SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA2560

  

SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN

KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL

ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA2560

LAPORAN AKHIR

Laporan Akhir ini Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan

Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro

  

Program Studi Teknik Elektronika

Oleh:

HANDIKA JAKA PRATAMA

0613 3032 0223

  

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2016

  SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA2560 LAPORAN AKHIR Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh: Handika Jaka Pratama 061330320223 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II

Niksen Alfarizal, S.T.,M.Kom. Destra Andika Pratama, S.T., M.T.

NIP. 19750816 200112 1 001 NIP. 19771220 200812 1 001 Mengetahui, Ketua Jurusan Ketua Program Studi Teknik Elektronika Yudi Wijanarko, S.T., M.T. Amperawan, S.T., M.T. NIP. 19670511 199203 1 003 NIP. 19670523 199303 1 002

PERNYATAAN KEASLIAN

  Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Handika Jaka Pratama NIM : 0613 3032 0223 Program Studi : Teknik Elektronika Jurusan : Teknik Elektro

  Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat ini dengan judul

  “SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN

BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL

SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA 2560” adalah benar hasil karya

  saya sendiri dan bukan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.

  Palembang, Juli 2016 Penulis Handika Jaka Pratama

  Motto :

  “Lakukan yang terbaik untuk semua hal, hasil tidak akan mengingkari proses” “Berpikir positif sebelum bertindak” “Ridho Tuhan Karena Ridho Orang tua”.

  “Sesungguhnya ALLAH SWT tidak akan merubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang

  mengubah apa yang ada pada diri mereka sendiri (QS. Ar-

  ra’d :11)”

  Kupersembahkan kepada : v kedua orang yang selalu mencintai satu samalainnya yaitu mama dan papa yang tidak perna lelah memberikan dukungan, semangat, motivasi dan doa dalam setiap detik. v Dosen pembimbing L.A saya yaitu Pak Niksen Alfarizal, S.T., M.kom dan Pak Destra Andika Pratama, S.T., MT yang telah membimbing dan banyak membantu saya dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini. v Satu-satunya saudari saya (Dwi Kurniati) yang selalu memberikan semangat, dukungan dan doa.

v Seluruh keluarga besar, guru-guru dan dosen-dosen atas motivasinya.

v Kekasih yang selalu memberikan dukungan dan doa. v Sahabat terbaikku Al Baiq Akbar, Rega, dan Billi Firdaus saputra yang selalu memberikan dukungan . v Sahabat seperjuangan Teknik Elektro program studi elektronika 2013 khususnya kelas EB. v Almamater tercinta “POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA”.

  

ABSTRAK

SISTEM MONITORING PENGAIRAN TANAMAN BERDASARKAN

KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN MODUL SERIAL ESP 8266

DAN ARDUINO MEGA 2560 (2016 : xvii + 84 halaman + 71 gambar + 12 tabel + lampiran) HANDIKA JAKA PRATAMA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

  Suatu alat yang bekerja secara otomatis haruslah memiliki sistem yang mampu mengawasi kinerja alat tersebut, terlebih jika jarak atau lokasi peralatan yang menjadi permasalahannya. Salah satu contohnya adalah sistem pengairan tanaman. Jika sistem bekerja tanpa pengawasan, dikhawatirkan alat bekerja tidak sesuai dengan apa yang diharapkan atau mengalami kesalahan. Sistem monitoring pengairan tanaman berdasarkan kelembaban tanah menggunakan modul serial ESP 8266 dan arduino mega 2560 adalah alat yang dapat memonitor kegiatan dari sistem pengairan tanaman. Semua data dapat dilihat dari halaman web client

  

server thingspeak dalam bentuk diagram garis yang dilengkapi dengan nilai-nilai

  kelembaban berupa nilai ADC (Analog Digital Converter), waktu pengiriman data serta keterangan nilai maksimum dan minimum kelembaban tanah dalam rentang waktu tertentu.

  

Kata kunci : Monitoring, Kelembaban tanah, Nilai ADC (Analog Digital

Converter), Arduino Mega 2560, Modul serial ESP 8266, Web client server

thingspeak.

  

ABSTRACT

  

IRRIGATION SYSTEM MONITORING SOIL MOISTURE ON PLANT

USING THE MODULE SERIAL ESP ARDUINO MEGA 8266 AND 2560 ( 2016: xvii + 84 pages + 71 pictures + 12 tables + annex ) HANDIKA JAKA PRATAMA ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT ELECTRONIC ENGINEERING STUDY PROGRAM STATE POLYTECHNIC SRIWIJAYA

  A tool that works automatically must have a system capable of monitoring the performance of the tool, especially if the distance or location of equipment that becomes the problem . One example is a plant watering system . If the system works without supervision , it is feared the tool works not in accordance with what was expected or encountered an error. The monitoring system is based on soil moisture, watering plants using serial module arduino mega ESP 8266 and 2560 is a tool that can monitor the activities of crop irrigation systems . All data can be viewed on the web page of the client server thingspeak in the form of a line chart that comes with the values of moisture in the form of the value of ADC ( Analog Digital Converter ) , as well as information data transmission time maximum and minimum values of soil moisture within a certain timeframe.

  Keywords : Monitoring , Soil moisture , Value ADC ( Analog Digital Converter ) , Arduino Mega 2560 , ESP 8266 serial module , Web client server thingspeak .

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini yang berjudul

  “SISTEM MONITORING PENGAIRAN

TANAMAN BERDASARKAN KELEMBABAN TANAH MENGGUNAKAN

MODUL SERIAL ESP 8266 DAN ARDUINO MEGA 2560

  ” yang merupakan

  salah satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.

  Dalam penyusunan Laporan Akhir, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak hingga terselesainya laporan akhir ini mulai dari perancangan, pengumpulan data dan sampai proses penyusunan laporan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak

  

1. Niksen Alfarizal, S.T., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing 1

  2. Destra Andika Pratama, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing 2

  Yang telah memberikan banyak bimbingan dan masukan yang membantu penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Penulisan juga mengucapkan terima kasih atas bantuan yang telah diberikan sehingga dapat menyelesaikan laporan akhir ini sesuai dengan ketentuan yang ditetapkan Politeknik Negeri Sriwijaya, kepada :

  1. Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

  2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. selaku ketua jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

  3. Bapak H. Herman Yani, S.T.,M.Eng. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

  4. Bapak Amperawan, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

  5. Seluruh Dosen dan Staf-staf Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang

  6. Mama dan Papa yang tidak henti-hentinya memberikan dukungan dan semangat dalam penyelesaian Laporan Akhir ini.

  7. Teman-teman ku Teknik Elektronika Angkatan 2013 yang telah memberi semangat dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini.

  Penulis menyadari dalam penulisan Laporan Akhir ini masih banyak kekurangan untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat dibutuhkan demi kesempurnaan laporan akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua khususnya mahasiswa-mahasiswi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.

  Palembang, Juli 2016 Penulis

  

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................... iii MOTTO .................................................................................................... iv ABSTRAK ................................................................................................. v ABSTRACT .............................................................................................. vi KATA PENGANTAR ............................................................................... vii DAFTAR ISI ............................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiii DAFTAR TABEL ..................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xvii

  BAB 1 PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang ..................................................................................... 1

  1.2. Perumusan Masalah ............................................................................. 2

  1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 2

  1.4. Tujuan dan Manfaat ............................................................................. 2

  1.4.1 Tujuan .................................................................................... 2

  1.4.2 Manfaat .................................................................................. 3

  1.5. Metodologi Penulisan ........................................................................... 3

  1.5.1 Metode Literatur ..................................................................... 3

  1.5.2 Metode Konsultasi .................................................................. 3

  1.5.3 Metode Observasi ................................................................... 3

  1.6. Sistematika Penulisan ........................................................................... 4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1. Perangkat Arduino ............................................................................... 5

  2.1.1 Sejarah Singkat Arduino ......................................................... 6

  2.1.2 Jenis-Jenis Arduino ................................................................. 7

  2.1.3 Perangkat Arduino Mega2560 ................................................ 9

  2.2. Perangkat Lunak (Arduino IDE) ........................................................... 15

  2.3. Sensor .................................................................................................. 15

  2.3.1. Linearitas ............................................................................... 16

  2.3.2. Sensitivitas ............................................................................ 17

  2.3.3. Tanggapan Waktu .................................................................. 15

  2.4. Sensor Kelembaban Tanah ................................................................... 18

  2.5. Relay.................................................................................................... 19

  2.5.1. Prinsip Kerja Relay ................................................................ 20

  2.5.2. Pole dan Throw pada Relay ................................................... 21

  2.5.3. Fungsi dan Aplikasi Relay ..................................................... 22

  2.6. Pompa DC............................................................................................ 23

  2.7. MicroSD .............................................................................................. 24

  2.8. RTC (Real Time Clock) ........................................................................ 24

  2.9. Modul ESP 8266 .................................................................................. 26

  2.9.1. Spesifikasi ESP8266 .............................................................. 26

  2.10. LCD (Liquid Cristal Display) ............................................................. 27

  2.11. Catu Daya (Power Supply) ................................................................. 29

  2.12. Adaptor Power Supply........................................................................ 30

  2.13. Kapasitor ............................................................................................ 31

  2.14. Resistor .............................................................................................. 33

  2.15. Dioda ................................................................................................. 34

  2.16. Lampu LED ....................................................................................... 35

  2.17. Komparator LM393............................................................................ 36

  2.18. Potensiometer Digital ......................................................................... 37

  BAB III RANCANG BANGUN

  3.1. Umum .................................................................................................. 38

  3.2. Tujuan Perancangan ............................................................................. 38

  3.3. Langkah-langkah Perancangan ............................................................. 38

  3.4. Diagram Blok Rangkaian ..................................................................... 39

  4.2. Tujuan Pengukuran .............................................................................. 58

  4.8.1. Analisa Prinsip kerja kontroling ............................................. 74

  4.8. Analisa ................................................................................................. 74

  4.7.5. Titik Pengukuran Output (beban) ........................................... 65

  4.7.4. Titik Pengukuran Pin Komunikasi Serial ............................... 64

  4.7.3. Titik Pengukuran Input (Source) ............................................ 64

  4.7.2. Titik Pengukuran VCC (Tegangan kerja alat)......................... 64

  4.7.1. Titik Pengukuran Input Dan Output Rangkaian ...................... 62

  4.7. Gambar Rangkaian dan Titik Pengukuran ............................................ 62

  4.6. Titik Uji Pengukuran ............................................................................ 62

  4.5. Langkah-Langkah Pengukuran ............................................................. 62

  4.4. Langkah-langkah Pengoperasian Alat ................................................... 59

  4.3. Alat-Alat Pendukung Pengukuran ........................................................ 59

  4.1. Umum .................................................................................................. 58

  3.5. Flowchart ............................................................................................ 40

  BAB IV PEMBAHASAN

  3.9.1 Instalasi Arduino IDE ......................................................................... 56

  3.9. Perancangan software ........................................................................... 56

  3.8. Perancangan Mekanik .......................................................................... 50

  3.7.7. Gambar Board Perakitan ........................................................ 49

  3.7.6. Gambar Layout Rangkaian .................................................... 49

  3.7.5. Gambar Rangkaian Modul ESP8266 ...................................... 48

  3.7.4. Gambar Rangkaian Modul 4 Channel Relay dan Optocoupler 47

  46

  3.7.2. Gambar Rangkaian Modul RTC ............................................. 45 3.7.3. Gambar Rangkaian MicroSD.............................................

  3.7.1. Gambar Rangkaian Modul Arduino Mega2560 ...................... 44

  3.7. Gambar Rangkaian ............................................................................... 43

  3.6. Prinsip Kerja Alat................................................................................. 42

  4.8.2. Analisa Prinsip Kerja monitoring ........................................... 76

  4.8.3 Analisa Prinsip Kerja Modul ESP 8266 dan Transfer Data ...... 79

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 83

  5.2. Saran .................................................................................................... 84

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Logo Arduino ......................................................................... 5Gambar 2.2. Arduino Mega2560 tampak atas .............................................. 9Gambar 2.3. Tampilan Framework Arduino mega ....................................... 15Gambar 2.4. Keluaran sensor ...................................................................... 16Gambar 2.5. Temperatur Berubah Secara Kontinyu..................................... 17Gambar 2.6. Sensor Kelembaban Tanah ...................................................... 18Gambar 2.7. Bentuk dan Simbol Relay........................................................ 19Gambar 2.8. Bagian-bagian Relay ............................................................... 20Gambar 2.9. Jenis Relay Berdasarkan Pole dan Throw ................................ 22Gambar 2.10. modul relay 4 channel ........................................................... 22Gambar 2.11. Pompa DC ............................................................................ 23Gambar 2.12. MicroSD ............................................................................... 24Gambar 2.13. IC DS3231 ............................................................................ 25Gambar 2.14. Modul RTC........................................................................... 25Gambar 2.15. Modul ESP8266 .................................................................... 27Gambar 2.16. LCD (Liquid Cristal Display) ............................................... 29Gambar 2.17. Rangkaian power supply sederhana ....................................... 29Gambar 2.18. Adaptor Power Supply .......................................................... 30Gambar 2.19. Diagram blok Adaptor power supply ..................................... 30Gambar 2.20. Elektroda dan Elektrik .......................................................... 32Gambar 2.21. Gambar Satu Contoh Resistor Dan Simbol Resistor .............. 33Gambar 2.22. Gambar dioda dan simbol dioda ............................................ 34Gambar 2.23. lampu LED ........................................................................... 35Gambar 2.24. Skema IC LM393 ................................................................. 36Gambar 2.25. Potensiometer Digital ............................................................ 37Gambar 3.1. Diagram blok sistem pengairan dan monitoring pada tanaman menggunakan modul serial ESP8266 dan Arduino Mega2560 ......... 40Gambar 3.2 sistem monitoring pada tanaman menggunakan modul serial ESP8266 dan Arduino Mega2560 .......................................... 41Gambar 3.3. Rangkaian sistem pengairan dan monitoring tanaman menggunakan modul serial ESP 8266 dan Arduino Mega 2560 ....... 43Gambar 3.4. Rangkaian modul Arduino Mega2530 ..................................... 44Gambar 3.5. Arduino Mega2560 ................................................................. 44Gambar 3.6. Rangkaian RTC (Real Time Clock) ......................................... 45Gambar 3.7. Modul RTC (Real Time Clock) ............................................... 46Gambar 3.8. Rangkaian microSD ................................................................ 46Gambar 3.9. Rangkaian Modul 4 Channel 5V Relay dan Optocoupler ........ 47Gambar 3.10. Modul 4 Channel 5V Relay dan Optocoupler........................ 48Gambar 3.11. Skema rangkaian modul ESP8266......................................... 48Gambar 3.12. Modul serial ESP8266 .......................................................... 49Gambar 3.13. Layout rangkaian .................................................................. 49Gambar 3.14. Board perakitan .................................................................... 49Gambar 3.15. Perancangan mekanik sistem pengairan dan monitoring pada tanaman ................................................................ 50Gambar 3.16. Perancangan mekanik tampak depan ..................................... 51Gambar 3.17. Perancangan mekanik tampak belakang ................................ 51Gambar 3.18. Perancangan mekanik tampak samping ................................. 52Gambar 3.19. Perancangan mekanik tampak atas ........................................ 52Gambar 3.20. Pipa dan keran penyaluran air ............................................... 53Gambar 3.21. Keran yang sudah terpasang di pipa ...................................... 53Gambar 3.22. Mekanik tampak depan ......................................................... 54Gambar 3.23. Mekanik tampak atas ............................................................ 55Gambar 3.24. Mekanik tampak belakang .................................................... 55Gambar 3.25. Mekanik tampak samping ..................................................... 56Gambar 3.26. Software Arduino IDE versi 1.6.9 ......................................... 56Gambar 3.27. Program siap di upload ......................................................... 57Gambar 4.1. Pengaturan kode data hotspot .................................................. 60Gambar 4.2. Gambar tampilan monitoring Via client server thingspeak ...... 61Gambar 4.3. Modul relay dalam keadaan aktif ............................................ 61Gambar 4.4. Modul relay dalam keadaan non aktif ...................................... 61Gambar 4.5. Gambar titik pengukuran pada rangkaian ................................ 63Gambar 4.6. Gambar diagram batang nilai resistansi terhadap nilai ADC .... 67Gambar 4.7. Gambar diagram batang nilai resistansi terhadap nilai ADC .... 68Gambar 4.8. Gambar soil moisture sensor dengan level kelembaban tanah .. 74Gambar 4.9 Tampilan monitoring tanaman 1 dalam kondisi kering dengan status menyiram tanaman 1 ................................................. 77Gambar 4.10 Tampilan monitoring tanaman 2 dalam kondisi kering dengan status menyiram tanaman 2 ................................................. 81Gambar 4.11 Gambar 1 data nilai ADC yang terkirim dan disimpan di

  

memorycard. ............................................................................................... 81

Gambar 4.12 Gambar 2 data nilai ADC yang terkirim dan disimpan di memory card ............................................................................... 81Gambar 4.13 gambar properti besar ukuran data file 418 byte yang tersimpan di MicroSD ..................................................................... 81

  

DAFTAR TABEL