Prototipe Penyiraman Tanaman Otomatis
Dan Pemantauan Berbasis Internet of Things
Dayu Sakseno1,
Haidar Taqy2
Program
Studi D-3 Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof.
H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia
Intisari –
Menyiram tanaman merupakan salah satu bentuk kegiatan yang dilakukan seseorang
dalam proses perawatan tanaman. Tanaman membutuhkan penyediaan air yang cukup untuk
tumbuhan dan berkembang. Proses penyiraman biasa dilakukan secara manual.
Takaran air yang disiramkan juga tidak sesuai dengan apa yang dibutuhkan oleh
suatu tanaman. Sehingga hal tersebut mempersulit kita saat ingin merawat suatu
tanaman dengan baik. Apakah bisa membentuk
alat penyiram tanaman otomatis ? Untuk memudahkan kita dalam merawat
tumbuhan. Oleh karena itu, dibuatlah alat untuk menyiram tanaman secara
otomatis beserta monitoringnya melalui handphone. Metode penelitian diawali dengan
mengidentifikasi permasalahan yang ada, dilanjutkan dengan pengumpulan
referensi, perancangan dan pembuatan hingga dihasilkannya sistem penyiraman dan
pemantauan tumbuhan otomatis. Sistem ini menggunakan sensor kelembaban tanah YL-69 untuk mendeteksi kelembaban pada tanah tumbuhan,
sensor suhu DHT11 untuk mendeteksi suhu di sekitar tanaman, mobil yang
berada tepat di depan sensor, modul NodeMCU ESP32 sebagai komponen pemroses,
dan outputnya menggunakan relay, pompa air 12V, dan blynk sebagai aplikasi
untuk memonitoring.
Kata kunci – Penyiraman otomatis, ESP32, YL-69, DHT11
I.
LATAR BELAKANG
Penyiraman tanaman merupakan suatu kegiatan yang perlu diperhatikan dalam melakukan pemeliharaan tanaman, dikarenakan tanaman
memerlukan asupan air yang cukup untuk melakukan
fotosintesis dalam memperoleh kebutuhannya untuk tumbuh
dan berkembang. Selain itu pemberian
air yang cukup merupakan faktor
penting bagi pertumbuhan tanaman, karena air berpengaruh terhadap kelembaban tanah.
Tanpa air yang cukup produktivitas suatu tanaman tidak akan maksimal.
Berdasarkan uraian di atas tentang
pentingnya mengatur kelembaban tanah yang tepat, maka perlu dirancang sebuah alat
yang dapat memantau kelembaban tanah. Kelembaban tanah merupakan volume
air yang terkandung didalam media tanah
yang merupakan salah satu parameter
penting yang harus diperhatikan dalam bidang perkebunan karena berkaitan langsung
dengan produksi tanaman.
Hal ini karena kelembaban tanah
berperan sebagai agen pembawa yang memindahkan nutrisi
dan senyawa lainnya
dari dalam media tanah untuk tanaman, membantu
dan menjaga suhu tanaman serta
menjaga kematangan dari daun dan buah .Dengan
demikian untuk menghasilkan tanaman yang maksimal,
kelembaban tanah harus
selalu dijaga dan dalam hal ini dapat dilakukan dengan
cara penyiraman yang
teratur dan terukur.
Kelembaban tanah dapat dengan
mudah berubah setiap
waktu tergantung cuaca dan persediaan air dalam tanah. Oleh karena
itu dengan memanfaatkan Internet of
Things , dibuat sebuah
alat yang dapat menyiram tanaman
otomatis menggunakan internet dengan
aplikasi Blynk berdasarkan kelembapan tanah dan suhu . Dengan menggunakan Soil Moisture kita mengetahui sesuai kondisi kelembaban tanah dan DHT 11 untuk mengetahui kondisi suhu sekitar, alat ini juga dilengkapi LCD
(Linquid Cristal Display) yang dapat menampilkan kondisi tanah apakah lembab atau kering sesuai dengan pembacaan dari sensor
kelembaban tanah dalam bentuk nilai pada LCD
dan aplikasi Blynk sebagai monitoring dan mengatur waktu untuk menyiram
tanaman. Berbekal dari latar belakanang tersebut muncul gagasan
untuk membuat “Alat
Penyiram Tanaman Otomatis Berbasis IoT”.
II.
RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan uraian di atas diajukan beberapa
rumusan masalah, yaitu:
a.
Bagaimana sistem kerja dari Sistem Penyiram
Tanaman Otomatis.
b. Bagaimana cara sensor kelembaban tanah ke dalam satu rangkaian
elektronika untuk alat penyiraman tanaman.
III.
BATASAN MASALAH
Mengingat akan
luasnya permasalahan yang terkait dalam penulisan,
penulis hanya akan membahas tentang:
a.
Perancangan dan pembuatan alat ini berbasis
mikrokontroler ESP32.
b. Alat ini bekerja dengan
mengukur kelembaban tanah berdasarkan Ph tanah.
IV.
TUJUAN
a.
Dapat merancang dan menentukan mekanisme
kerja alat penyiraman tanaman yang
bekerja berdasarkan kombinasi parameter kelembaban tanah dan waktu penyiraman.
b.
Dapat mengintegrasikan RTC DS3132
dan sensor soil moisture ke dalam satu rangkaian
elektronika untuk membentuk alat penyiraman tanaman otomatis.
c.
Dapat memberikan kontribusi yang luas dalam
bidang teknologi.
V.
KAJIAN PUSTAKA
Pembahasan
dalam bagian ini meliputi perancangan dan komponen apa saja yang digunakan
dalam projek ini.
Sensor soil moisture YL-69
adalah sensor yang mampu mengukur kelembaban suatu tanah. Cara menggunakannya cukup mudah, yaitu membenamkan probe
sensor ke dalam tanah dankemudian
sensor akan langsung membaca kondisi kelembaban tanah. Namun kekurangan dari sensor ini adalah sensor ini tidak
dapat bekerja dengan baik di luar
ruangan dikarenakan sensorini rawan korosi atau karat. Versi baru dari sensor kelembaban tanah ini ialah probe sensornya
sudah dilengkapi dengan lapisan kuning pelindungnikel. Sehingga
nikel pada sensor
kelembaban ini bisa terhindar dari oksidasi yang menyebabkan karat. Lapisan ini
dinamakan Electroless nickel immersion gold (ENIG)
dan lapisan ini memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan lapisan permukaan
konvensional seperti solder, seperti daya tahan oksidasi yang lebih bagus kadar air di dalam tanah. Sensor ini
menggunakan dua buah probe untuk melewatkan arus
melalui tanah lalu membaca tingkat resistansinya untuk mendapatkan tingkat kelembaban tanah. Makin banyak air membuat
tanah makin mudah mengalirkan arus listrik (resistansi rendah), sementara tanah kering sulit mengalirkan arus listrik (resistansi tinggi).
Gambar 1. Sensor YL-69
b.
Tombol Tekan
Push button adalah satu komponen
elektronika yang dapat memutus dan mengalirkan arus listrik dalam
suatu
rangkaian project Arduino.
Dimana pemutusan dan pengaliran ini terjadi karena prinsip pengalihan
dari satu konduktor ke konduktor
lain. Caranya dengan pengoperasian langsung secara
manual oleh pengguna. Pada dasarnya, prinsip kerja push button adalah pemutus
dan penyambung aliran listrik. Namun dalam hal ini, ia tak bersifat mengunci.
Jadi ia akan kembali ke posisi semua saat selesai
ditekan. Saat push button ditekan, ia menjadi bernilai
HIGH dan akan menghantarkan arus
listrik. Sedangkan apabila dilepas, maka ia bernilai LOW dan memutus arus listrik.Namun cara kerja saklar
push button kadang berbeda
tergantung dari jenisnya. Apakah ia termasuk NO atau NC.
Gambar 2. Tombol
NodeMCU bisa dianalogikaan sebagai board arduino yang
terkoneksi dengan ESP8622. NodeMCU telah me-package ESP8266 ke dalam sebuah
board yang sudah terintegrasi dengan berbagai fitur selayaknya microkontroler
dan kapasitas akses terhadap wifi dan juga chip komunikasi yang berupa USB to
serial. Sehingga dalam pemrograman hanya dibutuhkan kabel data USB. Karena
Sumber utama dari NodeMCU adalah ESP8266 khusunya seri ESP-12 yang termasuk
ESP-12E. Maka fitur – fitur yang dimiliki oleh NodeMCU akan lebih kurang serupa
dengan ESP-12. Beberapa Fitur yang tersedia antara lain :
1.
10 Port GPIO (General Purpose Input Output) dari D0 – D10
2.
Fungsionalitas PWM
3.
Antarmuka I2C dan SPI
4.
ADC
Gambar 3.
NodeMCU ESP8266 12E
Modul Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan
secara listrik dan merupakan komponen
Electromechanical (Elektromekanikal)
yang terdiri dari 2 bagian
utama yakni Elektromagnet (Coil) danMekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus
listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan
listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai
contoh, dengan Relay yang menggunakanElektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai
saklarnya) untuk menghantarkan listrik
220V 2A.
Gambar 4. Modul Relay
Water Pump/ pompa air adalah alat untuk menggerakan air dari tempat bertekanan
rendah ke tempat bertekanan yang lebih tinggi. Pada darsarnya water pump sama dengan motor DC pada
umumnya, hanya saja sudah di- packing
sedemikian rupa sehingga dapat digunakan di dalam air. Pada tugas akhir ini digunakan water pump DC 12 volt
untuk menyemprotkan air. Berikut ini
gambar dari water pump 12 volt.
Gambar 5. Water Pump
Liquid Crystal Display adalah salah satu rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD adalah salah satu jenis tampilanelektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja memantulkan cahaya yang terdapat di sekelilingnya terhadap front-lit dan back-lit. LCD banyak sekali digunakan dalam merancang suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler. Liquid Crystal Display ini juga berfungsi untuk menampilkan suatu teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. Liquid Crystal Display yang digunakan adalah Liquid Crystal Display 2x16, artinya LCD terdiri dari 2 baris dan 16 karakter dengan 16 pin konektor. Gambar 2.2 menunjukkan bentuk fisikdan nama pin LCD 2x16.
Gambar 6.
Tampilan LCD 16 x 2
Adaptor adalah sebuah perangkat berupa rangkaian elektronika untuk mengubah tegangan
listrik yang besar menjadi tegangan
listrik lebih kecil,
atau rangkaian untuk mengubah
arus bolak-balik (arus AC) menjadi arus searah
(arus DC) . Adaptor /
power supplay merupakan komponen inti dari peralatan elektronik. Adaptor digunakan
untuk menurunkan tegangan
AC 22 Volt menjadi kecil antara 3 volt sampai 12 volt sesuai kebutuhan alat elektronika.
Gambar 7. Adaptor
VI.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a.
Diagram Blok
Gambar 8. Diagram blok
b.
Diagram Pengawatan
Gambar 9. Diagram pengawatan
c.
Diagram Alir
Gambar 10. Diagram alir
d.
Program
/*
LABORATORIUM MIKROKONTROLER
II
PROGRAM PROTOTIPE
PENYIRAMAN TANAMAN OTOMATIS
DAN PEMANTAUAN BERBASIS IOT
Kelompok 8 :
DAYU SAKSENO
(3.32.20.0.07) EK-3A
HAIDAR TAQY
(3.32.20.0.13) EK-3A
*/
//=== Deklarasi variabel ===
#define BLYNK_TEMPLATE_ID
"TMPLgrOL3wK0"
#define BLYNK_DEVICE_NAME
"Mikro"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN
"p5mxrdU-Vg68jVVw4C1sOhnvHtGLh4kk"
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>
#include <DHT.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
float DHTPIN = 13;
float yl69 = 34;
int relay=19;
int ledh= 16;
int ledk=17;
int adc;
int tombol;
float persen;
float suhu;
char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;
char ssid[] = "GalaxyA51";
char pass[] = "katasandine";
DHT dht(DHTPIN, DHT11);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
BlynkTimer timer;
//=== Pengesetan awal ===
void setup() {
dht.begin();
lcd.init();
lcd.backlight();
pinMode(yl69,INPUT);
pinMode(tombol,INPUT);
pinMode(relay, OUTPUT);
pinMode(ledh, OUTPUT);
pinMode(ledk, OUTPUT);
Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk.cloud",
80);
}
//=== Program utama (pengulangan) ===
void loop(){
float
kelembaban =
dht.readHumidity();
suhu = dht.readTemperature();
Serial.print("kelembaban:
");
Serial.println(kelembaban);
Serial.print("suhu: ");
Serial.println(suhu);
Serial.println();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Suhu:");
lcd.print(suhu);
lcd.print("C");
adc = analogRead(yl69);
persen = (4095-adc)/4095.00*100.00;
Serial.print("ADC: ");
Serial.println(adc);
Serial.print("Nilai Kelembaban
");
Serial.print(persen);
Serial.println(" %");
Serial.println();
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Kelembapan:");
lcd.print(persen);
lcd.print("%");
if(persen<45){
digitalWrite(relay,LOW);
digitalWrite(ledh,LOW);
digitalWrite(ledk,HIGH);
}
if(persen>=45){
digitalWrite(relay,HIGH);
digitalWrite(ledh,HIGH);
digitalWrite(ledk,LOW);
}
Blynk.virtualWrite(V5,persen);
Blynk.virtualWrite(V6,suhu);
Blynk.virtualWrite(V0,ledk);
Blynk.virtualWrite(V1,ledh);
delay(1000);
Blynk.run();
timer.run();
}
e.
Gambar Alat
f.
Cara Kerja
Ketika sensor kelembaban
tanah menunjukan nilai kelembaban kurang dari 45% maka pompa air akan ON
menyiram tanaman,Dan pompa air akan OFF
ketika nilai kelembaban 45% keatas. DHT11 akan
membaca suhu dan YL-69 membaca kelembaban tanah sekitaran tanaman ditampilkan
pada LCD 16x2 dan dimonitor aplikasi Blynk. Pembacaan suhu pada DHT11
menggunakan satuan derajat Celsius.
VII. KESIMPULAN
a.
Hasil pengujian menggunakan NodeMCU dapat bekerja dengan baik. Sensor
yang digunakan adalah sensor DHT11 untuk mengetahui besar suhu, serta soil
moisture untuk mengetahui kelembaban tanah di sekitar tanaman. NodeMCU berhasil
mengolah sekaligus mengirim data sensor ke server lokal, kemudian aplikasi yang
telah dibuat untuk smartphone android berhasil menerima data dari server lokal
dan sekaligus menampilkannya pada layar smartphone. Saat kelembaban tanah
kurang dari 45%, maka pompa menyala, sedangkan ketika kelembaban melebihi 45%
maka pompa berhenti bekerja.
b.
Dengan menggunakan perangkat penyiram tanaman otomatis ini, pengguna
dapat menghemat waktu dan tenaga untuk menyiram tanaman tanpa khawatir lelah
ataupun lupa menyiram tenaman peliharaanya.
REFERENSI
[1] Gunawan,
& Sari, M. (2018). Rancang bangun alat penyiram tanaman otomatis
menggunakan sensor kelembaban tanah. ELECTRICAL TECHNOLOGY, 3(1),
13–17.
[2] Muharom,
S., Suseno, H., & Setyawan, S. A. (2019). Rancang bangun sistem penyiram
tanaman bawang merah secara otomatis. Seminar Nasional Sains Dan Teknologi
Terapan VII 2019, 385–390.
[3] Rahardjo,
P. (2021). Sistem penyiraman otomatis menggunakan RTC(Real Time Clock) berbasis
mikrokontroler arduino mega 2560 pada tanaman mangga harum manis buleleng bali.
SPEKTRUM , 8(1), 143–147.
[4] Satria
Munandar, M. F., Nurpulaela, L., & Bangsa, I. A. (2022). Implementasi
Penyiraman Otomatis dengan Sensor Gy-302 dan Yl-69 pada Alat Penyiram Tanaman. JE-Unisla,
7(1), 1. https://doi.org/10.30736/je-unisla.v7i1.750
[5] Thomas,
T., & Nurmansyah, W. (2019). RANCANG BANGUN PROTOTYPE INTELLIGENT BOOTH
KAKI LIMA (OTOMATISASI BUKA/TUTUP). Jurnal Ilmiah Matrik, 21(1),
45–53. https://doi.org/10.33557/jurnalmatrik.v21i1.522
Umaritawan, & Chafid, N. (2021). Rancang bangun alat penyiram tanaman otomatis berbasis arduino dan berbasis 3eb . SNITEK, 3(32), 208–216.
LINK:
1. PPT
2. Video
3. Jurnal
4. Program
Keren !
BalasHapus