Perancangan Sistem Pengairan Tanaman Otomatis Menggunakan Grove Moisture Sensor Sen0100 Berbasis Arduino Leonardo dan Monitoring Melalui Wifi

PERANCANGAN SISTEM PENGAIRAN TANAMAN OTOMATIS
MENGGUNAKAN GROVE MOISTURE SENSOR SEN0100 BERBASIS
ARDUINO LEONARDO DAN MONITORINGMELALUI WIFI

TUGAS AKHIR

RISCI MICHAEL SIREGAR
132408024

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PERANCANGAN SISTEM PENGAIRAN TANAMAN OTOMATIS
MENGGUNAKAN GROVE MOISTURE SENSOR SEN0100 BERBASIS
ARDUINO LEONARDO DAN MONITORING MELALUI WIFI

TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

RISCI MICHAEL SIREGAR
132408024

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PERSETUJUAN I

Judul

Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas

: Perancangan Sistem Pengairan Tanaman Otomatis
Menggunakan Grove Moisture Sensor
SEN0100 Berbasis Arduino Leonardo dan Monitoring
Melalui Wifi
: Tugas Akhir
: Risci Michael Siregar
: 132408024
: Diploma 3 ( D-3) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Tangerang Selatan,
Juni 2016

Disetujui Oleh
Kepala Pusat Penelitian Fisika,
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

Pembimbing,

Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng
NIP.196204301988031001

Prabowo Puranto, M.Si
NIP. 198103122006041002

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PERSETUJUAN II

Judul

Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas

: Perancangan Sistem Pengairan Tanaman Otomatis
Menggunakan WiFi dan Grove Moisture Sensor
SEN0100 Berbasis Arduino Leonardo dan
Monitoring Melalui Wifi
: Tugas Akhir
: Risci Michael Siregar
: 132408024
: Diploma 3 ( D-3) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Disetujui di
Medan, Juni 2016

Disetujui Oleh,
Ketua Program Studi,
D-3 Fisika FMIPA USU

Pembimbing,

Dr. Susilawati, M.Si
NIP. 19741207200122001

Dr. Susilawati, M.Si
NIP. 19741207200122001

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

PERANCANGAN SISTEM PENGAIRAN TANAMAN

OTOMATIS MENGGUNAKAN GROVE MOISTURE SENSOR
SEN0100 BERBASIS ARDUINO LEONARDO DAN
MONITORING MELALUI WIFI
TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2016

RISCI MICHAEL SIREGAR
NIM. 132408024

Universitas Sumatera Utara

i

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur kepadaTuhan Yesus Kristus, dengan limpahan

kasih dankarunia-Nya penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai
waktu yang telah ditetapkan.Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi
persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga
Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah Perancangan Sistem Pengairan
Tanaman Otomatis Menggunakan Grove Moisture Sensor Sen0100 Berbasis
Arduino Leonardo dan Monitoring Melalui Wifi. Penulis menyadari bahwa
tersusunnya Tugas Akhir ini dari doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan
dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Susilawati, M.Si, selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan selaku dosen pembimbing,
yang telah banyak memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Drs. Perdinan Sinuhaji, M.S, selaku Sekretaris Program Studi D-3
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Fisika Departemen
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
5. Ayah dan Mendiang Ibu terkasih serta saudara-saudari kandung yang telah
memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan doa yang begitu
besar kepada penulis.
6. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng., selaku Kepala Pusat
Penelitian Fisika, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.

Universitas Sumatera Utara

ii

7. Bapak Prabowo Puranto, M.Si selaku Pembimbing di Pusat Penelitian
Fisika, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.
8. Seluruh Staf dan pegawaiPusat Penelitian Fisika Lembaga Penelitian dan
Ilmu Pengetahuan Alam.
9. Rekan D-3 Fisika yang mendukung penulis menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
10. Rekan di Pusat Penelitian Fisika-LIPI yang berjuang bersama penulis.

11. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini
masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran
dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir
ini.Semoga Tugas Akhir ini menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Medan,

Juni 2016

Penulis

Universitas Sumatera Utara

iii

ABSTRAK

IoT (Internet of Things) menjadi sebuah bidang penelitian tersendiri semenjak
berkembangnya teknologi

internet

dan

media

komunikasi

lain, semakin

berkembang keperluan manusia tentang teknologi, maka semakin banyak
penelitian yang akan hadir, internet of things salah satu
peneliti yang mengoptimasi beberapa alat

seperti

hasil pemikiran para

media

sensor,

radio

frequency identification (RFID), wireless sensor network serta smart object lain
yang memungkinkan manusia mudah berinteraksi dengan semua perlatan
yang terhubung dengan jaringan internet. Dalam tulisan ini penulis memaparkan
tentang perancangan sistem pengairan otomatis menggunakan sensor kelembaban
tanah sen0100berbasis arduino yang memanfaatkan konsep IoT sebagai sarana
untuk memantau data kelembaban tanah melalui wifi secara realtime. Hal ini akan
membantu petani dalam mengontrol keadaan tanaman meskipun tidak berada di
daerah pertanian sehingga dapat meningkatkan kualitas panen.

Kata Kunci: IoT, Internet of Things, arduino, kelembaban tanah, sen0100, wifi

Universitas Sumatera Utara

iv

ABSTRACT

Internet of thing becomes a field of research since the development of Internet
technology and other communications media, growing human needs of the
technology, the more research that will be present, internet of things one result of
researchers to optimize some of the tools such as media sensor, radio frequency
identification (RFID), wireless sensor networks and other smart object that allows
humans to easily interact with all the equipment that is connected to the Internet
network. In this paper the author describes the design of nrduino based of an
automatic irrigation system using grove moisture sensor sen0100 that utilizes the
concept of IoT as a means to monitor the data of soil moisture through wifi in
realtime. This will help the farmers control the condition of the plant despite not
being in the area of agriculture so as to improve the quatlity of the harvest.

Keywords: IoT, Internet of Things, arduino, soil moisture, sen0100, wifi

Universitas Sumatera Utara

v

DAFTAR ISI

Halaman
PENGHARGAAN .............................................................................................. i
ABSTRAK .......................................................................................................... iii
ABSTRACT ......................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ....................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... x
BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang masalah .................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 3
1.3. Tujuan Penulisan ............................................................................ 4
1.4. Batasan Masalah ............................................................................ 4
1.5. Metodologi Penulisan .................................................................... 4
1.6. Sistematika Penulisan ..................................................................... 6

BAB 2. LANDASAN TEORI ........................................................................... 7
2.1. Pengenalan Tanah ........................................................................... 8
2.1.1. Tanah Kompos ....................................................................... 9
2.1.2. Kelembaban ........................................................................... 10
2.2. Irigasi ............................................................................................. 10
2.3. Mikrokontroler ............................................................................... 11
2.3.1. ArduinoLeonardo .................................................................. 12
2.3.2. Pemetaan Pin Arduino Leonardo .......................................... 15
2.3.3. Memori .................................................................................. 17
2.3.4. Pin Input/Output .................................................................... 18
2.3.5. Sumber Daya ......................................................................... 20
2.3.6. Arduino IDE .......................................................................... 21
2.4. Komunikasi Serial ........................................................................... 22
2.4.1. Perintah Mengirim Data......................................................... 24

Universitas Sumatera Utara

vi

2.4.2. Perintah Menerima Data ....................................................... 24
2.4.3. Perintah Recheck Data ........................................................... 25
2.5. Bahasa Pemograman C ................................................................... 25
2.5.1. Struktur Bahasa C ................................................................. 27
2.5.2. Pengenal ................................................................................ 28
2.5.3. Tipe Data ............................................................................... 28
2.5.4. Konstanta Dan Variabel ........................................................ 30
2.5.5. Identifier ................................................................................ 30
2.6. Grove Moisture Sensor SEN0100 ................................................... 31
2.7. LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................ 33
2.7.1. Register LCD ........................................................................ 35
2.8. Relay ............................................................................................... 38
2.9. Mini Water Pump DC 12V .................................................... 40
2.10. Power Supply ................................................................................ 43
2.10.1. Konversi AC ke DC ............................................................ 44
2.10.2. Transistor ............................................................................ 45
2.10.3. Transformer ........................................................................ 48
2.11. Saklar ............................................................................................ 49
2.12. Wifi ............................................................................................... 51
2.13. Ubidots .......................................................................................... 51

BAB 3. PERANCANGAN SISTEM .................................................................. 53
3.1. Diagram Blok Sistem ...................................................................... 53
3.1.1. Fungsi Tiap Blog Diagram ........................................................... 54
3.2. Rangkaian Arduino Mega2560 ....................................................... 55
3.3. Rangkaian Grove Moisture Sensor SEN0100 ................................. 56
3.4. Rangkaian Power Supply ................................................................ 57
3.5. Rangkaian Liquid Crystal Display .................................................. 58
3.6. Perancangan Wifi ............................................................................ 59
3.7. Flowchart Sistem............................................................................. 60

Universitas Sumatera Utara

vii

BAB 4. PENGUJIAN RANGKAIAN ................................................................ 62
4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply ............................................... 63
4.2. Pengujian Arduino Mega2560 ........................................................ 64
4.3. Interface LCD ke Arduino .............................................................. 64
4.4. Pengujian Grove Moisture Sensor SEN0100 .................................. 66
4.5. Pengujian Pompa (Mini Water Pump 12V) ..................................... 70
4.6. Pengujian WiFi ............................................................................... 71
4.7. Pengujian Pengiriman data ke Server Ubidots ................................ 73
4.7. Pengujian Penyiraman Otomatis ..................................................... 76

BAB V. PENUTUP .............................................................................................. 79
5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 79
5.2. Saran................................................................................................ 80

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 81

LAMPIRAN
Lampiran (1) Datasheet Grove Moisture Sensor ................................................ 83
Lampiran (2) Datasheet Wifi WG1300-BO ........................................................ 87
Lampiran (3) Datasheet Mini Water Pump RS-360SH ....................................... 89
Lampiran (4) Gambar Skematik Keseluruhan Sistem ........................................ 90
Lampiran (5) Dokumentasi ................................................................................. 91
Lampiran (6) Listing Program ............................................................................ 92

Universitas Sumatera Utara

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1 Tanah Kompos ........................................................................ 8
Gambar 2.2 Arduino Leonardo ................................................................... 12
Gambar 2.3 Papan Modul WiDO ................................................................ 12
Gambar 2.4 Pemetaan Pin Arduino Leonardo ............................................ 17
Gambar 2.5 Tampilan Arduino IDE............................................................ 22
Gambar 2.6 Grove Moisture Sensor SEN0100 ........................................... 32
Gambar 2.7 Tampilan LCD 20x4 ............................................................... 33
Gambar 2.8 Relay........................................................................................ 38
Gambar 2.9 Konstruksi Relay Posisi NC .................................................... 39
Gambar 2.10 Konstruksi Relay Posisi NO.................................................. 39
Gambar 2.11. Mini Water Pump DC 12V................................................... 41
Gambar 2.12 Motor DC .............................................................................. 42
Gambar 2.13 Transistor............................................................................... 45
Gambar 2.14 Transistor NPN...................................................................... 46
Gambar 2.15 Transistor PNP ...................................................................... 47
Gambar 2.16 Trafo ...................................................................................... 48
Gambar 2.17 Hubungan Primer – Sekunder ............................................... 48
Gambar 2.18 Saklar Open dan Close .......................................................... 49
Gambar 2.19 Ubidots Website..................................................................... 52
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ........................................................ 53
Gambar 3.2 Sistem Minimum Arduino Leonardo ...................................... 55
Gambar 3.3. Grove Moisture Sensor SEN0100 .......................................... 56
Gambar 3.4. Rangkaian Grove Moisture Sensor SEN0100 ........................ 56
Gambar 3.5 Rangkaian Power Supply ........................................................ 57
Gambar 3.6 Rangkaian LCD 20x4 .............................................................. 58
Gambar 3.7 Skematik WiFI WG1300-BO ................................................. 59
Gambar 3.9 Flowchart Sistem ..................................................................... 60
Gambar 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran 5V .............................. 62
Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran 12V ............................ 63

Universitas Sumatera Utara

ix

Gambar 4.3Hasil Keluaran Sensor pada Serial Monitor Arduino IDE ....... 64
Gambar 4.4 Tampilan LCD ........................................................................ 65
Gambar 4.5 Pengujian Kelembaba tanah di tiga titik pada wadah ............. 67
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Tegangan dengan Kelembaban Tanah .. 69
Gambar 4.7 Tampilan Ubidots pada Android ............................................. 75
Gambar 4.8 Tampilan Ubidots pada PC ..................................................... 76
Gambar 4.9 Lokasi pengujian penyiraman otomatis................................... 77
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Kelembaban Tanah selama 3 hari .......... 78

Universitas Sumatera Utara

x

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1 Daftar Pin Arduino Leonardo ..................................................... 15
Tabel 2.2 Tipe Data ..................................................................................... 30
Tabel 2.3 Spesifikasi Grove Moisture Sensor SEN0100 ............................ 32
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD 20x4 ......................................................... 34
Tabel 4.1 Pengujian Grove Moisture Sensor SEN0100 .............................. 67
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Grove Moisture Sensor SEN0100 .................... 69
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Debit Air ........................................................... 71
Tabel 4.4 Pengujian jangkauan WiFI WG1300-BO di dalam ruangan ...... 72
Tabel 4.5 Pengujian jangkauan WiFI WG1300-BO di luar ruangan .......... 72
Tabel 4.6 Pengujian Penyiraman Otomatis ................................................. 77

Universitas Sumatera Utara