1

PEMBUATAN APLIKASI MONITORING TANAMAN

HIDROPONIK OTOMATIS DENGAN KONEKSI WIFI

BERBASIS ARDUINO

Rosdiana, Muhammad Shofan

Fakultas Teknologi Industri

Jurusan Teknik Informatika

Universitas Gunadarma, 2020

ABSTRAKSI

Teknologi pada dasarnya dibuat untuk memudahkan manusia dalam

beraktivitas. Beberapa contoh teknologi yang saat ini banyak digunakan dalam

kehidupan masyarakat adalah teknologi komunikasi dan informasi, tetapi teknologi

dalam bidang pertanian masih jarang ditemukan. kurangnya lahan pada daerah

perkotaan juga menjadi masalah bagi para calon petani dan sulitnya merawat

tanaman hidroponik juga membuat para petani memilih mengurungkan niatnya.

Aplikasi memonitoring dan pengontrolan tanaman hidroponik otomatis dengan metode

DFT (Deep Flow Technique) yang terhubung server blynk melalui aplikasi

smartphone. Sistem monitoring dan otomatis ini dapat memudahkan petani mulai dari

pengairan otomatis, pemberitahuan kapasitas water tank, suhu air dan cahaya bagi

tanaman hidroponik, serta sistem ini akan bekerja secara otomatis, penggunaan lampu

growlight selama 17 jam dan pompa air yang menyala 24 jam dapat membuat tanaman

hidroponik bertahan hidup.

Kata Kunci : Hidroponik, Node MCU ESP 8266, Blynk, HC-SR04, DS18B20

PENDAHULUAN

Dewasa ini, teknologi sangat berkembang pesat di Indonesia. Perkembangan

teknologi tersebut berjalan dengan adanya kemajuan dalam ilmu pengetahuan.

Teknologi pada dasarnya dibuat untuk memudahkan manusia dalam beraktivitas.

Beberapa contoh teknologi yang saat ini banyak digunakan dalam kehidupan

masyarakat adalah teknologi komunikasi dan informasi, tetapi teknologi dalam bidang

pertanian masih jarang ditemukan. Teknologi pada bidang pertanian sangat penting

untuk dikembangkan, terutama di Indonesia.

Indonesia merupakan salah satu negara agraris yang memiliki banyak kekayaan

alam. Menurut Badan Pusat Statistik (BPS) pada tahun 2016, sebanyak 31,74% persen

angkatan kerja di Indonesia atau sebanyak 38,29 juta bekerja pada sektor pertanian.

Hal tersebut membuktikan bahwa perkembangan bidang pertanian di Indonesia cukup

2

tinggi dan dapat lebih berkembang , tetapi perkembangan tersebut tidak seimbang

dengan adanya perkembangan teknologi yang kurang berfokus pada pertanian.

Sebagian besar petani di Indonesia masih menggunakan cara konvensional untuk

pertaniannya, seperti memanfaatkan keadaan alam dan lahan.

Teknologi dalam bidang pertanian sangat membantu para petani di Indonesia

untuk mengembangkan hasil pertaniannya. Misalnya menggunakan sistem tanaman

hidroponik, sistem ini memudahkan masyarakat kota untuk melakukan aktifitas

bercocok tanam untuk memenuhi kebutuhannya maupun sebagai bisnis, kurangnya

lahan pada daerah perkotaan menjadi masalah bagi para calon petani dan sulitnya

merawat tanaman hidroponik juga membuat para petani memilih mengurungkan

niatnya. Oleh karena itu, dibuatnya sistem monitoring dan otomatis dapat memudahkan

petani mulai dari pengairan otomatis, pemberitahuan kapasitas water tank, suhu air dan

cahaya bagi tanaman hidroponik, serta sistem ini akan bekerja secara otomatis.

Berdasarkan permasalahan di atas, maka penulis mencoba membuat penulisan

yang diberi judul “PEMBUATAN APLIKASI MONITORING TANAMAN

HIDROPONIK OTOMATIS DENGAN KONEKSI WIFI BERBASIS

ARDUINO”.

METODE PENELITIAN

Di dalam penulisan ilmiah ini, penulis menguraikan penulisan ilmiah ini dalam

beberapa tahapan metode penelitian :

1. Perencanaan dan Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan untuk mendapatkan informasi pada pembuatan

sistem agar tidak terjadi kesalahan pada sistem, proses pengumpulan data ini

meliputi hal yang dibutuhkan untuk mengontrol pertumbuhan tanaman pada

metode hidroponik.

2. Analisa Masalah

Penulis menemukan kurangnya minat menanam tanaman menggunakan teknik

hidroponik karena sulitnya perawatan dan membutuhkan perhatian penuh untuk

mengontrol dan mengawasi, sehingga para petani lebih memilih menanam

menggunakan teknik konvensional yang lebih mudah dan bergantung dengan

cuaca.

3. Perancangan Aplikasi

Merancang aplikasi Sistem Monitoring dan Automatisasi pada teknik

penanaman hidroponik berbasis Wi-Fi, yang memudahkan para pengguna

untuk mengawasi dan mengontrol tanamannya.

4. Pembuatan Aplikasi dan Sistem

Pada tahap ini penulis akan membahas tentang langkah-langkah pembuatan

aplikasi dan sistem monitoring hidroponik.

3

5. Uji Coba Aplikasi terhadap Sistem Hidroponik

Pada tahap ini penulis akan melakukan pengujian pada aplikasi dan sistem

monitoring pada teknik penanaman hidroponik untuk melihat apakah aplikasi

dan sistem monitoring bekerja dengan semestinya atau sebaliknya..

PEMBAHASAN

1. Gambaran Umum

Pada projek kali ini penulis membuat sebuah sistem hidroponik DFT otomatis

berbasis wifi yang dapat di kontrol melalui smartphone dengan menggunakan server

Blynk. Pengguna dapat mengontrol dan memonitoring pencahayaan, pompa air,

ketinggian air, dan suhu air melalu smartphone yang sudah terkoneksi dengan internet.

Aplikasi ini juga memungkinkan pengguna untuk memberikan fungsi timer sesuai

dengan kebutuhan tanaman yang akan di tanam dan akan mengirimkan notifikasi ke

smartphone pengguna jika ketinggian air kurang dari 5 cm pada tanaman.

2. Perancangan

2.1. Konfigurasi Blynk

Aplikasi Blynk untuk android dapat diunduh di

https://play.google.com/store/apps/details?id=cc.blynk. Setelah selesai intalasi

langkah berikutnya adalah mendaftar akun di server Blynk melalui Aplikasi Blynk

Apps. Kemudian login pada aplikasi Blynk dan dapat dibuat sebuah projek melalui

menu pilihan New Projek. Dimasukan nama projek dan juga device yang akan

digunakan pada sistem IoT.

Gambar 1.1 Pembuatan akun blynk

4

Device IoT dihubungkan dengan server Blynk yang membutuhkan kode

keamanan authentication. Kode ini akan dikirimkan dari server blynk ke email melalui

Project Setting pada menu Auth Token. Menu Project Setting terdapat pada icon nomor

3 dari kanan . Menu yang lainya adalah segitiga digunakan untuk Play Aplikasi

Projek dan menu Plus digunakan untuk menambah komponen dalam projek Aplikasi

Blyk. Kode Auth Token didapatkan melalui pengiriman email ataupun langsung dicopy

melalui aplikasi Blynk. Auth Token yang dikirimkan melalui email atau langsung copy

dari aplikasi nanti akan dimasukkan kode program yang ke dalam ESP8266.

Gambar 1.2 Auth token dan widget

Pada projek ini penulis menggunakan beberapa widget di antaranya, 2 button

yang nantinya digunakan untuk mengontrol seperti lampu grow light dan pompa air.

Level V untuk menampilkan ketinggian air nutrisi dan sebuah gauge untuk

menampilkan suhu air nutrisi. Selanjutnya dibuat 2 buah tombol, di mana tombol ini

berguna untuk mengatur pompa air dan lampu seperti gambar di bawah ini

menggunakan digital pin D1 dan D2 yang masing-masing sudah dikonfigurasikan pada

program Arduino ide.

5

Gambar 1.3 Monitoring settings

Pada gambar 1.3 digambarkan bahwa gauge nantinya akan menampilkan nilai

dari sensor suhu dengan range suhu mulai dari 0 – 100 oC. Kemudian pada Level V

menampilkan nilai yang didapat oleh sensor HC-SR04 dengan range nilai 0-10 cm

untuk ketinggian air dan nutrisi.

Gambar 1.4 Button settings

6

Pada gambar 1.4 menujukan setting untuk Button yang akan mengontrol lampu

dan pompa pada hidroponik button di setting pada digital pin 1 dan digital pin 0 yang

masing-masing terhubung dengan pompa dan lampu pada hidroponik.

Gambar 1.5 Timer settings

Pada gambar 1.5 merupakan fungsi tambahan pada sistem ini yang berfungsi

agar lampu growing light dan pompa air dapat bekerja secara otomatis. Hal ini dapat

membantu para pengguna agar lebih efisien untuk mengatur pertumbuhan tanamannya

secara online dan lebih mudah. Pengguna juga dapat mengatur waktu yang diperlukan

oleh tanaman tanpa memprogram ulang sistem.

Gambar 1.6 Aplikasi yang sudah di jalankan

7

2.2. Konfigurasi NodeMCU v3

Hal pertama yang harus dilakukan adalah mendownload aplikasi Arduino IDE

yang dapat diakses pada situs resminya pada website

ini https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Setelah melakukan proses download

dan install, selanjutnya adalah mengunduh board ESP8266 pada bagian arduino IDE.

Setelah itu dibuka menu pada bagian File pilih Preferences lalu pada Additional

Boards Managers URLs akan diisikan

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json. Setelah

pengisian URLs tersebut, kemudian klik OK.

Gambar 1.7 Instalasi board ESP8266

Buka menu Boards Manager. Tunggu hingga aplikasi mengambil repository

dari link yang sudah dimasukan tadi. Setelah selesai ketikan esp8266 pada kolom

pencarian, setelah ditemukan klik instal lalu tunggu hingga proses instalasi board

selesai.

Gambar 1.8 Boards manager

8

Setelah proses instalasi selesai, buka menu tools dan pilih Board . Kemudian

pilih bagian “NodeMCU 1.0 (ESP-128 Module)” dan klik.

Gambar 1.9 Board NodeMCU

Setelah menyelesaikan langkah di atas selanjutnya menghubungkan blynk

dengan NodeMCU dengan memasukkan Auth Token, SSID, Password internet yang

anda gunakan ke dalam program Arduino Ide.

2.3. Langkah Kerja Sensor

Langkah awal yaitu mendeklarasikan library yang akan di pakai dimana

esp8266wifi.h merupakan hardware yang sudah terpasang pada NodeMCU.

Gambar 1.10 Deklarasi library

Setelah mendeklarasikan library selanjutnya mendeklarasikan pin out pada

NodeMCU yang berfungsi sebagai penghubung antara hardware. Setelah itu

dimasukkan password dan SSID Wi-Fi yang digunakan. Pin ini digunakan untuk sensor

suhu dan sensor HC-SR04 disertakan Auth token yang sudah dikirimkan Blynk.

9

Gambar 1.11 Pin out pada NodeMCU

Memasukkan variabel dan fungsi dalam program agar sensor dapat bekerja

semestinya pada gambar 3.11 di gambarkan bahwa sensor HC-SR04 di konfigurasikan

pada digital pin D7 dan D8, untuk sensor suhu (DS18B20) dikonfigurasikan pada

digital pin D5 dan untuk relay dikonfigurasikan pada digital pin D0 dan D1 pada board

NodeMCU.

Gambar 1.12 Program void setup pada NodeMCU

10

Fungsi Pada Void setup merupakan Fungsi setup() dipanggil ketika kodingan

dijalankan. Struktur ini berguna untuk menginisialisasi variabel, mendeklarasikan pin

yang digunakan, menggunakan library, dll. Pada fungsi setup() hanya akan berjalan

satu kali, setiap menyala atau restart, pada projek ini kita menginisiasikan variabel pada

masing-masing sensor seperti pada gambar 1.12.

Gambar 1.13 Konfigurasi software

Pada fungsi loop() berguna untuk mengeksekusi perintah program yang telah

dibuat. Fungi ini akan secara aktif mengontrol board NodeMCU baik membaca input

atau merubah output. Pada gambar 13 fungsi semua sensor dapat di kontrol dan di

monitoring dengan menggunakan smartphone melalui server Blynk.

11

2.4. Perangkaian Hardware

Gambar 1.14 Wiring diagram sistem hidroponik

Gambar 1.14 merupakan gambar Rangkaian sistem pada hidroponik di mana

relay, buzzer, HC-SR04, dan DSL8B20 terhubung dengan NodeMCU. Bagian relay

yang berfungsi hanya dua relay 1 yang digunakan untuk mengontrol growing light dan

relay 4 dihubungkan pada pompa air. Masing-masing relay dihubungkan pada digital

pin D0 dan D1. Sensor HC-SR04 pin echo dan pin trigger dihubungkan pada digital

pin D7 dan D8, sensor DSL8B20 dihubungkan pada pin D5, dan buzzer dihubungkan

pada pin D6 board NodeMCU.

2.5. Perangkaian Sistem Hidroponik

Gambar 1.15 Proses perangkaian hidroponik DFT

12

Perangkaian sistem hidroponik DFT diawali dengan mempersiapkan tiga

wadah plastik bening dan peralatan lainnya seperti pada gambar 3.15. Sistem

hidroponik ini menggunakan 3 tingkatan yang berbeda. Tingkatan pertama (bawah)

digunakan sebagai tempat penampungan air dan nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman

(gambar 3.16). Tingkatan kedua digunakan sebagai tempat media tanaman dan

tingkatan terakhir digunakan sebagai tempat penyimpanan sensor atau sistem otomatis

dan monitoring hidroponik.

Perangkaian hidroponik DFT dengan tiga tingkatan berbeda ini sangat mudah

untuk dibuat dan efisien. Letak sensor yang berada di tingkat atas akan mempermudah

pengguna dalam mengontrol tanpa harus memindahkan media tanaman dan

meminimalisir adanya kerusakan sensor. Rangkaian hidroponik ini sangat efisien

dalam penyimpanan, yaitu tidak memerlukan tempat yang luas, sehingga pengguna

dapat meletakkan rangkaian ini di dalam rumah.

Gambar 1.16 Pembuatan tingkat 1

Pada gambar 3.16 merupakan proses pembuatan tingkat pertama di mana sensor

suhu dan pompa air akan diletakkan. Tingkatan ini digunakan untuk menampung air

dan nutrisi yang akan dialirkan ke tingkat dua menggunakan pompa air yang diatur

kecepatan alirannya serta monitoring suhu dari air tersebut.

Gambar 1.17 Pembuatan tingkat 2

13

Pada tingkatan ini dibuat lubang yang berfungsi untuk meletakan tanaman

hidroponik agar dapat menyerap air dan nutrisi yang mengalir dari tingkat pertama.

Rangkaian pada tingkatan dua ini dipasang sensor HC-SR04 yang digunakan untuk

mengukur ketinggian air dan nutrisi agar dapat memenuhi kebutuhan tanaman secara

optimum.

Gambar 1.18 Pembuatan tingkat 3

Rangkaian tingkatan ketiga digunakan untuk meletakkan sistem monitoring dan

pusat kontrol dari sistem hidroponik. Tingkatan ini juga dipasang lampu growing light

yang berfungsi untuk menyinari tanaman yang ada di bawahnya (gambar 3.18).

Gambar 1.19 Sistem hidroponik yang sudah terangkai

Rangkaian dari sistem hidroponik yang telah tersusun lengkap sebanyak tiga

tingkatan dapat dilihat pada gambar 3.19. Bagian pada sistem monitoring seperti

sensor, pompa, dan growing light sudah terpasang dan berjalan secara normal yang

dapat dikontrol melalui Blynk.

14

2.6. Pengaplikasian Aplikasi Monitoring dalam Android

Sistem hidroponik ini dapat berfungsi secara otomatis dan manual. Pengaturan

secara cara otomatis dapat dilakukan dengan menggunakan fungsi timer pada aplikasi

dan dapat mengatur waktu yang dibutuhkan untuk sirkulasi air dan kebutuhan cahaya

bagi tanaman. Pengaturan sistem secara manual dapat digunakan dengan cara menekan

tombol pada aplikasi untuk mengontrol sirkulasi air dan cahaya pada sistem

hidroponik.

Pada sistem hidroponik ini sudah diprogram jika ketinggian air nutrisi ≤ 5 cm,

maka buzzer akan menyala dan mengirim notifikasi ke smartphone yang terhubung

dengan sistem hidroponik. Pengaplikasian sistem secara otomatis dapat lebih mudah

dilakukan untuk proses pertumbuhan tanaman. Selain itu, adanya sistem otomatis ini

dapat memungkinkan para pengguna mengontrol tanaman dalam jarak jauh.

Berdasarkan gambar 3.20 terdapat alur sistem hidroponik, yaitu dimulai dari awal

pembacaan suhu dan ketinggian air pada tingkatan pertama sampai pengaturan pompa

air dan growing light.

Diagram alur dari sistem hidroponik pada gambar 3.20 akan mempermudah

dalam memahami sistem hidroponik dan mekanisme kerja dari sistem yang digunakan.

Alur tersebut juga membantu untuk memahami permasalahan yang muncul ketika

pengaplikasian sistem monitoring secara online.

Gambar 1.20 Alur sistem hidroponik

15

Sistem menyala dan langsung membaca nilai suhu dan ketinggian air nutrisi pada

tanaman hidroponik. Ketika sistem terhubung dengan smartphone, sistem akan

mengirimkan nilai yang dibaca sensor ke aplikasi secara real time, jika tidak terhubung

maka sensor tetap berjalan semestinya. Saat sensor HC-SR04 membaca ketinggian air

≤ 5 cm, maka buzzer akan ter-trigger dan sistem akan mengirimkan notifikasi pada

aplikasi dengan pesan “cek dan tambahkan air nutrisi.!!". Ketika ketinggian air ≥ 5 cm

maka sensor tetap membaca dan mengirimkan nilai ke aplikasi. Jika timer pada aplikasi

sudah diatur seperti gambar 3.21 maka pompa air dan growing light akan menyala.

Pengaturan waktu yang belum sesuai akan menyebabkan pengaturan pada keduanya

mati.

Gambar 1.21 Setting timer pada aplikasi

Jika timer pada aplikasi tidak di setting maka pengontrolan pompa dan growlight

akan dilakukan secara manual dengan menekan tombol pada aplikasi jika tombol ON

maka akan menyala, jika OFF maka akan mati sesuai pada gambar 1.22.

Gambar 1.22 Tombol ON pada aplikasi

16

Pada gambar 1.23 merupakan hasil penanaman untuk tanaman stroberi yang

berlangsung selama 3 hari dengan media tanam sekam. Pada percobaan ini

menggunakan proses manual atau tanpa timer. Percobaan hari pertama hanya

meletakkan 1 buah bibit saja. Setelah satu hari tanaman masih bertahan dan pada hari

selanjutnya menambahkan 4 sampel tambahan bibit. Namun, terjadi kelainan pada

daun tanaman pada hari ke 10 di mana terjadi karena air nutrisi yang tidak sesuai

dengan kebutuhan tanaman. Akan tetapi, tanaman masih tetap bertahan dengan

penggunaan growing light selama 17 jam dan pompa yang terus bekerja 24 jam penuh

secara rutin.

Gambar 1.23 Pompa air dan growing light menyala

KESIMPULAN

Berdasarkan penulisan pada bab-bab sebelumya, maka dapat di simpulkan

bahwa penulis berhasil membuat aplikasi untuk memonitoring dan pengontrolan

tanaman hidroponik otomatis dengan metode DFT (Deep Flow Technique) yang

terhubung server blynk melalui aplikasi pada smartphone. Berdasarkan hasil dari

implementasi dan pengujian tanaman stroberi dapat ditarik kesimpulan bahwa

penggunaan lampu growlight selama 17 jam dan pompa air yang menyala 24 jam

dapat membuat tanaman hidroponik bertahan hidup. Penggunaan fungsi timer pada

sistem hidroponik dapat mempermudah pengontrolan karena dapat berjalan secara

otomatis. Pengujian pada masing-masing sensor juga bekerja dengan semestinya,

seperti sensor DSL8B20 untuk pengukuran suhu air, sensor HC-SR04 pengukuran

ketinggian air nutrisi, buzzer, relay untuk mengontrol cahaya dan pompa air.

17

SARAN

Kebutuhan nutrisi setiap tanaman sangat berbeda-beda, sehingga monitoring

parameter kadar nutrisi, kepekatan, dan keasaman dapat ditambahkan pada sistem

hidroponik agar pengawasan pertumbuhan tanaman lebih optimal.

DAFTAR PUSTAKA

Atmoko RA. 2019. Dasar Implementasi Protokol MQTT Menggunakan Python dan

NodeMCU. Jakarta (ID) : Gaya Media Pratama.

Badan Pusat Statistik. 2016. Statistik Indonesia 2016. Jakarta (ID) : BPS.

Indriyati D. 2002. Kajian karakteristik termal aliran larutan nutrisi sepanjang pipa

lateral pada sistem hidroponik substrat. [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian

Bogor.

Kadir A. 2016. Simulasi Ardunino. Jakarta (ID) : PT Eelec Media Komputindo.

Kresnha PE, Sugiartowo, Wicahyani NLA. 2019. Automasi hidroponik indoor sistem

wick dengan pengaturan penyinaran menggunakan growing lights dan

pemberitahuan nutrisi berbasis SMS gateway. Jurnal UMJ. 1-8.

Mahyuddin K. 2010. Panduan Lengkap Agribisnis Patin. Depok (ID) : Penebar

Swadaya.

Puspasari F, Fahrirrozi I, Satya TP, Setyawan G. 2019. Sensor ultrasonik HCR04

berbasis arduino due untuk sistem monitoring ketinggian. Jurnal Fisika dan

Aplikasinya. 15 (2). 36-39.

Putra RM. 2018. Budidaya tanaman hidroponik DFT pada tiga kondisi nutrisi yang

berbeda. [skripsi]. Lampung (ID) : Universitas Lampung.

Rozaq IA, Yulita DSN. 2017. Uji karakterisasi sensor suhu DS18B2 waterproof

berbasis arduino uno sebagai salah satu parameter air. SNATIF. Vol 4. 303-309.

Utama SM, Rafi AM, Ristoadi J, Hariyanto. 2019. Rancangan bangun sistem BUOY

menggunakan sistem komunikasi long range untuk pengamatan wilayah pesisir.

Jurnal Ilmu dan Inovasi Fisika. Vol 3 (1). 19-25.