Proxies - Volume 2 - Nomor 1 SISTEM PENYIRAMAN TANAMAN OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Rosita Herawati1, Yulianto Tejo Putranto2 1,2Fakultas limn Kompnter Unika Soegijapranata Semarang Abstract This paper discusses the automatic plant watering system, a simple but useful by using Arduino. Watering systems based on sensor readings at a planting medium (soil), which is read by the Arduino. The sensor detects the level of humidity and dryness of the planting medium. Arduino connected to a relay system that will disconnect or connect the electrical cu"ent of the solenoid valve. Thus, at a certain level of dryness or humidity, the solenoid valve opens, and the watering process takes place. The level of dryness ofthe media obtalnedfrom the initial experiment
Keywords: Ardulno, automatic watering, dryness sensor 1. Pendahuluan Air adalah unsur utama bagi tanaman untuk bertumbuh. Selain digunakan pada proses fotosintesis, air juga dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk melarutkan mineral yang diserap dari tanah oleh akar. Menyiram tanaman harus dilakukan seeara teratur dan tepat agar tanaman dapat bertahan hidup dan bertumbuh. Penelitian 1m bertujuan untuk menerapkan sistem penyiraman tanaman secara otomatis dan berkala. Dengan memanfaatkan kelebihan arduino, sistem penyiraman otomatis ini akan mencoba menggunakan sensor dalam metode penyiramannya, yaitu sensor kelembaban. Dengan mengukur terlebih dahulu tingkat kelembaban atau kekeringan tanah dan Iingkungan sekitar tanaman, maka jumlah air yang disiramkan dapat diatur menurut kebutuhan. Hal ini dilakukan agar tanaman tidak kering karena kekurangan air, atau sebaliknya agar tanaman tidak busuk karena kelebihan air.
2. Tinjauan Pustaka 2.1 Arduino Duemilanove ATmega328P Arduino Duemilanove dengan ATmega328P memunyai 14 digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan untuk PWM outputs), 6 analog inputs, 16 MHz crystal oscillator, USB connection, power jack, ICSP header, dan reset button. Skema Arduino Duemilanove ATmega328P dapat
dilihat pada Gambar 2.1 dengan ciri-ciri sebagai berikut:
Gambar 1.1 Skema ArduiDo DuemUanove.
Skema Arduino Duemilanove ATmega328P didasarkan pada blog diagram dari ATmega328P.Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah micro controller 8 bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation. Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbedabeda tergantung dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan ATmega2560. 2.2 Pemrograman pada Arduino Struktur dasar dari bahasa pemrograman arduino itu sederhana hanya terdiri dari dua bagian. void setup( ) {
/I Statement;
18
Proxies - Volume 2 - Nomor 1 pembacaan berupa nilai integer dengan range
o sampai 1023.
void loop()
Value =analogRead(pin);
{
/I Statement;
analogWrite(pin, value)
}
mengirimkan nilai analog pada pin analog. Dimana setup() bagian untuk inisialisasi yang hanya dijalankan sekali di awal program, sedangkan looP() untuk mengeksekusi bagian program yang akan dijalankan berulang-ulang untuk selamanya.
Digital VO
Serial.begin(rate) Statement 1D1 di gunakan untuk mengaktifkan komunikasi serial dan mengset baudrate. void setupO
Input / Output Digital pada breadboard arduino ada 14, pengalamatnya 0 - 13, ada saat tertentu I/O 0 dan 1 tidak bisa di gunakan karena di pakai untuk komunikasi serial, sehingga harus bati-bati dalam pengalokasian I/O.
pinMode(pin, mode)
{
Serial.begin(9600);//open serial port and set baudrate 9600 bps }
Serial.prinln(data) Mengirimkan data ke serial port. Serial.println(lOO); /I mengirimkan 100
digunakan dalam void setupO untuk mengkonfigurasi pin apakah sebagai Input atau Output. Arduino digital pins secara default di konfigurasi sebagai input sehingga untuk merubahnya hams menggunakan operator pinMode(pin, mode). pinMode (Pin, OUTPUT); sebagai output digitalWrite(pin, IflGH}; source voltage
analogWrite(pin, value);
/I
mengset
/I
pin
pin
sebagai
digitalRead(pin)
2.3 Solenoid Valve Solenoid valve adalah katup yang digerakkan oleh energi listrik. Solenoid valve mempunyai kumparan yang berfungsi untuk menggerakkan katup yang berada di dalamnya. Solenoid valve dapat diatur dengan memberikan aliran arus listrik. Solenoid memiliki satu lubang masukanlsupply air dan minimal satu buah lubang keluaran air.
membaca nilai dari pin yang kita kehendaki dengan hasil HIGH atau LOW. Value = digitalRead(pin);
digitaiWrite(pin, value)
digunakan untuk mengset pin digital. Pin digital arduino mempunyai 14 ( 0 - 13 ). digitalWrite ( pin, HIGH ); 7.PI~
Analog VO
a. _ _
Input I Ouput analog pada breadboard arduino ada 6 pengalamatnya 0 - 5
L ..ping
Gambar l.l Solenoid valve
analogRead(pin) 2.4 Penyiraman Tanaman
membaca nilai pin analog yang memiliki resol~i lO-bit Fungsi ini hanya dapat bekel]a pada analog pin (0-5). Hasil dari
Tanaman menyukai kondisi tanah yang bertekstrur lembab. Tidak kering namun juga tidak basah. Oleh sebab itu 19
Proxies - Volume 2 - Nomor 1 sebaiknya kondisi tanah di periksa terlebih dahulu sebelum disiram. Besar dan kecH area penyiraman juga harus diperhatikan. Waktu penyiraman tanaman sebaiknya dilakukan pada sore atau pagi hari. Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu proses fotosintesa tanaman. Jika penyiraman dilakukan pada siang hari maka sinar matahari akan membuat air menguap terlebih dulu sebelum terserap oleh tanaman. Sel-sel pada tanaman pun akan mengkerut karena disiram dalam keadaan panas, sel-sel tersebut akan menggelembung terisi air lalu akan pecah. Jika hal ini terus terulang, maka lama kelamaan tanaman akan rusak dan mati.
1--- ----
air
---~-
System Relay
I
~-~
3. Metodologi Penelitian harus Penyiraman tanaman didasarkan pada tingkat kelembaban dari media tanam tanaman tersebut. Tingkat kelembaban media tanam merupakan indikator tingkat kebasahan atau kandungan air dalam media. ini nantinya dibaca oleh sensor. Pada penelitian ini sensor yang digunakan untuk mendeteksi tingkat kebasahan media tanam adalah paku besi. Karena sifat air sebagai penghantar listrik, maka kandungan air dalam media akan berpengaruh pada daya hantar listrik media tersebut. Paku akan digunakan sebagai elektroda untuk mendeteksi kondisi media tanam. Paku besi menjadi alat / sensor yang baik karena paku merupakan penghantar listrik yang baik. Dalam hal ini, dibutuhkan dua buah paku sebagai elektroda positif dan negatif. Dengan demikian, tingkat kelembabanlkebasahan media tanam akan dideteksi berdasarkan beda potensial yang dihasilkan oleh kedua buah paku. Kedua paku ini dihubungkan ke papan Arduino dengan menggunakan kabel. Papan arduino ini lab yang nantinya akan membaca beda tegangan dari kedua paku tersebut (sensor), dengan menggunaka n program yang telah dimasukkan sebelumnya Selain membaca sensor, program arduino tersebut juga bertugas mengaktifkan dan menonaktifkan sebuah sistem relay yang juga terhubung dengan kabel ke papan arduino.
Gambar 3.1 Desain Sistem Penyiraman Otomatis
Sistem relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara elektronik. Dalam penelitian ini, sistem relay digunakan sebagai saklar pemutus arus listrik. Atau dengan kata lain, sistem relay digunakan untuk menggantikan tugas tangan manusia, menghidupkan dan mematikan arus listrik yang mengalir pada solenoid valve. 220V
--L,
I
~
Solenoid valve
Gambar 3.2 Sistem Relay dan Soleniod Valve
Solenoid valve digunakan sebagai pengatur aliran air dari sumber air ke media tanam. Jika solenoid valve mendapat arus listrik, katup yang terdapat didalamnya akan terbuka, dan air dapat mengalir keluar. 20
Proxies - Volume 2 - Nomor 1 Solenoid valve akan dihubungkan dengan dua kabel. Kabel pertama ke sistem relay, sementara kabel kedua ke jala-jala listrik; jadi sistem buka-tutup katup dalam solenoid valve akan dikendalikan oleh program
4.3
Implementasi Sistem Sistem penyiraman otomatis 1m masih berupa prototype. Sebagai referensi tingkat kelembaban atau kekeringan suatu media tanam, dilakukan percobaan awal pengukuran untuk beberapa kondisi media tanam dalam rentang kering sampai basah. Langkah pertama dari penelitian ini adalah mencari tegangan yang dihasilkan oleh pakulsensor tersebut. Dari hasil percobaan, pada masukan analog arduino terbaca 10 pada kondisi media kering dan 400 pada kondisi media basah. Nilai ini kemudian menjadi referensi tingkat kelembaban atau kekeringan dari media tanam. Jika pengukuran sensor menghasilkan nilai 10, maka dianggap media tanam merupakan tanah yang kering dan perlu disiram. Nilai pembacaan sensor oleh arduino digunakan untuk mengatur buka-tutup solenoid valve melalui sistem relay. Sistem relay digunakan untuk menjembatani heda level tegangan antara arduino yang doperasikan pada level tegangan 5 V dengan solenoid valve yang dihubungkan langsung dengan tegangan 220 V, sekaligus sebagai proteksi sistem arduino terhadap tegangan tinggi. Pada tingkat pembacaan rendah dimana media tanam dianggap kering, arduino akan mengirimkan sinyal ke sistem relay agar katup solenoid valve terbuka dan air dari tandon mengalir ke pot tanaman. Pada percobaan ini solenoid yang digunakan adalah solenoid dengan dua lubang luaran untuk dua buah pot. Gambar berikut ini memperlihatkan rangkaian solenoid valve yang digunakan dalam percobaan. Program yang ada di papan arduino akan membuat air mengalir selama 5 detik. Kemudian program akan menunggu sensor mengirimkan kembali hasil pembacaan tingkat kelembaban tanah dalam pot
Gambar 4.1 Rangkaiao solenoid valve
. Jika angka yang dikirimkan masih dibawah 10, maka arduino akan mengalirkan lagi air ke dalam pot tersebut. Gambar 1m memperlihatkan proses dibawah penyiraman yang terjadi saat paku mengirimkan sensor kering.
Gambar 4.2 Proses peoyiraman otomatis
Program yang telah di-upload dalam papan arduino ini sebenamya tidak secara langsung terhubung ke Solenoid valve. Program ini mengendalikan solenoid valve melalui sistem relay.
Gambar 4.3 Rangkaian arduino dan sistem relay
21
Proxies - Volume 2 - Nomor 1 Gambar 4.3 memperlihatkan rangkaian antara arduino dan sistem relay. Sistem relay diatur sedemikian rupa, sehingga dapat mengatur arus listrik yang mengalir ke solenoid valve. Program di bawah ini adalah program yang di-upload dalam papan arduino.
4. Waktu penyiraman yang baik adalah pagi atau sore hari, agar tidak mengganggu proses fotosintesis. Namun penelitian ini belum menentukan waktu penyiraman. Berdasarkan hasil percobaan dari prototype sistem penyiraman otomatis, telah ditemukan beberapa hal yang belum dapat diakomodasi. Dengan mengintegrasikan pengukur waktu, misalnya RTC, maka waktu penyiraman dapat diatur. Keterlibatan pakar ilmu tanaman juga dibutuhkan sehingga sistem penyiraman otomatis dapat bekerja lebih maksimal dengan mengatur lama penyiraman sesuai jenis tanaman.
5. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1. Program yang digunakan dalam arduino cukup sederhana dan mudah untuk diimplementasikan. Sifatnya yang open source, semakin mempermudah penggunaannya. Banyak "libnuy" / fungsi-fungsi yang tersedia dan dapat DAFTAR PUSTAKA ditemukan di internet. 2. Arduino adalah alat yang sangat [1] http://www.arduino.cc/. diakses 19 Oktober 2012 bermanfaat untuk menyelesaikan permasalahan yang sering ditemui dalam [2] http://arduino.cc/eniMainl arduinoBoard, diakses 25 Jull 2013 kehidupan keseharian. 3. Prototype penyiraman otomatis ini [3] http://elektronika-dasar.web.idlteorielektronikalteori-relay-elektro-mekanikl, berhasil dibuat dengan membaca tingkat diakses 25 Juli 2013 kelembabanlkekeringan media tanam. Namun masih ditemukan beberapa [4] http://informasitips.com/inilah-alasanmengapa-menyiram-tanaman-jang n-dikelemahan. Penelitian ini belum dapat siang-hari, diakses 21 Oktober 2012 menentukan kadar/volume air yang harus dikucurkan untuk setiap jenis [5] http://www.anneahira.com/menyiramtanaman.htm, diakses 21 Oktober 2012 tanaman. Volume yang dikucurkan [6] http://m.merdeka.com/gaya/7-tipshanya berdasarkan tingkat kebasahaan menyiram-tanaman-kesayangan.html, media tanam, tanpa memperhatikan diakses 21 Oktober 2012 kebutuhan tiap jenis tanaman. Hal ini sengaja dilakukan karena pengetahuan [7] http://www.solenoid-valveinfo. comlsolenoid-valve-basics. html, tentang berbagai jenis tanaman sudah diakses 25 Juli 2013 diluar ilmu pengetahuan peneliti.
22
