Alat Ukur Kelembapan Tanah Berbasis Mikrokontroler AT Mega 32A
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Sejalan dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan juga dengan
bertambahnya populasi manusia, menyebabkan terjadinya krisis kebutuhan air karena
penggunaan secara terus menerus dalam jumlah besar oleh manusia.Ironisnya air
merupakan kebutuhan yang paling utama bagi seluruh mahluk hidup.Pada saat musim
kemarau keberadaan air semakin langka untuk digunakan pada lahan pertanian.Untuk
mendapatkan hasil pertanian yang maksimal dan mengurangi penggunaan air yang sia-sia,
pemberian air pada lahan pertanian tidak boleh kurang atau lebih.Karena pemberian air
yang kurang atau berlebihan pada tumbuhan dapat menyebabkan tumbuhan tersebut kering
atau busuk. Salah satu cara untuk mengetahui apakah air yang dibutuhkan tanaman
sesuai dengan kebutuhannya, dapat dilihat dari kelembaban tanahnya.
Untuk mengukur kelembaban, metode yang paling umum digunakan adalah
thermogravimetric, time domain reflectometry (TDR), dan pergeseran frekuensi.Penelitian
yang berkaitan dengan pengukuran kelembaban tanah berbasis mikrokontroler telah
dilakukan oleh beberapa peneliti.Alat ukur kelembaban tanah yang ada sekarang di pasaran
umumnya relatif mahal, karena harga sensor soil moisture yang mahal.Oleh karena itu,
muncul ide untuk membuat alat ukur kelembaban tanah yang relatif murah dengan hasil
pengukuran yang baik menggunakan sensor soil moisture yang relatif murah.Berbagai
isu lingkungan telah menarik perhatian masyarakat luas, terutama yang berkaitan dengan
permasalahan
akibat
perubahan
kondisi
lingkungan seperti
banjir,
kekeringan,
pemanasan global, dan lain-lain. Krisis lingkungan yang terjadi dalam skala nasional
Universitas Sumatera Utara
maupun global tersebut, telah mengancam keberadaan seluruh makhluk hidup di bumi.
Perkembangan
suatu
wilayah
umumnya
lingkungannya sebagai konsekuensipembangunan dan
diikuti
oleh
segala
perubahan
aktivitas
kondisi
penduduknya.
Kelembaban tanah merupakan salah satu variabel kunci dalam proses hidrologi yang
berperan penting dalam menentukan ketersediaan air sebagai unsur yang sangat
fundamental dalam kehidupan manusia. Secara umum, kelembaban tanah adalah air yang
ditahan pada ruang di antara partikel tanah.
Kelembaban tanah merupakan salah satu parameter penting untuk banyak proses
hidrologi, biologi dan kimia. Informasi kelembaban tanah diperlukan untuk kalangan
luas di pemerintahan maupun swasta yang antara lain berkaitan erat dengan cuaca dan
iklim, potensi runoff dan kontrol banjir, erosi tanah dan kemiringan lereng, manajemen
sumber daya air, geo-teknik, dan kualitas air. Informasi kelembaban tanah juga bias
digunakan untuk prediksi cuaca, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi, dan
perkiraan panen.
Penentuan kadar air tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya
adalah metode gravimetrik. Metode gravimetrik merupakan metode konvensional yang
memiliki akurasi yang cukup baik. Dalam metode gravimetrik dilakukan pengukuran
berat tanah sebagai variabel dalam pengukuran kelembaban tanah. Prinsip metode ini
adalah membandingkan berat air tanah terhadap berat tanah kering. Meskipun cara ini
sederhana, namun metode gravimetrik harus dilakukan di laboratorium sehingga
penerapannya membutuhkan waktu dan tenaga yang banyak untuk mendapatkan satu
nilai kelembaban tanah.
Metode pengukuran kelembaban tanah yang lain adalah metode penginderaan jauh.
Metode penginderaan jauh mampu memberikan informasi kelembaban tanah pada area yang
lebih luas. Pemanfaatan penginderaan jauh dalam studi kelembaban tanah didasarkan
Universitas Sumatera Utara
pada
data
citra
satelit kemudian
dintegrasikan
dengan
data
lapangan.
Kelemahan metode penginderaan jauh yaitu metode ini tidak secara langsung memberikan
informasi kelembaban tanah, sehingga variabel elektromagnetik yang diukur oleh
penginderaan jauh harus dikaitkan dengan kelembaban tanah menggunakan algoritma
tertentu.
Selain itu untuk memperoleh data citra satelit di Indonesia membutuhkan biaya yang
mahal. Pemanfaatan kapasitor silinder sebagai sensor kelembaban tanah merupakan
suatu inovasi sederhana dan efektif. Sensor kelembaban tanah adalah sensor yang
digunakan untuk melakukan pengukuran kelembaban tanah.
Prinsip kerja sensor
kelembaban tanah ini adalah memberikan luaran berupa besaran listrik sebagai akibat
adanya air yang berada di antara lempeng kapasitor silinder. Keunggulan metode ini
yaitu pengukuran dapat langsung dilakukan secara mudah di lapangan dan nilai
kelembaban tanah langsung dapat diketahui. Berdasarkan pemaparan di atas, maka
penelitian
yang
akan
dilakukan
adalah
pembuatan
sensor
kelembaban
tanah
menggunakan sensor probe.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan
uraian
diatas,
penulis
tertararik
untuk
mengangkat permsalahn
tersebut kedalam Proyek ini dengan judul “ALAT PENGUKUR KELEMBABAN
TANAH
BERBASIS
MIKROKONTROLER
ATMega
32A”. Pada alat ini akan
digunakan sebuah sensor yang menggunakan dua probe, sebuah mikrokontroler ATMega
32A yang berfungsi untuk mengontrol dan membaca data.
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini hanya mencakup beberapa point
utama, diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Pembahasan sensor kelembaban tanah bertipe yl 69 sebagai pengukur
Universitas Sumatera Utara
kelembaban tanah.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 32A yang hanya difungsikan
sebagai pengontrol dari tegangan yang masuk.
3. Display LCD yang digunakan hanya berfungsikan sebagai penampil hasl proses
input dan output.
4. Pengujian sistem dilakukan dengan beban yang rendah.
1.4 Tujuan Penulisan
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma
Tiga (D-III) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera
Utara.
2.
Pengembangan
kreatifitas
mahasiswa
dalam
bidang
ilmu
instrumentasi
pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3.
Mengetahui cara kerja sensor kelembaban tanah berbasis Mikrokontroler
AtMega 32A.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk
mempermudah
pembahasan
sistematika penulisan bagaimana
dan
pemahaman,
penulis
membuat
sebenarnya prinsip kerja dari pengukuran alat ukur
kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 32A, maka penulis menulis tugas akhir
ini dengan urutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan,
sistematika penulisan dari penulisan tugas akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk
pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antaralain tentang
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler Atmega 32A, sensor yl 69, bahasa program yang dipergunakan,
serta cara kerja dari mikrokontroler Atmega 32Adan komponen pendukung.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas
tentang perencanaan dan
pembuatan
sistem secara
keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi
tentang
uji
coba
alat yang
telah dibuat, pengoperasian
dan
spesifikasi alat.dll
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
kemungkinan pengembangan alat.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Sejalan dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan juga dengan
bertambahnya populasi manusia, menyebabkan terjadinya krisis kebutuhan air karena
penggunaan secara terus menerus dalam jumlah besar oleh manusia.Ironisnya air
merupakan kebutuhan yang paling utama bagi seluruh mahluk hidup.Pada saat musim
kemarau keberadaan air semakin langka untuk digunakan pada lahan pertanian.Untuk
mendapatkan hasil pertanian yang maksimal dan mengurangi penggunaan air yang sia-sia,
pemberian air pada lahan pertanian tidak boleh kurang atau lebih.Karena pemberian air
yang kurang atau berlebihan pada tumbuhan dapat menyebabkan tumbuhan tersebut kering
atau busuk. Salah satu cara untuk mengetahui apakah air yang dibutuhkan tanaman
sesuai dengan kebutuhannya, dapat dilihat dari kelembaban tanahnya.
Untuk mengukur kelembaban, metode yang paling umum digunakan adalah
thermogravimetric, time domain reflectometry (TDR), dan pergeseran frekuensi.Penelitian
yang berkaitan dengan pengukuran kelembaban tanah berbasis mikrokontroler telah
dilakukan oleh beberapa peneliti.Alat ukur kelembaban tanah yang ada sekarang di pasaran
umumnya relatif mahal, karena harga sensor soil moisture yang mahal.Oleh karena itu,
muncul ide untuk membuat alat ukur kelembaban tanah yang relatif murah dengan hasil
pengukuran yang baik menggunakan sensor soil moisture yang relatif murah.Berbagai
isu lingkungan telah menarik perhatian masyarakat luas, terutama yang berkaitan dengan
permasalahan
akibat
perubahan
kondisi
lingkungan seperti
banjir,
kekeringan,
pemanasan global, dan lain-lain. Krisis lingkungan yang terjadi dalam skala nasional
Universitas Sumatera Utara
maupun global tersebut, telah mengancam keberadaan seluruh makhluk hidup di bumi.
Perkembangan
suatu
wilayah
umumnya
lingkungannya sebagai konsekuensipembangunan dan
diikuti
oleh
segala
perubahan
aktivitas
kondisi
penduduknya.
Kelembaban tanah merupakan salah satu variabel kunci dalam proses hidrologi yang
berperan penting dalam menentukan ketersediaan air sebagai unsur yang sangat
fundamental dalam kehidupan manusia. Secara umum, kelembaban tanah adalah air yang
ditahan pada ruang di antara partikel tanah.
Kelembaban tanah merupakan salah satu parameter penting untuk banyak proses
hidrologi, biologi dan kimia. Informasi kelembaban tanah diperlukan untuk kalangan
luas di pemerintahan maupun swasta yang antara lain berkaitan erat dengan cuaca dan
iklim, potensi runoff dan kontrol banjir, erosi tanah dan kemiringan lereng, manajemen
sumber daya air, geo-teknik, dan kualitas air. Informasi kelembaban tanah juga bias
digunakan untuk prediksi cuaca, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi, dan
perkiraan panen.
Penentuan kadar air tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya
adalah metode gravimetrik. Metode gravimetrik merupakan metode konvensional yang
memiliki akurasi yang cukup baik. Dalam metode gravimetrik dilakukan pengukuran
berat tanah sebagai variabel dalam pengukuran kelembaban tanah. Prinsip metode ini
adalah membandingkan berat air tanah terhadap berat tanah kering. Meskipun cara ini
sederhana, namun metode gravimetrik harus dilakukan di laboratorium sehingga
penerapannya membutuhkan waktu dan tenaga yang banyak untuk mendapatkan satu
nilai kelembaban tanah.
Metode pengukuran kelembaban tanah yang lain adalah metode penginderaan jauh.
Metode penginderaan jauh mampu memberikan informasi kelembaban tanah pada area yang
lebih luas. Pemanfaatan penginderaan jauh dalam studi kelembaban tanah didasarkan
Universitas Sumatera Utara
pada
data
citra
satelit kemudian
dintegrasikan
dengan
data
lapangan.
Kelemahan metode penginderaan jauh yaitu metode ini tidak secara langsung memberikan
informasi kelembaban tanah, sehingga variabel elektromagnetik yang diukur oleh
penginderaan jauh harus dikaitkan dengan kelembaban tanah menggunakan algoritma
tertentu.
Selain itu untuk memperoleh data citra satelit di Indonesia membutuhkan biaya yang
mahal. Pemanfaatan kapasitor silinder sebagai sensor kelembaban tanah merupakan
suatu inovasi sederhana dan efektif. Sensor kelembaban tanah adalah sensor yang
digunakan untuk melakukan pengukuran kelembaban tanah.
Prinsip kerja sensor
kelembaban tanah ini adalah memberikan luaran berupa besaran listrik sebagai akibat
adanya air yang berada di antara lempeng kapasitor silinder. Keunggulan metode ini
yaitu pengukuran dapat langsung dilakukan secara mudah di lapangan dan nilai
kelembaban tanah langsung dapat diketahui. Berdasarkan pemaparan di atas, maka
penelitian
yang
akan
dilakukan
adalah
pembuatan
sensor
kelembaban
tanah
menggunakan sensor probe.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan
uraian
diatas,
penulis
tertararik
untuk
mengangkat permsalahn
tersebut kedalam Proyek ini dengan judul “ALAT PENGUKUR KELEMBABAN
TANAH
BERBASIS
MIKROKONTROLER
ATMega
32A”. Pada alat ini akan
digunakan sebuah sensor yang menggunakan dua probe, sebuah mikrokontroler ATMega
32A yang berfungsi untuk mengontrol dan membaca data.
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini hanya mencakup beberapa point
utama, diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Pembahasan sensor kelembaban tanah bertipe yl 69 sebagai pengukur
Universitas Sumatera Utara
kelembaban tanah.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 32A yang hanya difungsikan
sebagai pengontrol dari tegangan yang masuk.
3. Display LCD yang digunakan hanya berfungsikan sebagai penampil hasl proses
input dan output.
4. Pengujian sistem dilakukan dengan beban yang rendah.
1.4 Tujuan Penulisan
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma
Tiga (D-III) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera
Utara.
2.
Pengembangan
kreatifitas
mahasiswa
dalam
bidang
ilmu
instrumentasi
pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3.
Mengetahui cara kerja sensor kelembaban tanah berbasis Mikrokontroler
AtMega 32A.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk
mempermudah
pembahasan
sistematika penulisan bagaimana
dan
pemahaman,
penulis
membuat
sebenarnya prinsip kerja dari pengukuran alat ukur
kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 32A, maka penulis menulis tugas akhir
ini dengan urutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan,
sistematika penulisan dari penulisan tugas akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk
pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antaralain tentang
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler Atmega 32A, sensor yl 69, bahasa program yang dipergunakan,
serta cara kerja dari mikrokontroler Atmega 32Adan komponen pendukung.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas
tentang perencanaan dan
pembuatan
sistem secara
keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi
tentang
uji
coba
alat yang
telah dibuat, pengoperasian
dan
spesifikasi alat.dll
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
kemungkinan pengembangan alat.
Universitas Sumatera Utara