penyiram tanaman otomatis dan pemantau ...repository.usd.ac.id/38487/2/165114038_full.pdfjaringan...
Post on 15-Feb-2021
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
TUGAS AKHIR
PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS DAN
PEMANTAU KONDISI TANAH JARAK JAUH
DENGAN DETEKSI LOKASI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh:
JONATHAN
NIM : 165114038
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
i
TUGAS AKHIR
PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS DAN
PEMANTAU KONDISI TANAH JARAK JAUH
DENGAN DETEKSI LOKASI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh:
JONATHAN
NIM : 165114038
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
FINAL PROJECT
AUTOMATIC WATERING AND REMOTE
MONITORING OF SOIL CONDITION WITH
DETECTION OF LOCATION
In a partial fulfilment of the requirements
for the degree of Sarjana Teknik
Department of Electrical Engineering
Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University
JONATHAN
NIM : 165114038
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO:
“DUM VIVIMUS VIVAMUS”
----------
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
viii
INTISARI
Di dalam kehidupan sehari-hari para penggemar dan pengusaha tanaman maupun
petani pasti memiliki lebih dari satu tanaman yang perlu dirawat setiap hari. Tidak adanya
penyiraman dapat menjadi permasalahan yang serius bagi pemilik tanaman jika harus
meninggalkan tanaman dalam jangka waktu yang cukup lama.
Sebuah penyiram tanaman otomatis dibuat untuk menanggulangi hal tersebut dapat
digunakan dengan jarak jauh. Alat penyiram tanaman mampu mempermudah pengguna
untuk memantau kondisi tanaman tersebut tanpa harus melihat kondisi tanaman di lapangan.
Sistem penyiram tanaman otomatis menggunakan mikrokontroler ESP32 sebagai pengendali
sensor soil moisture, LDR, relay dan driver motor DC L298N. Pada kondisi tanah kering
pompa air akan menyala dan saat kondisi tanah lembab atau basah pompa tidak menyala,
begitu juga ketika ada cahaya motor DC akan membuka gorden tanaman sedangkan saat
tidak ada cahaya motor DC menutup gorden. Jaringan Wi-Fi adalah satu solusi alternatif
untuk memantau dan mengontrol pompa air ketika melakukan penyiraman. Data penyiram
tanaman dapat dimonitoring pada jarak dekat maupun jarak jauh sesuai prinsip Internet Of
Things (IoT).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penyiram tanaman otomatis dan kondisi tanah
jarak jauh dengan deteksi lokasi dapat berjalan dengan baik, dengan tingkat keberhasilan
100%.
Kata kunci: Penyiram tanaman, ESP32, Blynk, Internet Of Things.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ix
ABSTRACT
In everyday life, plant enthusiasts and entrepreneurs as well as farmers must have
more than one plant that needs to be cared for every day. Lack of watering can be a serious
problem for plant owners if they have to leave the plant for a long time.
An automatic plant watering created to combat this can be used remotely. Plant
sprinklers can make it easier for users to monitor the condition of these plants without having
to look at plant conditions in the field. The automatic plant sprinkler system uses an ESP32
microcontroller to control of the sensor soil moisture, LDR, relay and driver L298N DC
motor. In dry land conditions the water pump will turn on and when the soil conditions are
moist or wet the pump will not turn on, as well as when there is light the DC motor will open
the plant curtains while when there is no light the DC motor closes the curtains. Wi-Fi
network is an alternative solution for monitoring and controlling the water pump while doing
flushing. Plant watering data can be monitored at close and long distances according to the
principles of the Internet of Things (IoT).
The results of this study indicate that automatic watering and remote monitoring of
soil condition with detection of location worked well, with a 100% success rate.
Keywords: Watering plant, ESP32, Blynk, Internet Of Things.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................................. iii
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................. iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ..................................................... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ............... vii
INTISARI ........................................................................................................................... viii
ABSTRACT ........................................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x
DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ................................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................... 2
1.4 Metodologi Penelitian ............................................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 4
2.1 Dasar Sistem Kendali .............................................................................................. 4
2.1.1 Open Loop ....................................................................................................... 4
2.1.2 Closed loop ...................................................................................................... 4
2.2 Internet Of Things (IoT) ......................................................................................... 5
2.3 Mikrokontroler ........................................................................................................ 5
2.3.1 Arduino Uno R3 .............................................................................................. 5
2.3.2 Spesifikasi Arduino Uno ................................................................................. 6
2.3.3 Komunikasi Serial Arduino ............................................................................. 7
2.4 Wireless Local Area Network (WLAN) .................................................................. 8
2.5 Kelembaban tanah (Kadar air) ................................................................................ 8
2.6 Sensor Soil Moisture ............................................................................................... 8
2.6.1 Prinsip kerja Soil Moisture .............................................................................. 9
2.7 Sensor Light Dependent Resistor (LDR) .............................................................. 10
2.7.1 Prinsip Kerja LDR ......................................................................................... 10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiii
2.7.2 Rangkaian Dasar LDR ................................................................................... 11
2.8 Analog to Digital Converter (ADC) ..................................................................... 12
2.9 Motor DC .............................................................................................................. 13
2.9.1 Prinsip Arah Putaran Motor ........................................................................... 16
2.9.2 Driver Motor DC L298N ............................................................................... 16
2.10 Relay ..................................................................................................................... 17
2.11 Pompa Air ............................................................................................................. 18
2.12 Modul Wi-Fi ESP8266-01 .................................................................................... 19
2.13 Aplikasi Blynk ...................................................................................................... 20
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ............................................................................. 22
3.1 Proses Kerja Sistem .............................................................................................. 22
3.2 Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 23
3.2.1 Perancangan Konstruksi Perangkat Keras ..................................................... 23
3.2.2 Perancangan Penggerak Gorden Tanaman .................................................... 26
3.2.3 Perancangan Pengkabelan Alat ..................................................................... 27
3.3 Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 28
3.3.1 Flowchart Pengiriman Data .......................................................................... 28
3.3.2 Flowchart Proses Kerja Sistem ..................................................................... 29
3.3.3 Flowchart Pembacaan Sensor Soil Moisture ................................................. 31
3.3.4 Flowchart Pembacaan Sensor LDR .............................................................. 32
3.4 Perancangan Tampilan Blynk ............................................................................... 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 34
4.1 Perubahan Perancangan ........................................................................................ 34
4.1.1 Perubahan Mikrokontroler ............................................................................. 34
4.1.2 Perubahan nilai Analog to Digital Converter (ADC) .................................... 35
4.1.3 Perubahan Penggerak Gorden Tanaman........................................................ 36
4.1.4 Perubahan Tampilan Blynk ........................................................................... 37
4.2 Implementasi Perangkat Keras ............................................................................. 38
4.2.1 Bentuk Fisik Alat .......................................................................................... 38
4.2.2 Rangkaian Elektronik Alat ............................................................................ 39
4.3 Hasil Pengujian Sistem ......................................................................................... 39
4.3.1 Hasil Data Keseluruhan Sistem ..................................................................... 40
4.3.2 Pengujian Keberhasilan Sensor Soil Moisture dengan Pompa DC ............... 41
4.3.3 Pengujian Keberhasilan Sensor LDR dengan Motor DC .............................. 43
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiv
4.4 Pengujian Jangkauan Wi-Fi .................................................................................. 46
4.5 Implementasi Monitoring Blynk ........................................................................... 47
4.6 Pembahasan Perangkat Lunak .............................................................................. 48
4.6.1 Library yang digunakan ................................................................................ 48
4.6.2 Inisialisasi Variabel dan Konfigurasi I/O ...................................................... 48
4.6.3 Listing Program Koneksi Jaringan ................................................................ 49
4.6.4 Listing Program Proses Kirim Data ke Blynk ............................................... 50
4.6.5 Listing Program Pembacaan Sensor Soil Moisture ....................................... 50
4.6.6 Listing Program Pembacaan Sensor LDR ..................................................... 52
4.6.7 Listing Program Utama .................................................................................. 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 58
5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 58
5.2 Saran ..................................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 59
LAMPIRAN ........................................................................................................................ 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Open Loop ........................................................................................................ 4
Gambar 2.2. Closed loop ....................................................................................................... 4
Gambar 2.3. Arduino Uno Atmega328/P .............................................................................. 6
Gambar 2.4. Pin Mapping Atmega 168/328 .......................................................................... 6
Gambar 2.5. Bentuk Fisik Sensor Media Tanam................................................................... 9
Gambar 2.6. LDR 11mm ..................................................................................................... 10
Gambar 2.7. Rangkaian Pembagi Tegangan ....................................................................... 11
Gambar 2.8. Motor DC Sederhana ...................................................................................... 13
Gambar 2.9. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ........................ 14
Gambar 2.10. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ...................... 14
Gambar 2.11. Medan magnet mengelilingi konduktor dan di antara kutub ........................ 14
Gambar 2.12. Reaksi garis fluks .......................................................................................... 15
Gambar 2.13. Prinsip kerja motor DC ................................................................................. 16
Gambar 2.14. Konfigurasi Pin Driver L298N ..................................................................... 17
Gambar 2.15. Modul Relay.................................................................................................. 18
Gambar 2.16. Pompa air DC 12V........................................................................................ 19
Gambar 2.17. Modul ESP8266-01 ...................................................................................... 19
Gambar 2.18. Membuat project Blynk ................................................................................ 20
Gambar 2.19. Auth Token dan Widget Box pada Blynk ...................................................... 21
Gambar 2.20. Pengaturan Button Settings pada Blynk ........................................................ 21
Gambar 3.1. Diagram Blok Proses Kerja Sistem ................................................................ 22
Gambar 3.2. Pandangan kanan alat penyiram tanaman ....................................................... 23
Gambar 3.3. Pandangan kiri alat penyiram tanaman ........................................................... 24
Gambar 3.4. Pandangan depan alat penyiram tanaman ....................................................... 24
Gambar 3.5. Pandangan samping kanan alat penyiram tanaman ........................................ 25
Gambar 3.6. Dimensi alat penyiram tanaman ..................................................................... 25
Gambar 3.7. Penggerak Gorden Tanaman........................................................................... 26
Gambar 3.8. Tampak Atas Papan Arduino Uno .................................................................. 27
Gambar 3.9. Flowchart Pengiriman Data ............................................................................ 29
Gambar 3.10. Flowchart Proses Kerja Sistem .................................................................... 30
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xvi
Gambar 3.11. Flowchart Pembacaan Sensor Soil Moisture ................................................ 31
Gambar 3.12. Flowchart Pembacaan Sensor LDR ............................................................. 32
Gambar 3.13. Rancangan Tampilan Blynk ......................................................................... 33
Gambar 4.1. Kendala connecting Wi-Fi Arduino Uno dan ESP8266-01 ............................ 35
Gambar 4.2. Hubungan antara nilai tegangan dan pembacaan ADC .................................. 36
Gambar 4.3. Perubahan Penggerak Gorden Tanaman ......................................................... 36
Gambar 4.4. Perubahan tampilan Blynk .............................................................................. 37
Gambar 4.5. Bentuk Fisik .................................................................................................... 38
Gambar 4.6. Rangkaian Elektronik Alat ............................................................................. 39
Gambar 4.7. Kalibrasi Sensor LDR ..................................................................................... 44
Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Sensor LDR dengan Digital Light Meter AS803 .......... 45
Gambar 4.9. Hasil jangkauan jarak Wi-Fi. .......................................................................... 46
Gambar 4.10. Tampilan Blynk ............................................................................................ 47
Gambar 4.11. Library yang digunakan Sistem .................................................................... 48
Gambar 4.12. Variabel yang digunakan Sistem .................................................................. 48
Gambar 4.13. Konfigurasi Pin I/O ...................................................................................... 49
Gambar 4.14. Inisialisasi Koneksi Jaringan ........................................................................ 49
Gambar 4.15. Koneksi Jaringan Terhubung ........................................................................ 49
Gambar 4.16. Serial.begin yang digunakan dan Server Blynk ........................................... 50
Gambar 4.17. Auth Token Blynk ......................................................................................... 50
Gambar 4.18. Listing Program Pembacaan Sensor Soil Moisture ....................................... 51
Gambar 4.19. Listing Program Pembacaan Sensor LDR .................................................... 52
Gambar 4.20. Listing Program Utama ................................................................................. 53
Gambar 4.21. Listing Void Setup ......................................................................................... 54
Gambar 4.22. Listing Program Soil Pompa ......................................................................... 54
Gambar 4.23. Lanjutan Listing Program Soil Pompa .......................................................... 55
Gambar 4.24. Listing Program LDR Motor ........................................................................ 56
Gambar 4.25. Lanjutan Listing Program LDR Motor ......................................................... 57
Gambar 4.26. Listing Program Void Loop ........................................................................... 57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Karakteristik Papan Arduino Uno ........................................................................ 7
Tabel 2.2. Range sensor Soil Moisture .................................................................................. 9
Tabel 2.3. Fungsi Pin Relay ................................................................................................. 18
Tabel 3.1. Keterangan bagian alat ....................................................................................... 23
Tabel 3.2. Keterangan bagian alat ....................................................................................... 26
Tabel 3.3. Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor Soil Moisture ...................................... 27
Tabel 3.4. Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor LDR ................................................... 27
Tabel 3.5. Rangkaian Arduino Uno dengan Relay .............................................................. 28
Tabel 3.6. Rangkaian Arduino Uno dengan Driver motor L298N ...................................... 28
Tabel 3.7. Rangkaian Arduino Uno dengan Wi-Fi ESP8266 .............................................. 28
Tabel 4.1. Keterangan bagian alat ....................................................................................... 37
Tabel 4.2. Keterangan Bentuk Fisik Alat Penyiram Tanaman ............................................ 38
Tabel 4.3. Keterangan Rangkaian Elektronik Alat .............................................................. 39
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem ................................................................. 40
Tabel 4.5. Pembacaan Nilai Soil Moisture Sistem 1 ........................................................... 42
Tabel 4.6. Pembacaan Nilai Soil Moisture Sistem 2 ........................................................... 43
Tabel 4.7. Pembacaan nilai LDR Sistem 1 .......................................................................... 44
Tabel 4.8. Pembacaan nilai LDR Sistem 2 .......................................................................... 45
Tabel 4.9. Pengukuran kecepatan gorden membuka dan menutup ..................................... 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di dalam kehidupan sehari-hari para penggemar dan pengusaha tanaman maupun
petani pasti memiliki lebih dari satu tanaman yang perlu dirawat setiap hari. Oleh sebab itu,
salah satu perawatan yang paling penting untuk diperhatikan adalah dengan memberikan
penyiraman air.
Tidak adanya penyiraman dapat menjadi permasalahan yang serius bagi pemilik
tanaman jika harus meninggalkan tanaman dalam jangka waktu yang cukup lama [1].
Tumbuhan merupakan salah satu makhluk hidup yang pasti membutuhkan air untuk
perkembangan hidupnya. Banyak sekali faktor – faktor yang dapat mempengaruhi
perkembangan tumbuhan tersebut, misalnya faktor suhu, kelembaban tanah, kebutuhan akan
penyinaran, ataupun intensitas cahaya yang cukup. Tanah yang subur merupakan salah satu
syarat agar tanaman dapat tumbuh dengan baik dan subur. Tingkat kesuburan dapat
dipengaruhi dengan intensitas air yang dikandungnya. Kebutuhan air yang cukup menjadi
faktor penting dalam melakukan kegiatan fotosintesis. Jika hal ini tidak diperhatikan, maka
tanaman akan cepat layu dan mati [2].
Gunawan, M.S. pada tahun 2018 telah membuat “Rancang Bangun Alat Penyiram
Tanaman Otomatis Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah” [3]. Alat yang dibuat
menggunakan sensor soil moisture kelembaban tanah sebagai penentu kapan tanaman
membutuhkan air, sehingga alat akan melakukan penyiraman tanaman secara otomatis.
Jurnal lainnya yang telah ada, yaitu Erricson Zel Kafiar dan kawan-kawan, pada
tahun 2018 tentang “Rancang Bangun Penyiram Tanaman Berbasis Arduino Uno
Menggunakan Sensor Kelembaban YL-39 Dan YL-69” [2]. Sistem penyiram tanaman yang
telah dibuat dapat menyiram tanaman secara otomatis. Android akan menerima dan
menampilkan nilai dari kondisi tanah apakah kering, lembab atau basah sesuai dengan
pembacaan dari sensor kelembaban tanah.
Jacquline M.S dan kawan-kawan, pada tahun 2017 telah melakukan penelitian yaitu
“Perancangan Alat Penyiram Tanaman Otomatis berbasis Sensor dan Mikrokontroler [4].
Alat yang dibuat dapat melakukan fungsi deteksi kadar kelembaban air tanah dan juga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
2
melakukan fungsi penyiraman sesuai dengan kebutuhan air yang diperlukan oleh tanaman.
Berdasarkan permasalahan di atas, peneliti membuat alat penyiram tanaman otomatis
perbedaannya yaitu menggunakan kendali jarak jauh melalui aplikasi smartphone. Jenis
tanaman yang disiram secara otomatis adalah tanaman lidah mertua. Alat ini menggunakan
sensor kelembaban tanah untuk mengetahui kadar air di dalam tanah serta sensor LDR untuk
mengetahui berapa intensitas cahaya matahari. Aktuator yang digunakan berupa motor DC
sebagai pembuka dan penutup gorden. selain itu pompa air DC digunakan untuk menyiram
tanaman. Data yang sudah diperoleh dari masing-masing sensor akan dikirimkan ke aplikasi
Blynk menggunakan modul Wi-Fi ESP8266 sebagai pengiriman data.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan alat penyiram tanaman
otomatis.
Adapun manfaat yang diharapkan dari alat penyiram tanaman otomatis berbasis
Mikrokontroller Arduino Uno ini adalah:
a. Bagi peneliti:
- Menambah pengalaman dan pengetahuan khususnya pada perkembangan sistem
pengawasan dan pengendalian penyiram tanaman otomatis dan aplikasi perangkat
keras dan perangkat lunak.
- Memperluas pengetahuan peneliti mengenai Mikrokontroller Arduino Uno.
b. Bagi penggemar dan pengusaha tanaman maupun petani:
- Memudahkan dan membantu meningkatkan efektifitas dan efisiensi waktu dalam
penyiraman tanaman.
- Meningkatkan pendapatan para penggemar atau pengusaha tanaman maupun petani
karena dengan alat ini bercocok tanam tidak tergantung lagi dengan musim hujan.
1.3 Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah dalam penelitian pembuatan alat penyiram tanaman
berbasis Mikrokontroller Arduino Uno adalah sebagai berikut:
1. Proses pengiriman data menggunakan modul Wi-Fi ESP8266.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Uno sebagai pengendali.
3. Sensor kelembaban tanah untuk mengetahui berapa resistansi tanah yang diukur
sesuai dengan range batas yaitu: kering > 650, lembab < 650 dan > 300, basah < 300.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
3
4. Sensor LDR untuk mengetahui berapa resistansi intensitas cahaya matahari yang
diukur sesuai dengan range batas yaitu: < 400 gorden menutup dan > 500 gorden
membuka.
5. Pembahasan tentang ilmu tanah dan variabel-variabel lainnya yang berkaitan dengan
tanah tidak dibahas.
6. Pompa air DC 12V digunakan untuk menyiram tanaman.
7. Aktuator menggunakan motor DC 5V untuk membuka dan menutup gorden
tanaman.
1.4 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Studi pustaka
Tahap awal dalam penelitian ini dimulai dari mengumpulkan informasi yang
bersangkutan dengan judul tugas akhir berupa referensi tentang alat penyiram
tanaman, referensi dari internet berupa jurnal, artikel, data sheet dari sensor soil
moisture dan sensor LDR.
2. Perancangan perangkat keras dan lunak
Tahap kedua bertujuan mencari model yang optimal dari sistem yang akan dibuat
dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan
yang telah ditentukan serta merancang program sesuai dengan alat yang akan dibuat.
3. Pengujian alat dan pengambilan data
Tahap keempat bertujuan melakukan pengujian pada alat secara keseluruhan baik
perangkat keras maupun perangkat lunak sesuai dengan yang diinginkan, serta
memperhatikan komunikasi modul Wi-Fi ESP8266 dengan Blynk. Data yang
diambil adalah nilai Analog to Digital Converter (ADC) dari masing-masing sensor,
waktu yang diperlukan motor DC membuka atau menutup gorden dan waktu pompa
air menyiram tanaman.
4. Analisis dan kesimpulan
Analisis berdasarkan hasil pengujian tingkat keberhasilan dari alat penyiram
tanaman. Indikator keberhasilan pada alat yaitu saat sensor soil moisture membaca
secara akurat kondisi tanah serta pompa air menyiram tanaman lalu motor DC
membuka atau menutup gorden tanaman saat sensor LDR membaca nilai intensitas
cahaya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Dasar Sistem Kendali
Sistem kendali adalah proses pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau
beberapa besaran (variabel atau parameter) sehingga berada pada suatu harga atau range
tertentu [5]. Pada penelitian ini menggunakan sistem kendali Closed loop.
2.1.1 Open Loop
Open loop control atau kontrol lup terbuka adalah suatu sistem keluaran yang tidak
mempunyai pengaruh terhadap aksi control [6]. Artinya, sistem kontrol terbuka keluarannya
tidak dapat digunakan sebagai umpan balik dalam memberi masukan. Open Loop
ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Open Loop [6]
2.1.2 Closed loop
Closed loop control atau kontrol lup tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal
keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengendalian. Jadi, sistem kontrol lup
tertutup adalah sistem kontrol berumpan balik [6].
Gambar 2.2. Closed loop [6]
Sinyal kesalahan yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan
balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran dan turunannya),
diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem
mendekati harga yang diinginkan. Closed Loop ditunjukkan pada Gambar 2.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
5
2.2 Internet Of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) merupakan suatu jaringan yang menghubungkan berbagai
objek yang memiliki identitas pengenal serta alamat IP, sehingga dapat saling berkomunikasi
dan bertukar informasi mengenai dirinya maupun lingkungan yang diinderanya [7]. Objek-
objek dalam IoT dapat menggunakan maupun menghasilkan layanan-layanan dan saling
bekerjasama untuk mencapai suatu tujuan bersama. Dengan kemampuannya ini, IoT telah
menggeser definisi internet sebagai komputasi dimana saja kapan saja bagaimana saja,
menjadi apa saja siapa saja dan layanan apa saja. Salah satu isu yang masih menjadi
kelemahan dalam implementasi IoT adalah masalah keamanan dan privasi. Serangan
terhadap keamanan IoT dapat mencakup serangan terhadap label RFID, jaringan komunikasi
maupun pada privasi data. Untuk mencegah dan mengatasinya dibutuhkan mekanisme dan
protokol keamanan.
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler dapat disamakan dengan processor. Dalam mikrokontroler program
akan diolah dan nantinya akan di kirimkan ke perangkat output. Ukuran dari mikrokontroler
berbentuk kecil. Namun, mikrokontroler memiliki elemen – elemen dasar yang sama dengan
komputer walaupun sederhana.
Mikrokontroler digunakan sebagai pengolah perintah yang berupa program dari
masukan sehingga menjadi keluaran yang diinginkan. Masukan dari mikrokontroler dapat
berupa tombol, sensor, kamera, atau langsung dari komputer. Bagian keluaran
mikrokontroler dapat berupa motor, lampu, solenoid, maupun alat suara. Kini keluaran
mikrokontroler dapat mengontrol sebuah sistem [8].
2.3.1 Arduino Uno R3
Arduino merupakan sebuah platform yang bersifat open source, berbasis hardware
dan software yang fleksibel, dirancang untuk memudahkan para hobi, desain dalam
membuat suatu objek. Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler yang di dalamnya
terdapat IC Atmega328 atau bisa menggunakan Atmega 8 dan Atmega 168 sesuai dengan
kebutuhan pengguna. Dalam papan Arduino Uno terdapat port atau pin yang banyak
digunakan untuk masukan dan keluaran [9]. Gambar 2.3 menunjukkan papan Arduino Uno
Atmega328/P dan Gambar 2.4 menunjukkan deskripsi pin mapping Atmega 168/328.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
6
Gambar 2.3. Arduino Uno Atmega328/P [9]
Gambar 2.4. Pin Mapping Atmega 168/328 [9]
2.3.2 Spesifikasi Arduino Uno
Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328. Arduino Uno mempunyai 14 pin digital input/output (6 sebagai output PWM),
6 input analog, 16 Mhz osilator kristal, terdapat koneksi USB, power jack, ICSP header dan
tombol reset. Papan Arduino Uno memiliki beberapa pin di antaranya: Serial pin 0 dan 1,
external intterups pin 2 dan 3, PWM di pin 3,5,6,9 dan 11, SPI pin 10, 11, 12, LED pin 13
dan TWI pin A4 dan A5. Ketika LED pin 13 berkedip bahwa arduino diaktifkan dan saat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
7
direset maka pin 13 juga akan berkedip. Terdapat fungsi pada tiap pin di antaranya pada
Tabel 2.1 menunjukkan karakteristik papan Arduino Uno.
- Serial: terdapat di pin 0 (Rx) dan 1 (Tx), digunakan untuk menerima dan mengirim
serial data yang berupa tegangan TTL (5V dan 0V).
- Eksternal interrupt: terdapat di pin 2 dan pin 3 yang digunakan untuk interupsi baik
itu rising atau falling edge.
- Pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11: untuk mengatur Pulse Width Modulator (PWM). Keluaran
berupa 8 bit PWM.
- Pin A4 dan A5: berupa Serial Data (SDA) dan Serial Clock (SCL).
Tabel 2.1. Karakteristik Papan Arduino Uno
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan pengoperasian 5V
Tegangan input yang disarankan 7-12V
Batas tegangan input 6-20V
Jumlah pin I/O digital 14 (6 di antaranya keluaran PWM)
Jumlah pin input analog 6 pin
Arus DC tiap pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Memori flash 32KB (ATmega328)
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
2.3.3 Komunikasi Serial Arduino
Komunikasi Serial Arduino R3 menggunakan 2 buah pin serial 0 (Rx) dan 1 (Tx) pada
papan Arduino Uno R3 yang terhubung Atmega328. Komunikasi ini disediakan UART atau
USART TTL (5V). Papan Arduino Uno R3 dilengkapi dengan Atmega16U2 yang
memungkinkan komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai Com Port Virtual untuk
perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM
dan tidak ada driver eksternal. LED Rx dan Tx pada papan Arduino Uno akan berkedip
ketika data sedang dikirim melalui chip USB to serial dan koneksi USB ke komputer.
Atmega328 juga mendukung komunikasi I2C dan SPI.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
8
2.4 Wireless Local Area Network (WLAN)
WLAN adalah jaringan komputer yang menggunakan gelombang radio sebagai
media transmisi data [10]. Informasi (data) ditransfer dari satu komputer ke komputer lain
tanpa menggunakan kabel sebagai media perantara. Keuntungan jaringan WLAN, yaitu:
jangkauan jaringan lebih luas dibandingkan dengan jaringan yang menggunakan media
kabel, menyediakan akses informasi real time dan dapat dipasang dengan mudah, serta dapat
mengurangi penggunaan kabel.
2.5 Kelembaban tanah (Kadar air)
Kadar air tanah dinyatakan dalam persen volume yaitu persentase volume air
terhadap volume tanah. Air mempunyai fungsi yang penting dalam tanah, antara lain pada
proses pelapukan mineral dan bahan organik tanah, yaitu reaksi yang mempersiapkan hara
larut bagi pertumbuhan tanaman [15]. Selain itu, air juga berfungsi sebagai media gerak hara
ke akar-akar tanaman. Akan tetapi, jika air terlalu banyak tersedia, hara-hara dapat tercuci
dari daerah-daerah perakaran atau bila evaporasi tinggi, garam-garam terlarut mungkin
terangkat kelapisan tanah atas. Air yang berlebihan juga membatasi pergerakan udara dalam
tanah, merintangi akar tanaman memperoleh O2 sehingga dapat mengakibatkan tanaman
mati. Dua fungsi yang saling berkaitan dalam penyediaan air bagi tanaman yaitu
memperoleh air dalam tanah dan pengaliran air yang disimpan ke akar-akar tanaman. Jumlah
air yang diperoleh tanah sebagian bergantung pada kemampuan tanah yang menyerap air
cepat dan meneruskan air yang diterima dipermukaan tanah ke bawah. Akan tetapi jumlah
ini juga dipengaruhi oleh faktor-faktor luar seperti jumlah curah hujan tahunan dan sebaran
hujan sepanjang tahun.
2.6 Sensor Soil Moisture
Media tanam yang lembab memiliki nilai resistansi tertentu yang dipengaruhi oleh
jenis probe yang digunakan dan kadar air di dalam media tanam. Pemilihan pipa kuningan
sebagai probe sensor media tanam, lebih banyak digunakan karena ketahanan bahan
terhadap oksidasi dibandingkan bahan konduktor lainnya. Hal ini dijadikan sebagai bahan
pertimbangan mengapa pipa kuningan digunakan sebagai sensor media tanam karena sensor
media tanam selalu ditempatkan di dalam tanah dan berhubungan terus dengan air. Apabila
untuk sensor dipakai bahan yang mudah mengalami korosi, maka respon dari sensor itu
sendiri akan berkurang [1].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
9
Berdasarkan pengertian di atas, pada saat sensor kering, arus yang terdapat di pipa 1
tidak dapat mengalir ke pipa 2. Sedangkan pada saat lembab, air yang terkandung di dalam
tanah tersebut akan membasahi pipa 1 dan 2. Kondisi ini mengakibatkan arus yang terdapat
di pipa 1 dapat mengalir di pipa 2 dan mengakibatkan kepala sensor media tanam dapat
mengindikasikan perbedaan kelembaban di dalam media tanam. Seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Bentuk Fisik Sensor Media Tanam [1]
2.6.1 Prinsip kerja Soil Moisture
Sensor soil moisture adalah sensor kelembaban tanah yang bekerja dengan prinsip
membaca jumlah kadar air dalam tanah di sekitarnya. Sensor ini merupakan sensor ideal
untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman. Sensor ini menggunakan dua konduktor
untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca nilai resistansi untuk
mendapatkan tingkat kelembaban.
Tabel 2.2. Range sensor Soil Moisture
Rata-rata Nilai Data
Analog (DA) Sensor Nilai Range Keterangan
DA > 650 Kondisi Kering Sesuai
DA < 650 dan > 300 Kondisi Lembab Sesuai
DA < 300 Kondisi basah Sesuai
Pada penelitian ini range rata-rata nilai Data Analog (DA) sensor soil moisture tanah
apabila kering, lembab, dan basah berdasarkan pengukuran sampel tanah. Kondisi kering
ketika mendapatkan keluaran dengan range > 650. Kondisi lembab ketika mendapatkan
keluaran dengan range < 650 dan > 300. Kondisi basah ketika mendapatkan keluaran dengan
range basah < 300.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
10
2.7 Sensor Light Dependent Resistor (LDR)
Sensor Cahaya atau Light Dependent Resistor (LDR) Gambar 2.6 adalah salah satu
jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan
penerimaan cahaya [16]. Besarnya nilai hambatan pada sensor cahaya LDR tergantung pada
besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat
atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari
cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berubah-ubah
menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Dengan kata lain, fungsi LDR adalah
untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (kondisi terang)
dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap atau juga sebaliknya.
Gambar 2.6. LDR 11mm [11]
2.7.1 Prinsip Kerja LDR
LDR disebut juga sebagai photoresistor sebab alat ini akan memiliki resistansi yang
akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR terbuat
dari sebuah cakram semikonduktor seperti kadmium sulfida dengan dua buah elektroda pada
permukaannya [11]. Saat intensitas cahaya yang mengenai LDR sedikit, bahan dari cakram
LDR tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Hanya ada
sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya saat intensitas cahaya yang
mengenai LDR sedikit, LDR akan memiliki resistansi yang besar. Sedangkan pada saat
kondisi terang, intensitas yang mengenai LDR banyak. Energi cahaya yang diserap akan
membuat elektron bergerak cepat sehingga lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut.
Dengan banyaknya elektron bebas, muatan listrik lebih mudah untuk dialirkan. Artinya saat
intensitas cahaya yang mengenai LDR banyak, LDR akan memiliki resistansi yang kecil dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
11
menjadi konduktor yang baik. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang [16].
2.7.2 Rangkaian Dasar LDR
Ketika ingin menjadikan LDR sebagai sensor, dengan mengacu pada rangkaian
resistor sebagai pembagi tegangan seperti ditunjukkan Gambar 2.7. Dengan menggabungkan
antara LDR dengan resistor (atau potensiometer), didapatkan variasi tegangan (pada V1 atau
V2) yang nantinya menjadi masukan pada pin analog Arduino.
Gambar 2.7. Rangkaian Pembagi Tegangan [11]
pada V1 atau V2 dapat dihitung berdasarkan hukum ohm dan aturannya pada rangkaian seri.
Pada rangkaian tersebut, arus pada semua titik dalam rangkaian nilainya sama sehingga bisa
menghitung V1 atau V2 tanpa mengetahui arus yang mengalir.
Pada rangkaian, ada 3 titik yang memiliki tegangan berbeda. Tegangan Vin, tegangan
pada R1 dan tegangan pada R2. Berdasarkan hukum ohm, Vin, V1 dan V2 bisa dihitung
dengan cara:
Vin = I . ( R1 + R2 ) (2-1)
I = 𝑉𝑖𝑛
(𝑅1+𝑅2)
V1 = I . R1
V2 = I . R2
substitusi persamaan 1 dan 2 menjadi:
V1 = I . R1
V1 = 𝑉𝑖𝑛
(𝑅1+𝑅2). R1 atau lebih dikenal dengan rumus: V1 =
𝑅1
(𝑅1+𝑅2). Vin
Lalu jika ingin menghitung V2, persamaannya adalah:
V2 = 𝑅2
(𝑅1+𝑅2). Vin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
12
2.8 Analog to Digital Converter (ADC)
Analog to Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode –
kode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi digital
dan rangkaian pengukuran atau pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara
antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya,
tekanan atau berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim
digital (komputer) [17].
Arduino akan mengubah nilai tegangan analog ke dalam bentuk digital [12]. Arduino
memiliki sirkuit yang disebut analog to digital converter (ADC) yang membaca perubahan
nilai tegangan dan mengubahnya ke angka digital 10 bit antara 0 dan 1023. Nilai terbesar
1023 dan bukan 1024 karena dimulai dari angka 0 bukan angka 1. Misal tegangan 5 volt
akan dikonversi menjadi data digital 10 bit maka:
𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 =𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛
𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 (2-2)
maka,
0,004887585 𝑉𝑜𝑙𝑡 =5 𝑉𝑜𝑙𝑡
1023
Artinya setiap 1 angka desimal bernilai tegangan sebesar 0,004887585volt. Jadi
apabila nilai tegangan analog 2,5 volt dirubah ke nilai digital maka:
0,004887585 𝑉𝑜𝑙𝑡 =2,5 𝑉𝑜𝑙𝑡
𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙
𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 =2,5 𝑉𝑜𝑙𝑡
0,004887585 𝑉𝑜𝑙𝑡
= 511,5
Pada program Arduino fungsi analogRead() menghasilkan nilai 0 sampai 1024 (10 bit),
sedangkan untuk fungsi analogWrite() menghasilkan nilai 0 sampai 255.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
13
2.9 Motor DC
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik [12]. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar
impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan dan lain-lain.
Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor
listrik kadangkala disebut “kuda kerja” industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor
menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk
diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC disebut stator (bagian
yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi
putaran pada kumparan jangkar dalam medan magnet, maka tegangan yang berubah-ubah
arah akan timbul pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.
Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik fasa tegangan dari gelombang yang
mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang
berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor
paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-
kutub magnet permanen.
Catu tegangan DC dari baterai menuju lilitan melalui sikat yang menyentuh
komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan
ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Motor DC Sederhana [12]
Jika arus lewat pada suatu konduktor, maka timbul medan magnet di sekitar
konduktor. Area medan magnet ditentukan oleh aliran arus pada konduktor ditunjukkan
Gambar 2.9.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
14
Gambar 2.9. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor [12]
Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks
di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah
pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 2.10
menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena
bentuk U.
Gambar 2.10. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor [12]
Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada
konduktor tersebut ditunjukkan Gambar 2.11. Pada motor listrik konduktor berbentuk U
disebut angker dinamo.
Gambar 2.11. Medan magnet mengelilingi konduktor dan di antara kutub [12]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
15
Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub utara dan
selatan yang kuat, maka medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet
kutub seperti pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12. Reaksi garis fluks [12]
Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan
(looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B.
Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan
menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor.
Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan
konduktor B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan
menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha untuk bergerak
turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker
dinamo berputar searah jarum jam.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :
- Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.
- Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran atau
loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan
mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
- Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.
- Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh
susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan
medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi
listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
16
magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk
menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi,
daerah tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13. Prinsip kerja motor DC [12]
Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, tegangan
sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan
memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan magnet menimbulkan
perputaran pada motor.
2.9.1 Prinsip Arah Putaran Motor
Arah putaran motor DC ditentukan dengan menggunakan kaidah flamming tangan
kiri [12]. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub
utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri
arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya
Lorentz, yang besarnya sama dengan F. Prinsip motor: aliran arus di dalam penghantar yang
berada di dalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya pada
penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.
2.9.2 Driver Motor DC L298N
Driver motor L298N merupakan driver motor yang paling populer digunakan untuk
mengontrol kecepatan dan arah pergerakan motor terutama pada robot line follower / line
tracer [12]. Kelebihan dari driver motor L298N ini adalah cukup presisi dalam mengontrol
motor serta mudah untuk dikontrol. Driver L298N ini membutuhkan 6 buah pin
mikrokontroler untuk dikontrol. Dua buah untuk pin Enable (satu buah untuk motor pertama
dan satu buah yang lain untuk motor kedua.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
17
Driver L298N ini dapat mengontrol dua buah motor DC). Driver L298N ditunjukkan
pada Gambar 2.14.
Gambar 2.14. Konfigurasi Pin Driver L298N [12]
Keterangan Gambar 2.14:
- Output A : digunakan untuk dihubungkan ke motor 1
- Output B : digunakan untuk dihubungkan ke motor 2
- A Enable : mengaktifkan driver motor A
- B Enable : mengaktifkan driver motor B
- 5V Enable : mengaktifkan tegangan masukan yaitu 5 Vdc. Jika tidak di
jumper maka akan digunakan tegangan direct dari + 12V power
- Logic Input : digunakan untuk kendali PWM yang dihubungkan ke Arduino Uno
2.10 Relay
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk
menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat
dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai
sumber energinya [11]. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek
induksi magnet yang dihasilkan dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan
manual tanpa perlu arus listrik.
Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:
1) Common, merupakan bagian yang tersambung dengan Normally Close (dalam
keadaan normal).
2) Koil (kumparan), merupakan komponen utama relay yang digunakan untuk
menciptakan medan magnet.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
18
3) Kontak, yang terdiri dari Normally Close (kondisi awal sebelum diaktifkan close)
dan Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open).
Fungsi pin modul relay ditunjukkan pada Tabel 2.2 dan modul relay ditunjukkan Gambar
2.15.
Tabel 2.3. Fungsi Pin Relay
PIN FUNGSI
VCC Sumber Tegangan
GND Ground
IN Pin masukan untuk menerima data (high dan low)
Gambar 2.15. Modul Relay [11]
2.11 Pompa Air
Pompa adalah suatu alat mekanik yang digerakan oleh tenaga mesin digunakan untuk
memindahkan suatu cairan (fluida) dari satu tempat ke tempat lain dengan media berupa pipa
[13]. Pemindahan tersebut dilakukan dengan menambahkan energi pada cairan sehingga
cairan dapat mengalir secara kontinyu (berlangsung secara terus menerus) karena memiliki
tekanan.
Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk
(suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah
tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan),
tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang
pengaliran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
19
Pompa air yang digunakan dalam perancangan alat yaitu pompa air DC 12V yang
dapat dilihat pada Gambar 2.16. Pompa air ini disambungkan ke selang air yang berfungsi
sebagai penyiram tanaman. Pompa air DC 12V ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
- Size : 54(L) x 37(W) x 42(H)mm
- Rated Voltage : DC12V
- Rated Current : 375MA
- Power Consumption : 3.6W - 4.2W
- Flow Rate : 240L/H
Gambar 2.16. Pompa air DC 12V [18]
2.12 Modul Wi-Fi ESP8266-01
ESP8266 adalah sebuah modul System on Chip (SOC) yang memiliki kapabilitas
untuk terhubung dengan jaringan Wi-Fi. ESP8266 memiliki firmware dan set AT Command
yang bisa di program dengan Arduino IDE [9]. General Port Input Output (GPIO) berfungsi
untuk mengakses pada sensor atau dihubungkan dengan Arduino. Modul Wi-Fi ESP8266
memberikan kemampuan tambahan ke Arduino untuk bisa terhubung ke Wi-Fi. Kelebihan
ESP8266 adalah memiliki Deep Sleep Mode, sehingga penggunaan daya akan relatif jauh
lebih efisien. Ada beberapa tipe ESP8266 yaitu ESP8266-01 sampai ESP-12. ESP8266-01
memiliki beberapa pin terdiri dari Ground, UTXD, CH_PD, GPI02, GPI00, RST, VCC,
URXD. Gambar 2.17 menunjukkan modul Wi-Fi ESP8266.
Gambar 2.17. Modul ESP8266-01 [9]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
20
2.13 Aplikasi Blynk
Blynk adalah aplikasi untuk iOS dan OS Android untuk mengontrol Arduino,
NodeMCU, Raspberry Pi dan sejenisnya melalui internet [14]. Aplikasi ini dapat digunakan
untuk mengendalikan hardware, menampilkan data sensor, menyimpan data, visualisasi dan
lain-lain. Aplikasi Blynk memiliki 3 komponen utama yaitu: Aplikasi, Server dan Libraries.
Blynk server berfungsi untuk menangani semua komunikasi di antara smartphone dan
hardware. Widget yang tersedia pada Blynk di antaranya adalah Button, Value Display,
History Graph, Twitter dan Email.
Blynk tidak terikat dengan beberapa jenis microcontroller. Namun, harus didukung
hardware yang dipilih. NodeMCU dikontrol dengan Internet melalui Wi-Fi, chip ESP8266,
Blynk akan dibuat online dan siap untuk Internet of Things (IoT). Cara pembuatan user
interface pada Blynk adalah sebagai berikut:
a. Membuka aplikasi Blynk
Pertama buatlah akun Blynk untuk mendapatkan Auth Token yang dikirim melalui
email. Setelah membuat akun Blynk, project diberi nama dengan “Tugas Akhir” dan
pilihlah Choose Device dan Connection Type sesuai yang dibutuhkan, kemudian
Create Project dipilih seperti pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18. Membuat project Blynk [14]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
21
b. Setelah Auth Token didapatkan, aplikasi Blynk dapat dimulai dengan menambahkan
Widget Box untuk mendukung tampilan Tugas Akhir, seperti Button terdapat pada
Gambar 2.19.
Gambar 2.19. Auth Token dan Widget Box pada Blynk [14]
c. Langkah selanjutnya adalah Button Settings dipilih pada pin NodeMCU, lalu
tempatkan komponen tersebut sesuai dengan diinginkan pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Pengaturan Button Settings pada Blynk [14]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
22
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Rancangan penelitian pada bab ini akan dijelaskan menyangkut pembuatan alat
menggunakan kontrol mikrokontroler Arduino Uno. Perancangan ini meliputi diagram blok
perancangan alat, perancangan konstruksi hardware dan juga perancangan software.
3.1 Proses Kerja Sistem
Gambar 3.1 menunjukkan diagram blok secara umum yang akan digunakan pada
penelitian. Diagram di bawah menjelaskan proses kerja dari sebuah alat penyiram tanaman.
Perancangan alat ini terdiri dari perancangan perangkat keras berupa desain alat,
perancangan perangkat lunak seperti Arduino Uno sebagai mikrokontroler yang
berkomunikasi dengan modul Wi-Fi ESP8266 menggunakan komunikasi serial untuk saling
mengirim data.
Gambar 3.1. Diagram Blok Proses Kerja Sistem
Proses awal kerja alat yaitu terdiri dari dua input sensor, yaitu alat pengukur
kelembaban tanah menggunakan sensor soil moisture dan alat untuk pengukur intensitas
cahaya matahari menggunakan sensor LDR. Sensor soil moisture akan bekerja mendeteksi
kondisi tanah kering, lembab dan basah, apabila tanah dalam kondisi kering ketika
mendapatkan keluaran dengan range > 650, maka relay akan menyala kemudian pompa air
DC menyiram tanaman. Apabila tanah dalam kondisi lembab dengan range < 650 dan > 300
atau basah dengan range < 300, maka relay tidak menyala serta pompa air DC tidak akan
melakukan penyiraman. Sensor LDR akan bekerja jika intensitas cahaya matahari terlalu
panas ketika mendapatkan keluaran dengan range < 400, sehingga motor DC akan menutup
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
23
gorden tanaman. Begitu juga ketika intensitas cahaya matahari tidak terlalu panas ketika
mendapatkan keluaran dengan range > 500, maka motor DC akan membuka gorden
tanaman. Hasil semua range nilai data analog sensor akan dikirim menggunakan modul Wi-
Fi ESP8266 yang terhubung dengan jaringan internet. Pada aplikasi Blynk di smartphone
akan menampilkan data analog dan nilai ADC dari masing-masing sensor serta button
pompa agar dapat menghidupkan atau mematikan pompa air secara manual.
3.2 Perancangan Perangkat Keras
3.2.1 Perancangan Konstruksi Perangkat Keras
Model perancangan konstruksi yang akan dibuat pada tugas akhir ini dapat dilihat
pada Gambar 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 dan 3.7. Terdapat 9 bagian perangkat keras yang akan
digunakan pada alat penyiram tanaman ini. Keterangan komponen ditunjukkan pada Tabel
3.1 dan 3.2. Gambar 3.6. memperlihatkan gambaran mengenai dimensi alat penyiram
tanaman tersebut.
Gambar 3.2. Pandangan kanan alat penyiram tanaman
Tabel 3.1. Keterangan bagian alat
No Keterangan No Keterangan No Keterangan
1 Motor DC 4 Sensor Soil Moisture 7 Arduino Uno
2 Sensor LDR 5 Pot bunga 8 Tempat penampung air
3 Gorden 6 Selang air 9 Pompa air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
24
Gambar 3.3. Pandangan kiri alat penyiram tanaman
Gambar 3.4. Pandangan depan alat penyiram tanaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
25
Gambar 3.5. Pandangan samping kanan alat penyiram tanaman
Gambar 3.6. Dimensi alat penyiram tanaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
26
3.2.2 Perancangan Penggerak Gorden Tanaman
Perancangan alat pembuka dan penutup gorden tanaman ini menggunakan motor DC
sebagai penggerak utamanya. Motor DC akan menutup gorden tanaman apabila sensor LDR
memiliki nilai resistansi < 400, sedangkan motor DC akan membuka gorden tanaman jika
nilai resistansi > 500. Penggerak gorden tanaman ditunjukkan pada Gambar 3.7 dan Tabel
3.2.
Motor DC akan disambungkan dengan pipa plastik sebagai tempat putaran motor.
Driver L298N akan mengatur kecepatan motor DC Clock Wise (CW) atau Counter Clock
Wise (CCW). Ketika sensor LDR mendeteksi adanya cahaya matahari maka motor akan
menutup gorden sehingga putaran motor menjadi CCW dan ketika membuka, maka putaran
motor menjadi CW.
Gambar 3.7. Penggerak Gorden Tanaman
Tabel 3.2. Keterangan bagian alat
No Keterangan
1 Pipa gorden
2 Motor DC
3 Gorden tanaman
4 Sensor LDR
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
27
3.2.3 Perancangan Pengkabelan Alat
Gambar 3.8 menunjukkan tampak atas papan Arduino Uno. Dalam penelitian ini
masukan dan keluaran port masing-masing alat ditunjukkan pada Tabel 3.3 sampai Tabel
3.7.
Gambar 3.8. Tampak Atas Papan Arduino Uno [9]
Tabel 3.3. Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor Soil Moisture.
Tabel 3.4. Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor LDR
NO. Arduino Uno Soil Moisture KETERANGAN
1. A0 A0 ANALOG INPUT
2. 5V +5V TEGANGAN 5V
3. GND GND GROUND
NO. Arduino Uno LDR KETERANGAN
1. A1 A1 ANALOG INPUT
2. 5V +5V TEGANGAN 5V
3. GND GND GROUND
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
28
Tabel 3.5. Rangkaian Arduino Uno dengan Relay
Tabel 3.6. Rangkaian Arduino Uno dengan Driver motor L298N
Tabel 3.7. Rangkaian Arduino Uno dengan Wi-Fi ESP8266
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
Flowchart sistem secara umum ditunjukkan pada Gambar 3.9, Gambar 3.10, Gambar
3.11 dan Gambar 3.12.
3.3.1 Flowchart Pengiriman Data
Gambar 3.9 menunjukkan flowchart pengiriman data secara keseluruhan. Awal mula
proses melakukan inisialisasi terhadap port-port sensor pada mikrokontroler Arduino Uno
yang digunakan untuk proses pengendalian alat. Jika inisialisasi benar, maka
NO. Arduino Uno Relay KETERANGAN
1. PIN D2 IN DIGITAL PIN 2
2. 5V +5V TEGANGAN 5V
3. GND GND GROUND
NO. Arduino Uno L298N KETERANGAN
1. PIN D4 EN A
INPUT MOTOR1
2. PIN D5 IN 1
3. PIN D6 IN 2
4. 12V +12V TEGANGAN 12V
5. GND GND GROUND
NO. Arduino Uno ESP8266 KETERANGAN
1. TX TX HUBUNGKAN PIN TX MASING-MASING
2. RX RX HUBUNGKAN PIN RX MASING-MASING
3. 3.3V CH_PD HUBUNGKAN KEDUA PIN
4. 3.3V VCC HUBUNGKAN KEDUA PIN
5. GND GND GROUND
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
29
menghubungkan dengan access point pada jaringan Wi-Fi agar terhubung. Selanjutnya
melakukan proses pemrograman pada sensor kelembaban tanah dan intensitas cahaya,
kemudian data analog yang sudah diproses, diprogram pada Arduino Uno sehingga
menghasilkan keluaran berupa nilai ADC kemudian modul Wi-Fi ESP8266 mengirim data
yang sudah diperoleh pada aplikasi Blynk dan menampilkan hasil data dari masing-masing
sensor.
Gambar 3.9. Flowchart Pengiriman Data
3.3.2 Flowchart Proses Kerja Sistem
Gambar 3.10. menunjukkan flowchart proses kerja sistem secara keseluruhan. Awal
mula proses melakukan pencarian koneksi Wi-Fi, jika terhubung, maka melanjutkan pada
masing-masing pembacaan sensor. Setelah itu sensor soil moisture akan melakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
30
inisialisasi port masukan kemudian membaca nilai data analog sensor tersebut, langkah
selanjutnya sensor akan membandingkan dengan nilai data analog read, apabila tanah dalam
kondisi kering ketika mendapatkan keluaran dengan range > 650, lembab range < 650 dan
> 300, basah range basah < 300. Jika keluaran data > 650, maka relay dan pompa air DC
akan menyala (ON) apabila nilai keluaran data < 650 dan > 300 serta keluaran data < 300,
maka relay dan pompa air DC tidak akan menyala (OFF). Data hasil pengukuran sensor
selanjutnya dikirim melalui modul Wi-Fi ESP8266.
Jika berhenti monitoring, maka proses selanjutnya adalah sensor LDR akan
melakukan inisialisasi port masukan kemudian membaca nilai data analog sensor,
selanjutnya sensor akan membandingkan sesuai dengan range, jika kondisi cahaya terlalu
panas < 400, maka gorden tanaman akan menutup, tetapi jika kondisi cahaya tidak terlalu
panas > 500, maka akan menutup gorden pada tanaman. Langkah selanjutnya data dari setiap
sensor dikirim melalui modul Wi-Fi ESP8266, kemudian jika berhenti monitoring proses
dari masing-masing sensor akan selesai.
Gambar 3.10. Flowchart Proses Kerja Sistem
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
31
3.3.3 Flowchart Pembacaan Sensor Soil Moisture
Gambar 3.11. menunjukkan flowchart sensor soil moisture. Awal mula proses
melakukan inisialisasi port pada sensor. Setelah itu sensor akan membaca nilai kelembaban
tanah dengan range > 650, lembab range < 650 dan > 300 serta range basah < 300. Sensor
soil moisture akan membandingkan kondisi pada tanah, jika keluaran data > 650, maka
menyebabkan relay dan pompa air DC akan menyala (ON) apabila nilai keluaran data < 650
dan > 300, serta < 300, maka relay dan pompa air DC tidak akan menyala (OFF). Data
analog read dan ADC hasil pengukuran sensor selanjutnya dikirim melalui modul Wi-Fi
ESP8266.
Gambar 3.11. Flowchart Pembacaan Sensor Soil Moisture
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
32
3.3.4 Flowchart Pembacaan Sensor LDR
Gambar 3.12. menunjukkan flowchart sensor LDR. Awal mula proses dengan
melakukan inisialisasi port sensor. Setelah itu sensor membaca kondisi intensitas cahaya di
sekitar tanaman selanjutnya membaca nilai analog sensor, sensor akan membandingkan
sesuai dengan range, jika kondisi cahaya terlalu panas < 400, maka gorden tanaman akan
menutup, tetapi jika kondisi cahaya tidak terlalu panas > 500, maka akan menutup gorden
pada tanaman. Data analog read dan ADC hasil pengukuran sensor selanjutnya dikirim
melalui modul Wi-Fi ESP8266.
Gambar 3.12. Flowchart Pembacaan Sensor LDR
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
33
3.4 Perancangan Tampilan Blynk
Tampilan penelitian ini menggunakan aplikasi Blynk sebagai Graphical User
Interface (GUI) data dari masing-masing sensor. Tampilan ini nantinya akan digunakan
sebagai alat monitoring dan sebagai button menghidupkan dan mematikan pompa air secara
manual.
Gambar 3.13. Rancangan Tampilan Blynk
Gambar 3.13. menunjukkan rancangan tampilan Blynk. Terdapat tampilan informasi
yaitu: Hasil data sensor dan nilai ADC dari LDR, sensor soil moisture, dan tombol ON atau
OFF pompa air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
34
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan Alat Penyiram Tanaman Otomatis dan
Pemantau Kondisi Tanah Jarak Jauh dengan Deteksi Lokasi menggunakan jaringan Wi-Fi
ESP32, yang terdiri dari hasil perancangan hardware, pengujian tiap sensor soil moisture
dan LDR. Hasil dari pengujian berupa data-data yang menunjukkan kemampuan perangkat
keras dan perangkat lunak yang dirancang dapat bekerja baik atau tidak. Analisis kinerja
perangkat secara keseluruhan dilakukan berdasarkan data-data tersebut.
4.1 Perubahan Perancangan
Bagian ini menjelaskan tentang perubahan perancangan pada saat alat
diimplementasikan. Perubahan tersebut terjadi karena adanya hal-hal yang tidak
diperhitungkan pada saat awal perancangan sehingga perlu dilakukan penyesuaian ulang
supaya alat yang telah dibuat tetap dapat berkerja sesuai tujuan.
4.1.1 Perubahan Mikrokontroler
Pada perancangan penelitian, mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali
sistem adalah Arduino Uno dan pengiriman data menggunakan ESP8266-01. Namun, pada
saat implementasi, mikrokontroler yang digunakan diganti menjadi ESP32. Perubahan pada
mikrokontroler dilakukan karena Arduino Uno sebagai pengendali dan ESP8266-01 sebagai
pengiriman data mengalami kendala bila terhubung pada jaringan Wi-Fi, sehingga
menyebabkan data dari masing-masing sensor yang sudah tertampil pada serial monitor
tidak dapat terkirim pada aplikasi Blynk.
Perubahan mikrokontroler menyebabkan perubahan pada range, pengkabelan pada
masing-masing sensor, relay dan L298N, diagram blok, serta flowchart masing-masing
sensor. Perubahan-perubahan ini dapat dilihat pada lampiran L-15 sampai L-22.
Perbedaan Arduino dan ESP32 juga terdapat pada nilai ADC. Pada Arduino memiliki
resolusi pembacaan 10 bit, artinya nilai hasil konversi berkisar dari 0 hingga 1023,
sedangkan ESP32 memiliki resolusi pembacaan 12 bit, artinya nilai hasil konversi berkisar
dari 0 hingga 4095. Perbedaan juga terdapat pada masing - masing pin analog dan digital
serta catu daya yang dimiliki Arduino dan ESP32. Kendala pada saat connecting terjadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
35
karena ESP8266-01 tidak dapat menemukan jaringan Wi-Fi ketika melakukan pencarian.
Pada listing program WiFiScan dibawah digunakan untuk mencari jaringan disekitar apakah
tersedia atau tidak ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Kendala connecting Wi-Fi Arduino Uno dan ESP8266-01
4.1.2 Perubahan nilai Analog to Digital Converter (ADC)
Perubahan nilai ADC dari Arduino Uno menjadi ESP32 dikarenakan nilai ADC
Arduino Uno memiliki resolusi 10 bit sedangkan ESP32 memiliki resolusi 12 bit. Pada
ESP32 nilai ADC 12 bit dapat melakukan pembacaan analog mulai dari 0 hingga 4095,
dengan 0 sesuai dengan 0 V dan 4095 hingga 3,3 V. ESP32 juga memiliki kemampuan untuk
mengatur resolusi saluran pada kode, serta rentang ADC [20].
Pada pin ESP32, ADC tidak memiliki perilaku linier tidak bisa membedakan nilai
antara 0 V dan 0,1 V, atau antara 3,2 V dan 3,3 V. Hubungan pada masing-masing nilai
tegangan dan pembacaan ADC seperti yang ditunjukkan grafik pada Gambar 4.2
menunjukkan nilai pada saat nilai tegangan 3,3 V maka nilai pembacaan ADC menjadi 4095
begitu juga dengan nilai-nilai tegangan dan pembacaan ADC yang lainnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
36
Gambar 4.2. Hubungan antara nilai tegangan dan pembacaan ADC [20]
4.1.3 Perubahan Penggerak Gorden Tanaman
Perubahan pada penggerak gorden tanaman yang semula ditunjukkan pada Gambar
3.7 dan Tabel 3.2 diubah menjadi Gambar 4.3 dan Tabel 4.1. Perubahan dilakukan untuk
memudahkan gorden pada saat membuka dan menutup serta perubahan ini tidak
mempengaruhi fungsi dan kinerja dari gorden. Pada Gambar 4.3 gorden akan bergerak
membuka dari bawah ke atas begitupula saat menutup, gorden bergerak dari atas ke bawah,
pemberat pada nomor 3 digunakan agar gorden dapat membuka dan menutup sesuai dengan
lintasan yang telah dibuat.
Gambar 4.3. Perubahan Penggerak Gorden Tanaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
37
Tabel 4.1. Keterangan bagian alat
No Keterangan
1 Sensor LDR
2 Gorden tanaman
3 Pemberat
4 Motor DC
5 Tali pengait
6 Pipa gorden
4.1.4 Perubahan Tampilan Blynk
Perubahan pada tampilan blynk yang semula ditunjukkan pada Gambar 3.13 diubah
menjadi Gambar 4.4. Perubahan dilakukan supaya dapat memuat informasi yang lebih
banyak seperti tampilan nilai dari masing-masing sensor, button dan tampilan chart secara
langsung dari tampilan sebelumnya, perubahan ini tidak mempengaruhi fungsi dan kinerja
dari tampilan Blynk.
Gambar 4.4. Perubahan tampilan Blynk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
38
4.2 Implementasi Perangkat Keras
Kerangka alat penyiram tanaman dibuat menggunakan besi siku lubang yang
dibentuk menjadi rak. Bentuk fisik alat penyiram tanaman ditunjukkan pada Gambar 4.5 dan
setiap bagian dari alat ditunjukkan pada Tabel 4.2.
4.2.1 Bentuk Fisik Alat
(a) (b)
Gambar 4.5. Bentuk Fisik Alat (a) tampak depan (b) tampak belakang
Tabel 4.2. Keterangan Bentuk Fisik Alat Penyiram Tanaman
No Keterangan
1 Sensor LDR
2 Gorden tanaman
3 Pot bunga
4 Selang air
5 Pompa air DC
6 Kontrol alat A
7 Kontrol alat B
8 Sensor Soil Moisture
9 Motor DC
10 Penampung air
1
2
4
3
5
6
9
10
7
8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
39
4.2.2 Rangkaian Elektronik Alat
Rangkaian elektronik alat penyiram tanaman dapat dilihat pada Gambar 4.6 dibawah
dan setiap komponen-komponen dari alat ditunjukkan pada Tabel 4.3.
Gambar 4.6. Rangkaian Elektronik Alat
Tabel 4.3. Keterangan Rangkaian Elektronik Alat
No Keterangan
1 Jumper tegangan 3,3V
2 Relay 5V
3 Driver motor L298N
4 ESP32
5 Jack sumber 12V
6 Kabel micro USB
4.3 Hasil Pengujian Sistem
Pengujian sistem digunakan untuk mengukur tingkat keberhasilan sistem penyiram
tanaman pada penelitian ini. Pengujian sistem dilakukan untuk beberapa bagian yaitu
pengujian kemampuan sensor soil moisture mendeteksi keadaan tanah, kering, lembab dan
basah, pengujian kemampuan sensor LDR mendeteksi intensitas cahaya, pengujian
kemampuan aktuator pada penyiram tanaman membuka dan menutup gorden tanaman, serta
pengujian kemampuan pompa air menyiram tanaman.
1
2
3
4
5
6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
40
4.3.1 Hasil Data Keseluruhan Sistem
Pengujian sistem secara keseluruhan dilakukan dengan melakukan percobaan pada
masing-masing sensor dan aktuator dan pengujian pengiriman data ke Blynk. Hasil
pengujian keseluruhan sistem ditunjukkan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem
No
Keadaan
Cahaya
Status
Motor
DC
Status
Gorden
Tanaman
Status
Keadaan
Tanaman
Status
Pompa
DC
Kirim
Data
Blynk
Keterangan
Tanaman 1 dan 2
1 Gelap OFF TUTUP
Kering ON
Ya Berhasil
2 Lampu
5 W OFF TUTUP Ya Berhasil
3 Lampu
15 W OFF TUTUP Ya Berhasil
4 Lampu
25 W OFF TUTUP
Lembab OFF
Ya Berhasil
5 Lampu
40 W OFF TUTUP Ya Berhasil
6 Lampu
60 W ON BUKA
Basah OFF
Ya Berhasil
7 Lampu
100 W ON BUKA Ya Berhasil
Pengujian dilakukan pada sensor LDR dengan mencoba pada saat keadaan cahaya
gelap, lampu 5 W hingga 100 W. Pada saat lampu 5 W, 15 W, 25 W dan 40 W nilai range
analog sensor LDR berada > 1500 sehingga menyebabkan motor DC akan ON dan menutup
gorden tanaman secara otomatis. Pada saat lampu 60 W dan 100 W, gorden tanaman akan
membuka gorden secara otomatis karena nilai range analog sensor LDR berada < 1500
sehingga menyebabkan motor DC akan ON.
Pengujian pada sensor soil moisture dilakukan dengan mencoba pada saat keadaan
tanaman kering nilai range analog sensor > 3500 menyebabkan pompa DC akan ON sampai
tanaman mendapatkan air yang cukup. Pada saat kondisi tanaman dalam keadaan lembab
nilai range analog sensor < 3500 dan > 1600 serta basah nilai range analog sensor < 1600
pompa DC akan OFF. Data dari masing-masing sensor akan dikirimkan secara realtime ke
Blynk. Dari masing-masing percobaan pada Tabel 4.4, sistem tidak mengalami kendala
dalam setiap prosesnya. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa sistem berhasil
diimplementasikan dengan tingkat keberhasilan 100%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
41
4.3.2 Pengujian Keberhasilan Sensor Soil Moisture dengan Pompa DC
Pada pengujian keberhasilan sensor soil moisture dengan pompa DC saat mendeteksi
apakah kondisi tanaman tersebut kering, lembab atau basah. Jika sensor mendeteksi kondisi
tanaman kering, maka otomatis pompa akan ON hingga sensor mendeteksi kembali bahwa
tanaman tidak kering lagi. Jika kondisi tanaman lembab dan basah pompa akan OFF. Digital
dan analog soil seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6 digunakan untuk mengetahui
keakuratan pada sensor soil moisture apakah range nilai analog sesuai dengan kondisi
tanaman pada saat diukur.
Gambar 4.7. Kalibrasi Sensor Soil Moisture
Dalam percobaan ini, pengujian dilakukan sebanyak 5 kali untuk masing-masing
kondisi tanaman kering, lembab dan basah. Jika kondisi tanaman kering, maka alat ukur
analog soil mendeteksi kondisi DRY dan digital soil mendeteksi kondisi DRY+ sehingga
pompa DC ON untuk melakukan penyiraman. Jika kondisi tanaman lembab, maka alat ukur
analog soil mendeteksi kondisi MOIST dan digital soil mendeteksi kondisi NOR sehingga
pompa DC OFF. Pompa DC tidak melakukan penyiraman. Jika kondisi tanaman basah,
maka alat ukur analog soil mendeteksi kondisi WET dan digital soil mendeteksi kondisi
WET.
Lama waktu penyiraman sangat dipengaruhi oleh jarak sensor soil moisture dengan
selang air. Semakin pendek selang air, maka pompa air akan semakin cepat berhenti dan
sebaliknya. Hasil dari pembacaan nilai analog sensor soil moisture pada sistem 1 dan 2
ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
42
Pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 dibawah menunjukkan nilai analog pembacaan dari
dari masing-masing sensor soil moisture pada sistem 1 dan 2 yang dilakukan percobaan
sebanyak 5 kali pada saat kondisi tanah kering, lembab dan basah.
Pada kondisi tanaman kering, maka nilai analog berada pada kisaran 4095 dan nilai
ADC 3,3 V sehingga pompa akan ON dengan waktu penyiraman yang berbeda-beda, hal ini
terjadi karena letak pada sensor dan selang air sangat berpengaruh.
Pada kondisi lembab, maka nilai analog berada pada kisaran 1641 – 2384 dengan
nilai ADC pada kisaran 1,33 V – 1,92 V sehingga pompa akan OFF dan tidak melakukan
penyiraman karena kondisi tanah lembab.
Pada kondisi basah, maka nilai analog berada pada kisaran 1008 – 1125 dengan nilai
ADC pada kisaran 0,82 V – 0,94 V sehingga pompa akan OFF dan tidak melakukan
penyiraman, karena kondisi tanah basah tidak membutuhkan air. Pada nilai ADC dapat
dilihat semakin tinggi pembacaan sensor soil moisture, maka nilai ADC semakin tinggi dan
sebaliknya.
Tabel 4.5. Pembacaan Nilai Soil Moisture Sistem 1
No Percobaan
Pembacaan
nilai Soil
Moisture
Sistem 1
Tegangan
(V)
ADC
Keadaan
tanah
Analog
soil 3
in 1
meter
Digital
soil 4
in 1
meter
Pompa
ON
(detik)
Keterangan
1
1 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 16,17 Berhasil
2 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 16,92 Berhasil
3 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 20,58 Berhasil
4 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 22,04 Berhasil
5 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 31,16 Berhasil
2
1 1641 1,33 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
2 1759 1,42 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
3 1821 1,47 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
4 2055 1,65 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
5 2352 1,9 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
3
1 1008 0,82 Basah WET WET+ 0 Berhasil
2 1052 0,89 Basah WET WET+ 0 Berhasil
3 1103 0,92 Basah WET WET+ 0 Berhasil
4 1133 0,92 Basah WET WET+ 0 Berhasil
5 1112 0,9 Basah WET WET+ 0 Berhasil
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
43
Analog dan digital soil seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 dapat
mendeteksi kondisi tanah saat kering, lembab dan basah. Kinerja dari sensor soil moisture
dan pompa DC bekerja dengan baik sesuai perancangan dengan tingkat keberhasilan 100 %.
Tabel 4.6. Pembacaan Nilai Soil Moisture Sistem 2
No Percobaan
Pembacaan
nilai Soil
Moisture
Sistem 2
Tegangan
(V)
ADC
Keadaan
tanah
Analog
soil 3
in 1
meter
Digital
soil 4
in 1
meter
Pompa
ON
(detik)
Keterangan
1
1 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 16,32 Berhasil
2 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 16,85 Berhasil
3 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 20,16 Berhasil
4 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 21,7 Berhasil
5 4095 3,3 Kering DRY DRY+ 30,29 Berhasil
2
1 1708 1,38 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
2 1762 1,42 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
3 1835 1,48 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
4 2032 1,64 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
5 2384 1,92 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil
3
1 1023 0,84 Basah WET WET+ 0 Berhasil
2 1072 0,88 Basah WET WET+ 0 Berhasil
3 1141 0,92 Basah WET WET+ 0 Berhasil
4 1210 0,98 Basah WET WET+ 0 Berhasil
5 1125 0,94 Basah WET WET+ 0 Berhasil
4.3.3 Pengujian Keberhasilan Sensor LDR dengan Motor DC
Pada pengujian keberhasilan sensor LDR dengan motor DC saat mendeteksi tanaman
apakah mendapatkan cahaya atau tidak. Jika sensor mendeteksi kondisi cahaya terlalu terang
maka motor DC akan ON dan berputar secara CCW sehingga membuka gorden, tetapi jika
kondisi tidak terlalu terang atau gelap maka motor DC akan ON dan berputar secara CW
sehingga membuka gorden. Digital light meter AS803 seperti ditunjukkan pada Gambar 4.7
digunakan untuk mengetahui keakuratan pada sensor LDR apakah range nilai analog sesuai
dengan kondisi tanaman pada saat diukur.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
44
Gambar 4.7. Kalibrasi Sensor LDR
Dalam percobaan ini, pengujian dilakukan sebanyak 7 kali untuk masing-masing
kondisi pencahayaan yang berbeda-beda. Jarak antara sistem 1 dan 2 dengan cahaya sejauh
2 meter. Hasil dari pembacaan nilai analog sensor soil moisture pada sistem 1 dan 2
ditunjukkan pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8, nilai analog dari dari masing-masing sensor LDR
pada sistem 1 dan 2 yang dilakukan percobaan sebanyak 7 kali. Pada saat kondisi lampu
mati, 5 W, 15 W, 25 W dan 40 W, maka motor DC OFF dengan nilai ADC dapat dilihat
pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8. Pada kondisi 60 W dan 100 W, maka motor DC ON. Pada
digital light meter menunjukkan pengukuran nilai lux dari setiap kondisi lampu, saat nilai
analog sensor semakin besar maka nilai lux semakin mengecil dan sebaliknya. Kinerja dari
sensor LDR dan motor DC bekerja dengan baik dengan tingkat keberhasilan 100 %.
Tabel 4.7. Pembacaan nilai LDR Sistem 1
No Lampu Pembacaan Nilai
LDR Sistem 1
(V)
ADC
Digital Light
Meter AS803
Keadaan
Motor DC Keterangan
1 Mati 4095 3,3 0 lux OFF Berhasil
2 5 W 2538 2,05 3 lux OFF Berhasil
3 15 W 2384 1,92 5 lux OFF Berhasil
4 25 W 2128 1,74 10 lux OFF Berhasil
5 40 W 1606 1,3 22 lux OFF Berhasil
6 60 W 1358 1,09 36 lux ON Berhasil
7 100 W 974 0,78 78 lux ON Berhasil
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
45
0450900
13501800225027003150360040504500
Mati 5 W 15 W 25 W 40 W 60 W 100 W
Pembacaan Nilai LDR sistem 1 dan 2
Sistem 1 Sistem 2
08
162432404856647280
Mati 5 W 15 W 25 W 40 W 60 W 100 W
Digital Light Meter AS803
Sistem 1 Sistem 2
Tabel 4.8. Pembacaan nilai LDR Sistem 2
No Lampu Pembacaan Nilai
LDR Sistem 2
(V)
ADC
Digital Light
Meter AS803
Keadaan
Motor DC Keterangan
1 Mati 4095 3,3 0 lux OFF Berhasil
2 5 W 2445 1,97 3 lux OFF Berhasil
3 15 W 2346 1,88 5 lux OFF Berhasil
4 25 W 2110 1,7 10 lux OFF Berhasil
5 40 W 1685 1,36 22 lux OFF Berhasil
6 60 W 1454 1,33 36 lux ON Be
top related