III. METODOLOGI. Mikrokontroler ATMega328P Sensor Water Level dan Soil Moisture Relay Kabel Baterai 12 volt Solenoid Valve Pipa Kendi Solar Cell

Transkripsi

1 III. METODOLOGI 3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Sumberdaya Air Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor dari bulan Maret Juni Alat Dan Bahan Bahan Alat Mikrokontroler ATMega328P Sensor Water Level dan Soil Moisture Relay Kabel Baterai 12 volt Solenoid Valve Pipa Kendi Solar Cell Komputer Elektroniks Toll Kits Penggaris Gergaji Bor 3.3 Tahapan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan beberapa tahapan, yaitu: analisis sistem, perancangan, implementasi, pengujian, percobaan, dan analisis percobaan. Bagan dari metode penelitian disajikan pada Gambar

2 Gambar 16. Metode Penelitian Analisis Sistem Pada tahap ini dilakukan analisis yang mencakup segala kebutuhan dalam membangun perancangan dan implementasi sistem otomatisasi irigasi kendi dalam hal identifikasi masalah. Identifikasi tersebut meliputi identifikasi irigasi kendi, sensor water level untuk mengukur tinggi muka air dalam kendi, dan mikrokontroler ATMega328P Perancangan Perancangan Software Pada tahap ini dilakukan penyesuaian program untuk melakukan serangkaian pengujian sistem otomatisasi. Penulisan program ditulis di halaman arduino-022 yang merupakan open-source Arduino environment. Bahasa pemrograman didasarkan pada bahasa pemrograman C/C++. Tampilan Arduino-022 disajikan pada Gambar 13. Alur program perancangan sistem otomatisasi irgasi kendi disajikan pada Gambar

3 Gambar 17. Flow chart perancangan sistem otomatisasi irigasi kendi Perancangan Hardware Perancangan hardware terdiri atas sensor water level, sensor soil moisture, mikrokontroler ATMega328P, solenoid valve, baterai DC 12 volt, dan relay yang terlihat pada Gambar

4 Gambar 18. Skema rangkaian hardware Sensor water level yang digunanakan yaitu etape Continuous Fluid Level Sensor PN TC-8. Dimana sensor ini memiliki spesifikasi sebagai berikut: 1. Panjang sensor : 10.1 (257 mm) 2. Panjang sensor aktif : 8.4 (213 mm) 3. Lebar sensor : 1 (25.4 mm) 4. Sensor output : 1500 Ω empty, 300Ω full, ± 10% 5. Resistance gradient : 140Ω / inchi (56Ω/cm), ± 10% 6. Resolusi : < 0,01 (0.25 cm) 7. Actuation depth : Nominal 1 (25.4 mm) 8. Tahanan referensi (Rref) : 1500Ω, ± 10% 9. Ketahanan suhu : 15 o F 150 o F (-9 o C - 65 o C) 10. Daya : 0.5 W (Vmax = 10 V) Sensor water level ini memiliki empat pins, dimana setiap pins memiliki fungsi masing-masing. Dua pins 1 dan 4 sebagai pins tahanan referensi (Rref) sedangkan dua pins sisa yaitu pins 2 dan 3 merupakan output sensor (Rsense). Bentuk dari sensor disajikan pada Gambar

5 Gambar 19. Sensor water level Skema rangkaian dari sensor water level diatas disajikan pada Gambar 20. dimana Vin merupakan pins 1, ground merupakan pins 2 dan Vout merupakan penggabungan pins 3 dan pins 4. Untuk menghitung nilai Vout dapat menggunakan Persamaan 4 seperti di bawah ini. Vout = I x Rsense (4) Gambar 20. Rangakain sensor water level Setiap kaki pada sensor nantinya dihubungkan ke dalam mikrokontroler, dimana kaki Vin dihubungkan ke port 5v pada mikrokontroler, kaki ground dihubungkan ke port 22

6 ground pada mikrokontroler, dan kaki Vout dihubungkan ke port analog serial A0. Skema rangkaian sensor dengan mikrokontroler disajikan pada Gambar 21. Gambar 21. Skema rangkaian sensor water level dengan mikrokontroler Untuk sensor soil moisture rangkaiannya hampir sama dengan rangkaian sensor water level dimana kaki Vin dihubungkan pada port 5v, kaki ground dihubungkan pada port ground pada mikrokontroler, dan kaki Vout dihubungkan pada port analog serial A1 pada mikrokntroler. Skema rangkaiannya disajikan pada Gambar 22. Gambar 22. Skema rangkaian sensor soil moisture dengan mikrokontroler 23

7 Perbedaan perancangan sensor water level dan sensor soil moisture dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Perbedaan perancangan sensor water level dan sensor soil moisture Perancangan menggunakan sensor Perancangan menggunakan sensor No. Keterangan water level soil moisture 1. Sensor Water level Soil moisture 2. Penyimpanan data Dilakukan Dilakukan 3. Aktuator Ada Tidak ada 4. Kalibrasi Ya Ya 5. Tujuan Implementasi Sebagai kontrol dan pengambilan data. Hanya sebagai pengambilan data. Rancangan dan sistem akan diterapkan pada lingkungan model dan pada percobaan lapang. Sensor dipilih atau diatur agar memiliki nilai keluaran 0-Vcc. Nilai keluaran tersebut dibatasi karena modul ADC hanya bias mengenali input dengan nilai tidak melebihi tegangan referensi. Tegangan referensi yang digunakan sebesar Vcc Pengujian Pengujian dilakukan dengan melakuakan uji sistem sesuai dengan Gambar 23. Aktuator disimulasikan secara real time dengan LED. Sensor memperoleh data yang berasal dari tabung air, dimana ketinggian air pada tabung dapat diatur. Sensor water level terhubung dengan mikrokontroler melalui port 5v, port ground, dan port analog serial A0, LED melalui port digital serial 13, dan komunikasi dengan komputer melalui USB Serial Port. Pada antar muka serial monitor akan ditampilkan nilai dari sensor water level, sehingga dapat mengetahui dan mengamati nilainya. Gambar 23. Blok diagram pengujian sistem otomatisasi 24

8 Pada antar muka serial monitor akan ditampilkan pengaturan penggunaan sistem, meliputi: 1. Lama pengambilan data 2. Batas atas air 3. Batas bawah air Gambar 24. Pengujian sistem Sebelumnya dilakukan pengecekan terhadapa koneksi dari stackable SD card shield. Setelah koneksi antara stackable SD card shield dan mikrokontroler berhasil, maka akan dilakukan pengaturan penggunaan sistem, yaitu memasukkan nilai dari pengambilan data, batas atas, dan batas bawah Percobaan Percobaan dilakukan pada lahan dengan luas 150 x 400 centimeter, dimana sebelumnya dilakukan uji sifat fisik dan nilai pf tanah yang dilakukan di Balai Penelitian Tanah Kota Bogor. Pada lahan terdiri atas empat belas kendi yang dipasang berpasangpasangan yaitu tujuh kendi pada sisi kanan dan tujuh kendi pada sisi kiri, dimana jarak antar kendi yaitu sebesar 50 cm seperti terlihat pada Lampiran 5 dan 6. Disekitar kendi ditanami tanaman sayuran pak choy yang ditanam mulai dari benih sampai dewasa atau siap panen. Dalam waktu tertentu dilihat perubahan tinggi muka air yang terjadi akibat adanya rembesan air keluar kendi, evaporasi dan perlakuan kontrol irigasi. Percobaan dilapangan dapat terlihat Gambar

9 Gambar 25. Percobaaan lapang Data yang diambil merupakan data pembacaan sensor water level dalam kendi dan pembacaan sensor soil moisture terhadap interval waktu pengukuran. Dari kedua sensor tersebut dapat dilihat perubahan tinggi muka air dalam kendi dan kadar air tanah. Data pembacaan sensor terekam pada memori yang telah terpasang di dalam sistem otomatisasi. Perekaman data dilakukan setiap 5 detik. Hal ini dikarenakan pengisian air ke dalam kendi melalui aktuator sangat cepat, sehingga dibutuhkan pembacaan sensor yang cepat pula, agar pada saat aktuator on air tidak meluap sampai keluar kendi Analisis Percobaan Berdasarkan data yang diperoleh dan perlakuan-perlakuan yang dilakukan, maka akan dilakukan analisis. Analisis ini dilakukan agar data hasil pengujian dapat digunakan dan dijadikan rujukan untuk pembangunan sistem lebih lanjut. 26