Nilai kering dan nilai basah ini dibandingkan secara langsung dengan alat pembacaan kelembaban tanah.
a. Kalibrasi Titik Maksimal Basah
Kalibrasi titik maksimal basah dilakukan dengan cara memasukan seluruh bagian sensor di wadah berisi air penuh, dengan menyiapkan program kalibrasi pada Arduino IDE dengan data analog awal yakni 976, angka tersebut didapatkan dari patokan kalibrasi pada sensor yang sudah pernah dikalibrasi sebelumnya oleh PT. Power Agro Indonesia, selanjutnya uploud program, lalu serial moniator akan
24 menampilkan data analog dan presentase dari hasil kalibrasi, hal tersebut diulang sampai angka presentase mendekati angka 100 % . Berikut program dari kalibrasi titik maksimal basah:
#define moisture_sens1 39
#define X1 0
#define X2 100
#define Y1 2796
#define Y2 976 int outputvalue1 = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
float sens1_value= analogRead(moisture_sens1);
float outputvalue1=(float) ((((sens1_value-Y1)/(Y2-Y1))*(X2-X1))+ X1)
;
Serial.print("Data Analog :");
Serial.print(sens1_value);
Serial.print(", Persen :");
Serial.println(outputvalue1);
delay (5000);
}
25 Dari program tersebut menjelaskan bahwa X2 = 100 adalah persentase tertinggi dari data analog Y2 = 976, kalibrasi yang dilakukan percobaan sebanyak 2 kali, percobaan pertama dilakukan sampai angka presentase mendekati angka 100 %, berikut adalah salah satu tabel kalibrasi sensor 1:
Tabel 4. 1 Tabel Kalibrasi Tanah Basah
Data Nilai Analog Basah Presentase %
1163 103.03
1163 103.03
1169 102.65
1168 102.71
1168 102.71
1164 102.97
1165 102.9
1154 103.6
1152 103.72
1158 103.34
1175 102.27
1147 104.04
1168 102.71
1162.615385
(Sumber : Tabel milik bersama)
Bisa dilihat dari tabel diatas angka presentase yang mucul dalam serial monitor melewati angka 100 %, hal ini perlu dilakukan pengkalibrasian kembali karena angka presentase maksimal yang di inginkan sebesar 100%, kalibrasi kembali dilakukan dengan cara mengambil 10 data analog yang muncul lalu di rata ratakan dan didapatkan data analog 1162, lalu input kembali angka tersebut pada program yang sebelumnya angka Y2 = 976 menjadi Y= 1162, setelah itu uploud program.
26 berikut tabel kalibrasi percobaan ke-2 :
Tabel 4. 2 kalibrasi tanah basah
Data Nilai Analog Basah Presentase %
1207 97.25
1021 97.61
1206 97.31
1202 97.55
1203 97.49
1202 97.55
1206 97.31
1206 97.31
1200 97.67
1205 97.37
1205 97.37
1206 97.31
1200 97.67
(Sumber: milik bersama)
Dari tabel kalibrasi percobaan ke-2 angka presentasi yang muncul rata rata sudah mendekati angka 100 %, walaupun angka yang presentase tidak sempurna 100 % akan tetapi dengan mendekati angka tersebut sensor bisa dikatakan telah terkalibrasi. Apabila hendak mencapai angka presentase yang sempurna harus melakukan hal yang sama seperti sebelumnya dengan cara merata ratakan data analog kembali lalu input data pada progam sampai presentase menunjukan angka 100 %.
Gambar 4. 2 Kalibrasi Sensor tanah Basah (Sumber: Milik Bersama)
27 b. Kalibrasi Titik Kering
Kalibrasi titik maksimal kering dilakukan dengan cara memposisikan sensor dalam keadan kering atau tidak ada air menempel pada sensor, dengan menyiapkan program kalibrasi pada Arduino IDE dengan data analog awal yakni 2319, angka tersebut didapatkan dari patokan kalibrasi pada sensor yang sudah pernah dikalibrasi sebelumnya oleh PT. Power Agro Indonesia, selanjutnya uploud program, lalu serial moniator akan menampilkan data analog dan presentase dari hasil kalibrasi, hal tersebut diulang sampai angka presentase mendekati angka 0 %.
Berikut program dari kalibrasi titik kering maksimal :
#define moisture_sens1 39
#define X1 0
#define X2 100
#define Y1 2319
#define Y2 1095
int outputvalue1 = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
float sens1_value= analogRead(moisture_sens1);
float outputvalue1=(float) ((((sens1_value-Y1)/(Y2-Y1))*(X2-X1))+ X1) Serial.print("Data Analog :");
Serial.print(sens1_value);
Serial.print(", Persen :");
Serial.println(outputvalue1);
delay (5000);
}
28 Dari program tersebut menjelaskan bahwa X1 = 0 adalah persentase tertinggi dari data analog Y1 = 2319, kalibrasi yang dilakukan percobaan sebanyak 2 kali, percobaan pertama dilakukan sampai angka presentase mendekati angka 0 %, berikut adalah salah satu tabel kalibrasi tanah kering pada sensor 1 :
Tabel 4. 3 kalibrasi tanah kering
Data Nilai Analog Kering Presentase (%)
2799 -35
2791 -35
2791 -35
2795 -35
2800 -35
2799 -35
2800 -35
2798 -35
2803 -36
2800 -35
2794 -35
2790 -35
2800 -35
2796.923077 (Sumber : milik bersama)
Bisa dilihat dari tabel diatas angka presentase yang mucul dalam serial monitor kurang dari 0 % bahkan mencapai (-) minus, hal ini perlu dilakukan pengkalibrasian kembali karena angka presentase maksimal yang di inginkan sebesar 0 %, kalibrasi kembali dilakukan dengan cara mengambil 10 data analog yang muncul, lalu di rata ratakan, dan didapatkan data analog 2796, lalu input kembali angka tersebut pada program yang sebelumnya angka Y2 = 2319 menjadi Y= 2796, setelah itu uploud program.
29 Berikut tabel kalibrasi percobaan ke-2 :
Tabel 4. 4 kalibrasi kering percobaan 2
Data Nilai Analog Kering Presentase %
2755 2.25
2783 0.72
2786 0.55
2771 1.37
2782 0.77
2773 1.26
2779 0.93
2777 1.04
2787 0.49
2785 0.6
2779 0.93
2779 0.93
2783 0.71
(Sumber : Tabel milik bersama)
Dari tabel kalibrasi percobaan ke-2 angka presentasi yang muncul rata rata sudah mendekati angka 0 %, walaupun angka yang presentase tidak sempurna 0 % akan tetapi dengan mendekati angka tersebut sensor bisa dikatakan telah terkalibrasi, apabila hendak mencapai angka presentase yang sempurna harus melakukan hal yang sama seperti sebelumnya dengan cara merata ratakan data analog kembali, lalu input data pada progam sampai presentase menunjukan angka 0 %, metode kalibrasi ini telah dilakukan oleh PT. Power agro indonesia disetiap projectnya.
Gambar 4. 3 kalibrasi Sensor Titik Kering (Sumber : Milik Bersama)
30 4.2.2 Simulasi Pengujian Soil Moisture Sensor
Simulasi pengujian soil moisture sensor bertujuan untuk mengetahui keberhasilan dari pengkalibrasian sebelumnya, yang dimana pada pengujian ini akan membaca titik maksimal kering tidak kurang dari 0% dan membaca titik maksimal basah tidak lebih dari 100 %, pengujian ini dilakukan dengan cara menggunakan 5 sampel tanah yang diisi pada gelas plastik dengan ukuran 220 ml yang masing masing sampelnya diberikan air kadar yang berbeda, pemberian air yang berbeda bertujuan sebagai pembeda dan penanda sampel. Pada sampel 1 menggunakan tanah kering yang tidak diberikan air, sampel 2 diberikan 25 ml, sampel 3 diberikan 50 ml, sampel 4 diberikan 75 ml air dan sampel 5 diberikan 100 ml air.
Gambar 4. 4 Sampel tanah
Dari gambar 4.3 adalah sampel tanah yang dipakai untuk pengujian soil moisture sensor, sampel tersebut dipakai sebagai media pembuktian kalibrasi yang dimana masing masing sampel diberikan kadar air yang berbeda , akan tetapi pemberian kadar air yang berbeda tidak sebagai penentu kelembapan secara real hal tersebut bergunan untuk membedakan setiap sampel agar lebih mengetahui disetiap kenaikan dan perbedaan persentase. Pengujian dilakukan dengan cara menancapkan soil moisture sensor pada sampel tanah dan amati serial monitor setiap penurunan atau kenaikan setiap persentase dari masing masing sampel.
31 Berikut tabel pembacaan soil moisture sensor dari pengujian salah satu dari soil moisture sensor yang telah dikalibrasi :
Tabel 4.5 pengujian sensor
No
% Persentase Soil Moisture sensor Sampel 1
(0 ml)
Sampel 2 (25 ml)
Sampel 3 (50 ml)
Sampel 4 (75 ml)
Sampel 5 (100 ml)
1 13.34 58.94 66.03 70.99 88.68
2 13.28 58.57 65.67 71.24 90.7
3 13.04 58.51 65.91 71.05 91.92
4 12.85 59.12 65.85 70.87 92.78
5 13.04 54.22 65.54 71.18 92.72
6 14.99 58.32 65.61 70.93 92.96
7 12.73 58.51 65.91 71.54 92.9
8 12.79 59.3 65.73 71.05 93.08
9 12.67 58.32 66.34 71.05 93.08
10 12.85 59.67 65.91 71.42 93.15
Rata - Rata % 13.158 58.348 65.85 71.132 92.197 Berdasarkan tabel diatas menandakan bahawa kalibrasi yang dilakukan sesuai, dikarenakan dari setiap sampel yang memiliki kadar air yang rendah rata – rata presentasenya terbaca rendah dan semakin kadar airnya tinggi rata – rata presentase semakin meningkat selain itu presentase terendah tidak ada yang kurang dari angka 0 % atau (-) minus dan presentase tertinggi tidak ada yang melebihi angka 100 %, hal ini membuktikan bahwa sensor bekerja sesuai denga pengkalibrasian.
Gambar 4.5 Pengujian Pembacaan Soil Moisture Sensor
32 4.3 Pengujian Soil Moisture Sensor Terhadap Solenoid Valve
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pergerakan katup pada alat, yang dimana bergeraknya katup selenoid di sesuaikan dengan perbandingan kelembapan tanah yang diterima pada masing masing sensor, soil moisture sensor cavasitive diatur dalam program untuk membatasi nilai Kelembaban. Sebagai contoh pengujian nilai kelembapan yang dimasukan adalah 20 %. pemakaian angka 20 % hanya untuk simulasi pengujian saja, akan tetapi untuk dilahan sebenarnya harus menghitung kebutuhan air disetiap fase pada tanaman tertentu dikarenakan masing masing tanaman memiliki kebutuhan air yang berbeda beda. Pengujian dilakukan menggunkan 2 sensor dan 1 selenoid media pengujianya menggunakan 2 sampel tanah yang berbeda. Berikut tabel logika pengujian soil moisture sensor terhadap solenoid:
Tabel 4. 6 logika pengujian soil moisture sensor (Sumber: Tabel milik bersama)
No Sensor 1 Sensor 2 Selenoid valve
1 < 20 % > 20 % ON
2 > 20 % < 20 % ON
3 < 20 % < 20 % ON
4 > 20 % > 20 % OFF
Pada Tabel 4.10 Menjelaskan bahwa setiap fungsi dari solenoid valve akan bekerja berdasarkan data dari pembacaan sensor yakni, Ketika sensor membaca nilai presentase lebih dari 20 % maka solenoid valve akan menutup katupnya atau tidak melakukan kondisi apapun dan hanya menutup, dan sebaliknya apabila sensor tidak mendeteksi nilai presentase yang dibaca menghasilkan nilai kurang dari 20 % maka solenoid valve akan membuka untuk mengalirkan jalur air menuju sistem irigasi. Pengujian soil moisture sensor terhadap solenoid dilakukan dengan 2 sampel tanah yang sudah diberikan perlakuan agar tanah tersebut menjadi kering dan sampel tanah basahnya mendapatkan dari tanah aslinya, hal tersebut dilakukan dikarenakan pada saat pengujian kondisi cuaca selalu hujan, hal hasil tanahpun selalu basah, dengan membedakan sampel tanah tersebut hal ini dapat mengetahui
33 presentase kelembapan tanah dengan output solenoid valve.
Berikut presentase hasil pembacaan soil moisture sensor:
Simulasi pengujian tersebut dilakukan pada tanah random, serial monitor menunjukan presentase valuelnya 5 % sensor 1 terbaca kurang dari 20 % dan presentase valuelnya 71 % sensor 2 terbaca lebih dari 20 % dan output hal tersebut Solenoid akan terbuka dikarenakan ada salah satu dari sensor terbaca kurang dari 20 %, indikator solenoid terbuka yakni pada LED ESP 32 berwarna biru, simulasi pengujian tersebut dilakukan pada tanah sampel tanah acak.
Pada gambar 4.6 serial monitor menunjukan presentase valuelnya 33 % sensor 1 terbaca lebih dari 20 % dan presentase valuelnya 50 % sensor 2 terbaca lebih dari 20 % dan output dari hal tersebut solenoid tertutup dikarenakan kedua dari sensor tersebut terbaca lebih dari 20 %.
Gambar 4.6 Serial monitor Presentase > dan < 20 % (Sumber: Milik Bersama)
Gambar 4.7 Seial Monitor presentase > 20 % (Sumber: Milik Bersama)
34 4.4 Pepengujian Komponen Pendukung Sistem Soil Moisture Sensor
Pengujian komponen pendukung terdiri dari pengujin tegangan vin nodemcu ESP 32, pengujian solar panel terhadap batrai,pengujian solar panel terhadap pompa submersible. Komponen pendukung tersbut adalah komponen yang saling berkaitan, dengan adanya hal tersebut sistem irigasi tetes berbasis soil moisture sensor akan berjalan.
4.4.1 Pengujian Tegangan Vin Nodemcu ESP 32
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan pada nodemcu ESP 32, yang dilakukan dengan cara mengukur pin input yang terhubung dengan sumber tegangan pada nodemcu ESP 32. Proses pengukuran dilakukan secara 2 kali dalam 2 kondisi yaitu ketika kondisi PIN I/O nodemcu ESP 32 tanpa beban atau belum tersambung dengan dengan apapun, dan ketika kondisi PIN I/O nodemcu ESP 32 terbebani atau tersambung dengan beban yaitu komponen lain seperti 2 soil moisture sensor, dan 1 h-bridge motor dc.
Gambar 4.8 Tabel pengujian tegangan Vin ESP 32 No Pengukuran
Vin Ideal (Volt)
Pin terbaca (Volt)
Selisih ukur
Error
%
1 Nodemcu ESP 32 Tanpa beban
5 5.02 0.02 0.4
5 5.01 0.01 0.2
3 Nodemcu ESP 32 Dengan beban
5 5.01 0.01 0.2
5 5.02 0.02 0.4
Tegangan yang digunakan untuk menyuplai nodemcu ESP 32 sebesar 5 Volt DC. Tegangan 5 Volt dari nodemcu ESP 32 ini terbagi menjadi tiga output untuk mensuplai tegangan 2 soil moisture sensor dan h-bridge yang masing-masing menggunakan tegangan sebesar 5 Volt. Adapun hasil pengujian tegangan pada nodemcu ESP 32 dilakukan pengujian sebanya dua kali, saat kondisi I/O Tanpa Beban dan I/O Dengan Beban. Keluaran tegangan pada nodemcu ESP 32
35 seharusnya memiliki output yang sesuai dengan yang terdapat pada spesifikasi dalam datasheet. Seperti output tegangan yang seharusnya memiliki tegangan 5 Volt dan 3.3 Volt. Sedangkan hasil pengukuran pada masing-masing output tegangan tidak sesuai dengan yang tertera pada datasheet, sehingga untuk mengetahui kinerja tegangan dengan mengetahui nilai error. Error yang didapatkan rata rata 0,3 dengan selisih ukur yang sangat kecil, hal ini tidak terlalu berpengaruh terhadap komponen, apabila selisih ukur memiliki perbedaan yang sangat berbeda bisa dipastikan ada kesalahan dalam pemasangan komponen dan komponen dan bahan yang dipakai tidak sesuai, hal ini perlu perencanaan dan perhitungan ulang agar tidak terjadi under voltage atau over voltage pada vin out nodemcu ESP 32.
Rumus 4 1 pengujian tegangan Vin nodemcu ESP 32.
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =(𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑢𝑘𝑢𝑟 − 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙)
𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 × 100 %
4.4.2 Pengujian Solar Panel Terhadap Baterai
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui efisiensi dari solar panel yang digunakan serta untuk mengetahui lama waktu pengisian baterai. Pada pengujian ini menggunakan stopwatch dan avometer yang dihubungkan dengan I/O dari PCB dan baterai untuk memantau data tegangan input, arus input, tegangan output, dan arus output. Data tersebut merupakan hasil rata-rata dari 8 data yang diambil setiap 30 menit dan akan diakumulasikan sehingga pemantauan nilai daya terhadap waktu dapat dilakukan secara realtime.
Pengujian ini dilakukan dalam dua keadaan yaitu keadaan tidak ada beban dan keadaan terdapat beban, setiap keadaan mendata 8 kali dari pada jam 11.00 – 16.00 WIB. Pada waktu ini dipilih karena merupakan waktu optimal sinar matahari mencapai permukaan bumi.
36 c. Pengujian Terhadap Waktu (Tidak Ada Beban)
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap daya yang dihasilkan oleh solar panel. Data yang di catat akan diolah menjadi daya input yang selanjutnya akan dilakukan perhitungan rata-rata setiap 30 menit sekali.
Gambar 4.10 Grafik input tegangan solar panel (tanpa beban)
Pengujian daya terhadap waktu hari pertama dilakukan pada tanggal 5 juli 2022 dengan kondisi cuaca yang cerah dengan rata-rata nilai arus yang dapat dihasilkan oleh solar panel sebesar 0,083 V.
Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa nilai rata-rata daya input tertinggi terjadi pada pukul 12.00 WIB dengan daya input sebesar 0,17 Volt. Pada saat pukul 12.00 WIB, matahari berada pada sudut 90 ̊ dari permukaan bumi dimana semakin dekat sudut datang ke 90 ̊ maka semakin banyak energi yang diterima oleh
11.10
11.21
11.31 11.33
11.50 11.51 11.60
0 0.11 0.1 0.02
0.17 0.01 0.09
10.80 10.90 11.00 11.10 11.20 11.30 11.40 11.50 11.60 11.70 11.80
10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
Volt
Waktu
GRAFIK INPUT TEGANGAN TERHADAP WAKTU (Tanpa beban)
output tegangan tegangan masuk
Gambar 4.9 peengujian solar panel 10 WP
37 permukaan bumi daya yang dihasilkan solar panel dipengaruhi oleh nilai intensitas radiasi matahari dimana hubungan antara keduanya berbanding lurus. Semakin besar nilai intensitas radiasi matahari yang diterima sistem maka semakin besar daya listrik yang dihasilkan sistem. Teori tersebut dibuktikan dengan besar nilai intensitas radiasi matahari pada pukul 12.00 sebesar 11.50 Volt dengan kenaikan 0,17 Volt.
d. Pengujian Terhadap Waktu (Menggunakan Beban)
Sama seperti halnya pengujian tanpa beban Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap daya yang dihasilkan oleh solar panel. Data yang di catat akan diolah menjadi daya input yang selanjutnya akan dilakukan perhitungan rata-rata setiap 30 menit sekali.
Gambar 4.11 Grafik input tegangan solar panel (menggunakan beban)
Pengujian pada tahap ke dua dilakukan pada keadaan cuaca berawan dan redup cahaya matahari, pengujian ini menggunakan beban yakni soil moisture sensor dan solenoid valve. dengan rata-rata tegangan naik atau turun per 30 menit sebesar 0,083 V. Berdasarkan Gambar grafik dapat dilihat bahwa nilai rata-rata daya input tertinggi terjadi pada pukul 12.00 dengan daya input sebesar 0,03 V dan keadaan cuaca saar keadaan berawan dan redup matahari mempengaruhi terhadap pengisian batrai, daya akan turun secara signifikan pada jam 14.00 WIB dengan tegangan turun 0,06 V.
10.00
9.98 9.97 9.97
9.94
9.90
9.86
9.81
0 0.02 0.01
0.03 0.04
0.04
0.05
0.06
9.70 9.75 9.80 9.85 9.90 9.95 10.00 10.05
10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00
VOLT
WAKTU
GRAFIK INPUT TEGANGAN TERHADAP WAKTU (Menggunakan beban)
output tegangan tegangan masuk
