Penyiram Tanaman Otomatis Berbasis Arduino Dengan Sensor Kelembaban Tanah

PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS BERBASIS ARDUINO DENGAN SENSOR KELEMBABAN TANAH

Ahmad Septiyawan¹ ; Alimatun Nafi Cholifatun Ni’mah² ; Anindya Drisca Kurniasari³ ; Buna Shohwatul Islam⁴ ; Samuel BETA⁵

 Prodi Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

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

 e-mail : ahmadseptiyawan@yahoo.com¹, add.nafi@gmail.com², npr3910@gmail.com³, shohwatulbuna@gmail.com⁴, sambetak2@gmail.com⁵

Abstract - In a rapidly growing world, the process of automation has become a common thing. Automation is often used to save energy and to reduce the level of errors caused by humans. The same is true in the case of ornamental plants that cannot control the watering of their ornamental plants at any time. With the process of watering plants that are generally carried out conventionally, there needs to be a tool that is used to facilitate the owners of ornamental plants to monitor the time of watering plants. So in this project a tool was made using the Arduino UNO microcontroller as its signal conditioning. The design of this system uses LCD 2x16 as the main menu display of the program. This menu system uses input push button switches that are made actively active low, the presence of soil moisture sensors, water level sensors and also the output is display on 2x16 LCD and water pump motor to remove water which will then be used to water the ornamental plants.
Keywords: Arduino Uno, Push Button Switch, 2x16 LCD, Soil Moisture Sensor.


Intisari –  Di dunia yang semakin pesat perkembanganya, proses otomatisasi sudah menjadi hal yang umum. Otomatisasi sering digunakan untuk menghemat tenaga dan untuk pengurangan tingkat kesalahan yang disebabkan oleh manusia. Begitu juga halnya dalam kasus perawatan tamanan hias yang belum bisa setiap waktu mengontrol penyiraman tanaman hias yang dimilikinya. Dengan proses penyiraman tanaman yang umumnya dilakukan secara konvensional, perlu adanya sebuah alat yang digunakan untuk mempermudah pemilik tanaman hias untuk memantau waktu penyiraman tanamanya. Maka dalam proyek ini dibuatlah sebuah alat dengan menggunakan mikrokontroler Arduino UNO sebagai pengkondisian sinyalnya. Perancangan sistem ini menggunakan LCD 2x16 sebagai tampilan menu utama dari program. Sistem menu ini menggunakan masukan saklar push button yang dibuat aktif aktif rendah, adanya sensor kelembapan tanah, sensor level air dan juga keluarannya adalah tampilan pada LCD 2x16 serta motor pompa air untuk mengeluarkan air yang kemudian akan digunakan untuk menyirami tanaman hiasnya.
Kata kunci : Arduino Uno, Saklar Push Button, LCD 2x16, Sensor Kelembapan Tanah.

I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Maraknya peralatan digital yang memudahkan kehidupan manusia membuat banyak orang berusaha untuk menjadikan peralatan digital sebagai salah satu bagian dari hidup mereka. Bidang usaha dan rumah tangga juga tidak luput dari modernisasi. 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. Karena itulah timbul ide untuk membuat Penyiram Tanaman Otomatis Berbasis Arduino dengan Sensor Kelembaban Tanah. Hal ini selain memudahkan manusia untuk memberi jumlah air yang tepat, juga memudahkan manusia sehingga tidak perlu lagi menyiram tanaman dan dapat menggunakan waktunya untuk melakukan aktivitas lain.

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 dan mengintegrasikannya dengan arduino?
3. Bagaimana cara mengaplikasikan alat ini ke peralatan rumah tangga dan industri rumahan?

1.3 Tujuan
Tujuan pembuatan alat ini adalah untuk membuat penyiram tanaman otomatis berbasis arduino.


II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arduino UNO
Arduino UNO adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. Uno memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Uno dibangun berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, sumber daya bisa menggunakan power USB (jika terhubung ke komputer dengan kabel USB) dan juga dengan adaptor atau baterai. Arduino Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.

Gambar 2.1 Arduino UNO

2.2 LCD 16x2

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

a) Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

b) Mempunyai 192 karakter tersimpan.

c) Terdapat karakter generator terprogram.

d) Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.

e) Dilengkapi dengan back light.

Gambar 2.2 LCD16x2

Tabel 2.1 Spesifikasi Kaki LCD 16x2

Pin	Deskripsi
1	Ground
2	VCC
3	Pengatur kontras
4	“RS” Instruction/Register Select
5	“R/W” Read/Write LCD Registers
6	“EN” Enable
7-14	Data I/O Pins
15	VCC
16	Ground

Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.

Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.

Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.

2.3 Pompa Air

Gambar 2.3 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.

2.4 Sensor Kelembapan Tanah

Gambar 2.4 Sensor Kelembapan Tanah

Android adalah sistem operasi berbasis Linux yang dirancang untuk perangkat bergerak layar sentuh seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android awalnya dikembangkan oleh Android, Inc., dengan dukungan finansial dari Google, yang kemudian membelinya pada tahun 2005. Sistem operasi ini dirilis secara resmi pada tahun 2007, bersamaan dengan didirikannya Open Handset Alliance, konsorsium dari perusahaan-perusahaan perangkat keras, perangkat lunak, dan telekomunikasi yang bertujuan untuk memajukanstandar terbuka perangkat seluler. Ponsel Android pertama mulai dijual pada bulan Oktober 2008. 

Antarmuka pengguna Android umumnya berupa manipulasi langsung, menggunakan gerakan sentuh yang serupa dengan tindakan nyata, misalnya menggeser, mengetuk, dan mencubit untuk memanipulasi objek di layar, serta papan ketik virtual untuk menulis teks. Selain perangkat layar sentuh, Google juga telah mengembangkan Android TVuntuk televisi, Android Auto untuk mobil, dan Android Wear untuk jam tangan, masing-masingnya memiliki antarmuka pengguna yang berbeda. Varian Android juga digunakan pada komputer jinjing, konsol permainan, kamera digital, dan peralatan elektronik lainnya. 

Android adalah sistem operasi dengan sumber terbuka, dan Google merilis kodenya di bawah Lisensi Apache. Kode dengan sumber terbuka dan lisensi perizinan pada Android memungkinkan perangkat lunak untuk dimodifikasi secara bebas dan didistribusikan oleh para pembuat perangkat, operator nirkabel, dan pengembang aplikasi. Selain itu, Android memiliki sejumlah besar komunitas pengembang aplikasi yang memperluas fungsionalitas perangkat, umumnya ditulis dalam versi kustomisasi bahasa pemrograman Java. Pada bulan Oktober 2013, ada lebih dari satu juta aplikasi yang tersedia untuk Android, dan sekitar 50 miliar aplikasi telah diunduh dari Google Play, toko aplikasi utama Android. Sebuah survei pada bulan April-Mei 2013 menemukan bahwa Android adalah platform paling populer bagi para pengembang, digunakan oleh 71% pengembang aplikasi bergerak. Di Google I/O 2014, Google melaporkan terdapat lebih dari satu miliar pengguna aktif bulanan Android, meningkat dari 583 juta pada bulan Juni 2013. 

Faktor-faktor di atas telah memberikan kontribusi terhadap perkembangan Android, menjadikannya sebagai sistem operasi telepon pintar yang paling banyak digunakan di dunia, mengalahkan Symbian pada tahun 2010. Android juga menjadi pilihan bagi perusahaan teknologi yang menginginkan sistem operasi berbiaya rendah, bisa dikustomisasi, dan ringan untuk perangkat berteknologi tinggi tanpa harus mengembangkannya dari awal. Sifat Android yang terbuka juga telah mendorong munculnya sejumlah besar komunitas pengembang aplikasi untuk menggunakan kode sumber terbuka sebagai dasar proyek pembuatan aplikasi, dengan menambahkan fitur-fitur baru bagi pengguna tingkat lanjut atau mengoperasikan Android pada perangkat yang secara resmi dirilis dengan menggunakan sistem operasi lain.

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. Detektor Air sebagai sensor untuk mengetahui air penuh atau tidak
2. Sensor Kelembapan Tanah sebagai pendeteksi kelembapan pada tanah tumbuhan
3. Tombol Menu terdiri dari tombol OK, BACK, UP, dan DOWN
4. Arduino Uno sebagai pemroses dari masukan
5. LCD sebagai keluaran untuk menampilkan kondisi tumbuhan
6. Relay sebagai penggerak pompa
7. Pompa Air sebagai keluaran untuk mengaliri air ke tumbuhan

3.2 Cara Kerja Alat

1. Hubungkan Catu daya pada stop kontak

2. Rangkaian menjadi bekerja

3. Pada saat rangkaian sudah bekerja, sensor kelembaban tanah juga bekerja

4. Nilai pembacaan sensor kelembaban tanah akan diolah oleh mikrokontroller / arduino

5. Setelah pembacaan sensor dan pengolahan data oleh mikrokontroller / Arduino dilanjutkan ke proses ouput

6. Pada LCD akan menampilkan tingkat kelembaban tanah dan berguna sebagai display indikator

7. Pada LED akan menyala ketika water pump menyala, water pump menyala saat tingkat kelembaban tanah rendah / kering.

8. Pompa air ditunjang dengan relay dikarenakan membutuhkan supply 12 volt

9. Pada saat nilai kelembaban tanah sudah mencukupi / berada pada level point kelembaban yang ditentukan, water pump berhenti bekerja, membuat air berhenti mengalir

10. Proses penyiraman secara otomatis akan berulang dari awal apabila kelembaban tanah kembali kering

11. Pada saat air habis, LCD akan menampilkan "Air habis, segera isi" dan tidak akan benerja sampai tanki terisi kembali

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 pengukur jarak aman 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 ARM dengan komponen lainnya.

Gambar 3.2  Pengawatan Dalam

Gambar 3.3 Pengawatan Luar

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 3.3 Diagram alir program

IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1. Alat ini dapat diterapkan dalam skala yang besar maupun kecil secara teratur.

2. Pompa tidak dapat bekerja jikasensor kelembapan sudah mencapai setting yang diinginkan (gembur).

3. Alat ini terdapat sensor yang dapat mendeteksi level air 

Daftar Pustaka

[1]      A. Zainuri, D. R. Santoso, I. Pendahuluan, M. Infus, U. Pasien, and B. Jaringan, “Monitoring dan Identifikasi Gangguan Infus Menggunakan Mikrokontroler AVR,” vol. 6, no. 1, pp. 49–54, 2012.

[2]      I. Nugrahanto, T. Elektro, U. Wisnuwardhana, and M. Email, “Pembuatan Water Level Sebagai Pengendali Water Pump Otomatis Berbasis Transistor,” J. Ilmu-Ilmu Tek. - Sist., vol. 13, no. 1, pp. 59–70, 2017.

[3]   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.

[4]    A. Bachri and E. W. Santoso, “Prototype penyiram tanaman otomatis dengan sensor kelembaban tanah berbasis Atmega 328,” J. JE-Unisla, vol. 2, no. 1, pp. 5–10, 2017.

LAMPIRAN

1. PPT,  klik disini

2. Jurnal, klik disini

3. Program, pdf klik disini     .ino klik disini

4. Skematik, klik disini

5. Pengawatan dalam, klik disini      Pengawatan luar, klik disini

6. Diagram Alir, klik disini

7. Diagram Blok, klik disini 
8. Simulasi Proteus, klik disini
9. Video Kerja Alat, klik disini

BIODATA

Nama penulis Ahmad Septiyawan. Penulis dilahirkan di Kota Pati, 7 September 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Kudukeras 01 Pati, SMP Negeri 3 Juwana, dan SMA Negeri 1 Juwana. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2016 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 3.32.16.3.02. Apabila ada kritik dan saran yang membangun serta apabila terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email ahmadseptiyawan@yahoo.com

Nama penulis Alimatun Nafi Cholifatun Ni’mah. Penulis dilahirkan di Kota Kudus, 5 Februari 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N 1 Colo, SMP N 1 Bae, dan SMA N 1 Bae. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2016 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3 Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.16.3.03. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email add.nafi@gmail.com 

Nama penulis Anindya Drysca Kurniasari. Penulis dilahirkan di Kota Semarang, 9 Oktober 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N Sompok 03 Semarang, SMP N 1 Semarang, dan SMK N 7 Semarang. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2016 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3 Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.16.3.04. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email npr3910@gmail.com

Nama penulis Buna Shohwatul Islam. Penulis dilahirkan di Kota Semarang, 5 September 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Purwosari 02A Semarang, SMP Negeri 10 Semarang, dan SMA Negeri 1 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2015 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 3.32.15.3.04. Apabila ada kritik dan saran yang membangun serta apabila terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email shohwatulbuna@gmail.com

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