i
RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR SUHU TANAH SEBAGAI ALAT BANTU PENENTU BENIH SAYURAN YANG AKAN DIBUDIDAYAKAN
Skripsi diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Elektro
Oleh Kris Adhi Gunawan NIM.5301411063
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015
i
ii
PERSETUJUAN PEMBIMBING Skripsi dengan judul ”Rancang Bangun Alat Pengukur Suhu Tanah Sebagai Alat Bantu Penentu Bibit Sayuran” telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia ujian skripsi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Semarang, 2 September 2015 Dosen Pembimbing,
Drs. Agus Suyanto, M.T. NIP. 197201121999031003
ii
iii
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Alat Pengukur Suhu Tanah Sebagai Alat Bantu Penentu Benih Sayuran Yang Akan Dibudidayakan” telah dipertahankan dihadapan Sidang Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada tanggal 23 September 2015. Oleh Nama
: Kris Adhi Gunawan
NIM
: 5301411063
Program Studi
: Pendidikan Teknik Elektro Panitia Ujian
Ketua,
Sekretaris,
Drs. Suryono, M.T
Drs. Agus Suryanto, M.T.
NIP. 195503161985031001
NIP. 196803161999031001
Penguji I
Penguji II
Ir. Ulfah Mediaty Arief M.T. Drs. R. Kartono M.Pd. NIP. 196605051998022001 NIP. 195504211985031003
Mengetahui: Dekan Fakultas Teknik
Dr. Nur Qudus M.T NIP. 196911301994031001
iii
Penguji III/Pembimbing
Drs. Agus Suryanto, M.T. NIP. 196803161999031001
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa : 1.
Skripsi ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas Negeri Semarang maupun diperguruan tinggi lain.
2.
Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas dicantumkan dalam daftar pustaka.
3.
Pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka peneliti bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma yang berlaku di perguruan tinggi ini.
Semarang, 2 November 2015 yang membuat pernyataan
iv
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto :
1. Man Jadda wa jadaa (Barang siapa yang bersunggug-sungguh pasti akan mendapatkan hasil). 2. Bukan besarnya yang penting tetapi berapa besar usaha yang diusahakan untuk meraih Mimpimu.
Persembahan : 1. Ayahku Alm. Sunarto dan Ibuku Siti Maesaroh sebagai Dharma Baktiku. 2. Almamaterku Unnes
v
vi
ABSTRAK
Gunawan, Kris Adhi. 2015. Rancang Bangun Alat Pengukur Suhu Tanah Sebagai Alat Bantu Penentu Benih Sayuran Yang Akan Dibudidayakan. Drs. Agus Suryanto, M.T, Pendidikan Teknik Elektro. Sayuran merupakan bahan makanan yang memiliki sumber gizi tinggi. Sayuran yang baik adalah sayuran yang tumbuh secara optimal yang dipengaruhi beberapa faktor salah satunya adalah suhu tanah. Untuk tumbuh optimal benih sayuran harus ditanam di tempat yang suhu tanahnya sesuai dengan yang dibutuhkan benih sayuran. Untuk dapat membantu dalam penanaman benih sayuran dirancanglah alat pengukur suhu tanah untuk dapat membantu dalam penentuan benih sayuran yang akan ditanam di suatu tempat. Tujuan penelitian ini adalah merancang alat pengukur suhu dengan menggunakan mikrokontroler ATMega328, sensor LM35 sebagai sensor suhu dan Modul Micro SD Card Adapter sebagai Datalogger yang menyimpan hasil pengukuran suhu, merancang alat dengan pengukur suhu tanah yang memiliki akurasi yang tinggi, mengimplemetasikan alat pengukur suhu sebagai alat bantu untuk menentukan bibit sayuran yang akan dibudidayakan Alat Pengukur Suhu tanah ini merupakan alat yang dirancang untuk dapat mengukur suhu tanah dengan menggunakan sensor LM35. Display LCD 16x2 digunakan untuk membantu pengecekan kinerja alat jika terjadi gangguan ataupun error. Datalogger digunakan untuk menyimpan hasil pengukuran suhu dan waktu dari RTC (Real Time Clock). Dari hasil data pengukuran maka diketahui spesifikassi suhu tanah tempat yang diukur sehingga dapat membantu dalam penentuan benih sayuran yang akan ditanam. Berdasarkan hasil penelitian alat ini menunjukkan bahwa alat ini memiliki nilai kelinieritas 0,9998 dan memiliki selisih terbesar 0,5°C dari termometer kalibrator. Kesimpulan alat ini dapat mengukur suhu tanah dan menyimpan hasil pengukurannya sehingga dapat membantu dalam pemilihan benih sayuran yang akan ditanam. Untuk pemakain alat jangka waktu yang lama dapat menggunakan sumber daya yang lain selain baterai. Kata Kunci: LM35, Suhu Tanah, Benih Sayuran.
vi
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur tak henti-hentinya terpanjatkan kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang senantiasa memberikan ni‟mah kepada hamba-hamba-Nya, sehingga, atas ridha-Nya akhirnya peneliti mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Alat Pengukur Suhu Tanah Sebagai Alat Bantu Penentu Bibit Sayuran”
Peneliti menyadari penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah memberikan bantuan berupa saran, bimbingan, maupun petunjuk dan bantuan dalam bentuk lain. Oleh karena itu, peneliti mengucapkan terima kasih yang tulus kepada: 1. Prof. Dr. Fathur Rokhman M.Hum., Rektor UNNES 2. Dr. Nur Qudus M.T., Dekan FT UNNES 3. Drs. Suryono M.T., Ketua Jurusan Teknik Elektro FT UNNES 4. Drs. Agus Suryanto M.T., selaku Dosen Pembimbing, atas bimbingan dan arahan dalam penyusunan skripsi ini. 5. Keluargaku yang selalu mendoakan dan mendukungku baik secara materil maupun moral. 6. Seluruh warga Hom’s Familly Kos, yang telah memberikan semua kenangan dan semangat kebersamaan. 7. Teman-teman seangkatan Pendidikan Teknik Elektro yang luar biasa.
vii
viii
8. Serta semua pihak yang telah membantu saya selama penelitian skripsi ini yang tidak dapat saya sebutkan semua. Akhirnya, penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pembaca yang telah berkenan membaca skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca semua.
Semarang, 2 November 2015
Kris Adhi Gunawan NIM. 5301411063
viii
ix
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ..................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .......................................................... iv MOTTO DAN PERSEMBAHAN .......................................................................... v ABSTRAK .............................................................................................................. v KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii DAFTAR ISI.......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL................................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiiii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1.
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2.
Identifikasi Masalah ................................................................................. 2
1.3.
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.4.
Batasan Masalah ....................................................................................... 3
1.5.
Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.6.
Manfaat Penelitian .................................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 1 2.1.
Suhu Tanah ............................................................................................... 5
2.2.
Benih Sayuran .......................................................................................... 6
2.3.
Sensor LM35 ............................................................................................ 9
2.4.
Mikrokontroler AVR ATMega328 ........................................................ 10
2.5.
DS1307 ................................................................................................... 15
2.6.
Modul Micro SD Card Adapter.............................................................. 17
2.7.
LCD ........................................................................................................ 18
2.8.
Microsoft Excel ...................................................................................... 20
ix
x
BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 23 3.1.
Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 23
3.2.
Desain Penelitian .................................................................................... 23
3.3.
Alat dan Bahan ....................................................................................... 27
3.4.
Perencangan Hardware ........................................................................... 28
3.5.
Perancangan Program (Perangkat Lunak) .............................................. 33
3.6.
Paramter Penelitian ................................................................................. 33
3.7.
Teknik Pengumpulan Data ..................................................................... 33
3.8.
Kalibrasi Instrumen ................................................................................ 34
3.9.
Teknik Analisis Data .............................................................................. 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 38 4.1.
Hasil Perancangan .................................................................................. 37
4.2.
Sistem Kerja Alat ................................................................................... 38
4.3.
Deskripsi Data ........................................................................................ 40
4.5.
Pembahasan ............................................................................................ 56
BAB VPENUTUP ................................................................................................ 60 5.1 Kesimpulan.................................................................................................. 60 5.2 Saran ............................................................................................................ 60 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 62 LAMPIRAN .......................................................................................................... 63
x
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Kondisi Suhu Tanah Untuk Perkecambahan Bibit Sayuran ................... 8 Tabel 2.2 Data Spesifikasi LM35 ......................................................................... 10 Tabel 2.3 Fungsi Khusus dari Port B ATMega 328 ............................................ 13 Tabel 2.4 Pin Fungsi Khusus Port C ATMega 328 .............................................. 13 Tabel 2.5 fungsi khusus Port D ATMega 328 ...................................................... 14 Tabel 2.6 Konfigurasi Pin IC DS1307.................................................................. 16 Tabel 2.7 Konfigurasi pin LCD 16x2 ................................................................... 19 Tabel 4.1 Hasil Uji Coba dan Kalibrasi ................................................................ 41 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran di Desa Bogares Lor Kecamatan Pangkah .............. 41 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran di Desa Cibunar ....................................................... 42 Tabel 4.4 Hasil Pengukuran di Desa Buniwah ..................................................... 43 Tabel 4.5 Pengujian Alat dengan Kalibrator ........................................................ 45 Tabel 4.6 Hasil Analisis di Desa Bogares Lor Kecamatan Pangkah .................... 50 Tabel 4.7 Hasil Analisis di Desa Cibunar Kecamatan Balapulang ...................... 52 Tabel 4.8 Hasil Analisis di Desa Buniwah Kecamatan Bojong ........................... 54
xi
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Suhu Minimum Benih Tanaman Untuk Berkecambah ...................... 7 Gambar 2.2 Fisik IC LM35DT. ............................................................................. 9 Gambar 2.3 Blok Diagarm ATMega328 ............................................................. 12 Gambar 2.4 Diagram Blok IC DS1307................................................................ 16 Gambar 2.5 Modul Micro SD Adapter ................................................................ 18 Gambar 2.6 Modul LCD 16x2 ............................................................................. 19 Gambar 2.7 Arduino IDE .................................................................................... 22 Gambar 3.1 Tahapan Penelitian ........................................................................... 26 Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya ...................................................................... 29 Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 ......................................... 30 Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Suhu LM35 ........................................................ 30 Gambar 3.5 Rangkaian DS1307 .......................................................................... 31 Gambar 3.6 Konfigirasi Modul Micro SD Adapter ............................................. 32 Gambar 3.7 Desain Sisi Depan Box .................................................................... 32 Gambar 3.8 Desain Sisi Depan Box .................................................................... 32 Gambar 4.1 Alat Pengukur Suhu Tanah Berbasis Mikrokontroler Atmega328 Tampak Luar .................................................................................... 37 Gambar 4.2 Flow Chart Sistem Kerja Alat .......................................................... 39 Gambar 4.3 Grafik Kolerasi Pengukuran Suhu Sensor LM35 dan Termometer Digital dengan Media Air ................................................................ 45 Gambar 4.4 Grafik Perubahan Suhu Tanah di Bogares Lor ................................ 46 Gambar 4.5 Grafik Perubahan Suhu Tanah di Cibunar ....................................... 47 Gambar 4.6 Grafik Perubahan Suhu Tanah di Buniwah ..................................... 48
xii
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Data Hasil Pencatatan Datalogger ......................................................................... 64 Source Code Program ........................................................................................... 66 Dokumentasi ......................................................................................................... 71
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Sayuran merupakan sebutan umum bagi bahan pangan yang berasal tumbuhan yang biasa dikonsumsi manusia. Sayuran memiliki kandungan nutrisi yang bermacam-macam dan berbeda-beda pada tiap jenis sayurannya. Sayuran mengandung sedikit protein atau lemak, vitamin, mineral dan karbohidrat yang sangat dibutuhkan tubuh manusia. Dalam Bahan Kajian Mata Kuliah Dasar Ilmu Tanah, Soemarno (2012) menyatakan temperatur tanah merupakan salah satu faktor tumbuh tanaman yang penting sebagaimana halnya air, udara dan unsur hara. Proses kehidupan bebijian, akar tanaman dan mikroba tanah secara langsung dipengaruhi oleh suhu tanah. Suhu tanah juga merupakan salah satu faktor yang berpengaruh dalam proses pembenihan sayuran. Bibit sayuran memiliki spesifikasi suhu tanah yang berbeda-beda untuk tumbuh seperti yang tertera dalam Horticulture Notes ANR-1061 Alabama and Auburn University. Suhu tanah di satu tempat dengan tempat yang lain memliki suhu tanah yang berbeda-beda. Karena suhu yang berbeda-beda ini maka berbeda-beda pula sayuran yang bisa ditanam dan tumbuh secara optimal disuatu tempat. Penelitian ini bisa membantu Masyarakat khususnya petani sayuran dalam pemilihan benih sayuran yang akan ditanam dengan membuat sebuah alat
1
2
pengukur suhu tanah dengan sensor suhu LM35 yang berbasis mikrokontroler ATMega328 data
hasil
dengan
Modul
pengukuran
Micro dan
SD display
Adapter
sebagai
penyimpan
LCD
untuk
medeteksi
jika terjadi error pada komponen utama pendukung alat ini. Dari hasil pengukuran suhu tanah yang dilakukan maka data tersebut akan dianalisis dan dipadukan dengan karakteristik benih sayuran untuk diketahui suhu tanah di tempat yang diukur tanahnya bisa ditanami oleh benih sayuran atau tidak. Sehingga dengan alat ini diharapkan bisa membantu dalam penentuan benih sayuran yang akan ditanam.
1.2. Identifikasi Masalah Pembudidayaan tanaman sayuran tidak bisa dilakukan di sembarang tempat. Sayuran memiliki syarat tertentu untuk bisa tumbuh antara satu tanaman dengan tanaman yang lain pada kondisi yang berbeda-beda. Salah satunya suhu tanah merupakan faktor yang penting dalam awal pertumbuhannya atau pembenihan sayuran. Maka dari itu Peneliti ingin membuat alat pengukur suhu tanah guna membantu masyarakat untuk menanam sayuran di sawah atau pekarangan miliknya.
1.3. Rumusan Masalah Permasalahan utama yang akan diangkat dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana merancang bangun alat pengukur suhu tanah? 2. Bagaimana tingkat akurasi alat ini dalam mengukur suhu tanah?
2
3
3. Bagaimana alat ini dapat membantu untuk menentukan bibit sayuran yang akan dibudidayakan?
1.4. Batasan Masalah Pembatasan masalah pada skripsi ini adalah: 1. Pengukuran suhu tanah hanya bisa diukur pada rentang suhu 0ºC sampai 100ºC. 2. Pengukuran suhu tanah dilakukan dalam waktu 24 jam untuk mengetahui perbedaan suhu dari pagi hari sampai malam hari di satu tempat. 3. Pengukuran suhu tanah dilakukan pada kondisi cuaca yang stabil.
1.5. Tujuan Penelitian Tujuan dalam penelitian ini adalah : 1. Merancang alat pengukur suhu dengan menggunakan mikrokontroler ATMega328, sensor LM35 sebagai sensor suhu dan Modul Micro SD Card Adapter sebagai Datalogger yang menyimpan hasil pengukuran suhu. 2. Merancang alat dengan pengukur suhu tanah yang memiliki akurasi yang tinggi. 3. Mengimplemetasikan alat pengukur suhu sebagai alat bantu untuk menentukan bibit sayuran yang akan dibudidayakan.
3
4
1.6. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian yang dilakukan Peneliti adalah : 1. Bagi Peneliti Dapat menambah pengetahuan dan dapat mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh selama masa perkuliahan. 2. Bagi Peneliti selanjutnya Dengan penelitian ini diharapkan dapat menjadi wahana pengetahuan dan referensi mengenai alat dengan sensor suhu bagi peneliti selanjutnya yang tertarik mengaplikasikan sensor suhu di bidang yang lainnya. 3. Bagi masyarakat Dengan penelitian ini diharapkan nantinya akan bermanfaat dalam penentuan benih sayuran oleh petani maupun masyarakat luas dalam penanaman sayuran.
4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Suhu Tanah Temperatur atau Suhu adalah tingkat kemampuan benda dalam memberi atau menerima panas. Suhu juga dinyatakan sebagai energi kinetis rata-rata suatu benda yang dinyatakan dalam derajat suhu. Derajat suhu mempunyai beberapa satuan dengan Kelvin sebagai Satuan Internasional (SI) di Indonesia satuan yang digunakan adalah satuan Celcius. Suhu juga dinyatakan sebagai ukuran energi kinetik rata-rata dari pergerakkan molekul suatu benda. Tanah merupakan lapisan bumi yang berisi bebagai batuan, air, pasir dan mineral yang ada di dalamnya. Tanah merupakan lapisan bumi yang paling atas yang ditempati manusia. tanah juga merupakan tempat dimana tumbuhan dapat tumbuh, Temperatur (Suhu) adalah salah satu sifat tanah yang sangat penting secara langsung mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan juga terhadap kelembapan, aerasi, stuktur, aktifitas mikroba, dan enzimetik, dekomposisi serasah atau sisa tanaman dan ketersidian hara-hara tanaman. Temperatur tanah merupakan salah satu faktor tumbuh tanaman yang penting sebagaimana halnya air, udara dan unsur hara. Proses kehidupan bebijian, akar tanaman dan mikroba tanah secara langsung dipengaruhi oleh temperatur tanah.
5
6
Salah satu sifat fisika tanah yang sangat berpengaruh terhadap proses-proses dalam tanah, seperti pelapukan dan penguraian bahan organik dan bahan induk tanah, reaksi-reaksi kimia, dll. Temperatur atau suhu tanah mempunyai beberapa peranan, antara lain: 1. Temperatur tanah mempengaruhi aktivitas biologi tanah, sehingga agar aktivitas biologi tanah optimal maka suhu dipertahankan dalam keadaan tertentu. Tingkat aktivitas optimum dari organisme tanah adalah suhu 18ºC sampai 30ºC. Jika kurang dari 10ºC maka menghambat perkembangan mikroba tanah dan menghambat penyerapan hara oleh akar tanaman. Lebih dari 40ºC maka mikroba tanah tidak aktif, kecuali mikroorganisme tertentu. 2. Temperatur tanah juga menentukan reaksi kimia dan aktivitas mikroba tanah yang dapat merombak senyawa organik
tertentu menjadi hara tersedia.
Proses nitrifikasi (temperatur optimum ± 30º C), yaitu pada kondisi agak panas. 3. Temperatur tanah juga mempengaruhi pelapukan bahan induk tanah. 4. Temperatur tanah mempengaruhi perkembangan akar, karena ada hubungannya dengan kelengasan dan aerasi tanah. 5. Temperatur tanah
mempengaruhi pekecambahan biji dan pertumbuhan
kecambah.
2.2. Benih Sayuran Benih secara umum istilah yang dipakai untuk bahan dasar pemeliharaan tanaman atau hewan. Istilah ini dipakai bila bahan dasar ini berukuran lebih kecil dibanding ukuran akhir (dewasa). Biji adalah salah satu bagian tanaman yang
7
berfungsi sebagai unit penyebaran (dispersal unit) perbanyakan tanaman secara alamiah. Biji dan bibit acap dipertukarkan pengunaannya dengan benih dan bibit. Dalam istilah teknis pertanian dan kehutanan, benih adalah biji yang dipersiapkan khusus untuk menghasilkan tanaman baru, sedangkan bibit adalah tanaman muda sipa tanam setelah ditumbuhkan atau dibesarkan sampai umur tertentu. Sayuran merupakan sebutan umum bagi bahan pangan asal tumbuhan yang biasanya mengandung kadar air tinggi dan dikonsumsi dalam keadaan segar atau diolah secara minimal. Sayuran adalah segala sesuatu yang berasal dari tumbuhan yang disayur. Sayuran memiliki kandungan nutrisi yang bermacam-macam antara satu dengan yang lainnya. Sayuran umumnya mengandung sedikit protein atau lemak, vitamin, mineral dan karbohidrat yang sangant dibutuhkan tubuh orang.
Gambar 2.1. Suhu Minimum Benih Tanaman Untuk Berkecambah
8
Benih sayuran memerlukan suhu tanah yang optimal untuk berkecambah dan tumbuh. Setiap sayuran memiliki kebutuhan suhu tanah yang berbeda-beda. Berikut tabel kondisi suhu tanah untuk perkecambahan bibit sayuran Tabel 2.1 Kondisi Suhu Tanah Untuk Perkecambahan Bibit Sayuran Min Optimum Optimum Max Vegetable Range (°C) (°C) (°C) (°C) Asparagus 10 16 - 29 24 35 Kacang2an 16 16 - 29 27 35 Bawang Merah 4 10 - 29 29 29 Kubis 4 7 – 35 29 38 Wortel 4 7 – 29 27 35 Kembang Kol 4 7 – 29 27 38 Seledri 4 16 – 29 21 29 Cesim 4 10 – 29 29 35 Mentimun 16 16 – 35 35 41 Terong 16 24 - 32 29 35 Selada 2 4 – 27 24 29 Muskmelon 16 24 – 35 32 38 Okra 16 21 – 35 35 41 Bawang Putih 2 10 – 35 24 35 Daun So 4 10 – 29 24 32 Ubi 2 10 – 21 18 29 Kacang polong 4 4 – 24 24 29 Lada 16 18 – 35 29 35 Labu Kuning 16 21 – 32 32 38 Lobak 4 7 – 32 29 35 Bayam 2 7 – 24 21 29 Labu 16 21 -35 35 38 Tomat 10 21 – 35 29 35 Lobak 4 16 – 41 29 41 Semangka 16 21 - 35 35 41 Sumber : ANR-1061, U.S. Department of Agriculture. The Alabama Cooperative Extension System
9
Dari data table di atas bisa diambil kesimpulan bahwa benih sayuran ratarata memiliki suhu minimal 47°F dan maksimal 95°F. suhu optiml rata benih untuk berkecmbah 82°F.
2.3. Sensor LM35 Sensor suhu tanah menggunakan komponen utama IC LM35 sebagai sensor suhu, LM35 merupakan sensor suhu yang akurat dimana tegangan keluarannya berbanding lurus dengan suhu dalam derajat celcius sebesar 10mV untuk setiap perubahan suhu 1ºC Sensor LM35 merupakan sensor suhu yang paling sering digunakan selain juga karena presisinya yang tinggi juga karena bentuknya kecil dan harganya juga terjangkau.
Gambar 2.2 Fisik IC LM35DT. Sensor ini tidak memerlukan kalibrasi eksternal untuk menghasilkan ketelitian 0.25ºC pada suhu kamar. Sedangkan kemampuan sensor ini untuk mengukur suhu terletak pada kisaran -55º–150ºC dengan tegangan output antara 1 Vdc s/d + 6 Vdc.
10
No. 1. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Tabel 2.2. Data Spesifikasi LM35 Nama komponen Sensor Suhu Jenis / tipe LM35 Tegangan kerja 4 – 30 Vdc Range suhu -55º – 150ºC Linieritas +10 mV/ºC Akurasi 0,5ºC Tegangan Output -1 Vdc s/d + 6 Vdc Impedansi Output 0.1 Ω pada beban 1 mA. Low Self heating 0.08ºC Sumber : Datasheet LM35
LM35 mempunyai output impedansi yang rendah sehingga akan mempermudah dalam pembacaan dan kontrol. Konsumsi energi yang diperlukan IC ini sangat rendah 60 µA, sehingga tidak menimbulkan panas yang relatif besar atau kurang dari 0,1ºC. Sensor ini menggunakan catu daya 4 – 30 Vdc. Dalam penelitian yang membahas sensor LM35 pernah dilakukan oleh Cahya Edi Santosa dan Ari Sugeng Budiyanta dengan judul “Rancang Bangun Sensor Suhu Tanah Dan Kelembaban Udara menyatakan bahwa” Sensor suhu tanah yang dirancang dengan menggunakan IC LM35 mempunyai kinerja dengan koefisien korelasi 0,9999 terhadap kalibrator, mempunyai waktu respon yang cepat (4 detik). IC LM35 mudah dalam penggunaan, dan memiliki rentang suhu pengukuran yang lebar. LM35 memenuhi syarat untuk digunakan sebagai sensor suhu tanah.
2.4. Mikrokontroler AVR ATMega328 Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki keuntungan dibandingkan mikrokontroler lainnya yaitu
11
AVR memiliki kecepatan eksekusi yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, lebih cepat dibandingkan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. AVR juga memiliki fitur yang lebih lengkap dibandingkan dengan MCS51. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega328. ATMega328 adalah mikrokontroller CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Fitur yang dimiliki ATMega328 sebagai berikut: 1. Mikrokontroler 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi daya rendah. 2. Arsitectur RISC dengan throughput lebih dari 20 MIPS pada frekuensi 20 MHz. 3. Memilki kapasitas flash memori 32 Kbyte, EEPROM 1 KByte dan SRAM 2 Kbyte 4. Saluran I/O sebanyak 23 buah yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 5. Unit interupsi internal dan eksternal 6. Fitur Peripheral a. Dua buah 8 byte timer / counter Real timer counter dengan Oscillator tersendiri b. Enam buah PWM c. Delapan channel, 10-bit ADC d. Byte-oriented Two-wire Serial Interface e. Programmable Serial USART f. Antarmuka SPI g. On-chip Analog Comparator
12
Gambar 2.3 Blok Diagarm ATMega328
13
ATMega328 with Arduino bootloader adalah ATMega328 yang bisa diisi dengan bahasa pemprograman C yang berbasis arduino. Konfigurasi pin ATMega328 dengan kemasan 28 pin, dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATMega328 sebagai berikut: 1.
Pin 7 Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2.
Pin 8 GND merupakan pin Ground.
3.
Pin 23 samapai 28 adalah Port C (PC0…PC5) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC.
4.
Pin 1 sampai 8 adalah Port B (PB0…PB7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus.
Tabel 2.3 Fungsi Khusus dari Port B ATMega 328 Port Pin Fungsi Khusus PB7 SCK ( SPI Bus Serial Clock ) PB6 MISO ( SPI Bus Master Input/Slave Output ) PB5 MOSI ( SPI Bus Master Output /Slave Input ) PB4 ( SPI Slave Select Input) AIN1 (Analog Comparator Negatif Input) PB3 OC0 (Timer/counter Output Compare Match output) AIN1 (Analog Comparator Positive Input) PB2 INT2( eksternal Interrupt 2 Input) PB1 T1 (Timer/Counter1 Eksternel Counter Input) T0 (Timer/Counter0 Eksternal Counter Input) PB0 XCK (USART Exsternal Clock Input/output)
5.
Port C (PC0…PC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus, Tabel 2.4 Pin Fungsi Khusus Port C ATMega 328 PortPin Fungsi Khusus PC7 TOSC2 (Timer oscillator Pin 2) PC6 TOSC1 (Timer oscillator Pin 1)
14
PortPin PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 6.
Fungsi Khusus TDI (JTAG Test Data in) TDO (JTAG Test Data Out) TMS (JTAG Test Mode Select) TCK (JTAG Test Clock) SDA (Two-wire Serials Bus Data Input/Output Line) SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)
Pin 14 sampai 21 adalah Port D (PD0…PD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus. Tabel 2.5 fungsi khusus Port D ATMega 328 Port Pin Fungsi Khusus PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) PD6 ICP1 (timer/Counter1 Input Capture Pin) PD5 OC1A (Timer/counter1 output compare A Match output) PD4 OC1B (Timer/counter1 output compare B Match output) PD3 INT1 (External Interrupt 1 input) PD2 INT0 (External Interrupt 0 input) PD1 TXD (USART output Pin) PD0 RXD (USART input Pin)
7. Pin 1 adalah RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. Pin 9 dan 10 adalah XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal 9. Pin 20 AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. Pin 21 AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC
15
2.5. IC DS1307 IC DS1307 merupakan IC RTC (Real Time Clock) berdaya rendah yang mengunakan sistem Biner Code Desimal (BCD) puntuk pencacatan jam dan tanggal dengan kapasitas 56 bytes dengan NV SRAM. Alamat dan data dikirim secara serial melalui I2C. Jam/tanggal dari RTC (Real Time Clock) menyediakan detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan tahun. Otomatis penyesuaian jumlah hari dalam satu bulan dan penyesuaian jumlah hari dalam tahun biasa dan tahun kabisat. Format jam bisa menggunakan format 24-jam atau 12-jam AM/PM. DS1307 mempunyai rangkaian yang mendeteksi power fail dan secara otomatis mengalihkan daya ke sumber cadangan untuk menyimpan waktu yang tercatat dalam IC. IC DS1307 dalam penelitian ini digunakan untuk memberi informasi waktu dan jam saat pengukuran dilakukan sehingga dalam pencatatan data di datalogger terdapat data nilai suhu yang diukur dan waktu pada saat suhu diukur. Berikut adalah fitur-fitur yang ada pada DS1307: 1. Real Time Clock (RTC) Menghitung Detik, Menit, Jam, Tanggal, Bulan, dan Tahun sampai 2100. 2. Mengunakan Penghubung I2C 3. Output Square Wave yang bisa diprogram 4. Otomatis mendeteksi jatuh daya 5. Mengonsumsi Kurang Dari 500nA dari baterai 6. Range Suhu 40°C ke + 85°C 7. Tersedia dalam 8-Pin DIP or SO
16
Gambar 2.4 Diagram Blok IC DS1307
Tabel 2.6 Konfigurasi Pin IC DS1307 PIN
NAMA
FUNGSI
1
X1
Menggunakan koneksi standar dengan menggunakan Kristal 32.768kHz. Osilator internal hanya didesain untuk operasi dengan satu kristal yng mempunyai kapasitansi (CL) yaitu 12.5pF. X1 merupakan input osilator yang bisa dihubungkan dengan eksternal osilator 32.768kHz. X2 merupakan output osilator internal, jika X2 dihubungkan
2
X2
dengan osiltor external maka osilator internal X1 tidak bekerja diganti dengan osiltor eksternal.
17
PIN
NAMA
FUNGSI Sumber daya cadangan berasal baterai Litium 3V atau sumber lainnya . Tegangan baterai harus diantara batas
3
VBAT
minimum dan maksimum dari tegangan kerja. Satu baterai litium dengan 48mAh atau lebih besar akan membuat DS1307 bekerja selama 10 tahun lebih pada suhu + 25°C.
4
GND
5
SDA
Ground SDA adalah input /output data menggunakan I2 C sebagai penghubung komunikasi secara serial. SCL adalah input clock dengan I2 C yang digunakan
6
SCL
untuk transfer data dan menghubungkan data ke komunikasi serial. SQWE bekerja jika bit diatur ke 1, Pin keluaran SQW mempunyi 4 frekuensi (1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz). Pin
7
SQW/OUT SQW/OUT bekerja dengan menghubungkan sebuah resistor pullup. SQW/OUT bekerja dengan tegangan yang berbeda dengan VCC or VBAT. Sumber Tegangan Utama. Tegangan bekerja pada
8
VCC
tegangan yang terbatas yang membuat IC dapat bekerja dalam penulisan dan pembacaan data .
2.6. Modul Micro SD Card Adapter Modul Micro SD Card Adapter adalah modul pembaca kartu Micro SD, melalui sistem file dan SPI antarmuka driver, MCU untuk melengkapi sistem file untuk membaca dan menulis kartu MicroSD. Pengguna Arduino langsung dapat
18
menggunakan Arduino IDE dilengkapi dengan kartu SD untuk menyelesaikan inisialisasi kartu, penulisan dan pembacaan.
Gambar. 2.5 Modul Micro SD Adapter
Fitur modul adalah sebagai berikut: 1. Mendukung kartu Micro SD, kartu Micro SDHC (kartu kecepatan tinggi) 2. Control Interface : 6 pin (GND, VCC, MISO, MOSI, SCK, CS), GND ke ground, VCC adalah power supply, MISO, MOSI, SCK adalah SPI bus, CS adalah Pin pilihan untuk chip sinyal; 3. 3.3V rangkaian regulator tegangan 4. Micro SD card konektor 5. Lubang Positioning : empat (4) M2 sekrup dengan diameter lubang 2.2mm.
2.7. LCD (Liquid Crystal Display) LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display (Indonesia: Penampil Kristal Cair) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Ada banyak jenis LCD yang beredar di pasaran. Namun ada standarisasi yang cukup populer digunakan merupakan
19
modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. LCD dengan jenis seperti ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit.
Gambar 2.6 Modul LCD 16x2
Tabel 2.7 Konfigurasi pin LCD 16x2 Pins Deskripsi 1
Ground
2
VCC 5 volt DC
3
Pengatur kontras
4
“RS” Instruction/Register Select
5
“R/W” Read/Write LCD Registers
6
“EN” Enable clock
7-16
Data I/O Pins
20
Urutan pin (1), umumnya, dimulai dari sebelah kiri (terletak di pojok kiri atas) dan untuk LCD yang memiliki 16 pin, 2 pin terakhir (15 & 16) adalah anoda dan katoda untuk back-lighting.
2.8. Microsoft Excel Microsoft Excel 2007 adalah program aplikasi pengolah angka yang sangat berguna untuk mengolah data dengan format spreadsheet, dan analisis, serta sharing informasi untuk meciptakan data informasi dalam pengambilan keputusan. Dengan menggunakan Microsoft Excel anda dapat mengolah data yang cukup banyak, menggunakan tampilan PivoTabel, membuat grafik secara profesional dan pengolahan angka yang lainnya. 1. Fungsi IF Fungsi IF merupakan suatu fungsi (Formula) yang Menghasilkan satu nilai jika suatu kondisi yang diuji bernilai benar dan menghasilkan nilai yang lain jika kondisi yang diuji bernilai salah. Fungsi IF memiliki format sebagai berikut:
= IF(Logical_Test,Value_If_True,Value_If_False)
2. Fungsi AND Fungsi AND merupakan suatu fungsi (Formula) yang berfungsi Menghasilkan TRUE jika semua argumen bernilai benar, dan FALSE jika satu atau lebih argumen bernilai salah. Fungsi AND memiliki format sebagai berikut: = AND(Logical1,Logical2, . . .)
21
3. Fungsi MAX Fungsi MAX merupakan suatu fungsi (Formula) yang berfungsi mencari nilai maksimal. Fungsi MAX memiliki format sebagai berikut: = MAX(Number1,Number2, . . .) 4. Fungsi MIN Fungsi MIN merupakan suatu fungsi (Formula) yang berfungsi mencari nilai maksimal. Fungsi MIN memiliki format sebagai berikut: = MIN(Number1,Number2, . . .)
5. Fungsi AVERAGE Fungsi AVERAGE merupakan suatu fungsi (Formula) yang berfungsi menghitung rata-rata. Fungsi AVERAGE memiliki format sebagai berikut =AVERAGE(Number1,Number2, . . .)
2.9. Arduino IDE (Integrated Development Environment) Arduino IDE merupakan aplikasi yang mencangkup editor, compiler, dan uploader dapat menggunakansemua seri modul semua keluarga Arduino.
22
Arduino IDE merupakan software yang Open Source dari arduino yang berfungsi
untuk
menuliskan
program
dan
mengisikannya
mikrokontroler.
Gambar 2.7 Arduino IDE
ke
dalam
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret hingga Juni 2015 di laboratorium teknik elektro Universitas Negeri Semarang. Pengukuran suhu tanah dilakukan di pada waktu bulan Juli 2015 dan pengukuran suhu tanah mengambil sample suhu tanah dari 3 daerah yang berbeda di Kabupaten Tegal yang dianggap memiliki kondisi suhu tanah karena tinggi permukaan tanah yang berbeda, sample diambil dari 3 desa dari 3 kecamatan yang berbeda yaitu: 1. Desa Buniwah di Kecamatan Bojong, 2. Desa Bogares Lor di Kecamatan Pangkah dan 3. Desa Cibunar di Kecamatan Balapulang.
3.2. Desain Penelitian Desain penelitian adalah tahapan atau gambaran yang akan dilakukan dalam melakukan penelitian, untuk memudahkan peneliti dalam melakukan peneltian, dibutuhkan desain penelitian. Berikut adalah tahapan penelitian yang dilakukan: 1. Menentukan tema Hal pertama yang harus ditentukan adalah tema dari rancangan yang akan dibuat. Tema ini akan mengambarkan tujuan dibuatnya alat. Dalam perancangan memiliki tema pembuatan alat pengukur suhu tanah.
23
24
2. Identifikasi masalah Identifikasi masalah Tahap awal dalam penelitian. Merumuskan masalah yang akan dijadikan sebagai objek penelitian dan selanjutkan dijadikan tujuan penelitian.
3. Pembatasan Masalah Pengukuran suhu tanah hanya bisa diukur pada rentang suhu 0ºC sampai 100 ºC dan pengukuran dilakukan paling lama 3 hari.
4. Studi Literatur Studi literatur digunakan untuk mengetahui dasar-dasar mengenai pengukuran suhu tanah dan karakteristik benih-benih sayuran dari penelitianpenelitian yang telah dilakukan.
5. Persiapan alat dan bahan Mempersiapkan semua kebutuhan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam perancangan Software (Perangkat Lunak) dan hardware (Perangkat keras).
6.
Perancangan Software dan Hardware Terdapat 2 bagian didalam tahap perancangan yaitu : 1) Perancangan Software Merancang program pengukur suhu tanah yang bisa diaplikasikan ke dalam mikrokontroler ATMega328.
25
2) Perancangan Hardware Merancang rangkaian alat pengukur suhu tanah yang dapat menyimpan hasil pengukurannya dan membuat desain box penutup alat.
7. Pengujian Alat Tahap pengujian dilakukan untuk menguji kerja dari alat, yang mencakup : 1) Pengujian tingkat keakurasian alat. 2) Pengujian terhadap objek yang diuji didalam hal ini yaitu suhu tanah.
8. Analisis data Tahap analisa dilakukan untuk menganalisa hasil pengujian alat, apakah alat yang dibuat tersebut telah sesuai dengan apa yang diharapkan. analisis kelinieran alat dengan kalibrator dan analisis untuk kesesuaian suhu tanah yang diukur dengan suhu tanah yang dibutuhkan oleh tanaman.
9. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan berisikan hal-hal yang dianggap pokok didalam proses perancangan alat, dan saran yang berisi merupakan masukan guna kesempurnaan alat ini.
26
Mulai
Menentukan Tema
Identifikasi Masalah
Pembatasan Masalah
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Perancangan Program
Hardware
Pengujian Alat
Analisis Data
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
Selesai Gambar 3.1 Tahapan Penelitian
27
3.3. Alat dan Bahan Untuk merancang alat pengukur suhu tanah dibutuhkan alat dan beberapa komponen-komponen antara lain:
3.3 1. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut: 1. Bor PCB 0,7 mm 2. Solder 30 watt 3. Solderless Breadboard Protoboard 830 Tie Points Jumper Prototyping Cable 4. Larutan Feri Klorida (FeCl3) 5. Arduino Uno R3 6. Personal Komputer dengan CPU Pentium 4 dan RAM 1 GB
3.3.2. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut: 1. LM7805 Voltage Regulator (5V) 2. LM35DZ Waterproof 3. Catalex Micro SD Adapter 4. LED Merah dan Hijau ukuran 3mm 5. 2 x 220 Ohm resistor ¼ watt 6. 1 x 10k Ohm resistor ¼ watt 7. 4 x 10 uF Electrolit Capacitor 10V 8. 2 x 22 pF capacitor 50V 9. 16 MHz clock crystal
28
10. 32,768 KHz clock crystal 11. Atmel ATMega328P-PU AVR dengan ARDUINO BOOTLOADER 12. IC Maxim DS1307 13. 28 Contact DIP Socket 14. 8 Contact DIP Socket 15. 4 x 1,5 Volt Battery Connector (AA) 16. 4 x 1,5 Volt Battery (AA) 17. Box encloser 18. PCB Fiber 19. Pin Header Male 40p
3.4. Perencangan Hardware 3.4.1. Rangkaian Catu daya Rangkaian ini berfungsi memberikan power untuk mengaktifkan seluruh rangkaian. Rangkaian catu daya yang dibutuhkan 5 volt, tegangan itu untuk mengaktifkan seluruh rangkaian yang ada. Sumber dari rangkaian catu daya ini adalah Baterai dengan tegangan 6 volt.
29
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya Rangkaian catu daya ini berfungsi untuk mengubah tegangan baterai, yaitu 6 volt menjadi tegangan 5 volt. Rangkaian catu daya ini membutuhkan beberapa rangkaian pendukung yaitu kapasitor dan IC 7805.
3.4.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 Rangkaian minimum sistem ATMega328 berfungsi sebagai otak dari alat pengukur suhu tanah. Rangkaian ini bekerja pada tegangan 5 V yang bersumber dari rangkaian power supply. Untuk clock digunakan kristal 16 MHz sebagai jantung dari minimum sistem ini.
30
Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 Atmega 328 memiliki 28 pin serta memiliki fungsi masing-masing sebagai berikut : Tabel 3.1 Fungsi Pin Mikrokontroller Atmega 328 No Nama Pin Fungsi 1. Pin1 (Reset) Reset 2. Pin 26 Supply Tegangan Dari Catu Daya 3. Pin 9-10 (XTAL) Clock Utama 4. Pin 20 (Avcc) Catu Daya Untuk Port A Dan Adc 6. PC 4 - PC 5 (SDA SCL) Komunikasi Data RTC 7. PC0 Input LM35 8. PC3 Input Baterai untuk pengecekan Baterai 9. PD2 – PD7 Komunikasi Data LCD 10. PB0 , PB3 – PB5 Komunikasi Data Micro SD Adapter
3.4.3. Sensor Suhu LM35
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Suhu LM35
31
IC LM35 berfungsi sebagai sensor suhu analog yang akan diolah menjadi data digital oleh Mikrokontroler.Sensor ini mengukur suhu direntang anatara 55ºC sampai 155ºC.
3.4.4. DS1307 Real Time Clock DS1307 merupakan IC yang berfungsi mencatat waktu secara real time clock yang waktunya terus menerus berjalan tanpa harus diatur berulang kali. DS1307 pada alat ini berfungsi memberikan waktu pada saat terjadi pengukuran suhu.
Gambar 3.5 Rangkaian DS1307
3.4.5. Modul Micro SD Adapter Merupakan Modul elektronika yang menggunakan Micro SD sebagai tempat keluaran hasil pengukuran yang sudah kompatibel dengan arduino.
32
Gambar 3.6. Konfigirasi Modul Micro SD Adapter
3.4.6. Desain Box Alat Box didesain dengan bahan akrilik yang mudah dalam pembentukkannya. Berikut merupakan gambar desain box alat:
Potensiometer
Switch LED
Switch LCD
Switch Power
Port Pin Analog Sensor
Port Negatif (-)
Gambar 3.7 Desain Sisi Depan Box
Display LCD 16x2
Slot Memori Micro SD
Gambar 3.8 Desain Sisi Depan Box
Port Postif (+)
33
3.5. Perancangan Program (Perangkat Lunak) Dalam Perancangan program alat ini digunakan program Arduino IDE.Perancangan dilakukan dengan memadukan program dari Sensor LM35, LCD, Datalogger dan RTC (Real Time Clock).
3.6. Paramter Penelitian 3.6.1. Suhu Tanah Temperatur tanah merupakan salah satu faktor tumbuh tanaman yang penting sebagaimana halnya air, udara dan unsur hara. Setiap sayuran memiliki kebutuhan suhu tanah yang berbeda-beda. Untuk itu salah satu parameter yang diamati dan dianalisis pada penelitian ini adalah suhu tanah.
3.7. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data pada penelitian ini menggunakan teknik pengukuran, yaitu mengukur variable penelitian yang berupa suhu tanah di 3 tanah sample yang berbeda-beda tempat. Langkah-langkah pengambilan data adalah sebagai berikut: 1. Menentukan tempat yang tanahnya akan dijadikan uji coba. 2. Memilih waktu pengampilan data pada saat cuaca stabil. 3. Membuat lubang di tanah dengan kedalaman 50 cm sesuai aturan pengukuran suhu tanah untuk usaha kehutanan maupun pertanian. 4. Meletakkan sensor pada lubang yang telah dibuat dan menyalakannya selama 24 jam untuk mengetahui suhu tanah dari pagi sampai malam.
34
5. Setelah 24 jam sensor diambil dari tanah dan data siap untuk dipindahkan. 6. Pengambilan data berulang dari langkah 1 sampai 3 di tempat yang berbeda.
3.8. Kalibrasi Instrumen Tanah di daerah tropis memiliki suhu sekitar 20ºC sampai dengan 40ºC. Oleh sebab itu rentang suhu media uji saat pengujian di laboratorium dibuat antara 15ºC sampai dengan 45ºC. (Santosan dan Budiyanta, 2009). Media uji menggunakan air untuk mendapatkan perubahan suhu yang cepat secara berulang-ulang. Pengujian dilakukan dengan cara mengukur suhu media uji dengan menggunakan sensor hasil perancangan dan dibandingkan dengan kalibrator suhu digital. Suhu media uji diubah dari suhu 15ºC sampai 45ºC dengan rentang 2ºC. Pengujian dilakukan secara berulang kali dan dicatat
data
pengukurannya.
Sebagai
kalibrator
suhu tanah digunakan
Termometer Digital Elitech DS-1.
3.9. Teknik Analisis Data Teknik analisis data adalah dapat diartikan sebagai cara melaksanakan analisis terhadap data, dengan tujuan mengolah data tersebut menjadi informasi, sehingga karakteristik atau sifat-sifat datanya dapat dengan mudah dipahami dan bermanfaat untuk menjawab masalah-masalah yang berkaitan dengan kegiatan penelitian, baik berkaitan dengan deskripsi data maupun menarik kesimpulan. Pada penelitian ini peneliti menganalisis suhu tanah yang diukur di tanah sample dapat ditanami oleh jenis sayuran apa saja. Data yang akan dianalisis berupa nilai
35
kelinieritasan sensor LM35, hasil pengukuran suhu tanah dan kesesuain suhu tanah yang terukur dengan benih sayuran yang bisa ditanam disuatu daerah. Untuk analisis nilai kelinieritasan sensor suhu LM35 dengan kalibrator menggunakan analisis korelasi regresi. teknik analisis regresi menggunakan asumsi adanya hubungan yang linier atau berupa garis lurus antara variabel prediktor dengan variabel kriterium. Teknik analisis regresi yang menggunakan asumsi hubungan linier disebut regresi linier. Adapun bentuk umum persamaan garis regresi Y atas X, dimana X adalah ubahan prediktor adalah : Y’ = a + b X → regresi sederhana dengan sebuah ubahan X Y’ = a + b1.X1 + b2.X2 + ………….+bn.Xn
Analisis pengukuran hanya dengan menganalisa suhu maksimal, suhu minimal dan suhu rata-rata dari suhu tanah yang diukur di satu tempat. Untuk teknik analisis suhu tanah untuk dapat menentukan jenis sayuran yang dapat ditanam digunakan Microsoft Excel 2013 sebagai alat bantu dalam menganalisis data hasil pengukuran yang suhu tanah. Langkah-langkah dalam teknik analisis data sebagai berikut: 1. Menjalankan Microsoft Excel 2013 kemudian data diimpor dan dipisahkan antara suhu tanah yang terukur dengan tanggal pengukuran. 2. Menentukan suhu minimal, suhu maksimal dan suhu rata-rata yang terukur dengan menggunakan fungsi Max, Min dan Average pada Excel. 3. Membuat sebuah tabel untuk mengkategorikan benih sayuran mana yang bisa ditanam dengan yang tidak bisa ditanam dengan membandingkan suhu.
36
minimal dan maksimal dari suhu tanah yang terukur dengan data suhu tanah yang sudah ditentukan mengunakan fungsi IF. Jika suhu di bawah suhu minimal dan diatas suhu maksimal maka benih sayuran tidak bisa ditanam dan jika suhu diatas suhu minimal dan di bawah suhu maksimal maka benih sayuran bisa ditanam. 4. Untuk mengetahui tingkat keoptimalan benih sayuran ditanam di tanah yang diukur suhunya maka digunakan suhu rata-rata dari data hasil pengukuran yang sesuai kategori data benih sayuran yang ditanam menggunakan fungsi IF. Kategori tingkat keoptimalan dibagi menjadi tiga yaitu kurang optimal, optimal dan sangat optimal. 5. Selanjutnya dibuat filter pada tabel untuk menampilkan daftar benih sayuran yang bisa ditanam, yang tidak bisa ditanam, yang kurang optimal, optimal dan sangat optimal jika ditanam.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Perancangan Dari penelitian yang telah dilakukan, dihasilkan suatu alat pengukur suhu tanah berbasis mikrokontroler ATMega328 seperti terlihat pada
2 3
1
4 5 Gambar 4.1 Alat Pengukur Suhu Tanah Berbasis Mikrokontroler ATMega328 Tampak Luar
Keterangan gambar: 1. Box utama 2. LCD 3. Slot Memori 4. Probe Sensor 5. Switch Power dan Switch LCD.
37
38
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Pengukur suhu tanah dengan spesifikasi sebagai berikut:
1. Tegangan masuk : 6 Volt (4 Baterai tipe AAA) 2. Tegangan kerja
: 5 volt
3. Dimensi box
: 18 cm x 8 cm x 7 cm
4. Sensor
: LM35 Waterproof
5. Tampilan
: LCD 16x2
6. Penutup
: Akrilik 2mm
4.2. Sistem Kerja Alat Sistem kerja alat ini saat alat dihidupkan maka alat akan mendeteksi keberadaan dari sensor suhu LM35, Micro SD, dan kualitas baterai yang ada pada alat. Proses pendeteksian komponen-komponen dari alat ini akan ditampilkan dalam LCD. Jika komponen tidak terdeteksi maka akan ditampilkan sebuah pemberitahuan komponen apa saja yang tidak terdeteksi. Jika salah satu komponen tidak mendukung maka alat tidak akan melakukan pengukuran. Setiap sejam sekali alat akan melakukan pengukuran dan pendeteksian ulang komponenkomponen pendukung alat ini. erikut ini merupakan gambar diagram sistem kerja alat.
39
Mulai
Inisialisasi Perangkat Sensor, Baterai dan Memori
Tidak
Terdeteksi ?
Ya
Informasi Waktu Pengukuran
Pembacaan Suhu Sensor
Pencatatan Suhu dan Waktu Pengukuran dengan Datalogger
Data disimpan di Memori
Selesai
Gambar 4.2 Flow Chart Sistem Kerja Alat
40
4.3. Deskripsi Data Dalam penelitian ini dihasilkan empat data pengukuran, yaitu data hasil pengukuran suhu tanah di 3 sample tanah yang berbeda dan tingkat error sensor LM35. Untuk pengukuran suhu tanah di 3 sample tanah yang berbeda dilakukan pencatatan data secara otomatis oleh alat setiap 1 jam untuk mengetahui perubahan suhu dari pagi hari sampai dengan malam hari selama 24 jam. Untuk data pengukuran rata-rata dan nilai error sensor LM35 yaitu berupa data perbandingan pengukuran menggunakan sensor LM35 dengan alat standar yang biasa digunakan, yaitu termometer digital Elitech DS-1. Data penelitian yang diperoleh kemudian disusun dalam empat tabel, yaitu 3 tabel pengukuran suhu tanah di 3 tanah sample, tingkat error sensor LM35 untuk tabel 4.2. dan kadar air hasil pengeringan untuk tabel 4.3. 4.3.1. Pengujian dan Kalibrasi Data pengujian alat pengukur suhu tanah berupa data perbandingan pengukuran menggunakan sensor LM35 dengan alat standar yang biasa digunakan, yaitu termometer. Dalam penelitian ini dilakukan pengambilan sampel sebanyak 16 kali dari 15°C sampai 45°C dengan selisih 2°C .
41
Berikut adalah tabel hasil pengukuran tingkat error sensor LM35. Tabel 4.1 Hasil Uji Coba dan Kalibrasi Suhu Suhu Sensor Termometer Selisih No. Lm35 Digital Suhu (°C) (°C) 1. 14,7 15,1 0,4 2. 17,2 17,4 0,2 3. 19,6 19,5 0,1 4. 21,1 21,4 0,3 5. 23 23,2 0,2 6. 24,6 25 0,4 7. 26 26,3 0,3 8. 28 28,4 0,4 9. 30,9 31,2 0,3 10. 33,2 33,6 0,4 11. 34 34,5 0,5 12. 37,1 37,4 0,3 13. 38,9 39,4 0,5 14. 40,3 40,5 0,2 15. 42 42,5 0,5 16. 44,1 44,4 0,3
4.3.2. Data Pengukuran di Desa Bogares Lor Kecamatan Pangkah Tabel. 4.2 Hasil Pengukuran di Desa Bogares Lor Kecamatan Pangkah Suhu Suhu Tanggal Jam (ºF) (ºC) 29/06/2015 16:46 84 29 29/06/2015 17:46 84 29 29/06/2015 18:46 86 30 29/06/2015 19:46 86 30 29/06/2015 20:46 78 26 29/06/2015 21:46 69 21 29/06/2015 22:46 77 25 29/06/2015 23:46 78 26
42
Tanggal
Jam
29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015 29/06/2015
0:46 1:46 2:46 3:46 4:46 5:46 6:46 7:46 8:46 9:46 10:46 11:46 12:46 13:46 14:46 15:46
Suhu (ºF) 78 82 82 82 84 84 84 86 86 86 86 86 86 86 84 84
Suhu (ºC) 26 28 28 28 29 29 29 30 30 30 30 30 30 30 29 29
4.3.3. Data Pengukuran di Desa Cibunar Kecamatan Balapulang Tabel. 4.3 Hasil Pengukuran di Desa Cibunar Suhu Suhu Tanggal Jam (ºF) (ºF) 01/07/2015 15:11 82 28 01/07/2015 16:11 82 28 01/07/2015 17:11 82 28 01/07/2015 18:11 82 28 01/07/2015 19:11 82 28 01/07/2015 20:11 84 29 01/07/2015 21:11 84 29 01/07/2015 22:11 84 29 01/07/2015 23:11 83 28 01/07/2015 0:11 84 29 01/07/2015 1:11 84 29 01/07/2015 2:11 84 29 01/07/2015 3:11 84 29 01/07/2015 4:11 84 29
43
Tanggal
Jam
01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015 01/07/2015
5:11 6:11 7:11 8:11 9:11 10:11 11:11 12:11 13:11 14:11
Suhu (ºF) 84 84 86 86 86 86 86 86 84 84
Suhu (ºC) 29 29 30 30 30 30 30 30 29 29
4.3.4. Data Pengukuran di Desa Buniwah Kecamatan Bojong Tabel. 4.4 Hasil Pengukuran di Desa Buniwah Suhu Suhu Tanggal Jam (ºF) (ºC) 30/06/2015 14:52 80 27 30/06/2015 15:52 82 28 30/06/2015 16:52 84 29 30/06/2015 17:52 84 29 30/06/2015 18:52 84 29 30/06/2015 19:52 84 29 30/06/2015 20:52 80 27 30/06/2015 21:52 73 23 30/06/2015 22:52 73 23 30/06/2015 23:52 75 24 30/06/2015 0:52 75 24 30/06/2015 1:52 77 25 30/06/2015 2:52 77 25 30/06/2015 3:52 78 26 30/06/2015 4:52 78 26 30/06/2015 5:52 78 26 30/06/2015 6:52 78 26 30/06/2015 7:52 78 26 30/06/2015 8:52 78 26 30/06/2015 9:52 78 26
44
Tanggal
Jam
30/06/2015 30/06/2015 30/06/2015 30/06/2015
10:52 11:52 12:52 13:52
Suhu (ºF) 78 80 80 80
Suhu (ºC) 26 27 27 27
4.4. Analisis Data Teknik analisa data dilakukan untuk mengolah data penelitian. Dalam penelitian ini untuk mengetahui tingkat error sensor pada alat pengukur suhu tanah dilakukan dengan analisis regresi kolerasi dan pengolahan data hasil pengukuran suhu tanah digunakan Ms. Excel dengan menggunakan fungsi-fungsi atau rumus-rumus yang ada dalam Ms. Excel. Data yang sudah dikumpulkan dikategorikan dalam tabel untuk memudahkan dalam pengkategorian benih-benih sayuran dalam benih sayuran yang bisa ditanam, yang tidak bisa ditanam, bisa ditanam tapi kurang optimal, optimal dan sangat optimal jika ditanam. Berikut merupakan hasil data analisis dari Ms. Excel.
4.4.1. Pengukuran Tingkat Error Teknik analisa data pada pengukuran tingkat error menggunakan analisis regresi kolerasi yaitu Hubungan Ketergantungan (casual relationstip) antara satu variabel tak bebas (dependent variabel) dengan satu atau lebih variabel bebas (independent variable) dengan tujuan untuk meramalkan (memperkirakan) nilai rata-rata dari variable tak bebas, apabila variabel-variabel bebasnya sudah diketahui.
45
Tabel 4.5 Pengujian Alat dengan Kalibrator Suhu Suhu Selisih No. Sensor Lm35 Termometer Digital Suhu ( °C) ( °C) 1. 14,7 15,1 0,4 2. 17,2 17,4 0,2 3. 19,6 19,5 0,1 4. 21,1 21,4 0,3 5. 23 23,2 0,2 6. 24,6 25 0,4 7. 26 26,3 0,3 8. 28 28,4 0,4 9. 30,9 31,2 0,3 10. 33,2 33,6 0,4 11. 34 34,5 0,5 12. 37,1 37,4 0,3 13. 38,9 39,4 0,5 14. 40,3 40,5 0,2 15. 42 42,5 0,5 16. 44,1 44,4 0,3
Gambar 4.3 Grafik Kolerasi Pengukuran Suhu Sensor LM35 dan Termometer Digital dengan Media Air
46
Berdasarkan gambar menunjukkan grafik korelasi antara hasil pengukuran sensor suhu tanah dengan kalibrator menunjukkan nilai korelasi yang baik yaitu 0,9998. Hasil pengukuran antara sensor dan kalibrator memiliki selisih terbesar yaitu 0,5 °C.
4.4.2. Pengukuran Suhu tanah 4.2.2.1. Pengukuran Suhu Tanah di Desa Bogares Lor Gambar menunjukan grafik pengukuran dari suhu tanah selama 24 jam sample tanah di Desa Bogares Lor, Kecamatan Pangkah.
Gambar 4.4 Grafik Perubahan Suhu Tanah di Bogares Lor Dengan suhu rata-rata tanah sebesar:
= 1988/24
47
= 82,83º F
Dengan nilai suhu maksimalnya adalah 86º F dan nilai minimalnya adalah 69º F. Selanjutnya dari nilai suhu minimal, nilai suhu maksimal dan nilai rata-rata suhu data akan dianalisis dengan Microsoft Excel. Berikut hasil analisis menggunakan Microdoft Excel.
4.2.2.2. Pengukuran Suhu Tanah di Desa Cibunar
Gambar 4.5 Grafik Perubahan Suhu Tanah di Cibunar Gambar menunjukan grafik pengukuran dari suhu tanah selama 24 jam sample tanah di Desa Cibunar, Kecamatan Balapulang. Dengan suhu rata-rata tanah sebesar:
= 2017/24 = 84,04º F
48
Dengan nilai suhu maksimalnya adalah 86º F dan nilai minimalnya adalah 82º F. Selanjutnya dari nilai suhu minimal, nilai suhu maksimal dan nilai rata-rata suhu data akan dianalisis dengan Microsoft Excel. Berikut hasil analisis menggunakan Microdoft Excel.
4.2.2.3. Pengukuran Suhu Tanah di Desa Buniwah Gambar menunjukan grafik pengukuran dari suhu tanah selama 24 jam sample tanah di Desa Buniwah Lor, Kecamatan Bojong.
Gambar 4.6 Grafik Perubahan Suhu Tanah di Buniwah
Dengan suhu rata-rata tanah sebesar:
= 2062/24 = 85,09º F
49
Dengan nilai suhu maksimalnya adalah 86º F dan nilai minimanya adalah 82º F. Selanjutnya dari nilai suhu minimal, nilai suhu maksimal dan nilai rata-rata suhu data akan dianalisis dengan Microsoft Excel. Berikut hasil analisis menggunakan Microdoft Excel.
50
4.4.3. Klasifikasi Benih Sayuran Menggunakan Microsoft Excel. 4.4.3.1. Hasil Analisis di Desa Bogares Lor Kecamatan Pangkah
Sayuran Asparagus Kacang-kacangan Bawang Merah Kubis Wortel Kembang Kol Seledri Cesim Jagung Mentimun Terrong Selada Muskmelon Okra Bawang Putih Daun So Ubi Kacang polong
Tabel 4.6 Hasil Analisis di Desa Bogares Lor Kecamatan Pangkah < Min Min Optimum Optimum Max > Max Keterangan (°F) Range (°F) (°F) (°F) x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x x v Tidak bisa ditanam x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x x x x v Tidak bisa ditanam x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x v v x x x Bisa ditanam Optimum x x x x x v Tidak bisa ditanam x v v x x x Bisa ditanam Optimum x v v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x x x x v Tidak bisa ditanam x x x x x v Tidak bisa ditanam -
51
Sayuran Bayam Lada Labu Kuning Labu Tomat Lobak Semangka
< Min x x x x x x x
Min (°F) x x v v v x v
Optimum Range (°F) x v v v v v v
optimum (°F) x x x x x x x
Max (°F) x x x x x x x
> Max v x x x x x x
Keterangan Tidak bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam
Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum
Dari data hasil analisis benih sayuran yang bisa ditanam adalah Asparagus, Kacang-kacangan, Kubis, Wortel, Kembang Kol, Cesim, Jagung, Mentimun, Terrong, Muskmelon, Okra, Bawang Putih, Daun So, Lada, Labu Kuning, Lobak, Labu, Tomat, Lobak, Semangka. Semua tanaman yang bisa ditanam bisa tumbuh secara optimal.
52
4.4.3.2. Hasil Analisis di Desa Cibunar Kecamatan Balapulang
Sayuran Asparagus Kacang-kacangan Bawang Merah Kubis Wortel Kembang Kol Seledri Cesim Jagung Mentimun Terrong Selada Muskmelon Okra Bawang Putih Daun So Ubi
Tabel 4.7 Hasil Analisis di Desa Cibunar Kecamatan Balapulang < Min Min Optimum Optimum Max > Max Keterangan (°F) Range (°F) (°F) (°F) x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x x v Tidak bisa ditanam x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x x x x v Tidak bisa ditanam x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x x x x v Tidak bisa ditanam x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x x x Bisa ditanam Optimum x x v x v x Bisa ditanam Optimum x x x x x v Tidak bisa ditanam -
53
Sayuran Labu Kuning Kacang polong Lada Lobak Bayam Labu Tomat Lobak Semangka
< Min x x x x x x x x x
Min (°F) x x x x x x x x x
Optimum Range (°F) v x v v x v v v v
Optimum (°F) x x x x x x x x x
Max (°F) x x x x x x x x x
> Max x v x x v x x x x
Keterangan Bisa ditanam Tidak bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Tidak bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam
Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum
Dari data hasil analisis benih sayuran yang bisa ditanam adalah Asparagus, Kacang-kacangan, Kubis, Wortel, Kembang Kol, Cesim, Jagung, Mentimun, Terrong, Muskmelon, Okra, Bawang Putih, Daun So, Lada, Labu Kuning, Lobak, Labu, Tomat, Lobak, Semangka. Semua tanaman yang bisa ditanam bisa tumbuh secara optimal. Tanah di Desa Cibunar dengan Desa Bgares Lor memliki jenis sayuran yang sama dan tingkat keoptimalan yang juga sama.
54
4.4.3.3. Hasil Analisis di Desa Buniwah Kecamatan Bojong
Sayuran Asparagus Kacang-kacangan Bawang Merah Kubis Wortel Kembang Kol Seledri Cesim Jagung Mentimun Terrong Selada Muskmelon Okra Bawang Putih Daun So Ubi Kacang polong Lada Labu Kuning
< Min x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
Tabel 4.8 Hasil Analisis di Desa Buniwah Kecamatan Bojong Min Optimum Optimum Max > Max Keterangan (°F) Range (°F) (°F) (°F) x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x x x v x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum v v x x x Bisa ditanam Optimum x v x v x Bisa ditanam Optimum v v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x x x v x Bisa ditanam Optimum x x x v x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum x v x x x Bisa ditanam Optimum
55
Sayuran Lobak Bayam Labu Tomat Lobak Semangka
< Min x x x x x x
Min (°F) x x x x x x
Optimum Range (°F) v x v v v v
optimum (°F) x x x x x x
Max (°F) x v x x x x
> Max x x x x x x
Keterangan Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam Bisa ditanam
Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum Optimum
Dari data hasil analisis benih sayuran yang bisa ditanam di Desa Buniwah semua jenis sayuran yang ada dalam daftar dapat ditanam dengan optimal. Hal ini juga dipengaruhi oleh letak geografis dari Desa Buniwah yang merupakan dataran tinggi.
56
4.5. Pembahasan Pengukur suhu tanah merupakan sebuah alat yang memadukan sebuah perpaduan antara perangkat lunak (software) yang diimplementasikan dalam program yang tersimpan dalam chip mikrokontroler sebagai pengolahan dan pemrosesan data serta perangkat keras (hardware) yang diimplementasikan sebagai prototipe pengukur suhu tanah. Alat pengukur suhu tanah ini menggunakan sensor LM35DZ waterproof sehingga pengukuran dapat dilakukan dalam berbagai cuaca. Untuk pengukuran suhu yang tepat diperlukan ketelitian dalam pengukuran tegangan sumber sensor Maka diperlukan pengukuran tegangan pada sensor agar didapat pengukuran yang lebih teliti sesuai dengan rumus dalam pemprogram aduino. Pengukur suhu tanah ini dibuat dengan penampil LCD 16x2 sebagai penampil besar suhu dan menampilkan pemberitahuan apabila alat mengalami error. Pengukur suhu tanah ini dilengkai Modul Micro SD yang berfungsi sebagai pencatat hasil pengukuran suhu tanah yang telah diukur. Dalam penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Suoth, dkk (2013), yang berjudul ”Pengembangan Array sensor Suhu dan Sistem Akusisi Data Berbasis Mikrokontroler untuk Pengukuran Suhu Bawah Permukaan” penelitian ini memiliki sistem yang hampir sama dengan penelitian yang dilakukan tetapi memiliki penerapan yang berbeda. Penelitian ini melakukan pengukuran suhu tanah dengan sensor LM35 dan menggunakan sebuah komputer untuk menjalankan perangkat lunak untuk melakukan datalogging serta menggunakan mikrokontroler atmega8 yang disambungkan dengan kabel RS-485 sebagai
57
penghubung antara alat dan komputer. Penggunaan komputer dalam datalogging ini kurang praktis karena harus membawa komputer dan komputer harus menyala dalam proses datalogging. Berbeda dengan alat pengukur suhu ini yang menggunakan Modul Micro SD Adapter sebagai alat untuk datalogging yang menyimpang data di kartu memori berbentuk Micro SD sehingga memudahkan dalam datalogging dan pemindahan data yang berbentuk file yang mudah dianalisis dalam program Ms. Excel. Sesuai dalam pemprograman Arduino digunakan rumus untuk menghitung besar suhu dari sensor LM35 sebagai berikut:
Keterangan: 1. Temp = Besar nilai suhu yang terukur. 2. aRef = Besar nilai tegangan referensi untuk ADC (Analog to Digital Converter) dari mikrokontroler. 3. analogRead(tempPin) = Besar nilai pembacaan analog dari sensor.
Umumnya penggunaan dalam sensorLM 35 menggunakan tegangan 5V untuk aRef. Hal ini akan membuang sekitar 80% jangkauan dari ADC karena sensor LM35 hanya menghasilkan output tegangan 0V sampai +1V. Penggunaan aRef dengan tegangan 5V maka 5V akan dibagi 1024 (nilai maksimal pembacaan ADC) maka akan didapat 0 004833V = 4 833mV. ika M35 membutuhkan 10mV untuk merubah nilai setiap 1 C suhunya maka 10 dibagi 4,883 sehingga untuk setiap perubahan pembacaan sensor sebesar 2 05
58
akan merubah pembacaan suhu sebesar 1 C. Nilai ini sangat kecil dan dapat mengurangi keakurasian karena suhu akan cepat berubah apabila terjadi noise. Pembacaan sensor juga akan berubah apabila tegangan turun dari 5V. Untuk meningkatkan akurasi maka digunakan tegangan sebesar 1,1V sebagai aRef. Dengan perhitungan 1,1V dibagi 1024 maka akan didapat 0,001074V = 1,074 mV. Jika dibutuhkan 10 mV untuk merubah 1 °C suhunya maka 10 dibagi 1,704 sehingga untuk merubah 1 °C dibutuhkan perubahan pembacaan sensor sebesar 9,31. Nilai ini lebih besar daripada kita menggunakan 5V sebagai aRef sehingga lebih akurat dan teliti. Setelah dilakukan analisis regresi kolerasi pada pengukuran tingkat error antara sensor LM35 dan kalibrator, maka diperoleh nilai korelasi adalah 0 9998. Dengan selisih pengukuran terbesar yaitu 0 5 C. Dapat disimpulkan alat pengukur suhu tanah memiliki keakurasian yang baik dan linieritas yang tinggi pula. Untuk analisis data hasil pengukuran di simpan dalam memori Micro SDdalam bentuk file berekstensi .txt. Data hasil pengukuran diimpor ke dalam Ms. Excel untuk kemudian diolah. Data suhu yang masuk ke dalam Ms. Excel selanjutnya dihitung nilai maksimal dan minimalnya untuk dipadukan dengan suhu minimal dan maksimal setiap benih sayuran. Jika suhu tanah yang terukur di bawah suhu minimal dan di atas suhu maksimal benih sayuran maka benih sayuran tidak bisa ditanam di tanah tersebut.
59
Untuk nilai rata-rata suhu tanah digunakan untuk mengetahui perkembangan benih sayuran jika ditanam di tanah yang telah diukur ke dalam kategori kurang optimal, optimal dan sangat optimal. Jika suhu tanah yang diukur merupakan suhu minimal atau lebih dingin dari suhu yang dibutuhkan benih sayuran maka sayuran akan mengalami perumbuhan yang lambat. Sedangkan jika suhu tanah terlalu tinggi mendekati nilai suhu maksimal
yang
dianjurkan
akan
pertumbuhan
benih
akan
berhenti.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Dari penelitian dari alat pengukur suhu tanah ini dapat ditari beberapa kesimpulan antara lain:
1. Alat pengukur suhu tanah ini dapat mengukur suhu tanah dengan teliti dan stabil karena setiap perubahan 1°C membutuhkan perubahan pembacaan ADC sebesar 9,51. 2. Alat ini memliki keakurasian yang tinggi dan linier karena memiliki pembacaan suhu dengan selisih paling besar 0,5°C serta memiliki korelasi sebesar 0,9998 dengan kalibrator. 3. Alat ini dapat membantu dalam mengkategorikan benih-benih sayuran yang bisa ditanam di tempat yang sudah diukur suhu tanahnya. 4. Alat ini dapat mengukur dalam kondisi tanah yang basah ataupun kering.
5.2 Saran Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, disadari masih begitu banyak kesalahan dan kekuranganya, dengan demikian diharapkan adanya penelitian lanjutan.
60
61
Beberapa hal yang harus diperhatikan untuk penelitian lebih lanjut antara lain:
1. Untuk peneitian selanjutnya dapat menggunakan sumber listrik 220V dari PLN untuk pengukuran dengan waktu yang lama.. 2. Perlunya pengembangan sensor suhu selain sensor suhu LM35 dalam pengukuran suhu tanah. 3. Peneliti selanjutnya dapat memperluas tanaman yang dijadikan sebagai objek penelitian sehingga tidak hanya sayuran.
62
DAFTAR PUSTAKA
ACES.EDU.2006. ACES Publications : Horticulture Notes: Soil Temperature Condition for Vegetable Seed Germination : ANR-1061. http://www.aces.edu/pubs/docs/A/ANR-1061/index2.html. 29 Januari 2015 (11.00) Alldatasheet.com.LM35 Datasheet (PDF) - National Semiconductor. http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8866/nsc/lm35.html. 20 Febuari 2015(13.51) Arduino.LM35HigherResolution.http://playground.Arduino.cc/Main/LM35Higher Resolution. 29 Januari 2015 (14.05) AtmelL, ATmega328 Datasheet (PDF) ATMEL Corporation. http://alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/392243/ATMEL/ATMEGA328.html. 2 Febuari 2015(13.40) Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 2006. Sifat Fisik Tanah dan Metode Analisisnya. Gardner, C., K.B. Laryea & P.W. Unger, 1999. Soil Physical Constraints To Plant Growth And Crop Production. FAO. Roma Hatta, M.2011. Aplikasi Perlakuan Permukaan Tanah Dan Jenis Bahan Organik Terhadap Indeks Pertumbuhan Tanaman Cabe Rawit. J. Floratek 6: 18 - 27. Indo-ware.com. Manual Micro SD Adapter - Indo-ware Dropbox. http://www.dropbox.indo-ware.com/files/www.indo-ware.com_Manual_ Micro_SD_Adapter.pdf. 26 Febuari 2015 (09.38). Istiyanto, J.E. 2013. Pendekatan Project Arduino dan Android. Penerbit Andi, Yogyakarta Koesmaryono, Y., Fibrianty, danH. Darmasetiawan. 2004. Modfikasi Suhu tanah untuk kesesuaian tumbuh tanaman soba di iklim tropika basah. J. Agromet 18 (1): 21-24. Saidu, I. G., M. Momoh, A. S. Mindaudu. 2013. Temperature Monitoring And Logging System Suitable For Use In Hospitals Incorporating Gsm Text Messaging. International Journal of Information Sciences and Techniques (Vol.3, No.1,)
63
Santoso, C. A. dan ,A. S.Budiyanta. 2009. Rancang Bangun Sensor Suhu Tanah Dan Kelembaban Udara. Jurnal Sains Dirgantara (Vol. 7 No. 1) :201-212. Sparkfun. LCD Datasheet.http://www.sparkfun.com/datasheet/LCD/ADM1602kNSW-FBS-3.3v.pdf. 2 Febuari 2015(16.41). Sumartono, G. dan E. Sumarni. 2013. Pengaruh Suhu Mediatanam Terhadap Pertumbuhan Vegetatif. Agronomika (Vol. 13, No. 1) Suoth, V. A., D. R. Santoso, dan S. Maryanto. 2013. Pengembangan Array sensor Suhu dan Sistem Akusisi Data Berbasis Mikrokontroler untuk Pengukuran Suhu Bawah Permukaan. JURNAL MIPA UNSRAT ONLINE 2 (1) 66-72 :66-72. Telaumbanua, M., Purwantana, B. & Suti, L., 2014. Rancangbangun Aktuator Pengendali Iklim Mikro Di Dalam Greenhouse Untuk Pertumbuhan Tanaman Sawi. AGRITECH(Vol. 34, No. 2)
LAMPIRAN
63
64
LAMPIRAN 1 Data Hasil Pencatatan Datalogger 1. Data dari tanah di Pangkah 25/06/2015 7:46 65 25/06/2015 8:46 67 25/06/2015 9:46 70 25/06/2015 10:46 72 25/06/2015 11:46 79 25/06/2015 12:46 82 25/06/2015 13:46 79 25/06/2015 14:46 77 25/06/2015 15:46 75 25/06/2015 16:46 73 25/06/2015 17:46 69 25/06/2015 18:46 67 25/06/2015 19:46 65 25/06/2015 20:46 63 25/06/2015 21:46 61 25/06/2015 22:46 59 25/06/2015 23:46 57 26/06/2015 0:46 55 26/06/2015 1:46 53 26/06/2015 2:46 51 26/06/2015 3:46 53 26/06/2015 4:46 55 26/06/2015 5:46 57 26/06/2015 6:46 60 2. Data dari tanah di Pangkah 01/07/2015 15:11 82 01/07/2015 16:11 82 01/07/2015 17:11 82 01/07/2015 18:11 82 01/07/2015 19:11 82 01/07/2015 20:11 84 01/07/2015 21:11 84 01/07/2015 22:11 84 01/07/2015 23:11 83 01/07/2015 0:11 84 01/07/2015 1:11 84 01/07/2015 2:11 84
65
01/07/2015 3:11 84 01/07/2015 4:11 84 01/07/2015 5:11 84 01/07/2015 6:11 84 01/07/2015 7:11 86 01/07/2015 8:11 86 01/07/2015 9:11 86 01/07/2015 10:11 86 01/07/2015 11:11 86 01/07/2015 12:11 86 01/07/2015 13:11 84 01/07/2015 14:11 84 3. Data dari tanah di Bojong 30/06/2015 14:52 80 30/06/2015 15:52 82 30/06/2015 16:52 84 30/06/2015 17:52 84 30/06/2015 18:52 84 30/06/2015 19:52 84 30/06/2015 20:52 80 30/06/2015 21:52 73 30/06/2015 22:52 73 30/06/2015 23:52 75 30/06/2015 0:52 75 30/06/2015 1:52 77 30/06/2015 2:52 77 30/06/2015 3:52 78 30/06/2015 4:52 78 30/06/2015 5:52 78 30/06/2015 6:52 78 30/06/2015 7:52 78 30/06/2015 8:52 78 30/06/2015 9:52 78 30/06/2015 10:52 78 30/06/2015 11:52 80 30/06/2015 12:52 80 30/06/2015 13:52 80
66
LAMPIRAN 2 Source Code Program #include
#include <Wire.h> #include #include <SD.h> int temp; int tempPin = A0; const int chipSelect = 8; char formatted[] = "00-0-0 00:00:00x"; LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); byte Suhu[8] = { B00100, B01010, B01010, B01110, B01110, B11111, B11111, B01110 }; void setup() { Wire.begin(); lcd.createChar(0, Suhu); lcd.begin(16, 2); Serial.begin(9600); lcd.print("Initializing..."); Serial.print("Initializing..."); delay(1000); lcd.clear(); pinMode(10, OUTPUT); if (!SD.begin(chipSelect)) { lcd.print("Card Failed or"); Serial.println("Card Failed or"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Not present"); Serial.print("Not present"); // don't do anything more: delay(1000); lcd.clear(); return;
67
} Serial.print("Memory Detected"); lcd.print("Memory Detected"); delay(1000); lcd.clear(); sensor(); delay(1000); lcd.clear(); battery(); delay(1000); lcd.clear(); return; } void loop() { temp = (5 * analogRead(tempPin) * 100.0) / 1024; RTC.readClock(); RTC.getFormatted(formatted); int Fahrenheit = temp * 1.8 + 32 ; if(temp > 100) { lcd.begin(16, 2); lcd.print("Error"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Check and Restart"); Serial.print("No Sensor "); Serial.println("Detected"); delay(1000); return; } else{ layar(); sd(); } check(); } void sensor() { temp = (5 * analogRead(tempPin) * 100.0) / 1024; if (temp > 100) { lcd.print("Sensor"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Not Detected"); Serial.println("Sensor not detected");
68
delay(1000); return; } else { lcd.print("Sensor detected"); Serial.println("Sensor detected"); delay(1000); lcd.clear(); return; } } void sd() { File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE); temp = (5 * analogRead(tempPin) * 100.0) / 1024; RTC.readClock(); RTC.getFormatted(formatted); int Fahrenheit = temp * 1.8 + 32 ; if (dataFile) { dataFile.print(formatted); dataFile.print(" "); dataFile.println(Fahrenheit); dataFile.close(); delay(3600000); } else { lcd.clear(); Serial.println("Datalog Error"); lcd.print("Datalog Error"); lcd.setCursor(0, 1); Serial.print("Check Memory"); lcd.print("Check Memory"); delay(1000); } } void layar() { temp = (5 * analogRead(tempPin) * 100.0) / 1024; RTC.readClock(); RTC.getFormatted(formatted); int Fahrenheit = temp * 1.8 + 32 ; lcd.begin(16, 2);
69
lcd.write(byte(0)); lcd.print(temp); lcd.print((char)223); lcd.print("C "); lcd.write(byte(0)); lcd.print(Fahrenheit); lcd.print((char)223); lcd.print("F "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(formatted); delay(1000); lcd.clear(); } void battery() { int sensorValue = analogRead(A1); int voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0); if ( voltage < 5.0 ) { lcd.setCursor(0,0); Serial.println("Bad Battery"); lcd.print("Bad Battery"); delay(1000); lcd.clear(); } else { lcd.setCursor(0,0); Serial.println("Good Battery"); lcd.print("Good Battery"); delay(1000); lcd.clear(); return; } } void check() { lcd.begin(16, 2); lcd.print("Initializing..."); Serial.print("Initializing..."); delay(1000); lcd.clear(); delay(1000); sensor(); delay(1000);
70
lcd.clear(); battery(); delay(1000); lcd.clear(); return; }
71
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI 1. Pengukuran di Desa Bogares Lor
2. Pengukuran di Desa Cibunar
72
3. Uji coba Prototype
4. Pengujian Alat dan Kalibrasi
