KENDALI PENYIRAMAN TANAMAN BERBASIS INTERNET OF THINGS

KENDALI PENYIRAMAN TANAMAN BERBASIS INTERNET OF THINGS

Annisa Pratiwi¹ ; Laksana Rizqi Ibrahim² ; Renaldi Aji Nugroho³ ; Yuninda Maya Rosalina⁴ ; Samuel BETA⁵

Prodi Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

e-mail : annisapratiwi461@gmail.com¹, laksanarizqi@gmail.com², renaldiajin@gmail.com³, yunindamaya99@gmail.com⁴, sambetak2@gmail.com⁵

Abstract- Irregular watering of plants makes plants not well maintained because of the time of dense activity, or types of plants have special attention both in places that need to be cool and water needs that must still be met. In addition, care must be taken to ensure that plants maintain their lives. If watering these plants can be done automatically and at the same time can be controlled through an application, it will make it easier in the process of caring for these plants. This project aims to make a plant watering control tool that can be done as desired, ie manually or automatically. This project uses a nodeMCU LOLIN V3 microcontroller as a processor. Device control via the telegram application. The design of this system uses a 20x4 LCD as the main display of the program. The main system uses a soil moisture sensor, humidity and temperature sensor input. While the output is a 20x4 LCD and a water pump motor for watering plants.

Keywords: nodeMCU LOLIN V3, soil moisture sensor, humidity and temperature sensor, LCD 20x4.

Intisari- Penyiraman tanaman yang tidak teratur menjadikan tanaman tidak terawat dengan baik karena waktu aktivitas yang padat, atau jenis tanaman memiliki perhatian khusus baik secara tempat yang harus sejuk dan kebutuhan air yang harus tetap terpenuhi. Selain itu, perawatannya pun perlu diperhatikan agar tanaman tetap terjaga kehidupannya. Jika penyiraman tanaman ini dapat dilakukan secara otomatis sekaligus dapat dikendalikan melalui sebuah aplikasi, maka akan lebih mempermudah dalam proses perawatan tanaman tersebut. Proyek ini bertujuan untuk membuat sebuah alat pengendali penyiraman tanaman yang dapat dilakukan sesuai keinginan, yaitu secara manual ataupun otomatis. Proyek ini menggunakan mikrokontroler nodeMCU LOLIN V3 sebagai pemroses. Kendali alat melalui aplikasi telegram. Perancangan system ini menggunakan LCD 20x4 sebagai tampilan utama dari program. Sistem utama tersebut menggunakan masukan sensor kelembaban tanah, sensor kelembaban dan suhu. Sedangkan keluarannya berupa LCD 20x4 serta motor pompa air untuk penyiraman tanaman.

Kata kunci : nodeMCU LOLIN V3, sensor kelembaban tanah, sensor kelembaban dan suhu, LCD 20x4.

I        PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang
Banyak masalah yang terjadi pada perawatan tanaman di rumah tangga maupun industri pembibitan tanaman,salah satunya adalah tanaman yang mati karena penyiraman yang tidak tepat. Selain itu, masyarakat kurang memperhatikan tanaman hidup sesuai dengan kriteria yang tepat seperti kondisi kelembaban tanah, kelembaban udara dan suhu udara. Dengan demikan muncullah inovasi baru untuk membuat alat “kendali penyiraman tanaman berbasis IoT” untuk memudahkan proses perawatan tanaman dengan baik dan tepat.

1.2     Rumusan Masalah

 Permasalahan yang akan diselesaikan dalam proyek elektronika adalah:

1.  Bagaimana cara menginisialisasi pompa air DC pada Arduino?

2.  Bagaimana cara memperoleh data kelembaban tanah, kelembaban dan suhu udara dan mengintegrasikannya dengan arduino?

3.  Bagaimana cara menampilkan pembacaan sensor dan pengoperasian alat melalui aplikasi telegram?

4. Bagaimana cara mengaplikasikan alat ini ke peralatan rumah tangga dan industri rumahan?

1.3         Tujuan

      Tujan pembuatan alat ini adalah :

      1.Dapat menginisialisasi pompa air DC pada Arduino.

      2.Dapat mengetahui cara memperoleh data kelembaban tanah, kelembaban dan suhu udara
         dan mengintegrasikan nya dengan arduino.

      3. Dapat menampilkan pembacaan sensor dan pengoperasian alat melalui aplikasi telegram.

      4. Dapat mengaplikasikan alat ini ke peralatan rumah tangga dan industri rumahan.

1.4         Manfaat

          Manfaat pembuatan alat ini adalah 

1.  Alat ini dapat memudahkan dalam proses penyiraman tanaman.

2.  Dapat memonitoring kondisi tanaman dari jarak jauh menggunakan telegram.

3.  Mengurangi resiko kematian tanaman akibat kekurangan atau kelebihan air.

4. Membantu menggantikan proses penyiraman tanaman ketika hendak berpergian lama atau lainnya.

II      TINJAUAN PUSTAKA

2.1         NodeMCU

NodeMCU adalah sebuah platform IoT yang bersifat  opensource. Terdiri dari perangkat keras berupa System On Chip ESP8266dari ESP8266 buatan Espressif System, juga  firmware yang digunakan, yang menggunakan bahasa pemrograman scriptingLua.

Istilah NodeMCU secara  default  sebenarnya mengacu pada firmware yang digunakan daripada perangkat keras development kit.NodeMCU bisa dianalogikan sebagai board arduino-nya ESP8266.Dalam seri tutorial ESP8266 embeddednesia pernah membahas bagaimana memprogram ESP8266 sedikit merepotkan karena diperlukan beberapa teknik wiring serta tambahan modul USB to serial untuk mengunduh program. Namun NodeMCU telah me-package ESP8266 ke dalam sebuah board yang kompak dengan berbagai fitur layaknya mikrokontroler + kapabilitas akses terhadap Wifi juga chip komunikasi USB to serial. Sehingga untuk memprogramnya hanya diperlukan ekstensi kabel data USB persis yang digunakan sebagai kabel data dan kabel charging smartphone Android.

Gambar 2.1 NodeMCU dengan pin-pinnya

2.2         LCD

 Liquid Crystal Display (LCD) adalah perangkat yang berfungsi sebagai media penampil dengan memanfaatkan kristal cair sebagai objek penampil utama. LCD tentunya sudah sangat banyak digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti media elektronik, televisi, kalkulator, atau layer komputer sekalipun 

            Gambar 2.2 LCD 20x4

LCD yang digunakan adalah LCD berukuran 20x4 karakter dengan tambahan chip module I2C untuk mempermudah programmer nantinya dalam mengakses LCD tersebut. Sebab dengan digunakannya modul I2C akan lebih memperhemat penggunaan pin arduino yang akan digunakan, contohnya saja.

2.3         I2C

Inter Integrated Circuit (I2C) LCD adalah jenis LCD yang menggunakan I2C untuk berhubungan dengan arduino. Jika dilihat dari depan, sekilas LCD ini tidak berbeda dengan LCD jenis paralel. Namun, dibaliknya terdapat komponen tambahan yang memungkinkan Arduino berhubungan dengan piranti ini menggunakan 4 kabel saja.

Gambar 2.3 I2C LCD

2.4         Pompa Air

Gambar 2.4 Pompa Air

Water pump atau pompa air merupakan elemen yang berfungsi untuk menyerap sekaligus mendorong air yang terdapat pada sistem pendinginan sehingga dapat bersikulisasi pada mesin. Rongga-rongga mesin yang dilewati sirkulasi akan mendinginkan suhu dinding pada booring silinder. Hal ini secara otomatis dapat menaikkan suhu mesin dan untuk selanjutnya proses pendinginan dilakukan dibagian radiator.

Kelancaran sirkulasi air pendingin harus benar-benar dijaga sebab apabila kelancaran sirkulasi air terganggu dengan adanya karat atau kotoran-kotoran lain dapat menimbulkan kenaikan temperatur mesin atau bahkan menimbulkan kerusakan pada mesin. Pompa air dapat bekerja setelah mesin dihidupkan sebab pompa air bekerja melalui bantuan v-belt. V -belt berfungsi untuk menggerakkan kipas yang mengalirkan air ke seluruh rongga-rongga mesin. Salah satu kerusakan yang terjadi pada pompa air adalah putusnya benda yang bertugas menggerakkan kipas ini.

2.5         Sensor Kelembaban dan Suhu Udara (DHT11)

Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara yang dapat dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit tekanan uap air. Kelembaban nisbi adalah membandingkan antara kandungan/tekanan uap air aktual dengan keadaan jenuhnya atau pada kapasitas udara untuk menampung uap air.

Peralatan elektronik juga menjadi mudah berkarat jika udara disekitarnya memiliki kelembaban yang cukup tinggi. Oleh karena itu, informasi mengenai kelembaban udara pada suatu area tertentu menjadi sesuatu hal yang penting untuk diketahui karena menyangkut efek-efek yang ditimbulkannya.

 Informasi mengenai nilai kelembaban udara diperoleh dari proses pengukuran. Alat yang biasanya digunakan untuk mengukur kelembaban udara adalah higrometer. DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya,DHT11 ini termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter,dengan sepsifikasi: Supply Voltage: +5 V,    Temperature range : 0-50 °C error of ± 2 °C,    Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error,dengan sesifikasi digital interfacing system. membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.

.

Gambar 2.5 Sensor kelembaban udara/Humidity (DHT11)

Tabel 2.2 Tabel karakteristik sensor kelembaban udara/Humidity

Model	DHT11
Power supply	3-5.5V DC
Output signal	digital signal via single-bus
Measuring range	humidity 20-90% RH ± 5% RH error temperature 0-50 °C error of ± 2 °C
Accuracy	humidity +-4%RH (Max +-5%RH); temperature +-2.0Celsius
Resolution or sensitivity	humidity 1%RH; temperature 0.1Celsius
Repeatability	humidity +-1%RH; temperature +-1Celsius
Humidity hysteresis	+-1%RH
Long-term Stability	+-0.5%RH/year
Sensing period	Average: 2s
Interchangeability	fully interchangeable
Dimensions size	12*15.5*5.5mm

2.6         Sensor Kelembapan Tanah

Soil humdity sensor adalah sensor yang digunakan untuk mengukur tingkat kelembaban tanah. Sensor yang digunakan adalah kombinasi dari YL-69 (probe sensor) dan YL-39 ( modul pengkodisian sinyal )

Nilai yang dibaca oleh sensor kelembaban tanahYL-69 menghasilkan nilai yang besar pada tanah dengan kandungan air yang rendah dan sebaliknya, menghasilkan nilai yang kecil pada tanah dengan kandungan air yang lebih banyak. Sensor kelembaban tanah YL-69 merupakan sensor yang terdiri dari dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Oleh karena itu, pada saat sensor dimasukkan ke tanah kering nilai yang terbaca oleh sensor lebih besar (resistansi

8 besar) daripada nilai pada tanah yang memiliki kadar air lebih tinggi(resistansi kecil). Sensor ini sangat membantu untuk memberitahukan tingkat kelembaban pada tanaman atau memantau kelembaban tanah. Berikut spesifikasi dari sensor kelembaban tanah:

-Menggunakan sensor tanah berkualitas tinggi untuk menguji kelembaban tanah

-Memakai plat lapis nikel sehingga memperbesar area induksi dan meningkatkan konduktivitas, mencegah masalah karat dan meningkatkan usia pakai

-Dapat mengendalikan berbagai tingkat kelembaban tanah, dengan mengatur potensiometer. Jika kelembaban tanah dibawah nilai yang diset, DO menghasilkan sinyal high, dan sebaliknya jika diatas nilai yang diset, DO menghasilkan sinyal low

-Menggunakan chip comparator LM393 yang stabil

-Tegangan kerja:3.3-5V

-Dilengkapi lubang baut untuk memudahkan pemasangan

-Ukuran PCB:3.2cmx1.4cm Interface:

1.VCC:+3.3V-5V

2.GND:-

3.DO: digital output(0 dan 1), dapat langsung dihubungkan ke IO port mikrokontroller. Sensor kelembaban tanah ditunjukkan pada gambar2.6.

Gambar2.6 Sensor Kelembaban Tanah YL-69

III   PERANCANGAN ALAT

3.1         Diagram Blok

Diagram blok sistem dirancang untuk dapat mengetahui prinsip kerja keseluruhan sistem ataupun rangkaian. Tujuan lainnya adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga dapat dibuat sistem sesuai dengan yang diinginkan. Berikut adalah diagram blok alat yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Blok

Keterangan :

1. Sensor Kelembaban Tanah sebagai pendeteksi kelembapan pada tanah tumbuhan
2. Sensor Kelembaban dan Suhu sebagai pendeteksi kelembaban dan suhu ruangan sekitar tanaman.
3. NodeMCU sebagai pemroses dari masukan
4. LCD sebagai keluaran untuk menampilkan kondisi tumbuhan
5. Relay sebagai penggerak pompa
6. Pompa Air sebagai keluaran untuk mengaliri air ke tumbuhan

3.2         Cara Kerja Alat

      cara kerja pada alat ini sebagai berikut :

      1        Hubungkan catu daya ke stop kontak

2        Rangkaian menjadi bekerja.

3        Pada saat rangkaian sudah bekerja, maka alat akan membaca nilai sensor kelembaban tanah dan DHT11.

4        Nilai pembacaan akan diproses oleh nodeMCU kemudian dapat dikendalikan melalui aplikasi telegram.

5        Untuk memulai dengan aplikasi telegram,add BOT pada telegram yang  bernama @Siram_tanaman_ bot,  kemudian klik /start.

6        Hingga terdapat balasan untuk memilih menu yang diinginkan.

7        Terdapat 6 menu yang telah tersedia yaitu, /Otomatis, /Manual, /Status, /Moisture, /Temperature dan /Humadity.

8        Cek /Status untuk mengetahui mode pompa .

9        Ketika memilih /Otomatis maka alat akan bekerja secara otomatis sesuai dengan nilai kelembaban tanah,

10    Pada saat nilai kelembaban tanah sudah mencukupi atau berada pada level point kelembaban yang ditentukan, Pompa Air berhenti bekerja, membuat air berhenti mengalir.

11    Pompa akan berhenti bekerja ketika telah mencapai set point  yang ditentukan pada program.

12    jika memilih menu /Manual maka alat akan berkerja secara manual dengan menyalakan dan mematikan melalui aplikasi telegram.

13    Menu /Moisture, /Temperature, /Humadity untuk mengetahui value sensor yang bekerja.

14    Setelah pembacaan sensor dan pengolahan data oleh mikrokontroller / nodeMCU dilanjutkan ke proses ouput.

15    Pada LCD akan menampilkan tingkat kelembaban tanah, kelembaban udara dan suhu udara yang berguna sebagai display indikator.

16    Pompa ditunjang menggunakan relay karena membutuhkan tegangan 12 VDC.

3.3         Perancangan Perangkat Keras

Membuat rancangan perangkat keras meliputi pembuatan rangkaian elektronik untuk catu daya dan sistem secara keseluruhan.

Pada gambar di bawah ini ditunjukkan keseluruhan rangkaian untuk alat kendali penyiraman tanaman otomatis dilengkapi dengan pengawatan yang menunjukkan terletak di pin mana saja masukan dan luaran alat.

Gambar 3.1 Rangkaian alat

Pada gambar dibawah ini ditunjukkan pengawatan pin Arduino dengan komponen lainnya.

Gambar 3.2  Pengawatan

3.4         Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan ini digunakan untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik dan untuk mengolah data masukan agar menghasilkan keluaran yang sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuat diagram alir yang menunjukan jalannya program. Diagram alir program ditunjukan pada gambar dibawah :

Gambar 3.4 Diagram alir program

IV PENUTUP

4.1         Kesimpulan

1. Alat dapat diterapkan untuk tanaman dengan skala kecil maupun besar, pada skla besar alat ini ditambahkan dengan sensor kelembaban tanah.
2. Untuk mengetaui besar nilai kelembaban tanah maka perlu dilakukan pengkalibrasian sensor dan membandingkan nilai kelembaban dengan alat ukur kelembaban yang lain.
3. Alat dapat bekerja dengan 2 mode yaitu mode otomatis dan mode manual.
4. Pada mode otomatis dapat dikendalikan melalui aplikasi telegram.

4.2         Saran
   1. Alat ini dapat dikembangkan dengan cara menyiram tanaman ke segela arah.
 2. Dapat menambahkan jumlah sensor untuk berbagai macam tanaman yang memiliki tingkat kelembaban tanah yang berbeda.

Daftar Pustaka

Githo, Ray Kasful dan Nurdiana, Nunu. “Rancang Bangun Smart Garden System Menggunakan Sensor Soil Moisture Dan Arduino Berbasis Android (Studi Kasus : Di Gerai Bibit Narnea Cikijing,” J. Industrial Research Workshop

Husdi, “Monitoring Kelembaban Tanah Pertanian Menggunakan Soil Moisture Sensor Fc-28 dan Arduino Uno” J. Ilmiah. vol. 10, no. 2, pp. 238–239, 2018.

M. Sari and Gunawan, “Rancang Bangun Alat Penyiram Tanaman Otomatis Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah,” J. Electr. Technol., vol. 3, no. 1, pp. 13–17, 2018.
Putra, Azhar Sukarno. Estanto S.T.M.Sc. dkk. “Sistem Monitor pada Pengairan Otomatis Berdasarkan Kelembaban Tanah dan Suhu Menggunakan Android” vol. 4, no. 3, pp. 3115–3116, 2017.

LAMPIRAN

1. Jurnal, Klik Disini

2. Program, Klik Disini

3. Diagram Blok, Klik Disini

4. Diagram Alir, Klik Disini

5. Diagram Pengawatan, Klik Disini

6. Skematik Rangkaian, Klik Disini

7. PPT, Klik Disini

BIODATA

Nama Annisa Pratiwi . Penulis dilahirkan di Semarang, 4 Mei 1998. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di SD Negeri Langensari 02, SMP Negeri 04 Ungaran dan SMK Negeri 7 Semarang. Tahun 2017 penulis telah menyelesaikan Pendidikan SMK. Pada tahun 2017 Penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.17.3.03. Apabila  ada kritik dan saran yang membangun serta terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email anniapratiwi461@gmail.com

Nama Laksana Rizqi Ibrahim . Penulis dilahirkan di Semarang, 26 September 1997. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di SD Srondol Kulon 02 Semarang, Mts Al-Irsyad Salatiga dan SMA Islam Hidayatullah Semarang. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan Pendidikan SMA. Pada tahun 2017 Penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.17.3.11. Apabila  ada kritik dan saran yang membangun serta terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email laksanarizqi@gmail.com

Nama Renaldi Aji Nugroho. Penulis dilahirkan di Semarang, 28 Mei 1999. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di SD Padangsari 02 Semarang, SMP Eka Sakti Semarang dan SMK Negeri 1 Semarang. Tahun 2017 penulis telah menyelesaikan Pendidikan SMK. Pada tahun 2017 Penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.17.3.17. Apabila  ada kritik dan saran yang membangun serta terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email renaldiajin@gmail.com

Nama penulis Yuninda Maya Rosalina. Penulis dilahirkan di Boyolali, 8 Juni 1999. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di MI Muhammadiyah 2 Walen, SMP Negeri 3 Simo dan SMA Negeri 1 Klego. Tahun 2017 penulis telah menyelesaikan Pendidikan SMA. Pada tahun 2017 Penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.17.3.24. Apabila  ada kritik dan saran yang membangun serta terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email yunindamaya99@gmail.com

Nama pengajar Samuel Beta. Beliau mengajar di program studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com