RANCANG BANGUN OTOMATISASI PENYIRAMAN DA
RANCANG BANGUN OTOMATISASI PENYIRAMAN DAN
MONITORING TANAMAN DALAM MEDIA HIDROPONIK BERBASIS
WEBCAM
Muhammad Abdullah Qoyyim (12.10201.00023) ˡ, Eko Agus Suprayitno S.Si, MT. ²
Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
1
theqoch@gmail.com, 2 Eko.agus@umsida.ac.id
ABSTRAK
Hidroponik diartikan sebagai budidaya tanaman tanpa media tanah. Asal kata Hidroponik
yaitu dari kata hidro yang artinya air dan ponus yang artinya daya, sehingga secara bahasa
memiliki arti memberdayakan air. Biasanya sistem hidroponik dilakukan didalam rumah kaca
disebabkan faktor tertentu seperti ekosistem yang lebih mudah dikendalikan, keterbatasan lahan,
dan sebagainya. Pertumbuhan tanaman sebaiknya dapat dipantau dari jarak jauh, maka perlu
ditambahkan webcam untuk pengoptimalan monitoring pertumbuhan, selain itu untuk
mengetahui kualitas tumbuhan atau tanaman dapat dianalisa secara otomatis dengan
memanfaatkan webcam dengan metode pengolahan citra menentukan warna red, green, blue
(RGB) daun yang bagus sama daun yang layu. Pada penelitian ini sistem otomatisasi penyiraman
dan monitoring memiliki prinsip kerja proses penyiraman dapat dikerjakan secara manual dari
jarak jauh menggunakan aplikasi software (Borland delphi 7), sehingga menyiram dan
mengontrol pertumbuhan tanaman dapat dilakukan didalam kamar / ruangan. Selain itu tanaman
hidroponik akan dimonitoring kualitas pertumbuhannya melalui webcam dan ditampilkan di PC,
gambar yang telah diambil webcam akan dianalisa software yang telah dibuat di delphi 7
sehingga dapat diketahui nilai warna pada daun tanaman hidroponik yang memungkinkan dapat
mengetahui kondisi tanaman hidroponik sehat ataupun layu agar mendapatkan hasil yang
optimal. Metode yang digunakan adalah analisa RGB dengan pengolahan citra pada delphi.
Subyek analisa RGB ini berdasarkan warna daun dengan cara mengambil citra daun yang segar
dan daun yang layu untuk dianalisa RGBnya untuk dijadikan acuan.
Kata Kunci: Webcam, Aduino, Sistem penyiraman otomatis, LM35, DHT22, Delphi 7
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Metode menanam sistem hidroponik ini
tidak sama dengan metode bertanam
didalam rumah kaca, biasanya sistem
hidroponik dilakukan didalam rumah kaca
disebabkan faktor tertentu seperti ekosistem
yang
lebih
mudah
dikendalikan,
keterbatasan lahan, dan sebagainya.
Penelitian lain tentang penyiraman
otomatis dengan sensor kelembaban berbasis
Arduino, dalam penelitian ini penyiraman
otomatisnya
lebih
difokuskan
pada
persemaian untuk bibit sayur.
Dari beberapa penelitian diatas
terdapat salah satu kelemahan bahwa
pertumbuhan tanaman tidak dapat dipantau
dari jarak jauh, maka perlu ditambahkan
webcam untuk pengoptimalan monitoring
1
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
pertumbuhan, selain itu untuk mengetahui
kualitas tumbuhan atau tanaman dapat
dianalisa
secara
otomatis
dengan
memanfaatkan webcam dengan metode
pengolahan citra menentukan warna red,
green, blue (RGB) daun yang bagus sama
daun yang layu.
Proses penyiraman dapat dikerjakan
secara manual dari jarak jauh menggunakan
aplikasi software (Borland delphi 7),
sehingga menyiram dan mengontrol
pertumbuhan tanaman dapat dilakukan
didalam kamar / ruangan. Selain itu tanaman
hidroponik akan dimonitoring kualitas
pertumbuhannya melalui webcam dan
ditampilkan di PC, gambar yang telah
diambil webcam akan dianalisa software
yang telah dibuat di delphi 7 sehingga dapat
diketahui persentase warna pada daun
tanaman hidroponik yang memungkinkan
dapat
mengetahui
kondisi
tanaman
hidroponik sehat ataupun layu agar
mendapatkan hasil yang optimal.
Metode yang digunakan adalah
analisa RGB dengan pengolahan citra pada
delphi. Subyek analisa RGB ini berdasarkan
warna daun dengan cara mengambil citra
daun yang segar dan daun yang layu untuk
dianalisa RGBnya untuk dijadikan acuan.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang
terindentifikasi diatas, maka didapat
rumusan masalah penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana merancang sistem otomatisasi
penyiraman tanaman media hidroponik?
2. Bagaimana
memonitoring
dan
menganalisa tanaman media hidroponik
dengan
webcam
yang
sistem
penyiramannya
dilakukan
otomatis
berbasis mikrokontroller arduino?
3. Seberapa efektif memonitoring tanaman
media hidroponik dengan webcam?
1.3 Tujuan
1. Terbuatnya sistem otomatisasi penyiraman
tanaman media hidroponik.
2. Dapat memonitoring dan menganalisa
tanaman media hidroponik dengan
webcam yang sistem penyiramannya
dilakukan
otomatis
berbasis
mikrokontroller arduino.
3. Dapat
mengetahui
seberapa
efektif
memonitoring tanaman media hidroponik
dengan webcam.
1.4 Batasan Masalah
1. Penyiram
tanaman
otomatis
menggunakan mikrokontroller Arduino
Uno.
2. Menggunakan sensor suhu LM35, sensor
kelembaban DHT22, dan Webcam.
3. Media penanaman secara hidroponik.
2 Dasar Teori
2.1
PenelitianTerdahulu
Ada beberapa penelitian yang pernah
dilakukan sebelumnya yang terkait dengan
perancangan sistem ini diantaranya:
Penelitian Buyung dengan judul
“AUTOMATIC
WATERING PLANT
BERBASIS
MIKROKONTROLLER
AT89C51” disini peneliti bertujuan untuk
membuat penyiraman tanaman otomatis
yang efisien, tepat guna, memiliki kinerja
yang memuaskan dan mampu melakukan
penghematan dalam hal pemakaian listrik
maupun pupuk. Pada sistem ini menerapkan
pengawasan
tanpa
henti
terhadap
kelembaban pada media tanam. Sensor
kelembaban sebagai data untuk mengatur
on-off
motor
pompa
sirkulasi
penyiraman.(Buyung, 2012)
Penelitian
lain
berjudul
“
PROTOTYPE PENYIRAM TANAMAN
PERSEMAIAN
DENGAN
SENSOR
KELEMBABAN TANAH BERBASIS
ARDUINO
“dalam
penelitian
ini
2
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
penyiraman otomatisnya lebih difokuskan
pada persemaian untuk bibit sayur.
Perancangan alat ini sensor kelembaban
sebagai input dan sebagai saklar untuk
menghidupkan pompa penyiram, terdapat
potensiometer untuk mengatur kecepatan
motor DC, motor DC digunakan untuk
mengerakkan air penyiraman supaya bisa
bergerak maju mundur. Hasil pembacaan
sensor di proses di board Arduino Uno R3
ditampilkan di LCD 16x2 dan outputnya ke
motor DC dan pompa.(Prasetyo, 2015)
1.
memperbaiki
kualitas
meliputi
peningkatan kontras,
restorasi
citra,
transformasi warna sedangkan aspek
geometric terdiri dari rotasi, skala, translasi,
dan transformasi geometric).
2. mengambil informasi deskripsi obyek
atau pengenalan obyek yang terkandung
pada citra.
3. melakukan pemilihan citra ciri (feature
images) yang optimal untuk dianalisa.
4.
melakukan
kompresi
atau
reduksi data untuk
penyimpanan
data,
transmisi data, dan waktu proses data.
2.2
Konsep dasar pengolahan citra dengan data
masukan pokok (internal data) berupa:
1. Pengumpulan data yang relevan,
yaitu citra digital.
2. Klasifikasi atau pengelompokan
dengan cara pengkelasan.
3. Penyusunan data sesuai kelas.
4. Perhitungan dan manipulasi.
5. Pengujian ketelitian dan perhitungan.
6. Penyimpulan dan rekapitulasi hasil.
Operasi-operasi pada pengolahan citra
diterapkan jika:
1. Untuk perbaikan misal : perbaikan
kontras gelap/terang, perbaikan tepian
objek, penajaman, pemberian warna
semu, dll.
2. Menghilangkan cacat.
contoh : menghilangkan citra yang
debluring
3. Mengelompokkan gambar.
4. Mengidentifikasi objek.
contoh : pendeteksian tepi objek.
5. Penggabungan.
contoh : beberapa foto rontgen
digunakan untuk membentuk ulang
gambar organ tubuh.
6. Pemampatan. contoh : suatu file citra
berbentuk BMP berukuran 258 KB
dimampatkan dengan metode JPEG
menjadi berukuran 49 KB.
7. Menyembunyikan data (berupa teks /
citra) pada citra..
Landasan Teori
Untuk menunjang pembuatan alat
penyiram otomatis dan monitoring berbasis
webcam ini maka diambil beberapa dasar
teori diantaranya,
2.2.1 Media tanam hidroponik
Pada sistem hidroponik media tanam
yang digunakan adalah bahan yang tidak
memiliki
unsur
hara,
berfungsi
sebagai buffer dan penyangga tanaman.
Beberapa contoh di antaranya adalah:
1.
2.
Arang sekam
Spon
3.
Rockwool
4.
Perlite
5.
Pumice
6.
Pasir
7.
Kerikil
2.2.2 Pengolahan citra digital
Pengolahan citra digital merupakan
manipulasi dan interprestasi digital dari citra
dengan bantuan komputer. Beberapa tujuan
pengolahan citra yaitu:
3
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
2.2.3 Suhu dan kelembaban
Suhu dan kelembaban suatu udara
berhubungan dengan pengembangan dan
pengerutan udara. Semakin tinggi suhu
udara, kapasitas udara menampung uap air
semakin besar. Jadi, kelembaban udara (RH)
akan lebih kecil jika suhu udara meningkat.
Suhu dan kadar air di udara dapat
mempengaruhi pertumbuhan dan reproduksi
tanaman hidroponik. Tempat yang lembab
dibutuhkan tumbuhan untuk mendapatkan
air lebih mudah serta berkurangnya
penguapan sehingga pembentukan sel lebih
cepat. Suhu yang tinggi (>32°C) bersamaan
dengan kelembaban yang rendah dapat
menghambat polinasi, dan fertilisasi
sehingga buah tidak dapat terbentuk.
2.2.3.1 Suhu Udara
Suhu udara adalah gambaran umum
keadaan energi suatu benda. Suhu udara
dikatakan sebagai derajat panas atau dingin
yang diukur berdasarkan skala tertentu
dengan menggunakan termometer.
Fluktuasi suhu udara berkaitan erat
dengan proses pertukaran energi yang
berlangsung di atmosfer. Radiasi sinar
matahari ke bumi menyebabkan suhu udara
naik.
Fluktuasi suhu udara harian di
daerah yang bervegetasi sangat rapat akan
jauh lebih kecil dibandingkan daerah
terbuka.
Di daerah tropis, manusia akan
merasa relatif nyaman jika berada pada suhu
udara sekitar 27-28ᵒC.
2.2.3.2 Kelembaban Udara
Kelembaban udara yaitu banyaknya
kadar uap air yang ada di udara. Angka
kelembaban relatif berkisar antara 0 – 100%,
dimana 0% artinya udara kering, sedangkan
100% artinya udara jenuh dengan uap air,
dimana akan terjadi titik-titik air (lembab).
Curah hujan mempengaruhi kelembaban,
jika curah hujannya besar maka tingkat
kelembabannya tinggi dan jika curah
hujannya kecil maka tingkat kelembabannya
rendah.
Gambar 2.2.3.2 Hygrometer
( Sumber : ismailsiabuga.com )
Meskipun peningkatan kelembaban
udara di daerah tropis menyebabkan
kenyamanan manusia berkurang, namun dari
segi
psikologis
gerakan
air
akan
menimbulkan kesejukan.
2.2.4
Arduino UNO
Arduino UNO adalah sebuah board
yang
processornya
menggunakan
mikrokontroller ATmega 382. Arduino
UNO memiliki 14 pin digital input dan
output, 6 diantaranya dapat digunakan
sebagai output PWM, 6 input analog, sebuah
osilator kristal 16MHz, sebuah koneksi
USB, sebuah power jack, dan sebuah tombol
reset. Arduino UNO memuat semua hal
yang
dibutuhkan
untuk
menunjang
mikrokontroller, memulainya bisa dengan
dihubungkan ke komputer menggunakan
kabel USB atau menggunakan adaptor.
Spesifikasi board Arduino UNO R3 adalah
sebagai berikut:
1. Mikrokontroller: Atmega 382
2. Tegangan Operasi: 5V
3. Tegangan Input (recomended): 7 – 12 V
4. Tegangan Input (limit): 6-20 V
4
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
5.
Pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin
PWM)
6. Pin Analog input: 6 input pin
7. Arus DC per pin I/O: 40 mA
8. Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA
Gambar berikut menampilkan Arduino
UNO secara fisik.
IC Microcontroller Atmega 328
Komponen utama dari papan Arduino, di
dalamnya ada CPU, ROM dan RAM.
6 pin input analog (0-5)
Pin ini dihubungkan ke sensor analog,
seperti sensor suhu dan sensor kelembaban.
Program dapat membaca nilai output sensor
yang masuk ke pin input antara 0 - 1023,
angka tersebut mewakili nilai tegangan 0 –
5V.
Tabel 2.2.4 Tabel Karakteristik Rangkaian
pada Board Arduino Uno
Gambar 2.2.4.1 Arduino UNO
Setiap
pin
yang
ada
pada
mikrokontroller
arduino
memiliki
karakteristik sendiri – sendiri untuk
memudahkan dalam penggunaannya, tabel
berikut akan menjelasakan beberapa pin
yang ada pada board arduino uno:
14 pin input/output digital (0-13)
Berfungsi sebagai input atau output, yang
dapat diatur oleh program.
Khusus untuk pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat
juga digunakan sebagai pin analog output
yang mana tegangan outputnya bisa diatur
(PWM). Nilai angka pin analog dapat
diprogram antara 0- 255, dimana angka
tersebut mewakili nilai tegangan 0-5V.
USB Berfungsi untuk:
- Mentransfer program dari komputer ke
board Arduino Uno.
- Komunikasi serial antara board Arduino
Uno dan komputer.
- Memberi daya listrik ke board Arduino
Uno sebesar 5V.
Tombol Reset
Digunakan untuk me-reset board Arduino
Uno sehingga program akan memulai lagi
dari awal. Tombol ini bukan untuk
menghapus program atau mengosongkan
microcontroller.
Gambar 2.2.4.2 Sketch Software Arduino
Ide
Sketch adalah tempat dimana
program akan dibuat lalu di upload dan
dijalan board arduino.
3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1`Metode sistem
Metode penelitian meliputi:
1. Melihat hasil penelitian terdahulu
Bagaimana hasil dari penelitian tentang
penyiraman otomatis tanaman.
2. Analisa permasalahan
Melakukan analisa terhadap masalah
yang perlu disempurnakan untuk
menentukan batasan dalam penyelesaian
masalah agar lebih efektif.
Hasil analisa diatas, terdapat
permasalahan yang ingin diselesaikan
yaitu bagaimana agar monitoring dapat
5
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
dilakukan dari jarak jauh dan proses
penyiraman dilakukan secara automatis.
3.2 Gambaran Umum Obyek Penelitian
Monitoring
Pengolahan Citra
Analisa RGB
pada Dhelpi 7
Memberi
perintah
ke Arduino
Pengalamatan
pin
input
pada
mikrokontroller
arduino
uno
akan
ditunjukkan pada Tabel 3.3.1 sedangkan
pengalamatan pin output pada Tabel 3.3.2
berikut :
Tabel 3.3.1 Pengalamatan Pin Input
No.
1.
2.
3.
Alamat Pin
A0/PC0
A1/PC1
Port USB
Input
Sensor LM35
Sensor DHT22
WEBCAM
Menyiram air
Tabel 3.3.2 Pengalamatan Pin Output
Menyampaikan
perintah dari PC
Menyalurkan
air ke spray
Gambar 3.2 Alur sistem obyek penelitian
Gambar diatas menjelaskan alur
sistem cara kerja alat otomatisasi
penyiraman yang akan dibuat, yang mana
tanaman hidroponik dapat dimonitoring dari
jarak jauh menggunakan webcam, dan
penyiraman dapat dikontrol lewat PC.
3.3 Perancangan Sistem
Perancangan hardware digambarkan
oleh blok diagram pada gambar 3.3 dibawah
ini:
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3.3 blok diagram
4.1 Pengujian sensor
Pengujian sensor dilakukan dengan
cara membandingkan hasil pengukuran
alat standart dengan hasil pembacaan
6
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
sensor, sehingga tidak terjadi kesalahan
dalam
pengukuran.
Jika
hasil
pengukuran sensor tidak sesuai dengan
alat standart maka perlu dilakukan
kalibrasi.
Gambar 4.1 Grafik Pengujian ke – 1 Sensor
Suhu LM 35 Dengan Thermometer
Infrared Digital.
Gambar 4.2 Grafik Pengujian ke – 2 Sensor
Suhu LM 35 Dengan Thermometer
Infrared Digital.
Gambar 4.3 Grafik Pengujian ke – 3 Sensor
Suhu LM 35 Dengan Thermometer
Infrared Digital.
Gambar 4.4 Grafik Rata – rata dari
Pengujian ke-1 s/d ke-3 Sensor Suhu
LM 35 Dengan Thermometer Infrared
Digital.
Hasil Pembahasan
Dari pengujian dan perbandingan
sensor suhu LM 35 dengan thermometer
infrared digital type IT-122 yang
mempunyai accuracy ±0.2°C pada jarak
pendek antara 5cm - 15cm. Pada pengujian
diatas didapat hasil yang berbeda antara
hasil suhu yang diperoleh sensor LM 35
dengan hasil suhu thermometer infrared
digital, pada pengujian ke – 1 perbedaan
hasil pembacaan sensor LM 35 dengan
thermometer infrared digital cukup besar
sekitar 0.4 – 0.6 °C untuk meminimalisir
perbedaan pembacaan suhu diperlukan
kalibrasi, agar hasil pembacaan sensor sama
dengan thermometer infrared digital maka
perlu perubahan perhitungan pada program
sensor LM 35. Pada pengujian ke – 2
diperoleh hasil yang cukup memuaskan,
range perbedaan pembacaan sensor semakin
kecil sekitar 0.3 – 0.2°C
Hal ini menunjukkan pembacaan sensor
LM35 hampir menyerupai pembacaan alat
standart. Pada pengujian ke – 3 range
perbedaan pembacaan sensor sama dengan
pengujian ke – 2.
7
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
4.2.6 Pengujian Webcam
Webcam disini digunakan untuk
monitoring dan analisa warna pada daun
tanaman pada pengujian ini dilakukan untuk
webcam tampak jelas atau buram.
Tabel 4.2.6 Pengujian Tampilan Webcam
Hasil Pengambilan
Gambar
Waktu
WebCam
Jelas
Buram
5 menit
Stand by
OK
10 menit
Capture
OK
15 menit
Stand by
OK
20 menit
Capture
OK
25 menit
Capture
OK
4.2.7 Pengujian Software
Pengujian
software
dilakukan
dengan cara:
1. Menulis instruksi program dengan
bantuan software Arduino IDE versi 1.0.6
dan software Delphi 7.
2. Memasukkan hasil compiler kedalam
mikrokontroller arduino dengan cara klik
upload (gambar panah kesamping kanan)
pada software arduino IDE.
Pada Gambar 4.17 menjelaskan tampilan
software Arduino IDE, maksud dari compile
dan download program yaitu merubah jenis
file program yang kita tulis kedalam
mikrokontroller sesuai dengan downloader
dan software yang digunakan.
4.2.8
Pengujian Keseluruhan
Pada pengujian alat ini ada langkah –
langkah pengujian yang dilakukan yaitu
sebagai berikut:
1. Nyalakan PC dan hubungkan board
arduino uno ke PC lalu upload program
yang telah dibuat ke mikrokontroller
arduino.
2. Tempatkan sensor, webcam dan pompa
pada tempatnya.
3. Hubungkan webcam ke PC dan buka
aplikasi delphi 7 yang telah dibuat.
4. Tunggu hingga sensor suhu dan
kelembaban membaca kondisi area sekitar
sensor (area sekitar tanaman).
5. Jika kondisi area sekitar tanaman tidak
memenuhi syarat dari program yang dibuat
(suhu >30°C dan kelembaban
MONITORING TANAMAN DALAM MEDIA HIDROPONIK BERBASIS
WEBCAM
Muhammad Abdullah Qoyyim (12.10201.00023) ˡ, Eko Agus Suprayitno S.Si, MT. ²
Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
1
theqoch@gmail.com, 2 Eko.agus@umsida.ac.id
ABSTRAK
Hidroponik diartikan sebagai budidaya tanaman tanpa media tanah. Asal kata Hidroponik
yaitu dari kata hidro yang artinya air dan ponus yang artinya daya, sehingga secara bahasa
memiliki arti memberdayakan air. Biasanya sistem hidroponik dilakukan didalam rumah kaca
disebabkan faktor tertentu seperti ekosistem yang lebih mudah dikendalikan, keterbatasan lahan,
dan sebagainya. Pertumbuhan tanaman sebaiknya dapat dipantau dari jarak jauh, maka perlu
ditambahkan webcam untuk pengoptimalan monitoring pertumbuhan, selain itu untuk
mengetahui kualitas tumbuhan atau tanaman dapat dianalisa secara otomatis dengan
memanfaatkan webcam dengan metode pengolahan citra menentukan warna red, green, blue
(RGB) daun yang bagus sama daun yang layu. Pada penelitian ini sistem otomatisasi penyiraman
dan monitoring memiliki prinsip kerja proses penyiraman dapat dikerjakan secara manual dari
jarak jauh menggunakan aplikasi software (Borland delphi 7), sehingga menyiram dan
mengontrol pertumbuhan tanaman dapat dilakukan didalam kamar / ruangan. Selain itu tanaman
hidroponik akan dimonitoring kualitas pertumbuhannya melalui webcam dan ditampilkan di PC,
gambar yang telah diambil webcam akan dianalisa software yang telah dibuat di delphi 7
sehingga dapat diketahui nilai warna pada daun tanaman hidroponik yang memungkinkan dapat
mengetahui kondisi tanaman hidroponik sehat ataupun layu agar mendapatkan hasil yang
optimal. Metode yang digunakan adalah analisa RGB dengan pengolahan citra pada delphi.
Subyek analisa RGB ini berdasarkan warna daun dengan cara mengambil citra daun yang segar
dan daun yang layu untuk dianalisa RGBnya untuk dijadikan acuan.
Kata Kunci: Webcam, Aduino, Sistem penyiraman otomatis, LM35, DHT22, Delphi 7
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Metode menanam sistem hidroponik ini
tidak sama dengan metode bertanam
didalam rumah kaca, biasanya sistem
hidroponik dilakukan didalam rumah kaca
disebabkan faktor tertentu seperti ekosistem
yang
lebih
mudah
dikendalikan,
keterbatasan lahan, dan sebagainya.
Penelitian lain tentang penyiraman
otomatis dengan sensor kelembaban berbasis
Arduino, dalam penelitian ini penyiraman
otomatisnya
lebih
difokuskan
pada
persemaian untuk bibit sayur.
Dari beberapa penelitian diatas
terdapat salah satu kelemahan bahwa
pertumbuhan tanaman tidak dapat dipantau
dari jarak jauh, maka perlu ditambahkan
webcam untuk pengoptimalan monitoring
1
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
pertumbuhan, selain itu untuk mengetahui
kualitas tumbuhan atau tanaman dapat
dianalisa
secara
otomatis
dengan
memanfaatkan webcam dengan metode
pengolahan citra menentukan warna red,
green, blue (RGB) daun yang bagus sama
daun yang layu.
Proses penyiraman dapat dikerjakan
secara manual dari jarak jauh menggunakan
aplikasi software (Borland delphi 7),
sehingga menyiram dan mengontrol
pertumbuhan tanaman dapat dilakukan
didalam kamar / ruangan. Selain itu tanaman
hidroponik akan dimonitoring kualitas
pertumbuhannya melalui webcam dan
ditampilkan di PC, gambar yang telah
diambil webcam akan dianalisa software
yang telah dibuat di delphi 7 sehingga dapat
diketahui persentase warna pada daun
tanaman hidroponik yang memungkinkan
dapat
mengetahui
kondisi
tanaman
hidroponik sehat ataupun layu agar
mendapatkan hasil yang optimal.
Metode yang digunakan adalah
analisa RGB dengan pengolahan citra pada
delphi. Subyek analisa RGB ini berdasarkan
warna daun dengan cara mengambil citra
daun yang segar dan daun yang layu untuk
dianalisa RGBnya untuk dijadikan acuan.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang
terindentifikasi diatas, maka didapat
rumusan masalah penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana merancang sistem otomatisasi
penyiraman tanaman media hidroponik?
2. Bagaimana
memonitoring
dan
menganalisa tanaman media hidroponik
dengan
webcam
yang
sistem
penyiramannya
dilakukan
otomatis
berbasis mikrokontroller arduino?
3. Seberapa efektif memonitoring tanaman
media hidroponik dengan webcam?
1.3 Tujuan
1. Terbuatnya sistem otomatisasi penyiraman
tanaman media hidroponik.
2. Dapat memonitoring dan menganalisa
tanaman media hidroponik dengan
webcam yang sistem penyiramannya
dilakukan
otomatis
berbasis
mikrokontroller arduino.
3. Dapat
mengetahui
seberapa
efektif
memonitoring tanaman media hidroponik
dengan webcam.
1.4 Batasan Masalah
1. Penyiram
tanaman
otomatis
menggunakan mikrokontroller Arduino
Uno.
2. Menggunakan sensor suhu LM35, sensor
kelembaban DHT22, dan Webcam.
3. Media penanaman secara hidroponik.
2 Dasar Teori
2.1
PenelitianTerdahulu
Ada beberapa penelitian yang pernah
dilakukan sebelumnya yang terkait dengan
perancangan sistem ini diantaranya:
Penelitian Buyung dengan judul
“AUTOMATIC
WATERING PLANT
BERBASIS
MIKROKONTROLLER
AT89C51” disini peneliti bertujuan untuk
membuat penyiraman tanaman otomatis
yang efisien, tepat guna, memiliki kinerja
yang memuaskan dan mampu melakukan
penghematan dalam hal pemakaian listrik
maupun pupuk. Pada sistem ini menerapkan
pengawasan
tanpa
henti
terhadap
kelembaban pada media tanam. Sensor
kelembaban sebagai data untuk mengatur
on-off
motor
pompa
sirkulasi
penyiraman.(Buyung, 2012)
Penelitian
lain
berjudul
“
PROTOTYPE PENYIRAM TANAMAN
PERSEMAIAN
DENGAN
SENSOR
KELEMBABAN TANAH BERBASIS
ARDUINO
“dalam
penelitian
ini
2
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
penyiraman otomatisnya lebih difokuskan
pada persemaian untuk bibit sayur.
Perancangan alat ini sensor kelembaban
sebagai input dan sebagai saklar untuk
menghidupkan pompa penyiram, terdapat
potensiometer untuk mengatur kecepatan
motor DC, motor DC digunakan untuk
mengerakkan air penyiraman supaya bisa
bergerak maju mundur. Hasil pembacaan
sensor di proses di board Arduino Uno R3
ditampilkan di LCD 16x2 dan outputnya ke
motor DC dan pompa.(Prasetyo, 2015)
1.
memperbaiki
kualitas
meliputi
peningkatan kontras,
restorasi
citra,
transformasi warna sedangkan aspek
geometric terdiri dari rotasi, skala, translasi,
dan transformasi geometric).
2. mengambil informasi deskripsi obyek
atau pengenalan obyek yang terkandung
pada citra.
3. melakukan pemilihan citra ciri (feature
images) yang optimal untuk dianalisa.
4.
melakukan
kompresi
atau
reduksi data untuk
penyimpanan
data,
transmisi data, dan waktu proses data.
2.2
Konsep dasar pengolahan citra dengan data
masukan pokok (internal data) berupa:
1. Pengumpulan data yang relevan,
yaitu citra digital.
2. Klasifikasi atau pengelompokan
dengan cara pengkelasan.
3. Penyusunan data sesuai kelas.
4. Perhitungan dan manipulasi.
5. Pengujian ketelitian dan perhitungan.
6. Penyimpulan dan rekapitulasi hasil.
Operasi-operasi pada pengolahan citra
diterapkan jika:
1. Untuk perbaikan misal : perbaikan
kontras gelap/terang, perbaikan tepian
objek, penajaman, pemberian warna
semu, dll.
2. Menghilangkan cacat.
contoh : menghilangkan citra yang
debluring
3. Mengelompokkan gambar.
4. Mengidentifikasi objek.
contoh : pendeteksian tepi objek.
5. Penggabungan.
contoh : beberapa foto rontgen
digunakan untuk membentuk ulang
gambar organ tubuh.
6. Pemampatan. contoh : suatu file citra
berbentuk BMP berukuran 258 KB
dimampatkan dengan metode JPEG
menjadi berukuran 49 KB.
7. Menyembunyikan data (berupa teks /
citra) pada citra..
Landasan Teori
Untuk menunjang pembuatan alat
penyiram otomatis dan monitoring berbasis
webcam ini maka diambil beberapa dasar
teori diantaranya,
2.2.1 Media tanam hidroponik
Pada sistem hidroponik media tanam
yang digunakan adalah bahan yang tidak
memiliki
unsur
hara,
berfungsi
sebagai buffer dan penyangga tanaman.
Beberapa contoh di antaranya adalah:
1.
2.
Arang sekam
Spon
3.
Rockwool
4.
Perlite
5.
Pumice
6.
Pasir
7.
Kerikil
2.2.2 Pengolahan citra digital
Pengolahan citra digital merupakan
manipulasi dan interprestasi digital dari citra
dengan bantuan komputer. Beberapa tujuan
pengolahan citra yaitu:
3
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
2.2.3 Suhu dan kelembaban
Suhu dan kelembaban suatu udara
berhubungan dengan pengembangan dan
pengerutan udara. Semakin tinggi suhu
udara, kapasitas udara menampung uap air
semakin besar. Jadi, kelembaban udara (RH)
akan lebih kecil jika suhu udara meningkat.
Suhu dan kadar air di udara dapat
mempengaruhi pertumbuhan dan reproduksi
tanaman hidroponik. Tempat yang lembab
dibutuhkan tumbuhan untuk mendapatkan
air lebih mudah serta berkurangnya
penguapan sehingga pembentukan sel lebih
cepat. Suhu yang tinggi (>32°C) bersamaan
dengan kelembaban yang rendah dapat
menghambat polinasi, dan fertilisasi
sehingga buah tidak dapat terbentuk.
2.2.3.1 Suhu Udara
Suhu udara adalah gambaran umum
keadaan energi suatu benda. Suhu udara
dikatakan sebagai derajat panas atau dingin
yang diukur berdasarkan skala tertentu
dengan menggunakan termometer.
Fluktuasi suhu udara berkaitan erat
dengan proses pertukaran energi yang
berlangsung di atmosfer. Radiasi sinar
matahari ke bumi menyebabkan suhu udara
naik.
Fluktuasi suhu udara harian di
daerah yang bervegetasi sangat rapat akan
jauh lebih kecil dibandingkan daerah
terbuka.
Di daerah tropis, manusia akan
merasa relatif nyaman jika berada pada suhu
udara sekitar 27-28ᵒC.
2.2.3.2 Kelembaban Udara
Kelembaban udara yaitu banyaknya
kadar uap air yang ada di udara. Angka
kelembaban relatif berkisar antara 0 – 100%,
dimana 0% artinya udara kering, sedangkan
100% artinya udara jenuh dengan uap air,
dimana akan terjadi titik-titik air (lembab).
Curah hujan mempengaruhi kelembaban,
jika curah hujannya besar maka tingkat
kelembabannya tinggi dan jika curah
hujannya kecil maka tingkat kelembabannya
rendah.
Gambar 2.2.3.2 Hygrometer
( Sumber : ismailsiabuga.com )
Meskipun peningkatan kelembaban
udara di daerah tropis menyebabkan
kenyamanan manusia berkurang, namun dari
segi
psikologis
gerakan
air
akan
menimbulkan kesejukan.
2.2.4
Arduino UNO
Arduino UNO adalah sebuah board
yang
processornya
menggunakan
mikrokontroller ATmega 382. Arduino
UNO memiliki 14 pin digital input dan
output, 6 diantaranya dapat digunakan
sebagai output PWM, 6 input analog, sebuah
osilator kristal 16MHz, sebuah koneksi
USB, sebuah power jack, dan sebuah tombol
reset. Arduino UNO memuat semua hal
yang
dibutuhkan
untuk
menunjang
mikrokontroller, memulainya bisa dengan
dihubungkan ke komputer menggunakan
kabel USB atau menggunakan adaptor.
Spesifikasi board Arduino UNO R3 adalah
sebagai berikut:
1. Mikrokontroller: Atmega 382
2. Tegangan Operasi: 5V
3. Tegangan Input (recomended): 7 – 12 V
4. Tegangan Input (limit): 6-20 V
4
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
5.
Pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin
PWM)
6. Pin Analog input: 6 input pin
7. Arus DC per pin I/O: 40 mA
8. Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA
Gambar berikut menampilkan Arduino
UNO secara fisik.
IC Microcontroller Atmega 328
Komponen utama dari papan Arduino, di
dalamnya ada CPU, ROM dan RAM.
6 pin input analog (0-5)
Pin ini dihubungkan ke sensor analog,
seperti sensor suhu dan sensor kelembaban.
Program dapat membaca nilai output sensor
yang masuk ke pin input antara 0 - 1023,
angka tersebut mewakili nilai tegangan 0 –
5V.
Tabel 2.2.4 Tabel Karakteristik Rangkaian
pada Board Arduino Uno
Gambar 2.2.4.1 Arduino UNO
Setiap
pin
yang
ada
pada
mikrokontroller
arduino
memiliki
karakteristik sendiri – sendiri untuk
memudahkan dalam penggunaannya, tabel
berikut akan menjelasakan beberapa pin
yang ada pada board arduino uno:
14 pin input/output digital (0-13)
Berfungsi sebagai input atau output, yang
dapat diatur oleh program.
Khusus untuk pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat
juga digunakan sebagai pin analog output
yang mana tegangan outputnya bisa diatur
(PWM). Nilai angka pin analog dapat
diprogram antara 0- 255, dimana angka
tersebut mewakili nilai tegangan 0-5V.
USB Berfungsi untuk:
- Mentransfer program dari komputer ke
board Arduino Uno.
- Komunikasi serial antara board Arduino
Uno dan komputer.
- Memberi daya listrik ke board Arduino
Uno sebesar 5V.
Tombol Reset
Digunakan untuk me-reset board Arduino
Uno sehingga program akan memulai lagi
dari awal. Tombol ini bukan untuk
menghapus program atau mengosongkan
microcontroller.
Gambar 2.2.4.2 Sketch Software Arduino
Ide
Sketch adalah tempat dimana
program akan dibuat lalu di upload dan
dijalan board arduino.
3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1`Metode sistem
Metode penelitian meliputi:
1. Melihat hasil penelitian terdahulu
Bagaimana hasil dari penelitian tentang
penyiraman otomatis tanaman.
2. Analisa permasalahan
Melakukan analisa terhadap masalah
yang perlu disempurnakan untuk
menentukan batasan dalam penyelesaian
masalah agar lebih efektif.
Hasil analisa diatas, terdapat
permasalahan yang ingin diselesaikan
yaitu bagaimana agar monitoring dapat
5
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
dilakukan dari jarak jauh dan proses
penyiraman dilakukan secara automatis.
3.2 Gambaran Umum Obyek Penelitian
Monitoring
Pengolahan Citra
Analisa RGB
pada Dhelpi 7
Memberi
perintah
ke Arduino
Pengalamatan
pin
input
pada
mikrokontroller
arduino
uno
akan
ditunjukkan pada Tabel 3.3.1 sedangkan
pengalamatan pin output pada Tabel 3.3.2
berikut :
Tabel 3.3.1 Pengalamatan Pin Input
No.
1.
2.
3.
Alamat Pin
A0/PC0
A1/PC1
Port USB
Input
Sensor LM35
Sensor DHT22
WEBCAM
Menyiram air
Tabel 3.3.2 Pengalamatan Pin Output
Menyampaikan
perintah dari PC
Menyalurkan
air ke spray
Gambar 3.2 Alur sistem obyek penelitian
Gambar diatas menjelaskan alur
sistem cara kerja alat otomatisasi
penyiraman yang akan dibuat, yang mana
tanaman hidroponik dapat dimonitoring dari
jarak jauh menggunakan webcam, dan
penyiraman dapat dikontrol lewat PC.
3.3 Perancangan Sistem
Perancangan hardware digambarkan
oleh blok diagram pada gambar 3.3 dibawah
ini:
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3.3 blok diagram
4.1 Pengujian sensor
Pengujian sensor dilakukan dengan
cara membandingkan hasil pengukuran
alat standart dengan hasil pembacaan
6
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
sensor, sehingga tidak terjadi kesalahan
dalam
pengukuran.
Jika
hasil
pengukuran sensor tidak sesuai dengan
alat standart maka perlu dilakukan
kalibrasi.
Gambar 4.1 Grafik Pengujian ke – 1 Sensor
Suhu LM 35 Dengan Thermometer
Infrared Digital.
Gambar 4.2 Grafik Pengujian ke – 2 Sensor
Suhu LM 35 Dengan Thermometer
Infrared Digital.
Gambar 4.3 Grafik Pengujian ke – 3 Sensor
Suhu LM 35 Dengan Thermometer
Infrared Digital.
Gambar 4.4 Grafik Rata – rata dari
Pengujian ke-1 s/d ke-3 Sensor Suhu
LM 35 Dengan Thermometer Infrared
Digital.
Hasil Pembahasan
Dari pengujian dan perbandingan
sensor suhu LM 35 dengan thermometer
infrared digital type IT-122 yang
mempunyai accuracy ±0.2°C pada jarak
pendek antara 5cm - 15cm. Pada pengujian
diatas didapat hasil yang berbeda antara
hasil suhu yang diperoleh sensor LM 35
dengan hasil suhu thermometer infrared
digital, pada pengujian ke – 1 perbedaan
hasil pembacaan sensor LM 35 dengan
thermometer infrared digital cukup besar
sekitar 0.4 – 0.6 °C untuk meminimalisir
perbedaan pembacaan suhu diperlukan
kalibrasi, agar hasil pembacaan sensor sama
dengan thermometer infrared digital maka
perlu perubahan perhitungan pada program
sensor LM 35. Pada pengujian ke – 2
diperoleh hasil yang cukup memuaskan,
range perbedaan pembacaan sensor semakin
kecil sekitar 0.3 – 0.2°C
Hal ini menunjukkan pembacaan sensor
LM35 hampir menyerupai pembacaan alat
standart. Pada pengujian ke – 3 range
perbedaan pembacaan sensor sama dengan
pengujian ke – 2.
7
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
4.2.6 Pengujian Webcam
Webcam disini digunakan untuk
monitoring dan analisa warna pada daun
tanaman pada pengujian ini dilakukan untuk
webcam tampak jelas atau buram.
Tabel 4.2.6 Pengujian Tampilan Webcam
Hasil Pengambilan
Gambar
Waktu
WebCam
Jelas
Buram
5 menit
Stand by
OK
10 menit
Capture
OK
15 menit
Stand by
OK
20 menit
Capture
OK
25 menit
Capture
OK
4.2.7 Pengujian Software
Pengujian
software
dilakukan
dengan cara:
1. Menulis instruksi program dengan
bantuan software Arduino IDE versi 1.0.6
dan software Delphi 7.
2. Memasukkan hasil compiler kedalam
mikrokontroller arduino dengan cara klik
upload (gambar panah kesamping kanan)
pada software arduino IDE.
Pada Gambar 4.17 menjelaskan tampilan
software Arduino IDE, maksud dari compile
dan download program yaitu merubah jenis
file program yang kita tulis kedalam
mikrokontroller sesuai dengan downloader
dan software yang digunakan.
4.2.8
Pengujian Keseluruhan
Pada pengujian alat ini ada langkah –
langkah pengujian yang dilakukan yaitu
sebagai berikut:
1. Nyalakan PC dan hubungkan board
arduino uno ke PC lalu upload program
yang telah dibuat ke mikrokontroller
arduino.
2. Tempatkan sensor, webcam dan pompa
pada tempatnya.
3. Hubungkan webcam ke PC dan buka
aplikasi delphi 7 yang telah dibuat.
4. Tunggu hingga sensor suhu dan
kelembaban membaca kondisi area sekitar
sensor (area sekitar tanaman).
5. Jika kondisi area sekitar tanaman tidak
memenuhi syarat dari program yang dibuat
(suhu >30°C dan kelembaban