2.affan_5-10_converted.docx

Jurnal JE-Unisla Vol 2 No 1 Maret 2017

ISSN : 2502-0986

5

Prototype Penyiram Tanaman Otomatis Dengan Sensor Kelembaban Tanah Berbasis Atmega 328 1) 2)

Affan Bachri 1 ,Eko Wahyu Santoso 2 Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan Email : [email protected]

Abstrak: Tanaman merupakan tumbuhan yang dibudidayakan agar dapat diambil manfaatnya. Tanaman sebagai salah satu makhluk hidup yang sangat berguna untuk pemenuhan kebutuhan manusia. Perkembangan teknologi khususnya komputer sudah demikian majunya merambah setiap bidang kehidupan. Hampir semua aktifitas kegiatan manusia menggunakan teknologi moderen, mulai dari dunia industri, rumah tangga bahkan bidang pertanian. Mikrokontroler sebagai salah satu perkembangan teknologi sebagai kontrol sistem otomatis. Yang diharapkan dapat mempermudah setiap kegiatan yang ingin dilakukan. Perancangan Prototype penyiram tanaman otomatis menggunakan beberapa komponen utama sebagai input, control dan output. Untuk input menggunakan sensor kelembaban Soil Moisture YL-69, sensor suhu LM35, ultrasonik HC-SR04. Kontrol utama menggunakan mikrokontroler atmega 328. Dan output utama menggunakan water pump dan tampilan LCD 16x2. Selain itu ada juga beberapa komponen pendukung seperti resistor sebagai penghambat untuk reset pada kontrol mikrokontroler atmega 328, potensiometer sebagai pengatur blackligth pada LCD 16x2. Relay sebagai pemicu water pump yang diproses dari Kontrol mikrokontroler. Keyword: penyiram tanaman, otomatis, atmega 328 Pendahuluan Tanaman merupakan tumbuhan yang dibudidayakan agar dapat diambil manfaatnya. Budidaya tanaman sendiri pada dasarnya dapat menjadi peluang usaha yang menjanjikan. Mulai dari budidaya tanaman hias, sayur mayur dan lain sebagainya. Penyiraman tanaman secara manual dapat mengganggu efisiensi waktu dan tenaga. Penyiraman pada tanaman dengan kelebihan atau kekurangan air dapat pula mengurangi daya tahan maupun menyebabkan kematian pada tanaman itu sendiri. Sehingga berpotensi kerugian pada petani tanaman. Perkembangan teknologi khususnya komputer sudah demikian majunya merambah setiap bidang kehidupan. Pemanfaatan teknologi moderen pada bidang pertanian diharapkan dapat meningkatkan hasil pertanian terutama budidaya tanaman. Mikrokontroler sebagai salah satu perkembangan teknologi sebagai kontrol sebuah sistem otomatis. Yang diharapkan dapat mempermudah setiap kegiatan yang ingin dilakukan.

Metode Penelitian Rancangan Penelitian Dalam penelitian ini metode yang digunakan meliputi perancangan rangkaian elektrik, sistematis, agar diperoleh data dan informasi yang akurat.

Gambar 1. Diagram Blok Perencanaan Alat Tahapan-Tahapan Penelitian 1. Pengumpulan data-data, referensi penunjang tentang mikrokontroler, Minimum system mikrokontroler, software pemograman, motor 2. Perancangan hardwere dan software 3. Melakukan pengujian, menarik kesimpulan 4. Membuat laporan dan Evaluasi

Jurnal JE-Unisla Vol 2 No 1 Maret 2017

ISSN : 2502-0986

6

sebagai output setalah diproses oleh Mini sistem Atmega 328. Pengujian Liquid Crystal Display 16x2 Pengujian LCD 16x2 dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan parameter berupa tampilan karakter pada LCD sesuai dengan keinginan. Pengujian dilakukan dengan memprogram karakter atau tulisan yang ingin ditampilkan pada LCD dan kemudian dicocokkan dengan tampilan yang ada pada layar LCD tersebut.

Gambar 4. Hasil Uji Coba LCD Pengujian LM35

Gambar 2. Flowchart Teknik Analisa Data Karena dalam penelitian ini membuat alat penyiram tanaman yang dikontrol dengan mikrokontroler maka analisa yang dilakukan adalah dengan mengukur kelembaban tanah dan mendata suhu serta melakukan serangkaian beberapa percobaan. Hasil dan Pembahasan Rancangan Prototype

Pengujian sensor LM35 bisa dilakukan dengan mengukur tegangan keluar menggunakan multimeter pada pin out sensor LM35 itu sendiri.

Gambar 5. Rangkaian Uji Coba LM35 Dengan menghubungkan sensor LM35 dengan catu daya sebesar 5V,. dengan demikian akan didapatkan VOut pada multimeter ketika mengalami perubahan suhu pada LM35.

Gambar 3. Rancangan Prototype Dalam perancangan prototype penyiram tanaman otomatis, menggunakan tiga sensor sebagai input. Sensor ultrasonik sebagai pembaca ketinggian air pada penampung. Sensor LM35 sebagai pembaca suhu lingkungan. Soil Moisture Sensor YL-69 sebagai pembaca kelembaban tanah. Water pump dan Liquid Crystal Display

Gambar 6. Hasil Uji coba LM35

Jurnal JE-Unisla Vol 2 No 1 Maret 2017

ISSN : 2502-0986

Dari uji coba yang telah dilakukan. Perubahan suhu pada LM35 akan berpengaruh pada berubahnya tegangan keluar pada sensor LM35 yang diukur dengan multimeter.

7

Dari Table di atas dapat dilihat sensor LM35 pada tegangan output 800 mV keatas dapat terjadi ketidak stabilan output tegangan sampai pada puncang output pada kisaran 900mv akan terjadi penurunan kemudian naik kembali.

Table 1. Hasil Uji LM35 dengan Multimeter No

Uji detik ke

V Out LM35 pada Avo/mV

Keterangan

1

1

322

Naik

2

2

323

Naik

3

3

328

Naik

4

4

339

Naik

5

5

348

Naik

6

6

356

Naik

7

7

359

Naik

8

8

378

Naik

9

9

406

Naik

10

10

446

Naik

11

11

482

Naik

12

12

508

Naik

13

13

564

Naik

14

14

603

Naik

15

15

614

Naik

16

16

618

Naik

17

17

620

Naik

18

18

658

Naik

19

19

712

Naik

20

20

755

Naik

21

21

786

Naik

22

22

833

Naik

23

23

839

Naik

24

24

822

Turun

25

25

806

Turun

26

26

804

Turun

27

27

831

Naik

28

28

831

Stabil

29

29

803

Turun

30

30

823

Naik

31

35

871

Naik

32

36

908

Turun

33

37

935

Naik

34

38

955

Naik

35

39

956

Naik

36

40

962

Naik

37

41

953

Turun

38

42

945

Turun

39

43

917

Turun

Pengujian LM35 Dengan Arduino Setelah melakukan pengujian dengan multimeter. Selanjutnya akan dilakukan pengujian dengan Arduino. Pada dasarnya penggunaan arduino hanya mempermudah pengujian. Karena disini arduino uno juga menggunakan ic produksi atmel yang sama dalam perancangan alat yang akan dibuat. Yaitu atmega 328. Dengan pengujian dengan arduino nantinya dapat diketahui nilai pembacaan dari sensor LM35. Berdasarkan Datasheet sensor LM35 penggunaan pengukuran penuh antara -55150ocelsius atau pengukuran sebagian yaitu antara 2-150ocelcius.Mengukur dan mengkonversi output dari sensor LM35 menjadi suhu. berdasarkan tegangan referensi yang digunakan menjadi celcius. Jika tegangan referensi arduino adalah 5v setidaknya arduino dapat mengukur hingga 5000mV. Sedangkan sensor LM35 hanya mempunyai batas kemampuan mengukur sebesar 150oC atau 150 x 10mV= 1500mV(1.5 V). sehingga tidak mungkin tegangan yang keluar dari kaki output sensor LM35 melebihi 1.5 V. Sehingga perlu dikonversikan antara kapasitas voltase yang bisa dicacah oleh pin Analog Arduino dan Kemampuan LM35 mengukur Suhu. Dimana suhu dalam Voltase(T) antara 0500 dan cacahan Voltase Input(Vin) antara 01024.

Gambar 7. Hasil Uji Coba LM35 Dengan Arduino

Jurnal JE-Unisla Vol 2 No 1 Maret 2017

ISSN : 2502-0986

Dari data di atas ada penggambaran bahwa Vin dan suhu mempunyai kisaran 50 %. Ini disebabkan karena tegangan yang digunakan adalah tegangan maksimum dari catu daya yaitu sebesar 5V. Maka untuk pengkonversian menggunakan tegangan analoig reference sebagai input ke LM35. Pengujian Soil Moisture Sensor Sensor kelembaban tanah mempunyai keluaran berupa nilai analog. Untuk melakukan pengujian sensor kelembaban tanah bisa dilakukan dengan mencari nilai tegangan output dari soil moisture sensor.

8

Pengujian Sensor Ultrasonik HR-SC04 Uji coba HC-SR04 bertujuan memperoleh data apakah sensor ultrasonik HC-SR04 dapat bekerja dengan baik. Langkah pertama yang dilakukan yaitu mendesain tampungan air yang nantinya dipakai sebagai tempat air untuk menyiram tanaman. Sehingga dibutuhkan tampungan air yang dapat diukur dan ditampilkan pada LCD. Desain Penampung Air dan letak HC-SR04 Penampung air menggunakan sebuah wadah berbentuk kerucut pancung dengan ukuran untuk tinggi 22cm jari-jari bawah 10.5cm dan jari-jari atas 14.5cm. Untuk memonitoring tinggi air digunakan sensor ultrasonik HC-SR04 yang ditampilkan pada LCD.

Gambar 9. Desain Penampung Air

Gambar 8. Hasil Uji coba Soil Moisture Sensor Dengan AVo Digital Setiap tanah mempunyai karakter yang berbeda belum lagi nantinya ada perubahan nilai kadar air pada setiap tanah yang diuji coba. Sehingga disimpulkan untuk range batas atas dan bawah diambil dari rata-rata hasil uji. Dan juga tanah yang mempunyai kadar tinggi atau lembab tegangan output rata-rata dibawah 2,5 V dan tanah dengan kelembaban rendah dibawah 2,5 V. maka dari itu hasil pengujian nanti dimasukkan dalam table 4.2 sebagai bahan acuan pembuatan listing program pembuatan range batas atas dan bawah.

Di sini sensor ditempatkan diatas penampung air sehingga ketika air berkurang akan terbaca banyaknya air yang berkurang dan dituliskan pada LCD. Rangkaian Uji coba HC-SR04 Dengan Arduino Setelah desain tampungan dibuat dan letak dari sensor ultrasonik HC-SR04 dibuat. Selanjutnya membuat rangkaian uji coba dengan menyambungkan pin dari masing-masing komponen sehingga menjadi satu rangkaian.

Table 2. Hasil Ukur Kelembaban tanah Dengan pengukuran Vout No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jenis Tanah

Tanpa tanah Koral Pasir Lempung Tanah Gembur Lumpur Pasir Tanah Kapur Tanah kapur +Pasir + air Pasir +Tanah Liat

Vout Soil Moisture Sensor 5.0 V 4.2 V 4.6 V 0.9 V 1.9 V 0.7 V 3.5 V 2.2 V 0.9 V 1.0 V

Keterangan

Tidak Lembab Tidak Lembab Tidak Lembab Lembab Lembab Lembab Tidak Lembab Lembab Lembab Lembab

Gambar 10. Rangkaian Pengujian Sensor Ultrasonik Dengan LCD Setelah seluruh rangkaian mulai dari tempat tampungan, rangkaian komponen sampai memeasukkan listing program. Sekarang menganalisa hasil pengujian.

Jurnal JE-Unisla Vol 2 No 1 Maret 2017

ISSN : 2502-0986

9

Pengujian Keseluruhan Prototype

Gambar 11. Hasil Uji Coba Sensor Ultrasonik HC-SR04

Prototype ini menggunakan beberapa komponen utama sebagai input, control dan output. Untuk input menggunakan sensor kelembaban soil moisture YL-69, sensor suhu LM35, ultrasonik HC-SR04. Kontrol utama menggunakan mikrokontroler atmega 328. Dan output utama menggunakan water pump dan tampilan LCD 16x2.

Pengujian Minimum Sistem Atmega 328 Sebelum melakukan pengujian terlebih dahulu dirancang rangkaian yaitu pin 10 atmega disambungkan pada salah satu kaki kapasitor keramik 22pf dan pada kaki crystal 16 Mhz, pin 9 atmega disambungkan pada salah satu kaki kapasitor keramik yang lain dan disambungkan pada kaki crystal 16 Mhz yang tersambung pada pin 10. Pin 1 atmega disambungkan pada resistor 10 k berfungsi sebagai reset. Kaki 2 keramik yang lain disambungkan pada ground dan juga pin 8 disambungkan pada pin 8. Sedangkan pin 7 disambungkan pada vcc(+). Pengujian Rangkaian Relay Dalam perancangan alat, penulis menggunakan relay mekanis karena lebih awet dan mudah dalam pemakaiannya. Gambar 15. Rangkaian Pengujian Prototype Table 3. Sambungan Pin Atmega 328

Gambar 13 Rangkaian Pengujian Relay Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay aktif dan lampu akan menyala , maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

Gambar 14. Relay on dan off

No

Pin LCD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 11 Pin 14 Pin 15 Pin 17 Pin 18 Pin 19 Pin 23 Pin 24

Sambungan ke Pin 14 Pin 13 Pin 12 Pin 11 Pin Trigger Pin Echo Pin RS Pin E Pin Vout Pin Vout

Komponen LCD LCD LCD LCD Ultrasonik Ultrasonik LCD LCD Relay Soil moisture LM355

Table 4. Sambungan Pin LCD No

Pin LCD

1 2 3 4 5 6

Pin VSS Pin VDD Pin VEE Pin RS Pin R/W Pin E

Sambungan ke Ground (-) 5 V (+) Ground (-) Pin 18 Pin 17

Komponen Power Suply Power Suply Power Suply Atmega 328 Potensiometer Atmega 328

Jurnal JE-Unisla Vol 2 No 1 Maret 2017 7 8 9 10

Pin 11 Pin 12 Pin 13 Pin 14

Pin 11 Pin 6 Pin 5 Pin 4

Atmega 328 Atmega 328 Atmega 328 Atmega 328

ISSN : 2502-0986

4.

5.

Simpulan Prototype penyiram tanaman otomatis dirancang menggunakan tiga sensor sebagai input. Mini system atmega dijadikan sebagai kontrol untuk menampilkan LCD dan Menjalankan Water pump sebagai Output. Prototype berjalan saat suhu atau kelembaban berkurang untuk menghidupkan water pump. Ultrasonik yang bekerja berdasarkan pantulan sinar ultrasonik membaca jarak ketinggian air pada penampung air.

6.

Daftar Pustaka

9.

1.

2.

3.

Agfiyanto. 2011. Arduino. Diambil pada tanggal 25 mei 2016 dari http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2011/10 /lcd-2x16-karakter-dan-arduino/ Dodik M.Nurul Yaman. 2013. Pengujian sensor kadar air tanah dengan metode konduktifitas listrik pada volume pot kalibrasi berbeda. Departemen Geofisika Dan Meteorologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institute Teknologi Bogor Atmel. 2010. Datasheet Atmega328. Diambil Pada Tanggal 25 Mei 2016 Dari : http://shop.skmcreatiu.com

7. 8.

10.

11.

12. 13.

10

Edi Nur Prasetyo. 2015. Prototype Penyiram Tanaman Persemaian Dengan Sensor Kelembaban Tanah Berbasis Arduino. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Elec Freaks. 2013. Ultrasonic Ranging Module HC-SR04. Diambil Pada Tanggal 25 Mei 2016 Dari http:// www.micropik.com/PDF/HCSR04 Hery Santoso. 2015. Panduan Praktis Arduino Untuk Pemula. Treggalek : Elang Sakti Ilmanza R.K.,M.InfoTech. 2015. 17 Proyek Arduino. Malang: Robomania. Leonardo Robert Valentine. 2012. Simulasi Aplikasi Monitoring Ketingguian Level Air Menggunakan Sensor Ultrasonik HC-SR04. Artikel Ilmiah Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik Informasi Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga. Stepen Prata. 2012. C++ Primer Plus. California: Addison-Wesley Texas Instruments. 2016. Datasheet LM35. Diambil Pada Tanggal 25 Mei 2016 Dari http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/8866/NSC/LM35.html Xiamen Amotec Display CO.,LTD. Specifications Of Lcd Module. Diambil Pada Tanggal 25 Mei 2016 Dari https://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/ADM 1602K-NSW-FBS-3.3v.pdf https://ahrul180.files.wordpress.com https://blog.Arduino.cc