Model Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah Dengan Tampilan Output Web Server Berbasis Mikrokontroler ATMega328 Rivaldy Wijaya P, Prof. Dr. Ing. Soewarto Hardienata, Andi Chairunnas, S.Kom, M.Pd Email :
[email protected] Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan ABSTRAK Indonesia sebagai negara yang memiliki bidang pertanian sangat besar, hampir setiap penduduk diindonesia adalah sebagai petani buah, sayuran, terutama tanaman cabai sangat diminati oleh masyarakat untuk pembuatan makanan sehari-hari. Dalam penanaman tanaman cabai perlu perawatan khusus karena tanaman cabai rentan terhadap kondisi kekurangan dan kelebihan air didalam tanah, masalah yang dihadapi ialah petani lebih sering memperkirakan kondisi hanya dengan melihat keadaan permukaan tanah. Dengan perkembangan teknologi yang telah maju dan pesat dalam perkembangan dunia elektronika ini dimanfaatkan dalam pembuatan model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai menggunakan sensor kelembaban tanah dengan tampilan output web server berbasis mikrokontroler ATMega328. Alat ini akan mempermudah petani untuk mengetahui nilai kelembaban tanah yang telah dihitung nilai validasinya untuk tanaman cabai, agar dalam pertumbuhan tanaman cabai tumbuh dengan kualitas yang baik. Kata Kunci : soil moisture sensor, pengendali kelembaban tanah, ESP8266. 1. Pendahuluan Umumnya tanah yang baik untuk tanaman cabai adalah tanah lempung berpasir andosol tanah merah yang banyak mengandung bahan organik dan tingkat kelembaban tanah yang sesuai 50%-70% (lembab). Tanaman cabai menghendaki pengairan yang cukup, jika air yang diberikan berlebihan dapat menyebabkan kelembaban tinggi didaerah perakaran akibatnya merangsang tumbuhnya penyakit jamur dan bakteri hingga mengalami kematian. Jika kekurangan air tanaman cabai dapat kurus dan kerdil layu lalu mati, perairan dapat menggunakan irigasi, air tanah dan air hujan. Salah satu sifat tanaman cabai yang disukai oleh petani adalah tidak mengenal musim. Artinya, tanaman cabai dapat ditanam kapan pun tanpa tergantung musim, itulah sebabnya cabai dapat ditemukan kapan pun dipasar atau di swalayan.
Dengan perkembangan teknologi yang telah maju dan pesat dalam perkembangan dunia elektronika dari hasil - latar belakang permasalahan tersebut maka dibuatlah model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai menggunakan sensor kelembaban tanah dengan tampilan output web server berbasis mikrokontroler ATMega328. Kelebihan yang dimiliki oleh pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai ini, dapat mengetahui nilai kelembaban tanah yang baik untuk tanaman cabai tersebut dengan output web server melalui smartphone menggunakan sensor soil moisture yang terintegrasi dengan mikrokontroler. Dimana nantinya tanah diidentifikasi dengan keluaran nilai persentase oleh alat pengukur kelembaban tanah dan dapat dilihat pula melalaui jaringan wifi menggunakan smartphone dengan terintegrasi oleh web server dan dikontrol dengan mikrokontroler untuk 1
mengetahui nilai kelembabannya sehingga memonitoring hasil dari pengukuran kelembaban tanah dapat dilihat dengan jarak jauh. Hasil nilai persentase dari alat pengukur kelembaban tanah menerapkan teknologi wifi untuk pemantauan jarak jauh. Data akan ditransmisikan kedalam jaringan web server untuk dapat diakses mealalui web browser sesuai dengan IP address 192.168.4.1 dari modul wifi ESP8266. Dari identifikasi permasalahan diatas maka dibuatlah model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai menggunakan sensor kelembaban tanah dengan tampilan output web server berbasis mikrokontroler ATMega328 Ardiuno UNO R3. Merealisasikan hasil nilai persentase dari alat pengkuran kelembaban tanah untuk tanaman cabai ini terintegrasi kedalam web server melalui jaringan wifi agar petani dapat melihat saran hasil pengukuran dari jarak jauh menggunakan smartphone atau personal komputer. Penggunaan alat kelembaban tanah ini adalah mengukur kadar air didalam tanah pada pot menggunakan sensor soil moisture untuk megetahui kelembaban tanah dengan kecocokan kelembaban tanaman cabai telah dihitung nilai validasi pada studi litelatur sebelumnya. Modul ESP6288 pada sistem pengukuran kelembaban tanah agar dapat mengirim saran yang dapat diakses dari jarak jauh selama masih dalam jangkauan wifi ESP8266.
indonesia dilakukan spanyol dan portugis.
oleh
pedagang
Tanaman Cabai Tanaman cabai menghendaki pengairan yang cukup, jika air yang diberikan berlebihan dapat menyebabkan rangsangnya jamur, bakteri berkembang dan pembusukan pada cabai. Jika kekurangan air tanaman cabai dapat mengalami kerkerdilan. Tanaman cabai dapat tumbuh baik dengan kelembaban tanah pada range 50%-70%, pengairan dapat menggunakan irigasi, air tanah dan air hujan.
Gambar 1. Tanaman Cabai
Sensor Soil Moisture Sensor soil moisture adalah sensor kelembaban tanah yang bekerja dengan prinsip membaca jumlah kadar air didalam tanah disekitarnya, sensor ini merupakan sensor dengan teknologi rendah namun ideal untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman.
Tanaman Cabai (Capsicum Annum L) bersal dari dunia tropika dan subtropika benua amerika, khususnya colombia, amerika selatan, dan terus menyebar ke amerika latin. Bukti budidaya tanaman cabai pertama kali ditemukan dalam tapak galian sejarah peru dan sisaan biji yang telah berumur lebih dari 5000 tahun SM didalam gua di tehuacan meksiko, penyebaran cabai keseluruh dunia termasuk ke negara-negara asia, seperti
Gambar 2. Soil Mouisture Sensor
ESP8266 IoT (Internet Of Things) semakin berkembang seiring dengan perkembangan mikrokontroler, module yang berbasiskan Ethernet maupun wifi semakin banyak dan beragam dimulai dari Wiznet, Ethernet shield hingga yang terbaru adalah Wifi module yang dikenal dengan ESP8266. 2
Ardiuno Uno Arduino Uno adalah board mikrokontroler yang di dalamnya terdapat mikrokontroler, penggunaan jenis mikrokontrolernya berbeda – beda tergantung spesifikasinya. Pada Arduino Uno diguanakan mikrokontroler berbasis ATmega 328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset.
Gambar 4. Sketsa Alur Sistem
Alat pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai ini memiliki prinsip kerja dengan memberi tegangan sebesar 9V ke modul mikrokontroler, kemudian indikator pada modul ESP8266 wifi dan LED pada alat pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai akan aktif. Setelah indikator pada alat telah aktif, sensor soil akan di tancapkan ke dalam tanah agar membaca nilai kadar air didalam tanah, lalu LCD akan terus memberi saran dari kondisi kadar air didalam tanah, dikondisi LED biru menandakan alat aktif, jika LED berwarna merah menandakan sensor soil membaca kadar air kering, LED berwarna kuning menandakan sensor soil membaca kadar air di dalam tanah basah, LED berganti berwarna hijau maka menandakan sensor soil membaca kadar air lembab cocok untuk tanaman cabai dan disatukan dengan buzzer berbunyi menandakan bahwa kondisi tanah lembab cocok untuk tanaman cabai. ESP8266 akan aktif jika smartphone atau pc ingin melihat saran dari jarak jauh hanya mempairingkan wifi ESP8266 dipengaturan wifi smartphone lalu membuka web browser dan memasukan ip address 192.168.4.1 akan muncul saran dari alat pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai dikarnakan modul ESP8266 masih dalam tahap pengembangan maka hasil dari project yang menggunakan ESP8266 masih kurang sempurna jika ingin mengetahui hasil saran harus merefresh address web browser agar terus berganti hasil saran dari alat pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai.
Gambar 3. Ardiuno uno
2. Metode Penelitian ini dilaksanakan mulai Bulan Februari 2016 sampai April 2016. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Workshop Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Bogor. Bahan Penelitian : 1. Modul Arduino UNO R3 ATMega328 2. Sensor Soil Moisture 3. LCD 4. Switch Basic 5. i2c 6. Baterai 9V 7. Jumper Female / Male / Male to Female 8. Acrylic
Alur Sistem Sketsa ini menggunakan dua Arduino UNO yang saling berkomunikasi dengan komunikasi modul ESP8266 wifi. Input sistem berupa Sensor soil moisture yang berfungsi sebagai komponen pengukur kelembaban didalam tanah. Output sistem yaitu LCD 16X2 berupa text saran dari alat pengukur kelembaban tanah dan handphone untuk melihat saran dari jarak jauh. 3
Penerapan Perhitungan Klasifikasi Pengukuran Kelembaban Tanah Sensor yang digunakan sebagai input adalah sensor soil moisture yang diimplementasikan pada alat pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai dengan ouput berupa nilai persentase yang telah dihitung nilai validasi dengan kecocokan nilai persentase dari parameter tanaman cabai.
7.
8.
9. Gambar 5. Perhitungan Klasifikasi Pengukuran Kelembaban Tanah
Penjelasan dari penerapan perhitungan klasifikasi pengukuran kelembaban tanah pada sistem : 1. Sensor soil moisture membaca kadar air didalam tanah yang berupa besaran analog. 2. Lalu dicovert oleh converter menjadi besaran digital dikarenakan arduino hanya dapat membaca nilai digital. 3. Arduino mengkonversi nilai keluaran diserial monitor yang nantinya akan menjadi range batas dari nilai range basah, lembab dan kering. 4. Hasil dari pengukuran pot 1 dengan kondisi (basah) mendapatkan keluaran nilai range batas bawah yaitu 150 dan batas atas 339. 5. Hasil pengukuran pot 2 dengan kondisi (lembab) mendapatkan keluaran nilai range batas bawah yaitu 340 dan batas atas 475. 6. Hasil pengukuran pot 3 dengan kondisi (kering) mendapatkan
keluaran nilai range batas bawah yaitu 476 dana batas atas 1023. Mendapatkan nilai udara 1023 dan air 350 yaitu dengan cara uji coba langsung dengan sensor soil moisture disaat sensor ditancapkan kedalam yang berisi hanya air, sensor membaca 350 lalu dikurangi hasil udara dengan hasil air 1023-350 = 673.(Anwar ; 2014) Setelah mendapatkan hasilnya, lalu hasil pengukuran batas bawah dana batas atas dibagi dengan hasil rumus kelembaban dan dikalikan 100. Hasil dari perhitungan dapat mengeluarkan hasil nilai persentase sesuai dengan parameter kelembaban tanah untuk tanaman cabai yaitu 50%-70% (Hasan ; 2005).
Desain Mekanis 1. Penempatan komponenkomponen elelktonik dibuat semaksimal mungkin untuk menghasilkan kinerja sistem yang optimal. 2. Massa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin, karena itu model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai dibuat dengan menggunakan bahan dasar akrilik. 3. Bentuk dan ukuran sistem pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai dibuat dengan bentuk kotak untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal.
4
Gambar 6. Desain Sistem Mekanik Pengukuran Kelemebaban Tanah Untuk Tanaman Cabai.
Gambar 7. Skematik Rangkaian Sistem Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai.
Desain Elektrik Dalam desain sistem elektrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : 1. Sumber Catu Daya Catu daya yang akan digunakan pada rangkaian model pengukur kelembabn tanah untuk tanaman cabai ini menggunakan 2 sumber catu daya, seperti berikut : a. Sumber catu daya sebesar 9 VDC (baterai kotak), digunakan pada model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai, dimana modul mikrokontroler model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai bekerja pada arus 7 VDC selanjutnya sumber catu daya akan menyuplai arus ke masingmasing komponen. Tegangan yang masuk ke sensor soil moisture dan modul ESP8266 wifi sebanyak 6,6 VDC. b. Sumber catu daya sebesar 9 VDC (baterai kotak), digunakan pada model pengukuran kelembaban tanah untuk tanaman cabai, dimana modul mikrokontroler model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai menyuplai arus ke komponen LCD 16X2 5 VDC.
Perancangan Hardware
Gambar 8. Diagra Blok Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai.
Desain Perangkat Lunak Pembuatan perangkat lunak sistem sistem dibagi menjadi 2 bagian, yaitu desain software pada sistem pengkur kelembaban tanah untuk tanaman cabai dan desain untuk smartphone. Berikut flowchart dari desain software pada alat Pengukuran kelembaban tanah untuk tanaman cabai.
Gambar 9. Flowchart Sistem
5
3. Hasil Pembahasan Bagian utama pada model pengukuran kelembaban tanah untuk tanaman cabai terdapat sensor soil moisture dan ESP8266 wifi yang terintegrasi dengan smartphone yang berfungsi sebagai komponen untuk menerima saran jarak jauh.
Tabel 2. Pengujian Arduino UNO
Dari pengujian tersebut tegangan input 5V berasal dari daya slot USB dan power bank, 9V berasal dari baterai. Ouput dari AduinoUNO mengeluarkan daya 3V dimana komponen elektronik seperti modul LCD dan sensor soil moisture dapat bekerja dengan daya 3V sampai 5V, output tegangan yang dikeluarkan Arduino UNO dikonversi oleh IC Regulator untuk menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan oleh komponen elektronik.
Gambar 10. Bagian Utama Model Pengukuran Kelembaban Tanah Tanaman Cabai
Uji coba struktural dilakukan untuk menguji apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalurjalur pada konsep sistem yang direncanakan.Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah modul-modul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik dan memilih performa serta berfungsi yang sesuai dengan rencana.
Pengujian soil moisture dilakukan dengan cara memberikan tegangan 3V dan 0V ke Arduino UNOyang ada pada sistem pengukuran kelembaban tanah untuk tanaman cabai dan menghubungkan pin AO, pin VCC dan pin GND pada sensor soil moisture. Setelah output tegangan dicek pada pin soil moisture yang dihubungkan dengan pin VCC dan pin GND yang dihubugkan dengan phobe positive negative multimeter.
Tabel 1.Pengujian Struktural
Pada pengujian ArduinoUNO R3 dilakukan dengan dengan cara memberikan tegangan 5V dan 9V. Setelah itu output tegangan dicek pada pin 5V yang dihubungkan dengan probe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negative pada multimeter.
Gambar 11.Pengujian Tegangan Pada Sensor Soil Moisture
6
Pada pengujian ESP8266 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 2V dan 0V ke Aduino UNO yang ada pada sistem pengukuran kelembaban tanah untuk tanaman cabai dan menghubungkan pin TX, pin RX, pinVCC dan pin GND pada ESP8266. Setelah output tegangan dicek pada pin ESP8266 dihubungkan dengan pin VCC dan pin GND yang dihubungkan dengan phobe positive negative multimeter.
Uji coba dilakukan dengan caramengaktifkan wifi ESP8266 pada pengaturan smartphone, lalu diuji coba tanpa penghalang dengan jarak terdekat hingga jarak maksimal yang dapat dideteksi oleh sinyal wifi ESP8266. Tabel 4. Uji Coba Validasi Dengan Penghambat
Uji Coba Validasi Pengukuran Kelembaban Tanah Dalam Keadaan basah Tabel 5. Uji Coba Validasi Pengukuran Kelembaban Tanah Dalam Keadaan basah
Gambar 12.Pengujian Tegangan Pada Modul ESP8266
Uji Coba Validasi ESP8266 Tanpa Penghalang Uji coba dilakukan dengan cara mengaktifkan wifi ESP8266 pada pengaturan smartphone, lalu diuji coba tanpa penghalang dengan jarak terdekat hingga jarak maksimal yang dapat dideteksi oleh sinyal wifi ESP8266. Tabel 3. Uji Coba Validasi Tanpa Penghambat
Uji Coba Validasi Pengukuran Kelembaban Tanah Dalam Keadaan Lembab.
Uji Coba validasi ESP8266 Dengan Penghambat 7
smartphone dengan memasukan IP Address, modul LCD 16x2 sebagai tampilan langsung dari alat pengukur kelembaban tanah untuk tanamna cabai, buzzer sebagai penanda bunyi bahwa cocok untuk tanaman cabai dan LED sebagai petunjuk nilai kering basah, cocok untuk tanaman cabai, sensor soil moisture sebagai input untuk menetukan kadar air didalam tanah. Dengan menggunakan alat pengukur kelembaban tanah ini lebih modern melihat saran dari jarak jauh menggunakan modul wifi dan hasil nilai pertumbuhan pengujian dapat terlihat jelas perbedaan antara pot 1 yang telah di uji coba dengan alat pengukur kelembaban tanah dengan pot 2 yang hanya dalam pemeliharaan penyiraman tanaman cabai dengan manual menggunakan gayung, perbandingan pertumbuhan pot 1 lebih baik sesuai dengan kriteria dari parameter yang sudah jelas nilai analisis.
Tabel 6. Uji Coba Validasi Pengukuran Kelembaban Tanah Dalam Keadaan Lembab.
Uji Coba Validasi Pengukuran Kelembaban Tanah Dalam Keadaan Kering. Tabel 7. Uji Coba Validasi Pengukuran Kelembaban Tanah Dalam Keadaan Kering.
Model Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah Berbasis Mikrokontroler ATMega328 ini masih belum sempurna sehingga butuh penyempurnaan agar alat mempunyai nilai fungsional yang kompleks. dibutuhkan dari setiap modul-modul pendukung, modul PH meter sebagai penambahan untuk nilai banding jika alat ini dikembang untuk tanaman lain seperti padi membutuhkan kadar air lebih banyak dan dapat mengetahui nilai PH yang dibutuhkan untuk tanaman padi dikarenakan tanaman seperti padi, wortel dan sayur-sayuran yang lain dapat berpengaruh kepada PH didalam tanah.
4. Kesimpulan Model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman cabai menggunakan sensor kelembaban tanah untuk tanaman cabai berbasis mikrokontroler ATMega328 dalam pembuatanya menggunakan mikrokontroler Arduino UNO R3 ATMega328, modul wifi ESP8266 sebagai output untuk menampilkan jarak jauh berupa wifi yang dapat diakses oleh 8
DAFTAR PUSTAKA
UCAPAN TERIMA KASIH
Anwar A. 2014. Alat Pendeteksi Kelembaban Tanah Berbasis Mikrokontroler. Skripsi. Jurusan Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.
Dalam penulisan jurnal ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Prof. Dr. Ing. Soewarto Hardhienata. selaku Pembimbing I, yang telah memberikan waktu dan bimbingan sehingga laporan skripsi ini dapat diselesaikan. 2. Andi Chairunnas, S.Kom, M.Pd. selaku Pembimbing II yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan. 3. Kedua Orang Tua tercinta dan tersayang selaku Motivator terbesar dalam hidupku yang selalu sabar memberikan motivasi. 4. Shilviana Utari A. yang telah mendukung dan memberikan motivasi. Wassalamualaikum Wr,Wb
CahyoHertanto.2016.ESP8266.http://sec ureinstruments.blogspot.co.id/2015 /06/esp8266.html.14 April 2016. Hasan B J. 2005. Dasar-dasar Agronomi, Universitas Brawijaya, Malang. Ed. Ke-5. PT Raja Gafindo. Jakarta. Pamungkas, Y. G & Puspita, E & Taufiqurrahman. 2015. Alat Monitoring Kelembaban Tanah dalam Pot Berbasis Mikrokontroler ATMega168 dengan Tampilan Output pada Situs Jejaring Sosial Twitter untuk Pembudidaya dan Penjual Tanaman Hias Anthurium, Universitas Politeknik Elektronika Negeri, Surabaya.
9
