Perancangan Sistem Pengairan Tanaman Otomatis Menggunakan Grove Moisture Sensor Sen0100 Berbasis Arduino Leonardo dan Monitoring Melalui Wifi
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan zaman yang semakin pesat dan juga
bertambahnya populasi manusia, menyebabkan terjadinya peningkatan kebutuhan
pangan. Di negara tropis seperti Indonesia, dimana ekonomi banyak digerakkan
oleh hasil agrikultur pada kenyataannya masih belum dapat menghasilkan produk
agrikultura yang maksimal secara kontinu. Penyebab utamanya adalah kurangnya
curah hujan dan air tanah dibeberapa tempat di Indonesia. Penyebab lain yang
sangat penting adalah penggunaan air yang tidak terencana diikuti dengan
terbuangnya sejumlah besar air secara sia-sia. Penggunaan air pada lahan
pertanian yang kurang atau berlebihan dapat menyebabkan tumbuhan tersebut
kering dan busuk.
Pada zaman sekarang ini, petani menggunakan teknik irigasi manual untuk
mengontrol pengairan tanaman dengan melakukan pengairan pada interval waktu
tertentu. Proses ini terkadang mengkonsumsi lebih banyak air atau terkadang
pengairan terlambat dilakukan dan tanaman telah kering. Kondisi tanaman yang
kekurangan air telah lebih dahulu mengalami penurunan sebelum terlihat secara
visual bahwa tanaman tersebut telah kering dan layu. Tingkat pertumbuhan
melambat dan bobot buah yang lebih ringan diikuti dengan keringnya tanaman.
Masalah ini dapat diatasi dengan sebuah mikrokontroler berbasis sistem irigasi
otomatis dimana pengairanakan berlangsung hanya saat tanaman membutuhkan
air yang intens. Indikator untuk mengetahui apakah air yang dibutuhkan tanaman
Universitas Sumatera Utara
2
sesuai dengan kebutuhannya yaitu dengan mengukur tingkat kelembaban
tanahnya.
Kelembaban tanah adalah air yang mengisi sebagian atau pori-pori tanah
yang berada di atas water table (Jamulya dan Suratman, 1993). Kelembaban tabah
sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan tanah,
terinspirasi dan perkolasi. Informasi kelembaban tanah dapat dipergunakan untuk
manajemen sumber daya air, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi,
dan perkiraan cuaca.(Arnold, 1999).
Defisit dalam kelembaban dapat menuju pada kelayuan tanaman dan
tindakan perbaikan tepat pada waktunya melalui irigasi dapat menyelamatkan
pertanian. Grove Moisture Sensor SEN0100 merupakan sensor yang mampu
mendeteksi intensitas air dalam tanah (moisture). Sensor ini terdiri dari dua probe
untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian memaca resistansinya untuk
mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih
mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering
sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar).
Sistem irigasi otomatis ini bekerja dengan menggunakan pompa air
dengan saklar yang diaktifkan pada saat sensor kelembaban mengirimkan sinyal
resistansi besar. Petani dapat menggunakan perangkat otomatis ini untuk
mengurangi kerugian air pada pengairan tanah yang lembab, menghindari
pengairan pada hari yang salah, yang mana dapat meningkatkan kinerja tanaman
dengan memastikan air yang memadai pada saat diperlukan.Sistem berguna untuk
membantu petani dalam menghemat waktu, mengurangi kesalahan manusia
Universitas Sumatera Utara
3
(human error) dalam menyesuaikan tingkat kelembaban tanah dan juga untuk
memksimalkan keuntungan bersih mereka.
Selain membantu petani dalam menghemat waktu, sistem ini juga
menggunakan konsep IoT (Internet of Things), sehingga dapat meningkatkan
efisiensi waktu petani dalam mengerjakan pekerjaan lain kerena tanaman dapat
dimonitoring dari mana saja, hanya dengan koneksi internet. Konsep Internet of
Things (IoT) memungkinkan manusia berinteraksi dengan semua peralatan yang
terhubung dengan jaringan internet juga merupakan bagian penting yang dapat
mengoptimalkan sistem irigasi otomatis ini, sehingga sistem ini terhubung ke
jaringan dan pengguna dapat mengakses informasinya secara realtime tanpa
batasan tempat.
Keunggulan secara umum dari sistem ini yaitu pengukuran dapat
dilakukan secara mudah dilapangan atau pun jarak jauh dan nilai kelembaban
tanah dapat langsung diketahui secara realtime. Berdasarkan pemaparan di atas,
maka penulis membuat RANCANGAN SISTEM PENGAIRAN TANAMAN
OTOMATIS MENGGUNAKAN WIFI DAN GROVE MOISTURE SENSOR
SEN100 BERBASIS ARDUINO LEONARDO.
1.2.
Rumusan Masalah
Laporan tugas akhir ini membahas tentang :
1. Bagaimana merancang suatu sistem pengairan tanaman otomatis
dengan menggunakan grove moisture sensor SEN0100 dan Arduino
Leonardo ?
2. Bagaimana merancang mekanisme pompa airsistem saat pengairan ?
Universitas Sumatera Utara
4
3. Bagaimana merancang interface dan kontrol manual pada android
berbasis WiFi ?
1.3.
Tujuan Penulisan
Adapun penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk:
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma
III Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi
pengontrolan dan elektronika sebagai bidang diketahui.
3. Memberikan penjelasan tentang suatu sistem irigasi otomatis yang
dikendalikan oleh WiFi.
1.4.
Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam laporan tugas akhir ini adalah :
1.
Pembahasan Arduino Leonardo.
2.
Sensor yang digunakan adalah grove moisture sensor SEN0100.
3.
Program yang digunakan adalah Arduino IDE.
4.
Interface pada android difungsikan sebagai penampil data kelembaban
tanah dan kontrol manual sistem.
1.5.
Metodologi Penulisan
Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan
menganalisa tugas akhir ini adalah:
1. Studi Literatur
Universitas Sumatera Utara
5
Mempelajaridan
mengambil
data-data
dari
pengetahuan
pustaka,pengetahuan kuliah,serta mengkaji referensi berupa buku,
majalah, jurnal,artikel-artikel dari internetyang kemudian dianalisis dan
ditulis secara sistematis menjadi sebuah bahan penelitian.
2. Konsultasi dan Diskusi
Melakukan konsultasi dengan pembimbing instansi, dosen pembimbing
serta berdiskusidengan orangyang memiliki kompetensi di bidang
elektronika, jaringan komunikasi, danpemrograman untuk mendapatkan
saran serta masukan yang bermanfaat.
3. Pengumpulan Bahan
Bahan yang dibutuhkan adalah Grove Moisture SensorSEN0100,
Power Supply,Mikrokontroller Arduino Leonardo, LCD 20x4, Android,
dan WiFi.
4. Perencanaan dan Pembuatan Alat
Merencanakan peralatan yang telah dirancang baik software maupun
hardware.
5. Pengujian Alat
Peralatan yang telah dibuat kemudian diuji apakah telah sesuai yang
telah direncanakan.
1.6.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
6
BAB 1
:
PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan
pembahasan, metodologi pembahasan, dan sistematika penulisan dari penulisan
laporan proyek ini.
BAB 2 :
LANDASAN TEORI
Membahas tentang grove moisture sensor SEN0100, Arduino leonardo, WiFi dan
alat – alat pendukung lainnya.
BAB 3 :
PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB 4 :
PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.
BAB 5 :
PENUTUP
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
kemungkinan pengembangan alat.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan zaman yang semakin pesat dan juga
bertambahnya populasi manusia, menyebabkan terjadinya peningkatan kebutuhan
pangan. Di negara tropis seperti Indonesia, dimana ekonomi banyak digerakkan
oleh hasil agrikultur pada kenyataannya masih belum dapat menghasilkan produk
agrikultura yang maksimal secara kontinu. Penyebab utamanya adalah kurangnya
curah hujan dan air tanah dibeberapa tempat di Indonesia. Penyebab lain yang
sangat penting adalah penggunaan air yang tidak terencana diikuti dengan
terbuangnya sejumlah besar air secara sia-sia. Penggunaan air pada lahan
pertanian yang kurang atau berlebihan dapat menyebabkan tumbuhan tersebut
kering dan busuk.
Pada zaman sekarang ini, petani menggunakan teknik irigasi manual untuk
mengontrol pengairan tanaman dengan melakukan pengairan pada interval waktu
tertentu. Proses ini terkadang mengkonsumsi lebih banyak air atau terkadang
pengairan terlambat dilakukan dan tanaman telah kering. Kondisi tanaman yang
kekurangan air telah lebih dahulu mengalami penurunan sebelum terlihat secara
visual bahwa tanaman tersebut telah kering dan layu. Tingkat pertumbuhan
melambat dan bobot buah yang lebih ringan diikuti dengan keringnya tanaman.
Masalah ini dapat diatasi dengan sebuah mikrokontroler berbasis sistem irigasi
otomatis dimana pengairanakan berlangsung hanya saat tanaman membutuhkan
air yang intens. Indikator untuk mengetahui apakah air yang dibutuhkan tanaman
Universitas Sumatera Utara
2
sesuai dengan kebutuhannya yaitu dengan mengukur tingkat kelembaban
tanahnya.
Kelembaban tanah adalah air yang mengisi sebagian atau pori-pori tanah
yang berada di atas water table (Jamulya dan Suratman, 1993). Kelembaban tabah
sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan tanah,
terinspirasi dan perkolasi. Informasi kelembaban tanah dapat dipergunakan untuk
manajemen sumber daya air, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi,
dan perkiraan cuaca.(Arnold, 1999).
Defisit dalam kelembaban dapat menuju pada kelayuan tanaman dan
tindakan perbaikan tepat pada waktunya melalui irigasi dapat menyelamatkan
pertanian. Grove Moisture Sensor SEN0100 merupakan sensor yang mampu
mendeteksi intensitas air dalam tanah (moisture). Sensor ini terdiri dari dua probe
untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian memaca resistansinya untuk
mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih
mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering
sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar).
Sistem irigasi otomatis ini bekerja dengan menggunakan pompa air
dengan saklar yang diaktifkan pada saat sensor kelembaban mengirimkan sinyal
resistansi besar. Petani dapat menggunakan perangkat otomatis ini untuk
mengurangi kerugian air pada pengairan tanah yang lembab, menghindari
pengairan pada hari yang salah, yang mana dapat meningkatkan kinerja tanaman
dengan memastikan air yang memadai pada saat diperlukan.Sistem berguna untuk
membantu petani dalam menghemat waktu, mengurangi kesalahan manusia
Universitas Sumatera Utara
3
(human error) dalam menyesuaikan tingkat kelembaban tanah dan juga untuk
memksimalkan keuntungan bersih mereka.
Selain membantu petani dalam menghemat waktu, sistem ini juga
menggunakan konsep IoT (Internet of Things), sehingga dapat meningkatkan
efisiensi waktu petani dalam mengerjakan pekerjaan lain kerena tanaman dapat
dimonitoring dari mana saja, hanya dengan koneksi internet. Konsep Internet of
Things (IoT) memungkinkan manusia berinteraksi dengan semua peralatan yang
terhubung dengan jaringan internet juga merupakan bagian penting yang dapat
mengoptimalkan sistem irigasi otomatis ini, sehingga sistem ini terhubung ke
jaringan dan pengguna dapat mengakses informasinya secara realtime tanpa
batasan tempat.
Keunggulan secara umum dari sistem ini yaitu pengukuran dapat
dilakukan secara mudah dilapangan atau pun jarak jauh dan nilai kelembaban
tanah dapat langsung diketahui secara realtime. Berdasarkan pemaparan di atas,
maka penulis membuat RANCANGAN SISTEM PENGAIRAN TANAMAN
OTOMATIS MENGGUNAKAN WIFI DAN GROVE MOISTURE SENSOR
SEN100 BERBASIS ARDUINO LEONARDO.
1.2.
Rumusan Masalah
Laporan tugas akhir ini membahas tentang :
1. Bagaimana merancang suatu sistem pengairan tanaman otomatis
dengan menggunakan grove moisture sensor SEN0100 dan Arduino
Leonardo ?
2. Bagaimana merancang mekanisme pompa airsistem saat pengairan ?
Universitas Sumatera Utara
4
3. Bagaimana merancang interface dan kontrol manual pada android
berbasis WiFi ?
1.3.
Tujuan Penulisan
Adapun penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk:
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma
III Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi
pengontrolan dan elektronika sebagai bidang diketahui.
3. Memberikan penjelasan tentang suatu sistem irigasi otomatis yang
dikendalikan oleh WiFi.
1.4.
Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam laporan tugas akhir ini adalah :
1.
Pembahasan Arduino Leonardo.
2.
Sensor yang digunakan adalah grove moisture sensor SEN0100.
3.
Program yang digunakan adalah Arduino IDE.
4.
Interface pada android difungsikan sebagai penampil data kelembaban
tanah dan kontrol manual sistem.
1.5.
Metodologi Penulisan
Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan
menganalisa tugas akhir ini adalah:
1. Studi Literatur
Universitas Sumatera Utara
5
Mempelajaridan
mengambil
data-data
dari
pengetahuan
pustaka,pengetahuan kuliah,serta mengkaji referensi berupa buku,
majalah, jurnal,artikel-artikel dari internetyang kemudian dianalisis dan
ditulis secara sistematis menjadi sebuah bahan penelitian.
2. Konsultasi dan Diskusi
Melakukan konsultasi dengan pembimbing instansi, dosen pembimbing
serta berdiskusidengan orangyang memiliki kompetensi di bidang
elektronika, jaringan komunikasi, danpemrograman untuk mendapatkan
saran serta masukan yang bermanfaat.
3. Pengumpulan Bahan
Bahan yang dibutuhkan adalah Grove Moisture SensorSEN0100,
Power Supply,Mikrokontroller Arduino Leonardo, LCD 20x4, Android,
dan WiFi.
4. Perencanaan dan Pembuatan Alat
Merencanakan peralatan yang telah dirancang baik software maupun
hardware.
5. Pengujian Alat
Peralatan yang telah dibuat kemudian diuji apakah telah sesuai yang
telah direncanakan.
1.6.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
6
BAB 1
:
PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan
pembahasan, metodologi pembahasan, dan sistematika penulisan dari penulisan
laporan proyek ini.
BAB 2 :
LANDASAN TEORI
Membahas tentang grove moisture sensor SEN0100, Arduino leonardo, WiFi dan
alat – alat pendukung lainnya.
BAB 3 :
PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB 4 :
PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.
BAB 5 :
PENUTUP
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
kemungkinan pengembangan alat.
Universitas Sumatera Utara