Prototype Pengendalian Pintu Air……….(Ridho Dias K) E-Jurnal Prodi Teknik Elektronika Edisi Proyek Akhir D3
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR IRIGASI BERDASAR LEVEL AIR DAN KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER Oleh : Ridho Dias Kusumo (13507134016), Universitas Negeri Yogyakarta
[email protected]
Abstrak
Prototype pengendalian pintu air irigasi berdasar level air dan kelembaban tanah berbasis mikrokontroler yang dimonitor dengan smartphone merupakan inovasi pada bidang kendali yang dibuat sesuai dengan irigasi persawahan pada umumnya. Sistem ini dirancang agar memudahkan untuk mengendalikan pintu air secara otomatis Pembuatan Prototype Pengendalian Pintu Air Irigasi Persawahan Berbasis Smartphone melalui beberapa tahap yaitu : (1) Identifikasi kebutuhan; (2) Analisa kebutuhan; (3) Perancangan perangkat keras; (4) Perancangan perangkat lunak; (5) Pembuatan; dan (6) Pengujian. Pembuatan perangkat lunak (Software) sistem ini menggunakan bahasa C pada Arduino. Berdasarkan hasil pengujian secara keseluruhan yang telah dilaksanakan dapat diketahui bahwa sensor kelembaban tanah dapat membaca kondisi kelembaban tanah kering atau lembab dan sensor ketinggian air dapat bekerja saat ketinggian kurang dari 3 cm dan saat ketinggian sama dengan 3 cm. Kata kunci : Arduino Uno, Pintu air irigasi, kelembaban tanah Abstract Prototype-based irrigation control floodgate water level and soil moisture is monitored with a microcontroller-based smartphone is an innovation in the field of control made pursuant to the irrigated rice fields in general. The system is designed to make it easier to control the sluice automatically. Manufacturing Prototype Rice Field Irrigation Control Sluice Based Smartphone includes several stages, namely: (1) identification of needs; (2) Analysis of needs; (3) The design of the hardware; (4) The design of software; (5) Preparation; and (6) Testing. The software was developed using C for Arduino. After making the algorithm and flowchart kemudin write pseudocode C Arduino. Test results show that the soil moisture sensor can read the conditions of dry or moist soil moisture and water level sensors can work when the height is less than 3 cm and at a height equal to 3 cm. Keywords : Arduino Uno, Door of irrigation water, Soil Moisture
8
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
pertengkaran, perkelahian dan permusuhan
PENDAHULUAN Jawa Barat, 21 September 2011, -
karena masyarakat berebut mendahulukan
Kecamatan Lemah sugih merupakan bagian
sawahnya untuk dialiri air. Air yang
dari
Majalengka
biasanya menjadi penyejuk menjadi sumber
Provinsi Jawa Barat, yang berbukit-bukit
pembakar amarah di Dusun Pasirhanja.
dan berada didaerah gunung cakrabuana,
Pintu air dibedakan menjadi tiga macam
dengan suhu udara antara 19-23˚C. Mata
berdasarkan cara pengoperasiannya. Pintu
Pencaharian
air dengan pengoperasian secara manual,
wilayah
Kabupaten
sebagian
adalah
bercocok
tanam. Kecamatan Lemahsugih merupakan
pintu
salah satu sentra sayuran, selain sayuran
otomatis dan pintu air dengan pengoperasian
masyarakat
bercocok
full otomatis. Irigasi adalah penyedia dan
tanam padi. Belum adanya pengaturan
pengaturan air untuk menunjang pertanian
pengairan yang
yang
Lemahsugih
juga
terpadu menjadi kendala
air
dengan
jenisnya
pengoperasian
meliputi
irigasi
semi
air
dalam pertanian padi sehingga hasilnya pun
permukaan, irigasi air bawah tanah, irigasi
kurang maksimal. Masyarakat di Dusun
pompa dan irigasi rawa. Semua proses
Pasirhanja Desa Margajaya selama ini
kehidupan dan kejadian di dalam tanah
mengandalkan hujan untuk bercocok tanam
yang merupakan tempat media pertumbuhan
padi
air.
tanaman hanya dapat terjadi apabila ada air,
karena
baik bertindak sebagai pelaku (subjek) atau
saluran irigasi yang tanggulnya berupa tanah
air sebagai media (objek). Irigasi berarti
tidak dapat mendistribusikan air secara
mengalirkan air dari sumber air yang
merata di lahan seluas 30Ha. Sawah di
tersedia
bagian hulu mudah dialiri sementara di
memenuhi kebutuhan tanaman. Dengan
bagian hilir kesulitan mendapatkan air.
demikian tujuan irigasi adalah mengalirkan
walaupun
Permasalahan
memiliki
pengairan
sumber timbul
kepada
sebidang
lahan
untuk
Saluran air bertanggul tanah tersebut
air secara teratur sesuai kebutuhan tanaman,
sering mengalami kebocoran dan rusak di
sehingga tanaman bisa tumbuh secara
kala hujan sehingga banyak sawah tidak
normal. Kelemahan yang ada pada irigasi
terairi,
kemarau.
yang ada pada saat ini adalah pengontrolan
Pengairan yang tidak merata mengakibatkan
pengairan air masih bergantung kepada
konflik
manusia
Mengairi
terlebih
di
musim
berkepanjangan sawah
selalu
di
masyarakat.
berujung
pada
dimana
masih
memungkinkan
terjadinya pengairan yang tidak optimal, 9
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
yang
dimaksud
tidak
optimal
dalam
METODE PENELITIAN
pengairan persawahan ini adalah dimana
Metode yang dilakukan dalam penelitian ini
pengairan bekerja hanya jika ada operator
terdiri dari beberapa tahap yaitu : blok
untuk membuka dan menutup pintu air
diagram, perancangan sistem, perancangan
irigasi. Selain itu kegiatan manusia tidak
program, pengujian alat, dan pengambilan
hanya untuk menjaga pintu air sepanjang
data.
hari. Melihat permasalahan yang ada ,
A. Blok Diagram
penulis bermaksud membuat proyek akhir dengan judul “Prototype Pengendalian Pintu Air
Irigasi
Persawahan
Input
Berbasis
Output
Sensor Kelembab an tanah
Smartphone“. Sebuah alat yang bekerja
Motor DC Controller Smartphone
dengan menggunakan chip mikrokontroller Arduino
Uno
sebagai
kontrol
utama.
Arduino Uno
Sensor Ketinggi an Air
Kemudian terdapat 2 sensor sebagai input
Bluetooth Smartphone
alat , yaitu : sensor kelembaban tanah dan sensor
ketinggian
Dimana
sensor
digunakan
untuk
kelembaban
tanah.
Diagram blok sistem secara keseluruhan
Sedangkan sensor ketinggian air digunakan
dibuat untuk mempermudah penulis dalam
untuk membaca tingkat ketinggian air pada
pembuatan sistem prototype pengendalian
persawahan. Dari hasil pembacaan kedua
pintu air irigasi. Blok diagram sistem secara
sensor ini akan dikontrol oleh Arduino Uno
keseluruhan ditunjukan pada gambar 1.
kelembaban membaca
tanah tingkat
air.
Gambar 1. Diagram Blok Keseluruhan
Diagram blok sistem pada gambar 1
dan digunakan untuk memutar motor dc membuka atau menutup pintu air. Kemudian
menjelaskan
akan dikirimkan melalui koneksi bluetooth
keseluruhan bahwa bagian input terdiri dari
dan ditampilkan di smartphone dengan
sensor
sistem
Dengan
ketinggian air, controller menggunakan
menambahkan tampilan smartphone dapat
Arduino Uno dan pada bagian output
menunjukkan
terdapat motor dc sebagai penggerak pintu
operasi
android.
informasi
kondisi
tanah
kelembaban
berdasarkan tingkat kelembaban tanah dan
air
ketinggian air.
pembacaan sensor. 10
dan
susunan
smartphone
sistem
tanah
secara
dan
sebagai
sensor
penampil
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
B. Perancangan Sistem
3. Perancangan APK Android
Perancangan sistem terdiri dari perancangan
Perancangan
perangkat keras (Hardware), perancangan
menggunakan App Inventor. App inventor
perangkat lunak (Software) dan perancangan
adalah sebuah aplikasi web open-source
APK android.
yang awalnya disediakan oleh Google, dan
1. Perancangan Perangkat Keras
sekarang di kelola oleh Massachussets
Perancangan perangkat keras merupakan
Institute of Technology (MIT). Didesain
perancangan alat yang dibutuhkan. Alat
dengan sistem visual – konstruksionis dan
yang dibutuhkan adalah : Perancangan
dapat di operasikan hanya menggunkan
Power Supply, sensor kelembaban tanah,
peramban (browser) selain itu lebih muda
sensor ketinggian air, Bluetooth HC-05,
dalam pembuatan dan pemrograman karena
Arduino Uno, dan Pembuatan Box.
tidak terlalu kompleks.
2. Perancangan Perangkat Lunak
APK
pada
alat
ini
C. Pembuatan Program
Perancangan perangkat lunak merupakan
1) Algoritma Program
langkah yang paling menentukan dalam
(a) Baca tingkat kelembaban tanah
proses pembuatan sebuah sistem prototype
(b) Baca tingkat ketinggian air
pengendalian pintu air irigasi persawahan
(c) Jika kondisi tanah kering dan tidak ada
berbasis perangkat software
smartphone lunak
ini.
Perancangan
menggunakan
Arduino
dengan
air (HIGH) maka motor DC akan
bantuan
berputar
bahasa
searah
jarum
jam
dan
membuka pintu air
pemrograman yang digunakan adalah bahasa
(d) Dan jika kondisi tanah lembab dan
c. Program yang telah dibuat kemudian di
ketinggian air sama dengan 3 cm
compile sehingga akan di peroleh file
(LOW) maka motor DC akan berputar
dengan ekstensi *.ino. File ini inilah yang
berlawanan
akan didownload. Perancangan program ini
menutuo pintu air
arah
jarum
jam
dan
dilakukan dengan membentuk algoritma,
(e) Menampilkan pada smartphone nilai
kemudian membuat flowchart yang sesuai
ADC, kondisi tanah kering atau
dengan algoritma yang sudah di buat.
lembab, tingkat kelembaban tanah
Setelah membuat algoritma dan flowchart
dalam persen dan kondisi ketinggian
kemudian
air.
menuliskan
pseudocode
C
Arduino. 11
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
2) Flowchart pemrograman
Nama Keterangan : String Sensor : Integer
Start
T : sensor kelembaban tanah L : sensor ketinggian air
Hidupkan Power supply
Deskripsi Pengairan air
Read ( T, L ) If T > 600 AND L = High then Keterangan “Motor On (Naik)”
Baca Sensor Kelembaban Tanah
Else If T < 600 AND L = Low then Keterangan “Motor On (Turun)”
Baca Sensor Ketinggian Air
Write (T, L, keterangan, persen kelembaban) HASIL
Tampilkan Kelembaban Tanah dan Ketinggian air pada smartphone melalui bluetooth
PENGUJIAN
DAN
PEMBAHASAN Pengujian alat meliputi pengukuran catu daya, pengujian sensor, pengujian driver motor
Apakah kondisi tanah kering && tidak ada air ?
DC,
pengujian
konektivitas
Bluetooth, penugjian tampilan smartphone pengujian unjuk kerja keseluruhan. Hasil pengujian ditunjukan pada tabel 1 sampai
Aliri air buka pintu air
tabel 7.
Tututp pintu air
Tabel 1. Pengukuran Tegangan Catu Daya Pengukuran
T
No
Pengukuran
𝑉𝑖𝑛 (𝑉)
LM7
LM7
812
805
12
12
4,8
12
12
4,8
Cek power supply off
1
Y End
2 Gambar 2. Flowchart Program Alat
3) Pseudocode Algoritma keseluruhan Deklarasi 12
Tanpa Beban Dengan Beban
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
Tabel 2.Pengujian Sensor Ketinggian Air Per cob
Tabel 4. Pengujian Driver Motor DC
Putara
Perc
Ketinggian air
Keteranga
n
obaa
(cm)
n
motor
n
aan
Pin 3
Pin 6
Putaran
Ket
DC
1
0
HIGH
Buka
2
1
HIGH
Buka
3
2
HIGH
Buka
4
3
LOW
Tututp
1
0
0
2
0
1
Searah Jarum jam
1
0
arah jarum
4
Tanah Pembacaan
Meter
Sensor
1
10 %
10 %
0%
2
15 %
17 %
2%
3
20 %
21 %
1%
4
25 %
25 %
0%
5
30 %
33 %
3%
6
35 %
35 %
0%
7
40 %
44 %
4%
8
45 %
45 %
0%
9
50 %
50 %
0%
10
65 %
66 %
1%
11
70 %
71 %
1%
12
80 %
80 %
0%
13
85 %
87 %
2%
14
90 %
91 %
1%
15
100 %
100 %
0%
∑error
Naik
Turun
jam
Tabel 3. Pengujian Sensor Kelembaban
Soil
nti
Berlawanan 3
Percobaan
Berhe
Berhenti
Error
1
1
-
-
Tabel 5. Pengujian Konektivitas Bluetooth
1%
13
Jarak (m)
Tanpa Penghalang
Ada penghalang 1 Arah
Penghalang Berlapis
<1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ X X X X X X
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ X X X X X X X
√ √ √ √ √ √ X X X X X X X X X X X X X
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
Tabel 6. Pengujian Tampilan Smartphone Kondisi
Tabel 7. Pengujian Unjuk Kerja
Tampilan pada smartphone Per cob aan
Kering
Sensor kelembaban tanah Hasil Pemba Pers Kondisi caan en Tanah sensor (%) (ADC)
1
Kering
1023
2
Kering
1009
3
Kering
965
4
Lembab
264
5
Lembab
383
6
Lembab
455
Pengujian
Sensor keting gian air
Kondi si pintu air
0 cm
Buka
0 cm
Buka
0 cm
Buka
= 3cm
Tutup
< 3cm
Tutup
0 cm
Tutup
0% 1,3 % 5,6 % 74,1 % 62,5 % 55,5 %
pertama
adalah
pengukuran catu daya dengan beban dan tanpa beban. Berdasarkan hasil pengujian catu daya memiliki nilai tegangan yang stabil meski terdapat sedikir error. Pengujian kedua adalah pengujian sensor ketinggian air. Sensor ketinggian air
Lembab
dapat
bekerja
sesuai
fungsi
dengan
ketinggian maksimal 3cm. Saat ketinggian air
<3cm
maka
secara
otomatis
mengaktifkan motor DC untuk membuka pintu air. Pengujian
ketiga
adalah
sensor
kelembaban tanah. Dari tabel 3 didapatkan selisih antara alat ukur dan pembacaan sensor. Selisih ini dikatakan sebagai error dari pembacaan. Untuk mengetahui rata-rata
14
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
error dari pembacaan dilakukan perhitungan
ditampilkan pada smartphone menggunakan
seperti dibawah ini
modul bluetooth.
𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟
=
∑ 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 % ∑ 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛
KESIMPULAN DAN SARAN
1 = % = 0,066 % 15
Kesimpulan Setelah melakukan pengamatan dan
Pengujian keempat adalah pengujian
pembahasan
driver motor DC. Ditunjukkan pada putaran
pada
dapat diambil kesimpulan yaitu :
Pengujian kelima adalah konektivitas
1. Prototype Pengendalian Pintu Air
Bluetooth. Modul bluetooh sudah berfungsi seperti yang di harapkan. Dimana modul
Irigasi
dapat
Smartphone,
12m
yang
Irigasi Persawahan Berbasis Smartphone,
jam, berlawanan jarum jam dan berhenti.
sejauh
Akhir
berjudul Prototype Pengendalian Pintu Air
motor DC yaitu dapat berputar searah jarum
terhubung
Proyek
tanpa
Persawahan
Berbasis
dirancang
dari
perangkat keras (Hardware), yaitu :
penghalang.
a. Rangkaian
Pengujian keenam adalah pengujian
Catu
Daya
yang
tampilan pada smartphone. Dari pengujian
berfungsi sebagai penstabil dan
dapat diketahui bahwa smartphone sudah
sumber
dapat menampilkan hasil pembacaan sensor
rangkaian.
yang
terakhir
seluruh
Uno
sebagai
b. Arduino
kelembaban tanah dan ketinggian air. Pengujian
tegangan
mikrokontroller pengolah data.
adalah
c. Sensor
pengujian unjuk kerja dari alat ini. Alat
Kelembaban
sistem irigasi otomatis ini telah dibuat dan
berfungsi
bekerja dengan baik. Alat ini dapat bekerja
kelembaban tanah. d. Sensor
membuka pintu air irigasi persawahan ketika
Tanah
sebagai
Ketinggian
sensor
berfungsi
untuk mengukur ketinggian air.
sensor kelembaban tanah terbaca kondisi
e. Modul
kering dan sensor ketinggian air kurang dari
Bluetooth
HC-05
3cm. Pintu air akan menutup kembali saat
berfungsi untuk mengirimkan
sensor kelembaban tanah terbaca kondisi
pembacaan
lembab dan ketinggian air sama dengan
smartphone.
sensor
ke
f. Driver Motor berfungsi untuk
3cm. Dan data pembacaan sensor dapat
mengontrol motor DC untuk 15
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
membuka pintu irigasi ketika
Sensor
sudah terpenuhi syarat sensor.
Ketinggian Air, Modul Bluetooth HC-05
g. Smartphone berfungsi sebagai penampil
hasil
dan
pembacaan
Kelembaban
Driver
Motor.
Tanah,
Semua
Sensor
komponen
tersebut terbukti dapat bekerja dengan
sensor kelembaban tanah dan
optimal.
Mikrokontroller
Arduino
Uno
ketinggian air
berhasil didownload file program dari
2. Perangkat lunak (Software) yang di
software Arduino dan hasilnya dapat dilihat
aplikasikan dalam sistem ini adalah
lewar Serial Monitor. Hasil pembacaan
program
yang
dengan
sensor kelembaban tanah sudah sesuai
bahasa
pemrograman
Arduino.
dengan apa yang diinginkan yaitu dapat
Berdasarkan pengujian sudah dapat
membaca kondisi tanah saat kondisi tanah
alat ini sudah dapat bekerja dengan
kering dan lembab. Sensor ketinggian sudah
baik
tingkat
dapat bekerja dengan baik dengan membaca
kelembaban tanah dan ketinggian air,
ketinggian antara 0-3cm. Motor DC sebagai
motor DC kan mengontol pintu air
pengontrol pintu air dapat bekerja dengan
akan terbuka ketika kondisi tanah
baik yaitu akan terbuka ketika tingkat
kering dan ketinggian kurang dari 3
kelembaban tanah kering dan ketinggian
cm. Dan akan tertutup kembali
kurang dari 3cm dan akan tertutup kembali
ketika kondisi tanah lembab dan
ketika
ketinggian = 3 cm.
ketinggian air sama dengan 3cm.
untuk
dibangun
membaca
kelembaban
tanah
lembab
dan
Saran
Unjuk kerja Prototype Pengendalian Pintu
Pembuatan proyek akhir ini ternyata
Air Irigasi Persawahan Berbasis Smartphone
terdapat beberapa kekurangan sehingga
sudah sesuai dengan fungsi yang diterapkan,
diperlukan
hasil pengukuran catu daya bekerja dengan
pengembangan
lebih
lanjut.
Saran membangun yang dibutuhkan untuk
baik, dengan melihat tegangan output yang
menyempurnakan proyek akhir ini, antara
dihasilkan sudah sesuai dengan yang di
lain sebagai berikut:
harapkan yaitu stabil pada 12V dan 5V, memenuhi tegangan kerja dari Arduino Uno
a. Power Supply menggunakan listrik PLN
yaitu 5V. Sementara untuk sumber tegangan
sehingga perlu ditambah kan power
Driver motor sebesar 12V. Mikrokontroller
supply cadangan berupa baterai guna
Arduino Uno menjadi pusat kendali dari 16
PROTOTYPE PENGENDALIAN PINTU AIR
mengantisipasi pemadaman listrik maka alat ini masih dapat bekerja. b. Menggunakan sensor ketinggian yang dapat mengukur perubahan diatas 3cm. c. Membuat APK android kompleks
,
lebih
yang lebih
baik
apabila
ditambahkan grafik perubahan.
DAFTAR PUSTAKA Anonim. (2011). Indonesia: irigasi yang lebih baik tingkatkan hasil panen dan hubungan antar warga. Diambil tanggal 12-5-2016 dari www.worldbank.org/in/news/feature/20 11/09/21/indonesia-better-irrigation bringing-better-harvest-relationsamong-community DPU, Dirjen Pengairan. 1986. Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi. Bandung: Penerbit CV. Galang Persada Duwi Santosa. (2013). Pengertian dan tujuan irigasi. Diambil tanggal 26-3-2016 dari http://www.galeripustaka.com/2013/03/ pengertian-dan-tujuan-irigasi.html Pasandaran, E. (1991). Irigasi di Indonesia, Strategi dan Pengembangan. Jakarta: LP3ES Sunomo. (1996). Elektronika II. Yogyakarta: IKIP Yogyakarta
17
