penyiram tanaman otomatis dan pemantau ...repository.usd.ac.id/38487/2/165114038_full.pdfjaringan...

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


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


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

“DUM VIVIMUS VIVAMUS”

----------


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.


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.


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


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


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


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


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


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 3.3. 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 4.2. 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


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


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.


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.


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.


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.


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


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.


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].


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.


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


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


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.


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.


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]


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


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.


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.


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.


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]


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]


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]


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


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


24

Gambar 3.3. Pandangan kiri alat penyiram tanaman

Gambar 3.4. Pandangan depan alat penyiram tanaman


25

Gambar 3.5. Pandangan samping kanan alat penyiram tanaman

Gambar 3.6. Dimensi alat penyiram tanaman


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


No Keterangan

1 Pipa gorden

2 Motor DC

3 Gorden tanaman

4 Sensor LDR


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


3. GND GND GROUND


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


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.


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


37


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


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


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


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


4 Lampu

25 W OFF TUTUP

Lembab OFF

Ya Berhasil

5 Lampu


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%.


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.


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

1 1641 1,33 Lembab MOIST NOR 0 Berhasil





3

1 1008 0,82 Basah WET WET+ 0 Berhasil






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






2






3






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.


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




6 60 W 1358 1,09 36 lux ON Berhasil

7 100 W 974 0,78 78 lux ON Berhasil


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





6 60 W 1454 1,33 36 lux ON Be

penyiram tanaman otomatis dan pemantau ...repository.usd.ac.id/38487/2/165114038_full.pdfjaringan...

Documents