NASKAH PUBLIKASI Desain Penyiram Taman Otomatis Tenaga Surya Mengacu Pada Kelembaban Tanah.

NASKAH PUBLIKASI

DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU
PADA KELEMBABAN TANAH

Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk
Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh:
JUNAIDI
D400 110 046

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
SURAKARTA
2015

HALAMAN PENGESAHAN
NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR


Naskah publikasi yang berjudul DE“AIN PENYIRAM TAMAN OTOMATI“
TENAGA “URYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH , telah disetujui dan
disahkan oleh Pembimbing Tugas Akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.

Dipersiapkan oleh

:

Nama

: JUNAIDI

NIM

: D400110046

Disetujui pada


:

Hari

:

Tanggal

:

Pembimbing Pendamping,

Hasyim Asy’ari, S.T., M.T

DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU
PADA KELEMBABAN TANAH
Junaidi, Aris Budiman, Hasyim Asy’ari
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
junaidy0046@gmail.com


ABSTRAKSI
Berbagai penelitian dilakukan untuk mengolah energi matahari yang
berlimpah luas di dunia, termasuk di Indonesia yang merupakan negara tropis.
Sekarang ini penggunaan panel surya mulai dikembangkan sebagai sumber
pembangkit energi listrik alternatif. Para peneliti mencari cara untuk
memanfaatkan panel surya sebagai alat yang dapat meringankan dan berguna
bagi masyarakat seperti penyiram taman yang bekerja secara otomatis dengan
mempertimbangkan kelembaban tanah. Penelitian ini bertujuan untuk membuat
desain penyiram taman otomatis tenaga surya mengacu pada kelembaban tanah.
Pada penyiram taman otomatis tenaga surya metode yang dilakukan
adalah merancang tempat untuk peletakan panel surya pada ketinggian 2 meter
diatas permukaan tanah dengan sudut kemiringan 300, pemasangan sprinkler di
daerah tanaman berada agar tanaman dapat tersirami air secara menyeluruh,
dan pemasangan sensor kelembaban tanah di permukaan tanah dengan jarak 1
meter dengan harapan sensor dapat bekerja sesuai nilai kelembaban tanah. Cara
pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait nilai tegangan dan
arus yang dihasilkan oleh panel surya, debit air, variasi semburan air dan lama
waktu pompa air agar dapat menyuplai. Peralatan yang digunakan untuk
pengukuran ini antara lain: luxmeter, digunakan untuk mengukur intensitas
cahaya. Amperemeter, digunakan untuk mengukur arus DC. Multitester,

digunakan untuk mengukur tegangan dan arus AC. Stopwatch, digunakan untuk
menghitung lamanya waktu.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pompa air aquarium dapat menyala
dan mati secara otomatis tanpa perantara manusia, hal ini karena adanya sensor
kelembaban tanah, apabila sensor menunjukkan nilai diatas 700 maka arduino
uno akan menyalurkan daya output menuju rangkaian relay sehingga pompa air
menyala. Sebaliknya, jika sensor kelembaban menunjukkan nilai kurang dari 700
maka arduino uno tidak menyalurkan daya output menuju rangkaian relay
sehingga sumber DC dari baterai tidak dapat disalurkan ke pompa air. Pengujian
pompa air tanpa menggunakan panel surya mampu menghidupkan pompa air
aquarium selama 25 menit. Hal ini karena secara penuh energi disuplai oleh aki
(accu). Sedangkan saat menggunakan panel surya untuk intensitas tertinggi yang
didapat saat penelitian adalah 102.000 lux, mampu menghidupkan pompa air
aquarium selama 55 menit. Pompa air aquarium dapat bekerja lebih lama dengan
selisih waktu 30 menit dibanding tanpa menggunakan panel surya.

Kata kunci : penyiram taman otomatis, panel surya, arduino, sensor kelembaban
tanah.
energi sebelum energi listrik tersebut
1. Pendahuluan

Energi matahari yang disediakan
Tuhan

untuk

khususnya

di

umat

manusia

Indonesia

sebagai

didapat untuk dimanfaatkan sebagai
alat yang berguna bagi masyarakat
seperti penyiram taman otomatis.


negara yang memiliki iklim tropis
sangatlah

berlimpah.

Penyiram tanaman ini dirancang

Selain

untuk mengelola air dengan benar

berlimpah dan tidak habis dipakai,

berdasarkan jenis tanah dan menjaga

energi

tidak


tanaman sehat dengan penyiraman

polusi.

Energi

tanaman pada waktu yang tepat,

dapat

langsung

yaitu ketika jumlah curah hujan

dimanfaatkan secara langsung, untuk

terbatas untuk penyediaan air pada

memanfaatkan


matahari

tanaman yang dikendalikan dengan

masih

sensor kelembaban tanah. Sensor

diperlukan peralatan seperti sel surya

kelembaban tanah merupakan sensor

(solar cell) untuk mengkonversi

yang mampu mendeteksi intensitas

energi

air di dalam tanah (moisture). Sensor


matahari

menimbulkan
matahari

tidak

menjadi

juga

energi

energi

matahari

listrik,

menjadi


energi

listrik.

ini

Konversi

energi

merupakan

berupa

berbahan

lempeng
logam


konduktor

yang

sangat

dimana

sensitive terhadap muatan listrik.

bentuk energi dari yang satu menjadi

Kedua lempeng ini merupakan media

bentuk energi lain yang dibutuhkan.

yang akan menghantarkan tegangan

Pernyataan

analog yang nilainya relatif kecil.

suatu

proses

perubahan

tersebut

mengartikan
suatu

Tegangan ini nantinya akan diubah

bentuk energi, perlu adanya energi

menjadi tegangan digital yang akan

lain yang dikonversikan menjadi

menjadi

energi yang dibutuhkan tersebut.

diproses ke dalam mikrokontroler.

bahwa

untuk

memperoleh

masukan

sistem

untuk

untuk

Atas dasar kenyataan itu, perlu

mendapatkan energi listrik yang

dihadirkan suatu alat yang dapat

tidak

membantu

Salah

satu

dapat

contohnya

diperoleh

secara

langsung, tetapi ada proses konversi

meringankan

kegiatan

menyiram tanaman dalam bentuk

sistem yang dapat bekerja secara
otomatis. Dengan menggunakan alat
ini diharapkan penyiraman tanaman
dapat dilakukan pada waktu dan saat
yang tepat. Skripsi ini mengambil
“Desain

judul

Penelitian
taman

desain

otomatis

penyiram

tenaga

surya

Taman

mengacu pada kelembaban tanah

Otomatis Tenaga Surya Mengacu

yang harus menjadi catatan antara

Pada Kelembaban Tanah” sebagai

lain : (1) Arus dan tegangan yang

upaya untuk memperoleh energi

dihasilkan oleh panel surya; (2)

alternatif dan dimanfaatkan sebagai

Debit air dan variasi semburan air;

media penyiram taman otomatis

dan (3) Lama waktu beban agar

tanpa perantara manusia.

dapat menyuplai

2.

Penyiram

2.2 Pengambilan Data

2.3 Bahan dan Peralatan

Metode Penelitian

Bahan dan peralatan utama yang

2.1 Jadwal Penelitian
Penelitian
laporan

dan

desain

pembuatan

penyiram

taman

otomatis tenaga surya mengacu pada
kelembaban tanah dilakukan dalam
jangka waktu 10 minggu.

Pada

penelitian terdapat kendala yakni
dalam pembelian bahan, sehingga
waktu penelitian menjadi lebih lama
dari

jadwal

yang

telah

dibuat

sebelumnya.
Tempat

penelitian

desain

penyiram taman otomatis tenaga
surya mengacu pada kelembaban
tanah dilakukan di desa gumpang
kecamatan kartasura tepatnya di
lapangan gumpang.

digunakan

untuk

mendukung

penelitian ini adalah sebagai berikut:
(1) Panel surya 100 Wp; (2) PWM
Solar charge controller 20A; (3)
Arduino

UNO;

(4)

Sensor

kelembaban tanah; (5) Inverter 2.000
Watt; (6) Baterai (Accu) 9 Ah; (7)
Sprinkler; (8) Pompa air merk Aqua
king 60 Watt; (9) Rangkaian Relay;
(10) Penghantar (kabel). Peralatan
yang digunakan dalam penelitian
diantaranya sebagai berikut: (1) Tool
Kit; (2) Multitester; (3) Ampere
meter; (4) Lux meter; (5) Tang
ampere; (6) Pipa air; dan (7) Tiang
penyangga sel surya.

otomatis dan bisa digunakan sebagai
energi alternatif.
Penelitian

2.4 Flowchart Penelitian

awal

dengan

melakukan

desain

pompa

sprinkler.
selesai,

dilakukan
perancangan

aquarium

dan

Setelah

perancangan

dilakukan

pemasangan

pompa air dengan ditambah beberapa
komponen, seperti: panel surya, solar
charge controller, baterai (accu),
rangkaian relay, arduino uno dan
inverter.
satu

Penelitian

buah

panel

menggunakan
surya

dengan

kemampuan panel 100Wp. Panel
surya dipasang pada tempat yang
terpapar

Gambar 1. Flowchart Penelitian

sinar

matahari

langsung.

Berikut

rangkaian

yang

adalah
digunakan

secara
sistem
pada

penelitian ini.

3. Hasil Penelitian
Penelitian
pemanfaatan

mengenai
panel

surya

untuk

menghidupkan dan memaksimalkan
kinerja pompa menggunakan 2 buah
pompa

air

aquarium

dengan

kapasitas daya 60 watt, satu buah

Gambar 2. Diagram Sistem

panel surya dengan kapasitas 100
Wp dan baterai 9 Ah. Komponenkomponen
mampu

tersebut

diharapkan

memaksimalkan

kinerja

pompa air yang bekerja secara

Rangkaian
Selanjutnya dilakukan pengujian
kinerja

pompa

air,

Pengujian

dilakukan pada hari selasa, 28 april
2015 dengan ketinggian pompa air

2,5

meter.

Hasil

pengujian

ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 1. Hasil Pengujian Pompa Air dengan Ketinggian Pompa Air 2,5 Meter.

Rata-rata tegangan, arus, daya,
debit air dan ketahanan aki dari hasil

pengujian

pompa

air

dengan

P panel = V panel x I panel

ketinggian pompa air 2,5 meter
adalah sebagai berikut:

3. Beban sesudah inverter (AC)

1. Panel surya
Rata-rata

= 93,1 Watt

Rata-rata
tegangan

pada

tegangan

pada

beban sesudah inverter (AC)

panel surya

V =

V panel =
= 201 V
= 17,75 V

Rata-rata arus pada beban

Rata-rata arus pada panel

sesudah inverter (AC)

surya
I =
I panel =

= 0,61 A
= 2,75 A

Rata-rata daya pada beban

Rata-rata daya pada panel
surya
P panel = V panel x I panel

sesudah inverter (AC)
P panel = V panel x I panel

= 122,61 Watt

= 48,81 Watt
2. Beban sebelum inverter (DC)
Rata-rata

tegangan

4. Debit air
Rata-rata debit air dari Sumur

pada

beban sebelum inverter (DC)

V =

Q =

= 8 lt/ menit
Rata-rata debit air dari Bak

= 12 V

Penampungan

Rata-rata arus pada beban
sebelum inverter (DC)
I =

Q =

= 8 lt/ menit

= 7,76 A
Rata-rata daya pada beban
sebelum inverter (DC)

5. Ketahanan aki

Rata-rata

ketahanan

aki

dengan kedalaman air 2,5

dapat dilihat pada gambar grafik
3. dan 4. berikut.

meter

t =
= 38 menit
Berdasarkan hasil analisa
dan pengujian yang dilakukan
oleh peneliti ditemukan bahwa
semakin besar intensitas cahaya
maka

semakin

lama

kinerja

Gambar 3. Grafik Perbandingan

pompa aquarium hal ini karena

Intensitas Cahaya terhadap Arus

adanya suplai energi listrik dari

dan Tegangan Panel Surya

panel surya ke baterai (accu)
tetapi panel surya kurang dapat
maksimal

dikarenakan

beban

yang lebih besar dibandingkan
dengan

kapasitas

yang

dihasilkan oleh panel surya,
sehingga

panel

surya

memerlukan baterai atau accu
untuk

membantu

energi

untuk

menyuplai

menghidupkan

pompa air aquarium.

Gambar 4. Grafik Perbandingan
Intensitas Cahaya terhadap
Ketahanan Aki

Untuk melihat lebih jelas
perbandingan intensitas cahaya
terhadap

arus

dan

tegangan

4. Simpulan
Pengujian

yang

dilakukan

panel surya maupun intensitas

peneliti menunjukkan bahwa beban

cahaya terhadap ketahanan aki

atau pompa air aquarium dapat

dari pengujian tersebut, maka

menyala dan mati secara otomatis
tanpa perantara manusia, hal ini

karena adanya sensor kelembaban

dibanding tanpa menggunakan panel

tanah yang telah diprogram sesuai

surya.

kebutuhan pengguna. Apabila sensor

Penelitian

dan

analisa

yang

kelembaban tanah menunjukkan nilai

dilakukan

diatas nilai 700 maka arduino uno

semakin

akan memberi alamat 1, artinya

maka semakin lama kinerja pompa

menyalurkan daya output menuju

aquarium hal ini karena adanya

rangkaian relay sehingga pompa air

suplai energi listrik dari panel surya

menyala. Sebaliknya, jika sensor

ke baterai (accu), Tetapi panel surya

kelembaban

kurang dapat maksimal karena beban

menunjukkan

nilai

menunjukkan
besar

lebih

bahwa

intensitas

besar

cahaya

kurang dari 700 maka arduino uno

yang

dibandingkan

akan memberi alamat 0, artinya tidak

dengan kapasitas yang dihasilkan

menyalurkan daya output menuju

oleh panel surya.

rangkaian relay sehingga sumber DC

DAFTAR PUSTAKA

dari baterai tidak dapat disalurkan ke

Hasan,

Hasnawiya.
Perancangan

pompa air.
Pengujian

yang

dilakukan

(2012).
Pembangkit

Tenaga Surya di Pulau Saugi.

saat

Jurnal Riset dan Teknologi

intensitas cahaya 0 atau saat tidak

Kelautan (JRTK). Vol 10

menggunakan panel surya, mampu

No.2: 169-179.

penulis

menunjukan

bahwa

menghidupkan pompa air aquarium
selama

25

Sukmawati, Arini. Gilang Rachman

menit.

Saat

tidak

menggunakan

panel

surya

daya

Perdana.

Tengku

secara penuh

disuplai oleh aki

Dinova.

(2012).

Okky
Sistem

(accu). Sedangkan untuk intensitas

Kecerdasan

tertinggi yang didapat saat penelitian

Penyiram

adalah

Menggunakan Tenaga Surya.

102.000

lux,

mampu

menghidupkan pompa air aquarium

Skripsi.

selama

Institut

55

menit.

Pompa

air

aquarium dapat bekerja lebih lama
dengan selisih waktu 30 menit

Bandung.

Fuzzy

untuk

Tanaman

Ilmu

Komputasi

Teknologi

Telkom

Arie, Septayudha. Warsito Agung.

Berdasarkan

Intensitas

Karnoto. (2010). Fotovoltaik

Tenaga

Pompa

Universitas Muhammadiyah

Air

dengan

Menggunakan Inverter dan
Baterai.

Skripsi.

Teknik Elektro
Teknik

Surya.

Skripsi.

Surakarta

Jurusan
Fakultas

Prakoso,

Dhimas

Febriananda.

Universitas

(2014). Kinerja Pompa Air

dalam

Dengan Panel Surya Portable

Diponegoro

Bedasarkan Intensitas Panel

penelitiannya.

Surya. Skripsi. Universitas
Pahlevi, Reza. (2014). Pengujian
Karakteristik

Panel

Surya

Muhammadiyah Surakarta.