BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Tanah adalah produk transformasi mineral dan bahan organik yang terletak di permukaan sampai kedalaman tertentu yang dipengaruhi oleh faktor genetis lingkungan, yakni bahan induk, iklim, organisme hidup (mikroorganisme dan makroorganisme), topografi, dan waktu yang sangat panjang. Tanah dapat dibedakan dari ciri-ciri bahan induk asalnya baik secara fisik, kimia, biologi, maupun morfologinya (Rodriquez-Iturbe dan Amilcar, 2004). Tanah memiliki kualitas yang berbeda disetiap wilayah. Pada tahun 1994 Soil Science Society of America (SSSA) telah mendefinisikan kualitas tanah sebagai kemampuan tanah untuk menampilkan fungsi-fungsinya dalam penggunaan lahan atau ekosistem untuk menopang produktivitas biologis, mempertahankan kualitas lingkungan, dan meningkatkan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan (Agehara dan Wameke, 2005). Tanah tersusun atas beberapa unsur yaitu, udara, air dan bahan – bahan mineral. Kadar lengas tanah sering disebut sebagai kandungan air (moisture) yang terdapat dalam pori tanah (Handayani, 2009). Kadar lengas inilah yang digunakan tumbuhan sebagai sumber air untuk melakukan metabolisme. Perhitungan kadar lengas dalam bidang pertanian digunakan untuk menduga kebutuhan air tanaman, menduga kebutuhan air selama proses irigasi dan mengetahui kemampuan suatu jenis tanah mengenai daya simpan lengas atau airnya. Selain itu digunakan untuk mengetahui daya tahan tanah terhadap erosi.
Nilai kadar lengas tanah dapat ditentukan dengan menggunakan metode langsung (direct method (soil sampling)) dan metode tidak langsung (indirect method (soil moisture sensing)). Metode pengukuran langsung pada monitoring kadar lengas tanah secara umum tidak digunakan untuk penjadwalan irigasi karena metode tersebut banyak gangguan, skala laboratorium, dan membutuhkan waktu yang relatif lama (12-24 jam) (Carpena dkk., 2014). Untuk itu perlu dikembangkan suatu sensor lengas tanah yang dapat mendukung (input feedback nilai kadar lengas tanah) guna menentukan waktu irigasi dalam perancangan sistem irigasi otomatis. Carpena dkk. (2012) menyatakan bahwa pengukuran kadar lengas tanah dengan menggunakan sensor merupakan metode pengukuran yang mengukur persentase air dalam tanah melalui kalibrasi terhadap variabel lainnya (misal, tegangan listrik). Telah diketahui bahwa akurasi sensor tergantung atau dipengaruhi oleh metode sensor (konduktasi, kapasitansi, dll) yang sensitif terhadap karakteristik tanah antara lain, tekstur, temperatur, bulk density, dan salinity. Selain itu menurut Mittebach dkk. (2012) fungsi persamaan kalibrasi yang dikembangkan oleh produsen pada kondisi laboratorium, keakurasian pada kondisi lahan masih jarang diketahui terutama pada jangka waktu panjang. Dean dkk. (1987) mengatakan bahwa hubungan antara kadar lengas tanah dan pengukuran variabel lainya harus ditentukan secara empiris (pengaplikasian pada lahan) dengan kalibrasinya. Selain itu menurut Evett dkk. (2006) pengukuran dengan multi sensor yang telah terkalibrasi di laboratorium (under lab condition) pada berbagai jenis tanah yang kemudian dilakukan uji pada kondisi lahan (uji kerja) hasil pembacaan masih ada sedikit perbedaan (overistimate atau underestimate). Oleh karena itu
pada proses pengaplikasian sensor yang telah terkalibrasi masih perlu dilakukan proses uji kerja pada kondisi lahan untuk mengetahui keakurasian dan penyimpangan nilai pengukuran yang terjadi pada saat pengaplikasiaan alat. Pengukuran kadar lengas tanah dengan menggunakan metode konduktansi maupun resistansi merupakan nilai lengas tanah hasil dari nilai tegangan maupun arus listrik yang diterima dari kedua kutub elektroda, yang kemudian diolah (dikalibrasi) (Adamchuk dkk,. 2004). Metode ini merupakan metode pengukuran kadar lengas tanah yang paling sederhana. Pembacaan output sensor menggunakan sistem kendali (mikrokontrol) yang mengintegrasikan sensor, power supply dan LCD. Sistem
kendali
dikendalikan
oleh
sebuah
processor.
Processor
untuk
mikrokontroler sendiri bermacam – macam, pemilihan processor disesuaikan dengan kebutuhan pengguna, contohnya pada sistem perancangan alat ukur lengas tanah ini menggunakan processor ATMEGA2560. Pemilihan ini didasarkan pada port ADC yang diperlukan alat ukur. Alat ukur memerlukan 9 ADC, sedangkan ATMEGA2560 menyediakan 16 port ADC. Dengan mengetahui hubungan antara resistansi tanah dengan kadar air, dapat dirancang suatu sensor untuk mengetahui nilai lengas tanah. Perancangan sensor lengas tanah dengan metode yang sederhana memudahkan pengaplikasian teknologi pertanian di kalangan petani.
1.2.Tujuan Penelitian perancangan alat ukur lengas tanah berbasis sensor konduktansi dan mikrokontrol ATMega2560 memiliki tujuan sebagai berikut: 1. Merancang alat ukur lengas tanah berbasis sensor konduktansi dan mikrokontroler ATMega 2560
2. Mendapatkan persamaan kalibrasi dan mengetahui nilai error dari uji kerja alat ukur lengas tanah yang telah dirancang. 3. Mengetahui batasan pengukuran yang mampu diukur oleh alat ukur lengas tanah. 1.3.Manfaat Berdasarkan penelitian perancangan alat ukur lengas tanah yang telah dilakukan, diharap memberi beberapa manfaat sebagai berikut: 1. Mampu memberikan hasil penelitian yang nyata berupa sensor lengas tanah yang mampu mendeteksi nilai lengas tanah dengan cepat dan mudah dioperasikan. 2. Peneliti dapat menerapkan disiplin ilmu keteknikan yang diperoleh dari kuliah
maupun
praktikum
untuk
menciptakan,
merancang,
dan
memecahkan permasalahan yang terjadi dalam setiap prosesnya dengan baik. 3. Mampu mengetahui batasan pengukuran yang dilakukan oleh sensor 1.4.Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam penelitian yang dilakukan, yaitu: 1. Perancangan sensor lengas tanah dilengkapi sensor lengas tanah yang dirangkai secara parallel dengan rumus kalibrasi berbeda bagi setiap sensor. 2. Perancangan sensor hanya menitikberatkan pada kemampuan sensor untuk merespon kenaikan maupun penurunan kadar lengas berdasarkan nilai resistansi tanah.
3. Faktor-faktor sifat fisik maupun kimia yang dimiliki oleh tanah yang dapat mempengaruhi pengukuran kinerja sensor lengas tanah masih diabaikan dalam penelitian ini
