RANCANG BANGUN PROTOTIPE ALAT PENYIRAMAN BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN SENSOR KELEMBABAN DAN SUHU

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PROTOTIPE ALAT PENYIRAMAN BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN SENSOR KELEMBABAN DAN SUHU (DESIGNED UP PROTOTYPE OF SPRINKLING DEVICE BASED MIKROKONTROLER WITH SENSOR OF HUMIDITY AND TEMPERATURE) Arief Rahman Hakim Dr. Raden Supriyanto, MSc. Jurusan Teknik Komputer, Direktorat Program Diploma Tiga Teknologi Informasi, Universitas Gunadarma ABSTRACT Developing technology is very helpful human work, one of them is the cultivation of plants. To improve quality in plants do hatchery hence needed help from technology, the use of right technology will help the work of humans in the cultivation of plants do it self. In this papper writer trying to harness this technology to help human work cultivating. It is designed by uses software Arduino who serves to make program listings and grown to mikrokontroler and ISIS Proteus 7 Professional serves to simulated instrument. Hardware used in this device that is the sensor YL-69 that serves to detect moisture on the ground, sensor DS18B20 that serves to detect temperature, Arduino Uno R3 as mikrokontroler, LED as an indicator moisture, LCD as a display, the Pumps as a status moisture, and Fan as a status humidity and temperature. The result of designed up a sprinkling based mikrokontroler by means of sensors humidity and temperature the water pump and green LED will burn when moisture detected dry, yellow LED will burn when moisture detected moist, LED red and fan 1 will burn when moisture detected wet, while fan 2 will light on when the temperature detected > 34 o C and fan will die in the temperature detected < 34 o C. Keywords : Microcontroller, Sensor DS18B20, Sensor YL-69

2 PENDAHULUAN Kemajuan teknologi dewasa ini sangat membantu pekerjaan manusia, salah satunya adalah budidaya tanaman. Untuk melakukan pembudidayaan tanaman maka dibutuhkan bantuan teknologi, penggunaan teknologi yang tepat guna akan membantu pekerjaan manusia dalam melakukan budidaya tanaman itu sendiri. Dalam penulisan ini penulis mencoba memanfaatkan kemajuan teknologi ini untuk membantu pekerjaan pelaku budidaya tanaman kacang hijau. Berdasarkan direktorat jenderal tanaman pangan, kebutuhan kacang hijau terus meningkat rata-rata setiap tahun ton, produksi rata-rata setiap tahun ton (93,46%) dan impor masih tinggi dengan volume impor rata-rata setiap tahun sekitar ton. Areal panen kacang hijau di Indonesia pada tahun 2011 seluas ha dan produksi yang dicapai sebesar ton dengan produktivitas rata-rata 11,48 ku/ha. Dengan demikian tanaman kacang hijau mempunyai potensi yang tinggi untuk dikembangkan. Dalam melakukan pembudidayaan tanaman dibutuhkan suatu yang konstan untuk menjaga tanah dan suhu. Akan tetapi, manusia dengan kesibukannya akan terasa sulit untuk melakukan hal tersebut, dikarenakan tidak adanya waktu dan sibuk mengerjakan hal lain. Oleh karena itu penulis mencoba membuat alat yang dapat membantu memecahkan masalah tersebut. Alat ini dapat berfungsi sebagai pengontrol dan suhu tanah, dengan sensor dan suhu yang kemudian diproses melalui mikrokontroler dan akan melakukan tindakan jika tanah tersebut terjadi kekeringan atau basah dan saat suhu tidak sesuai dengan kebutuhan tanaman tersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan prototipe alat berbasis mikrokontroler dengan sensor dan suhu. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat mempermudah pekerjaan manusia untuk melakukan budidaya tanaman kacang hijau. Selain itu manfaat alat ini dapat mengontrol tingkat dan suhu tanah dengan otomatis. Tabel 1. Studi Literatur No. Nama Pengarang 1 Happy Nugrahaning Widhi dan Heru Winarno Judul Tahun Kelebihan Kekurangan Sistem Penyiraman Tanaman Anggrek Menggunakan Sensor Kelembaban dengan Program Borland Delphi 2014 Dengan sensor SHT- 11 alat ini bisa bekerja dengan baik, adanya buzzer sebagai indikator jika Dari hasil pengujian alat terdeteksi dengan baik dan hasilnya hampir sama dengan alat ukur, namun suhu yang diperoleh

3 2 Sitti Hardianti, Dahlan Th Musa, Anis Nismayanti 3 Joko Nugroho 7 Berbasis Modul Arduino Uno R3 Rancang bangun sistem secara otomatis Soil Moisture Sensor Sen0057 Berbasis Mikrokontroller ATMega328p Sistem monitoring pendeteksi suhu dan kelembapan pada rumah jamur berbasis mikrokontroller AT-Mega 328 dan suhu tidak sesuai akan memberitahu user dan pemrograman Delphi untuk membuat aplikasi berbasis GUI mempermudah user untuk mengetahui dan suhu pada tanaman tersebut Setelah dilakukan pengujian alat selama tiga hari alat ini dapat berfungsi dengan baik dan melakukan secara otomatis Alat pengontrolan suhu dengan sensor DHT- 11 dapat bekerja dengan baik, buzzer sebagai indikator. dari sensor SHT-11 berbeda dengan hasil alat ukur, terdapat perbedaan sekitar 1 o C. Tidak ada indikator seperti buzzer atau LED yang digunakan pada alat ini, maket yang dibuat sangat sederhana hanya memakai pot. Sistem yang dirancang hanya untuk mengidentifikasi suhu dan, tidak aplikasi lain untuk menyimpan data

4 suhu dan tersebut. 4 Grezio Arifiyan, Tohari Ahmad, dan Henning Titi Ciptaningtyas 5 Lintang Dwi Putra, Joke Pratilastiarso, Endro Wahjono 6 Triana Harimurti, Dharu Arseno, Rancang bangun sistem perawatan tumbuhan kacangkacangan secara adaptif pada lingkungan Greenhouse dengan mikrokontroler Arduino Implementasi Fuzzy Logic untuk mengatur banyak air berdasarkan suhu dan Perancangan sistem air otomatis 2013 Adanya sensor LDR untuk mengukur intensitas cahaya, sensor LM35 dan DHT-11 untuk dan suhu. Modul GSM yang akan mengirim data ke server sebagai database tanaman kacang Dengan sensor SHT75 dan LM35 alat ini bekerja dengan baik, adanya komunikasi data yang akan dikirimkan ke PC mempermudah user untuk mengetahui tingkat dan suhu Dengan sensor SHT- 11 alat ini Kipas angin yang digunakan tidak terlalu signifikan dalam mempengaruhi suhu ruangan, hal ini dipaparkan dalam saran penelitian ini. Terdapat tingkat kesalahan pada sensor SHT75 yaitu sebesar 1,37% dan pada sensor LM35 sebesar 4,82%. Tidak adanya tindakan terhadap suhu hanya

5 Denny Darlis 7 Caesar Pats Yahwe, Isnawaty, L.M Fid Aksara 8 Olga Engelin Melo berbasis mikrokontroler Rancang bangun prototype system monitoring tanah melalui SMS berdasarkan hasil tanaman studi kasus tanaman cabai dan tomat Rumah kaca cerdas untuk budidaya tanaman mampu mendeteksi dan suhu, adanya komunikasi data dengan modul wireless yang akan dikirimkan ke komputer dan ditampilkan dengan software visual basic Alat ini sensor FC-28 untuk mengetahui tanah dan modul GSM yang akan mengirim SMS sehingga dapat mengetahui dari jauh Dengan sensor LM-35 alat ini mampu bekerja dengan baik dan saja, tidak ada indikator lampu maupun buzzer. Alat ini hanya mendeteksi tidak ada deteksi suhu. Keberhasilan keseluruhan sistem adalah 93,37% yang artinya sistem ini masih mempunyai kekurangan ketika pada saat penerimaan SMS. Tidak indikator seperti LED maupun buzzer dan hanya yang dikontrol.

6 9 Rosita Herawati, Yulianto Tejo Putranto 10 Sihno Priyanto Sistem otomatis berbasis Arduino Purwarupa sistem tanaman otomatis berbasis sensor tanah dan arduino uno aplikasi berbasis visual basic yang akan membuat database dan tersimpan di komputer 2013 Sistem otomatis ini bekerja dengan baik. Dengan paku sebagai sensor alat ini relatif murah dan mudah untuk didapatkan Dengan sensor DHT- 11 alat ini dapat bekerja dengan baik. Tidak adanya LCD, LED maupun Buzzer sebagai indikator, alat ini hanya memakai paku sebagai sensor. Alat ini tidak LED maupun Buzzer sebagai indikator dan hanya otomatis tidak ada tindakan terhadap suhu. METODE PENELITIAN Penulisan ini dibuat berdasarkan pada percobaan dan analisa. Metode penulisan yang dipergunakan adalah tinjauan pustaka, yaitu mengambil beberapa data yang berasal dari berbagai sumber seperti buku dan internet dimana isi dari sumber-sumber tersebut dijadikan referensi dan acuan dalam penulisan ilmiah ini. Pendekatan teoritis, yaitu dengan menjelaskan karakteristik dari komponen-komponen dasar yang digunakan pada alat ini. Serta pendekatan riset, yaitu dengan cara

7 menjelaskan pembuatan alat dan prosedur penggunaannya serta mencoba mengamati hasil uji coba alat tersebut. Beberapa komponen utama yang digunakan yaitu : Sensor YL-69, Sensor Suhu DS18B20, Arduino Uno, LCD, LED, Relay, Pompa Air, dan Kipas. PEMBAHASAN Perancangan dan Implementasi Rangkaian Secara Blok Diagram Dalam perancangan blok diagram rangkaian prototipe alat ini dapat dikategorikan menjadi 4 blok yaitu sumber tegangan, masukan, proses dan keluaran yang dapat dilihat pada Gambar 3. Diagram Alur Gambar 1. Blok Diagram Rangkaian Berikut ini merupakan diagram alur yang ditunjukan pada gambar 4. Dimulai dari pemberian tegangan sampai mengeluarkan output yang diharapkan.

8 Gambar 2. Diagram Alur Prinsip kerja alat ini adalah mendeteksi apakah ada tegangan yang mengalir dari sumber tegangan (adaptor), jika tidak terdeteksi program akan alat tidak dapat bekerja jika ada tegangan yang mengalir, maka alat akan mulai bekerja. Untuk kondisi pertama yaitu membaca data yang dikirimkan oleh sensor YL-69 ke mikrokontroler Arduino Uno untuk diproses, jika terdeteksi tanah kering ( tanah 0-20 % ) maka pompa air dan LED hijau akan menyala, hingga tanah itu lembab ( tanah 21-38%) dan pada saat kondisi ini pompa akan mati dan LED kuning menyala, jika tanah terdeteksi basah ( tanah %) maka kipas 1 dan LED merah akan menyala. Jika suhu yang terdeteksi oleh sensor DS18B20 >34 o C maka kipas 2 akan menyala, sebaliknya jika suhu yang terdeteksi oleh sensor DS18B20 <34 o C maka kipas akan mati. LCD akan menampilkan keadaan dan suhu pada saat itu.

9 Implementasi Program ke Software Arduino Perangkat lunak yang digunakan untuk mengunggah source code ke mikrokontroler arduino yaitu Arduino IDE. Perangkat lunak Arduino ini bahasa pemrograman C, yang sudah sangat dikenal banyak programmer, bahkan programmer pemula sekalipun, karena bahasa pemrogramannya yang sangat mudah untuk dimengerti. Gambar 3. Listing Program Implementasi Mikrokontroler Arduino Uno Berikut ini adalah implementasi alat secara detail tentang rancang bangun prototipe alat dengan sensor dan suhu berbasis mikrokontroler.

10 Gambar 4. Skematik Rangkaian Secara Detail Rangkaian alat ini dapat dilihat pada gambar 3.6. rangkaian ini diaktifkan dengan tegangan sebesar 7,8 Volt yang dihubungkan langsung ke mikrokontroler Arduino dan selanjutnya Arduino memberikan tegangan 5 Volt untuk sensor YL-69 dan 5 Volt untuk sensor DS18B20. Pada saat alat dijalankan akan terjadi inisialisasi sensor yang dilakukan oleh mikrokontroler yang kemudian sensor akan mendeteksi kondisi tanah dan suhu. Jika tanah dalam kondisi kering maka pompa air LED hijau akan menyala, jika kondisi tanah lembab pompa air akan mati dan LED kuning akan menyala, jika kondisi tanah basah pompa air mati, LED merah dan kipas 1 akan menyala. Dan jika suhu > 34 o C maka kipas 2 akan menyala.

11 Desain Pembuatan Maket Desain Pembuatan maket bertujuan untuk mengimplementasikan rancang bangun prototipe alat dengan sensor dan suhu berbasis mikrokontroler ketika melakukan pengujian dan analisa alat tersebut. Air Analisis Dan Hasil Gambar 5. Desain Maket Alat Pengujian Alat Terhadap Kondisi yang Berbeda Pengujian dilakukan pada kondisi yang berbeda bertempat di Wisma Anton Soedjarwo (Jl. Pesantren 2, Kelapa Dua, Cimanggis, Kota Depok) pada pukul 11:30 tanggal 24 Juli Setelah dilakukan pengujian maka diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel 2. Pengujian Alat N o Kondisi LCD LED Hijau LED Kuning LED Merah Kip as 1 Kip as 2 Po mpa Air 1 Tanah Kering 2 Tanah Lembab Tanah Kering pada baris pertama dan kelembaba n pada baris kedua Tanah Lembab dan kelembaba n pada baris kedua On Off Off Off Off On Off On Off Off Off Off

12 3 Tanah Basah 4 Suhu > 34 o C 5 Suhu < 34 o C Tanah Basah dan kelembaba n pada baris kedua Suhu o C pada baris ke dua Suhu o C pada baris ke dua Off Off On On Off Off Off Off Off Off On Off Off Off Off Off Off Off Setelah dilakukannya pengujian alat, alat dapat bekerja dengan baik dan sesuai dengan apa yang diharapkan. Sensor YL-69 dapat bekerja dengan baik seperti jika kondisi tanah kering pompa air dan LED hijau akan menyala dan LCD akan menampilkan kondisi tanah Tanah Kering pada baris pertama. Jika kondisi tanah lembab LED kuning akan menyala pompa air dan kipas dalam kondisi off serta LCD akan menampilkan kondisi tanah Tanah Lembab pada baris pertama. Jika kondisi tanah basah Kipas 1 dan LED merah akan menyala dan LCD akan menampilkan kondisi tanah Tanah Basah pada baris pertama. Begitu juga dengan sensor DS18B20, jika kondisi suhu di dalam ruangan > 34 o C Kipas 2 akan menyala, sebaliknya jika kondisi di dalam ruangan < 34 o C Kipas 2 akan mati. Pengujian Alat Secara Elektronika Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berapa tegangan yang mengalir pada setiap blok dalam kondisi yang sama seperti tabel 4.1. Pengujian alat secara elektronika ini dilakukan pada tanggal 23 Agustus 2016 pada jam 15:16 WIB di Wisma Anton Sujarwo, Kelapa Dua, Kota Depok. Tabel 3. Pengukuran Tegangan IC LM7805 Tegangan IC LM7805 Pin 1 / Vin (Volt) Pin 2 / Ground (Volt) Pin 3 / Vout (Volt) Tabel 4. Pengukuran Tegangan Pada Sensor YL-69 Kondisi Keterangan Keluaran Persentase (%) Tegangan (Volt) Kering 12 5,2

13 Lembab 30 3,8 Basah 50 2,6 Tabel 5. Pengukuran Tegangan Pada Sensor DS18B20 Kondisi Keterangan Keluaran Suhu ( o C) Tegangan (Volt) Suhu > 34 o C 36, 44 6 Suhu < 34 o C 33,38 7,6 Tabel 6. Pengukuran Tegangan Pada Output Port Tegangan (Volt) Keterangan LED Hijau 4,8 Keluaran sensor YL-69 pada saat kondisi tanah kering LED Kuning 4,8 Keluaran sensor YL-69 pada saat kondisi tanah Lembab LED Merah 4,8 Keluaran sensor YL-69 pada saat kondisi tanah Basah Kipas 1 4,8 Keluaran sensor YL-69 pada saat kondisi tanah basah Kipas 2 4,8 Keluaran sensor DS18B20 pada saat kondisi suhu > 34 o C Pompa Air 4,8 Keluaran sensor YL-69 pada saat kondisi tanah kering Setelah dilakukannya uji coba alat secara elektronika dapat disimpulkan bahwa tegangan yang mengalir pada sensor YL-69 tergantung pada tingkat yang terdeteksi, semakin besar persentase yang diukur semakin kecil tegangan yang mengalir pada sensor YL-69. Sedangkan pada sensor DS18B20 semakin besar suhu yang terdeteksi semakin kecil tegangan yang mengalir pada sensor DS18B20.

14 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari uji coba dan analisa alat yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan tentang rancang bangun prototipe alat berbasis mikrokontroler dengan sensor dan suhu, antara lain : Alat dapat bekerja dengan baik sesuai dengan apa yang diharapkan. Sensor YL-69 dapat mendeteksi tanah dengan baik dan sensor DS18B20 juga dapat mendeteksi suhu dengan baik dan sesuai dengan apa yang diharapkan. Sehingga alat ini dapat menyiram secara otomatis dan melakukan tindakan terhadap kondisi yang sudah ditentukan. Dengan adanya alat ini akan memudahkan pekerjaan manusia dalam melakukan budidaya tanaman, baik tanaman hias maupun tanaman produktif. Salah satunya adalah tanaman kacang hijau, dengan alat ini akan memudahkan petani kacang hijau dan meningkatkan produktifitas kacang hijau itu sendiri. Saran Pada perancangan prototipe alat berbasis mikrokontroler dengan sensor dan suhu ini terdapat beberapa kendala, seperti : Modul sensor tanaman yaitu sensor YL-69 sangat sensitif terhadap air, sehingga modul ini mudah rusak. Alangkah baiknya modul ini berada dalam maket yang sudah dibuat dan dijauhkan dari air. Sensor YL-69 akan ditancapkan atau ditanam di dalam media tanam, sehingga sensor ini akan mudah berkarat. Salah satu cara untuk menghindari karat tersebut sensor ini harus rutin diperiksa dan melakukan perlakuan khusus seperti di bersihkan setiap hari. Sensor YL-69 sangat sensitif sehingga perubahan akan cepat langsung terdeteksi oleh sensor. Pada uji coba yang telah dilakukan, sensor ini akan mendeteksi tanah kering jika langsung diangkat dari media tanam padahal masih terdapat sisa-sisa air yang menempel pada sensor. Solusi untuk mengatasi ini, program harus diset sedemikian rupa agar sensor mendeteksi yang lebih akurat lagi. Penambahan sensor PH dan buzzer akan lebih menguntungkan dalam penerapannya. Penambahan modul GSM akan menguntungkan user jika user pada saat tidak berada dalam lokasi tersebut. Dalam merancang dan membangun alat ini akan kesulitan jika alat ini terkena air. Penulis menyarankan agar alat yang telah dibuat dijauhkan dari air agar alat tersebut tidak rusak dan tidak mengalami kegagalan. Alat ini sangat berguna bila diterapkan dalam budidaya tanaman dan pertanian. Sehingga akan membantu pelaku budidaya tanaman. Salah satu penerapannya yaitu budidaya tanaman kacang hijau.

15 DAFTAR PUSTAKA Al-Amin, Ghozi Rancang Bangun Kipas Otomatis pada Suhu Ruangan Berbasis Arduino Uno dengan LCD. Depok: Universitas Gunadarma. Arifiyan, Grezio. dkk Rancang bangun sistem perawatan tumbuhan kacang-kacangan secara adaptif pada lingkungan Greenhouse dengan mikrokontroler Arduino. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Hardianti,Sitti. dkk Rancang bangun sistem secara otomatis Soil Moisture Sensor Sen0057 Berbasis Mikrokontroller ATMega328p. Sulawesi Tengah: Universitas Tadulako. Harimurti, Triana. dkk Perancangan sistem air otomatis berbasis mikrokontroler. Bandung: Universitas Telkom. Herawati, Rosita dan Yulianto Tejo Putranto Sistem otomatis berbasis Arduino. Semarang: Universitas Katolik Soegijapranata. Melo, Olga Engelin Rumah kaca cerdas untuk budidaya tanaman. Makassar: Universitas Hasanuddin. Munir, Rinaldi Algoritma & Pemrograman dalam Bahasa Pascal dan C. Bandung: Informatika. Nugroho, Joko Sistem monitoring pendeteksi suhu dan kelembapan pada rumah jamur berbasis mikrokontroller AT-Mega 328. Ponorogo: Universitas Muhammadiyah Ponorogo. Priyanto, Sihno Purwarupa sistem tanaman otomatis berbasis sensor tanah dan arduino uno. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. Putra, Lintang Dwi. dkk Implementasi Fuzzy Logic untuk mengatur banyak air berdasarkan suhu dan. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. URL: 9 Juni 2016 URL: f, 20 Juni 2016 Widhi, Happy Nugrahaning dan Heru Winarno Sistem Penyiraman Tanaman Anggrek Menggunakan Sensor Kelembaban dengan Program Borland Delphi 7 Berbasis Modul Arduino Uno R3. Semarang: Universitas Diponegoro. Yahwe, Caesar Pats. dkk Rancang bangun prototype system monitoring tanah melalui SMS berdasarkan hasil tanaman studi kasus tanaman cabai dan tomat. Kendari: Universitas Halu Oleo.