Penyiram Tanaman Sistem Aeroponik Otomatis Berdasarkan Kelembapan
Klarisa Aurelia Galuh TItania1, Muhammad Al Gusti2, Samuel BETA3.
Mahasiswa dan Dosen Program
Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,
Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia
Abstrak – Ruangan dan lahan yang
terbatas pada bangunan apartemen membuat penghuni apartemen tidak dapat
melakukan aktivitas berkebun atau bercocok tanam. Dengan adanya kendala seperti ini diperlukan
sebuah alat yang dapat mewujudkan aktivitas bercocok
tanam dalam ruangan. Alat ini meggunakan sensor DHT-11 untuh mengetahui suhu dan
kelembapan akar tanaman dan sensor
ketinggian air untuk mengetahui ketersediaan cairan. Alat
ini menggunakan RGB LED sebagai indikator, RTC sebagai pewaktu keadaan, Grow
Light sebagai pengganti cahaya matahari yang berguna untuk pertumbuhan tanaman,
kipas
exhaust sebagai sirkulasi udara, dan
LCD 16x2 sebagai tampilan kondisi kelembapan dan suhu akar tanaman. Pemroses alat ini menggunakan ARM NUC120. Apabila
sensor DHT-11 mendeteksi kelembapan
akar tanaman yang kurang dari batas normal maka pompa akan menyala dan
menyemprotkan cairan ke akar tanaman dengan Micro Nozzle Spray.
Kata kunci: ARM NUC120, sensor DHT-11, RGB LED, RTC, LCD 16x2, Micro Nozzle Spray, kipas exhaust.
Abstract - Apartments and limited land in apartment buildings can make
apartment dwellers unable to do gardening or farming. Making love with needs
like this is needed to grow crops indoors. This tool uses a DHT-11 sensor to
determine the temperature and humidity of plants and a water level sensor to
determine pollution. This tool uses RGB LED as an indicator, RTC as a timer,
Grow Light as a lighting that is useful for plant growth, exhaust fans as air
circulation, and LCD 16x2 as a display of humidity conditions and plant root
temperature. This tool processor uses ARM NUC120. If the DHT-11 sensor changes
the root moisture of the plant that is less than the normal limit, the pump
will release and spray the liquid to the roots of the plant with a Micro Nozzle
Spray.
Keywords: ARM NUC120, DHT-11 sensor, RGB LED, RTC, 16x2 LCD, Micro Nozzle Spray,
exhaust fan.
I.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sebuah apartemen hanya memiliki ruang yang
terbatas dan tidak mempunyai halaman rumah terlebih lahan untuk bercocok tanam.
Saat ini kegiatan budidaya tanaman sayuran secara organik sangat banyak
diterapkan guna mendapatkan tanaman yang bebas dari pupuk kimia, pestisida,
herbisida, dan obat-obatan lainnya. Untuk melakukan kegiatan tersebut pada
lahan yang terbatas biasanya menggunakan media polybag. Namun, penggunaan
polybag dinilai kurang efektif karena media tanam akan berkurang unsur
organiknya dan mengakibatkan produktivitas tidak maksimal. Jadi, perlu adanya
media tanam yang dapat menopang tanaman, memberikan nutrisi dan menyediakan
tempat bagi akar tanaman untuk tumbuh dan berkembang di dalam ruang gedung
bertingkat. Dengan berkembangnya pengetahuan, penemuan, dan penelitian saat
ini, media tanam juga sudah mulai berkembang salah satunya dengan adanya media
tanam aeroponik yang menggunakan sistem pengkabutan. Berdasarkan permasalahan tersebut dibuatlah Penyiram Tanaman Sistem
Aeroponik Otomatis Berdasarkan Kelembapan.
1.2
Tujuan
Tujuan pembuatan
alat ini adalah :
1.
Membuat alat pertanian dalam ruangan dengan
sistem aeroponik.
2.
Mampu membantu penghuni gedung bertingkat
dalam bercocok tanam di lahan yang terbatas.
3.
Mampu memprogram untuk mengatur jadwal
penyemprotan tanaman.
4. Mampu membuat
indikator visual pada alat sebagai peringatan.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan
beberapa rumusan masalah, yaitu :
1.
Bagaimana cara bercocok tanam dengan lahan
yang terbatas?
2.
Bagaimana cara bercocok tanam dengan sistem
aeroponik?
3.
Bagaimana cara membuat alat aeroponik untuk
bercocok tanam didalam ruangan?
4. Bagaimana membuat
pengaturan jadwal penyemprotan secara otomatis?
1.4 Batasan Masalah
1. Alat ini berfungsi
sebagai penyiram tanaman otomatis dengan sistem aeroponik.
2. Alat ini akan menyiram
tanaman secara otomatis berdasarkan kelembapan akar.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Penjelasan dan uraian teori penunjang yang
digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang
cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.
2.1 Sensor
DHT-11
Sensor DHT-11 adalah module
sensor yang berfungsi untuk mensensor objek suhu dan kelembapan yang memiliki
output tegangan analog yang dapat diolah lebih lanjut menggunakan
mikrokontroler. Sensor DHT-11 berfungsi mengetahui kelembapan dan suhu akar.
 | |||
| Gambar 1. Sensor DHT-11 |
2.2 Sensor Ketinggian Air
Pengendali
Level/Ketinggian Air adalah
sebuah alat yang sesuai namanya bertujuan untuk mengendalikan atau mengatur ketinggian air dalam suatu bak air atau tanki secara otomatis. Pada Sistem Aeroponik ini digunakan
sebagai pemantau kondisi ketinggian air pada bak, sehingga tidak terjadi
kekurangan pasokan air untuk penyiraman tanaman.
2.3 Real Time
Clock (RTC)
Real Time Clock (RTC) / Pewaktu langsung merupakan chip IC yang
mempunyai fungsi menghitung waktu yang dimulai dari detik, menit, jam, hari,
tanggal, bulan, hingga tahun dengan akurat. Keakuratan data waktu yang
ditampilkan digunakan osilator kristal eksternal. Sehingga saat perangkat
mikrokontroler terhubung dengan RTC ini sebagai sumber data waktu dimatikan,
data waktu yang sudah terbaca dan ditampilkan tidak akan hilang begitu saja.
Pada Sistem Aeroponik ini digunakan sebagai pencatat waktu secara berkala baik
dari suhu dan kelembapan ataupun pencatatan dalam pemberian nutrisi pada
tanaman.
 |
| Gambar 2. Real Time Clock DS1302 |
2.4 ARM NUC120
DT-ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan
mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul
ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga
telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi
device programmer eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan
dengan menggunakan koneksi USB.
Spesifikasi :
·
Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB
Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).
·
Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.
·
Terintegrasi dengan osilator 32.768 kHz sebagai sumber clock RTC.
·
Memiliki 1x port USB.
·
Memiliki 1 port RS-485.
·
Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3.3VDC / 5VDC.
· Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus
menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.
·
Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan
programming.
·
Memiliki 45 jalur GPIO.
·
Terintegrasi dengan sensor suhu internal.
·
Memiliki port input 8 kanal ADC 10-bit.
·
Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum
800mA.
·
Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.
2.5 Grow
Light
Grow Light adalah
lampu pertumbuhan (LED) dengan berbagai spektrum warna yang penting untuk
pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pada Sistem Aeroponik ini digunakan sebagai stimulant
proses fotosintesis sehingga perkembangan tumbuhan dapat terjadi, serta mampu
meningkatkan proses pertumbuhan berkat kestabilan cahaya.
Gambar 4. Grow Light
2.6
Diaphragm Water Pump
Pompa air merupakan
alat yang digunakan untuk memindahkan cairan atau (fluida) dari suatu tempat ke
tempat lainya melalui saluran (pipa) dengan menggunakan tenaga listrik untuk
mendorong air yang dipindahkan secara terus menerus. Pada Sistem Aeroponik ini digunakan sebagai
pendorong air bertekanan tinggi sehingga memungkinkan untuk terjadinya
pengkabutan.
Gambar 5. Diaphragm Water Pump
2.7
Micro Nozzle Spray
Penyemprot
Pipa Kecil adalah perangkat yang dirancang untuk
mengontrol arah atau karakteristik dari aliran fluida menjadi cairan yang
sangat halus (terutama untuk meningkatkan kecepatan) saat keluar (atau
memasuki) sebuah ruang tertutup atau pipa. Pada Sistem Aeroponik ini digunakan
sebagai pengkondisi utama untuk terjadinya sistem pengkabutan dalam pemberian
nutrisi pada akar tanaman.
Gambar 6. Micro Nozzle Spray
2.8 RGB LED
LED
RGB adalah LED yang berisikan tiga warna LED yang terintegrasi menjadi satu
lampu LED. LED RGB mengandung warna Red (merah), Green (hijau),
dan Blue (biru). LED RGB dapat membuat berbagai macam kombinasi warna. Pada Sistem Aeroponik ini digunakan
sebagai penanda akan ketersediaan air pada bak penampungan.
Gambar 7. RGB LED
2.9 Kipas Exhaust
Kipas exhaust berfungsi untuk
menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang ke luar, dan pada saat bersamaan
menarik udara segar di luar ke dalam ruangan.
Gambar 8. Kipas Exhaust
2.10 LCD 16 x 2
Display
electronics adalah salah satu komponen elektronika yang
berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD
(Liquid Cristal Display) adalah salah
satu jenis display elektronics yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang
bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di
sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD
(Liquid Cristal Display) berfungsi
sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Gambar 9.
LCD 16 x 2
III.
PERANCANGAN ALAT
3.1 Alat
1. Bor PCB
2. Solder
3. Tang Potong
4. Gergaji
5. Kabel USB
6. Kotak/papan (Tempat meletakkan alat)
7. Setrika
1. Bor PCB
2. Solder
3. Tang Potong
4. Gergaji
5. Kabel USB
6. Kotak/papan (Tempat meletakkan alat)
7. Setrika
3.2 Bahan
1. ARM NUC120
2. Sensor DHT-11
3. Sensor Ketinggian Air
4. Real Time Clock (RTC)
5. Grow Light
6. RGB LED
7. Micro Nozzle Spray
8. Diaphragm Water Pump
9. Kipas Exhaust
10. LCD 16x2
1. ARM NUC120
2. Sensor DHT-11
3. Sensor Ketinggian Air
4. Real Time Clock (RTC)
5. Grow Light
6. RGB LED
7. Micro Nozzle Spray
8. Diaphragm Water Pump
9. Kipas Exhaust
10. LCD 16x2
3.3
Blok
Diagram Hubungan Komponen Utama
Berikut keterangan singkat dari gambar blok diagram di atas :
1.
Sensor
DHT-11 berfungsi sebagai detektor suhu dan kelembapan akar tanaman.
2.
RTC berfungsi sebagai pencatat waktu secara berkala pada tanaman.
3. Sensor Ketinggian Air sebagai pemantau kondisi ketinggian air pada bak, sehingga tidak
terjadi kekurangan pasokan air untuk penyiraman tanaman.
4. Grow Light sebagai stimulant proses fotosintesis sehingga
perkembangan tumbuhan dapat terjadi, serta mampu meningkatkan proses
pertumbuhan berkat kestabilan cahaya.
5. Diaphragm
Water Pump berfungsi sebagai pendorong air bertekanan
tinggi sehingga memungkinkan untuk terjadinya pengkabutan.
6. Micro
Nozzle Spray sebagai pengkondisi utama untuk terjadinya sistem pengkabutan dalam
pemberian nutrisi pada akar tanaman.
7.
RGB LED sebagai penanda akan ketersediaan air pada bak penampungan.
8.
Kipas Exhaust sebagai sirkulasi udara antara alat
dengan keadaan lingkungan sekitar.
3.4 Gambar Rangkaian
Gambar 11. Gambar Rangkaian
3.5 Diagram Alir
Gambar 12. Diagram Alir
3.6
Diagram
Pengawatan
Gambar 13. Diagram Pengawatan Keseluruhan
3.7 Pembuatan Alat
Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:
1. Membuat perencanaan bagan alat.
2. Membuat skema pengawatan.
3. Menyusun rangkaian sesuai skema pengawatan.
4. Membuat program untuk ARM.
5. Pembuatan kerangka alat.
6. Pemasangan rangkaian pada kerangka alat.
Gambar 14. Gambar Alat Tampak Depan
Gambar 15. Gambar Alat Tampak Samping
IV.
CARA
KERJA ALAT
Sistem
penyiram tanaman otomatis ini berkerja dengan memanfaatkan masukan nilai
kelembapan dari sensor yang berada pada bagian dekat akar. Apabila kelembapan
berada di bawah batas maka secara otomatis pompa akan menyala dan spayer
akan aktif melakukan pengkabutan pada akar. Hal ini di lakukan berulang. Untuk
proses fotosistesis tumbuhan, semua peran matahari di gantikan dengan grow
light yang akan memancarkan spektrum cahaya merah, biru, ultraviolet, inframerah
yang di perlukan oleh tumbuhan. Apabila hari sudah malam, maka grow light akan
nonaktif. Sensor ketinggian air berperan untuk memantau ketersediaan air pada
bak penampungan sehingga tidak terjadi penyemprotan udara yang akan membuat
akar akan semakin kering.
V.
PENGUJIAN ALAT
Dalam proyek yanng kami buat,
perlu diuji untuk menentukan kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya, adapun
langkah - langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah :
1.
Mengunggah program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan atau belum.
2.
Menguji alat
sesuai cara kerja.
VI.
KESIMPULAN
Setelah melakukan
perancangan, pembuatan dan uji coba alat, maka didapatkan kesimpulan yaitu
sebagai berikut:
1.
Alat penyiram tanaman ini bekerja berdasarkan kelembapan akar tanaman.
2. Waktu yang
dibutuhkan untuk menyemprotkan cairan ke
akar tanaman tergantung dari tingkat kelembapan akar tanaman.
3. Alat ini menggunakan grow light sebagai pengganti cahaya
matahari yang berfungsi untuk pertumbuhan tanaman
DAFTAR PUSTAKA
Affan Bachri, dkk. 2017. Prototype Penyiram Tanaman
Otomatis dengan Sensor Kelembaban Tanah Berbasis ATMega 328. Lamongan: Jurnal
Jurusan Elektro Unisla Vol 2.
Emir Nasrullah, dkk. 2011. Rancang Bangun Sistem
Penyiraman Tanaman Secara Otomatis Menggunakan Sensor Suhu LM35 Berbasis
Mikrokontroler ATMega 8535. Lampung: Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro.
Hariyadi. 2017. Aplikasi Mikrokontroler pada Sistem
Penyiraman Tanaman Otomatis dengan Menggunakan Sensor Cahaya Dilengkapi dengan
Buzzer dan Tampilan LCD. Padang: Indonesian Journal of Computer Science
Muhammad Fadhil, dkk. 2015. Rancang Bangun Prototype
Alat Penyiram Otomatis dengan Sistem Timer RTC DS1302 Berbasis Mikrokontroler
ATMega16 pada Tanaman Aeroponik. Malang: Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan
Biosistem
Samuel L.H, dkk. 2018. Monitoring dan Kontrol Sistem
Penyemprotan Air untuk Budidaya Aeroponik Menggunakan NodeMCU ESP8266.
Surabaya: Jurnal Teknik ITS.
LAMPIRAN
1.
Jurnal, klik disini
BIODATA
Klarisa Aurelia Galuh Titania. Penulis dilahirkan
di Kudus, 08 Oktober 1999. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N
Pati Kidul 01B, SMP N 3 Pati, dan SMA Negeri 2 Pati. Pada tahun 2017 penulis
mengikuti seleksi mahasiswa baru Diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri
Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik
Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.2.12
Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan
mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail klarisaurelia@gmail.com
Muhammad Al Gusti. Penulis dilahirkan di Pati, 12
September 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N 05 Bangsri,
SMP N 2 Bangsri, dan SMA Negeri 1 Kudus. Pada tahun 2017 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru Diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang
(Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro.
Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.2.14
Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan
mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail muhammadalgusti@gmail.com
Tidak ada komentar: