Perancangan Alat Ukur Kelembaban Tanah Menggunakan Metode Konfigurasi Wenner Berbasis Mikrokontroler Atmega 16

1

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Hubungan air, tanah dan tanaman tidak dapat dipisahkan karena tanah
menyimpan air yang dibutuhkan tanaman. Benyamin Lakitan (2001)
mengemukakan bahwa fungsi air bagi tanaman adalah sebagai reagen yang
penting untuk proses fotosintesis, sebagai pelarut unsur hara dan merupakan
unsur sel-sel dan jaringan tanaman (80%-90%). Selain itu yang perlu
diperhatikan bahwa agar tanaman dapat tumbuh dengan baik diperlukan kadar
air yang sesuai pada kebutuhan masing-masing tanaman. Dan setiap tanaman
memiliki nilai ambang persentase kadar air yang berbeda-beda. Untuk itulah
diperlukan adanya pengukuran kadar air dalam tanah tempat tanaman tumbuh
secara intensif untuk mengontrol pertumbuhan tanaman tersebut.
Ada beberapa teknik yang umum digunakan untuk mengukur kadar
kelembaban tanah, yaitu secara langsung melalui pengukuran perbedaan berat
tanah (disebut metode gravimetri) atau ssecara tidak langsung melalui
pengukuran sifat-sifat lain yang berhubungan erat dengan air tanah, dengan
menggunakan pengukuran sebaran neutron probe dan pengukuran waktu
hantaran listrik didalam tanah (time domain reflectrometry, TDR). Walaupun

penggunaan metode gravimetri memiliki tingkat akurasi yang tinggi, namun
membutuhkan waktu sekurang-kurangnya 24 jam untuk mengukurnya (waktu
yang relatif sangat lama) sedangkan kendala menggunakan metode sebaran
neutron dan TDR adalah harga kedua alat tersebut yang sangat mahal dan
berbahaya

karena

pada

penggunaan

teknik

sebaran

neutron

probe

menggunakan bahan radioaktif.
Oleh karena itu, perlu adanya alternatif lain untuk mendeteksi kadar air
tanah dengan menggunakan metode yang lebuh cepat, lebih akurat, lebih
praktis, aman dan ekonomis. Berdasarkan beberapa laporan penelitian
menyatakan bahwa adanya hubungan yang erat antara konduktivitas listrik
pada suatu media berpori (tanah atau batu) dengan kadar air, maka dalam
penelitian pengukuran kadar air tanah dilakukan dengan menggunakan metode
konfigurasi Wenner. Metode ini dapat mendeteksi perubahan potensial listrik

2

dalam tanah yang dipengaruhi oleh banyak atau sedikitnya kandungan air
dalam tanah tersebut pada saat arus listrik diinjeksikan dalam tanah.
Konfigurasi ini memiliki empat buah elektroda, dua elektroda sebagai
elektroda injeksi arus kedalam tanah (berada pada sisi terluar) dan dua buah
elektroda sebagai deteksi beda potensial akibat elektroda yang diinjeksi
dengan arus listrik (berada pada sisi dalam). Hasil deteksi beda potensial akan
dihubungkan ke sistem kontrol menggunakan mikrokontroller ATMega16 dan
akan ditampilkan pada display LCD.

1.2.Perumusan Masalah
Dari latar belakang diatas, diketahui bahwasanya kelembaban tanah sangat
penting dalam budidaya pertanian. Oleh karena itu dalam penelitian ini akan
dirancang alat yang dapat mengukur kelembaban tanah yang cepat, mudah,
akurat, praktis, ekonomis dan bersifat digital dengan rumusan masalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana merancang alat pendeteksian kelembaban tanah yang lebih
mudah, praktis, aman dan ekonomis menggunakan elektroda metode
konfigurasi Wenner
2. Bagaimana merancang program untuk dapat memproses tegangan keluaran
yang diperoleh dari elektroda metode konfigurasi Wenner supaya bersifat
digital
3. Bagaimana

menganalisis tegangan output dari elektroda metode

konfigurasi Wenner sebagai indikator dari kelembaban tanah

1.3.Pembatasan Masalah
Dalam

merancang

alat

pendeteksi

kelembaban

tanah

mikrokontroller Atmega 16, dengan batasan-batasan sebagai berikut :
1. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium
2. Elektroda yang digunakan : kawat tembaga berdiameter 1,5 mm
3. Subjek yang akan dideteksi adalah kelembaban tanah
4. Sampel yang digunakan adalah tanah kompos
5. Wadah sampel yang digunakan adalah pot

berbasis

3

6. Air yang digunakan adalah aquadest

1.4.Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian adalah :
1. Memperoleh cara dalam pendekatan pengukuran kelembaban tanah
melalui system alat yang dibuat.
2. Membandingkan hasil ukur kelembaban tanah menggunakan sensor
elektroda konfigurasi Wenner berbasis mikrokontroller Atmega 16 dengan
hasil ukur kelembaban tanah menggunakan metode Gravimetri.

1.5.Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian :
1. Menghasilkan alat ukur kelembaban tanah yang lebih mudah, praktis,
aman, ekonomis dan bersifat digital untuk pengontrolan kelembaban tanah
2.

Membantu petani dalam meningkatkan produksi pertanian menggunakan
teknilogi tepat guna melalui pengontrolan kelembaban tanah

1.6.Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Fisika, Universitas
Sumatera Utara meliputi perancangan alat, pengujian sistem sensor serta
pengukuran kadar kelembaban tanah dengan metode Gravimetri.

1.7.Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian ini meliputi :
1. Tempat dan Waktu Penelitian
Pada bagian ini menjelaskan tempat berlangsungnya penelitian dan waktu
pelaksanaan penelitian.
2. Peralatan, bahan dan komponen
Berisi daftar peralatan, bahan dan komponen yang digunakan selama
penelitian berlangsung.
3. Diagram Blok

4

Pada bagian ini meliputi diagram blok cara kerja alat dan diagram alir
program. Pada diagram blok cara kerja alat menjelaskan setiap bagian dari

rangkaian yang digunakan pada alat sedangkan pada diagram alir program
menjelaskan kerja program pada alat.
4. Prosedur Penelitian
Pada Sub bab ini menjelaskan tahapan-tahapan proses penelitian, meliputi
perancangan dan pengujian rangkaian sistem sensor terhadap sampel,
metode perhitungan kadar air tanah dengan metode gravimetri dan metode
analisis data yang digunakan.