REVIEW JURNAL "MODEL SISTEM PENYIRAMAN DAN PENERANGAN TAMAN MENGGUNAKAN SOIL MOISTURE SENSOR DAN RTC (REAL TIME CLOCK) BERBASIS ARDUINO UNO"

Sumber Review

Review Jurnal Oleh:
Rangga Mahendra
Teknik Elektro Universitas Gunadarma
Jl. Margonda Raya No. 100 Depok 16431
Email: ranggamahe@gmail.com

                                                                   ABSTRAK

Trend teknologi dalam bidang elektro atau perangkat keras pada jaman sekarang ini
menimbulkan banyak sekali pembuatan dan pengembangan alat perangkat keras yang
bersifat sistem kontrol sampai ke otomatisasi yang sangat beragam kegunaannya. Salah satu
contohnya yaitu sistem kontrol ruangan, otomatisasi pendeteksi asap rokok, otomatisasi
sistem penyiraman dan lainnya yang sudah dibuat maupun dikembangkan. Penelitian ini
membahas tentang sistem penyiraman dan penerangan taman dengan menggunakan soil
moisture sensor dan real time clock DS3231 serta LDR sebagai sensor pendeteksi cahaya
untuk sistem penerangannya. Software yang digunakan adalah Arduino IDE. Sistem yang
dibuat bekerja berdasarkan inputan yang diambil dari sensor kelembaban tanah yaitu soil
moisture sensor, yang nantinya akan ditampilkan pada LCD 20x4 berupa status
kelembabannya, output sistem yang digunakan berupa pompa air yang akan menyala jika
kondisi tanah berada dibawah rata-rata pada rentang <=40% dan akan berhenti pada kondisi
tanah mencapai >60%. Pemrosesan data diolah melalui Arduino UNO

Kata  kunci : Soil Moisture Sensor, RTC, Sistem, Penyiraman, Arduino.


                                                              PENDAHULUAN

Tanaman adalah unsur utama dalam taman. Oleh sebab itu perawatan tanaman harus lebih diperhatikan untuk menjaga keindahan taman. Salah satu caranya adalah dengan memperhatikan kondisi kelembaban tanah, yaitu dengan melakukan penyiraman tanaman secara teratur. Tanaman di taman ini mencakupi semua tumbuhan yang sengaja ditanam untuk memperindah taman maupun tanaman yang dapat menghasilkan produk pertanian seperti buah, sayuran, dan obat. Pada umumnya saat  ini masyarakat melakukan penyiraman tanaman dan penerangan taman dengan dikontrol secara manual oleh manusia. Untuk membuat pekerjaan menjadi lebih efektif dan efisien maka diperlukan suatu alat atau perangkat yang dapat bekerja secara otomatis untuk menggantikan penyiraman tanaman dan penerangan lampu taman secara manual, yaitu dengan menggunakan kombinasi antara rangkaian elektronika (hardware) dengan software. Yaitu dengan cara pengaplikasian arduino dan sensor. Sensor yang diperlukan adalah soil moisture sensor yang berfungsi untuk mendeteksi status kelembaban tanah pada tanaman sehingga dapat diketahui waktu penyiraman secara otomatis dan juga memasang sensor LDR untuk mendeteksi cahaya sehingga dapat melakukan sistem penerangan lampu secara otomatis kemudian menggunakan sistem penjadwalan waktu yang telah ditentukan dan menyesuaikannya dengan waktu yang dideteksi oleh RTC. Semua input tersebut akan diproses oleh Arduino.
Berdasarkan latar belakang dan masalah yang telah dikemukakan penulis, maka penulis mengambil judul “model sistem penyiraman dan penerangan taman menggunakan soil moisture sensor dan RTC (Real Time Sensor) berbasis Arduino Uno”.
Model sistem penyiraman dan penerangan taman ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1.    Menghemat tenaga dan waktu
2.    Menghemat penggunaan listrik dan air
3.    Mempermudah merawat taman yang luas



Soil Moisture Sensor
Soil Moisture Sensor adalah sensor yang dapat mendeteksi kelembaban tanah disekitarnya. Sensor ini terdiri dari dua  probe untuk melewatkan arus listrik dalam tanah seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban (Pambudi, 2014).

Gambar 1. Soil Moisture Sensor

RTC DS3231
RTC (Real time clock) adalah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung waktu (mulai detik hingga tahun)    dengan    akurat    dan menjaga/menyimpan data waktu tersebut secara real time. DS3231 adalah RTC (real time clock) dengan kompensasi suhu kristal osilator yang terintegrasi (TCX0). TCX0 menyediakan sebuah clock referensi. yang stabil dan akurat, dan memelihara akurasi RTC sekitar +2 menit per tahun. Keluaran frekwensi tersedia pada pin 32 kHz (Sainsmart 2015).

Gambar 2. RTC (Real Time Clock)

Arduino Uno
Arduino Uno adalah board mikrokontroler yang di dalamnya terdapat mikrokontroler, penggunaan jenis mikrokontrolernya berbeda – beda tergantung spesifikasinya (Sainsmart 2015).

LCD 20x4
LCD (Liquid Crystal Display)  adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD merupakan pengganti dari tampilan seven segment di mana LCD mempunyai beberapa kelebihan misalnya bentuk tampilan bagus, hemat energi, dan dari segi bentuk lebih kecil. Namun dari segi harga LCD saat ini lebih mahal dari pada seven  segment  (Hakim 2012).

Motor Servo
Motor servo adalah  sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat  di set-up atau di atur untuk menentukan  dan memastikan posisi sudut dari poros output motor (Kurniawan, 2015).

Gambar 3. Motor Servo

Arduino IDE
Arduino IDE adalah sebuah editor yang digunakan untuk menulis program, mengcompile, dan mengunggah ke papan Arduino. Arduino development environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, area pesan, console teks, toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi umum, dan sederetan menu. Software yang ditulis menggunakan Arduino dinamakan sketches. Sketches ini ditulis di editor teks dan disimpan dengan file yang berekstensi .ino. Editor teks ini mempunyai fasilitas untuk cut/paste dan search/replace. Area pesan berisi umpan balik ketika menyimpan dan mengunggah file, dan juga menunjukkan  jika terjadi error (Oktofani 2014).

                                                                     METODE

Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah dengan metode pemrograman hardware seperti gambar flowchart di bawah ini.

Gambar 4. Metode Penelitian Hardware Programing

Perencanaan Rancangan Penelitian (Project Planning)
Pada Perancangan sistem penyiraman dan penerangan secara otomatis komponen-komponen yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: Arduino Uno dan relay sebagai pemroses data input dan soil moisture sensor, RTC DS3231 sebagai inputan untuk arduino, serta motor servo, LCD, LDR, dan pompa air sebagai output.

Penelitian (Research)
Tahap awal Proses penelitian ini dengan melakukan perancangan rangkaian hardware seperti sensor beserta komponen dari model sistem penyiraman dan penerangan taman. Setelah perancangan selesai dilakukan, kemudian semua sensor dan komponen dilakukan pengujian untuk mengetahui kinerja dari komponen dan sensor sudah bekerja dengan baik atau belum.

Pengujian Komponen (Part Testing)
Pada tahap ini sensor dan komponen yang digunakan pada sistem akan dilakukan pengujian dengan menggunakan multimeter dan Arduino. Pengujian dengan multimeter bertujuan untuk mengetahui tegangan input dan tegangan output pada setiap komponen. Sementara pengujian menggunakan Arduino dengan mengunakan serial monitoring pada software Arduino IDE dengan cara melihat output pada setiap komponen yang terhubung dengan Arduino.

Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design)
Desain mekanik sistem seperti pada gambar 5 dibawah ini

Gambar 5. Desain Sistem Mekanik

Maket pada sistem penyiraman dan penerangan ini terbuat dari bahan akrilik, dengan tinggi ± 7cm dan panjang ± 20cmx25cm dan pada bagian tiang lampu dilengkapi dengan LED.

Desain Elektronik (Elektronik Design)
Desain skematik rangkaian pada sistem dibuat menggunakan software Fritzing berdasarkan diagram blok pada gambar 9 berikut.

Gambar 6. Diagram Blok

Gambar 7. Skematik Rangkaian

Arduino Uno akan mendapatkan input tegangan dari adaptor 12V untuk kemudian Arduino Uno mengalirkan arus ke masing-masing komponen pada rangkaian yang telah dibuat. Sementara itu komponen relay akan menerima tegangan dari listrik AC.

Desain Perangkat Lunak
Perangkat lunak pada sistem ini  didesain mrnggunakan bahasa pemrograman processing pada Arduino Uno berdasarkan flowchart pada gambar 8 berikut.

Gambar 8. Flowchart Sistem

                                                         HASIL DAN PEMBAHASAN

Sistem penyiraman dan penerangan taman ini terbuat dari akrilik dengan tinggi  ± 7cm dan panjang ± 25cm serta lebar ± 20cm. . Sensor seperti soil moisture, RTC, dan LDR berfungsi sebagai input  yang kemudian data yang diperoleh dari input tersebut diproses oleh Arduino Uno dan dapat menghasilkan output berupa pengaktifan lampu dan pompa air serta data output yang dapat ditampilkan melalui LCD 20x4 yang dihubungkan melalui i2c

Gambar 9. Keseluruhan Sistem

Arduino Uno diberikan tegangan sebesar 6-12V yang kemudian akan menjadi suplai untuk beberapa komponen seperti micro servo, soil moisture, RTC, LDR, dll. Pembacaan yang pertama pada Arduino Uno adalah menginisialisasikan, jika ada waktu yang sama dengan penjadwalan yang telah ditentukan seperti jam 05.00 yang mengharuskan mengecek kondisi LDR, jika terdeteksi cahaya nilainya lebih dari sama dengan 300 maka LED akan mati. Contoh lain jika pukul 07.00 maka soil moisture harus mengecek kondisinya, jika presentasi kelembaban dibawah 40% maka relay menyala dan pompa air akan akif. Nilai kering dan basahnya akan ditampilkan pada LCD dalam bentuk %.

Uji Coba Struktural
Pengujian pada tahap ini dilakukan dengan bantuan multimeter dimana pada tahap uji struktural ini bertujuan untuk mengetahui terhubung atau tidaknya masing-masing jalur pada rangkaian. Sehingga dapat diketahui kinerja sistem sudah bekerja secara optimal atau belum.

Tabel 1. Pengujian Struktural

Pengujian Fungsional
Pengujian pada tahap ini bertujuan untuk mengetahui tegangan pada rangkaian sudah    sesuai    dengan    yang  dibutuhkan oleh masing-masing komponen, yaitu dengan cara menguji tegangan output pada setiap komponen dengan menggunakan multimeter dan program.
Pada pengujian Arduino Uno R3 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 6V–12V. Kemudian output tegangan pada pin 5V dilakukan pengujian. Dengan cara  menghubunkan pin 5V dengan phobe positif dan menghubungkan pin GND dengan negatif pada multimeter

Tabel 2. Pengujian Tegangan pada Arduino Uno

Dari data pengujian pada tabel 2 dapat diketahui bahwa tegangan keluaran dari Arduino Uno sebesar 4.49V. Maka dari itu dengan nilai dari tegangan output tersebut dapat menyuplai komponen elektronik seperti modul RTC DS3231, soil moisture sensor, dan LDR yang membutuhkan tegangan 3,3-5V. Kemudian pada pengujian Soil Moisture Sensor dilakukan pengujian dengan cara memberikan tegangan 6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan setiap kabel input sensor, kemudian Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan  6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data.

Gambar 10. Pengujian Soil Moisture Sensor

Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan  6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data.

Tabel 3. Pengujian Relay

Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan  6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data.


Uji coba Validasi
Pada tahap ini dilakukan pengujian validasi yang bertujuan untuk mengetahui kinerja sistem yang telah dirancang sudah berjalan optimal atau belum. Pengujian validasi pada sistem penyiraman dilakukan dengan menggunakan soil moisture sensor.

Tabel 4. Uji Validasi penyiraman

Pada nilai pembacaan sensor yang tertera pada serial monitor di Arduino IDE  bersumber dari deteksi soil moisture sensor yang membaca nilai kelembaban berdasarkan konstanta dielektrik tanah. Nilai konstanta dielektrik akan meningkat ketika kandungan air dalam tanah meningkat terhadap kelembaban tanah, namun sebelum menentukan basah atau keringnya tanah nilai pembacaan sensor harus dikonversikan menjadi nilai ADC dengan perhitungan :

1023 adalah jumlah bit maksimal data sedangkan 673 adalah selisih nilai antara kelembaban tanah kering dan tanah basah. Kemudian nilai ADC dikonversikan kembali menjadi Nilai Kelembaban (Rh %) dengan perhitungan sebagai berikut:

Dengan 152 adalah sebagai nilai  maksimum ADC dan 133 adalah selisih antara nilai maksimum dan minimum ADC.

Gambar 11. Flowchart program sensor

Pada tahap ini dilakukan pengujian validasi yang bertujuan untuk mengetahui kinerja sistem yang telah dirancang sudah berjalan optimal atau belum. Pengujian validasi pada sistem penyiraman dilakukan dengan menggunakan soil moisture sensor.

Tabel 5. Uji Validasi RTC

Pengujian validasi sistem penerangan dengan menggunakan sensor  LDR

Tabel 6. Uji Validasi LDR

                                                                 KESIMPULAN

Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa model sistem penyiraman dan penerangan taman menggunakan soil moisture sensor dan RTC (Real Time Clock) telah berhasil dibuat dengan baik. Pada pembacaan setiap sensor  sesuai dengan waktu yang telah ditentukan oleh modul RTC. Pada proses pengujian  sistem  menggunakan modul Arduino Uno R3 ATMega328,   RTC   DS3231,   LDR, relay, LCD, Motor Servo dan pompa Air. Input sistem menggunakan soil moisture sensor untuk kelembaban tanah dan LDR sebagai sensor cahaya. kemudian outputnya akan ditampilkan pada LCD 20x4 Pada pembacaan tanah basah atau kering oleh soil moisture sensor untuk  menentukan kapan dilakukannya penyiraman. Pada penyiraman menggunakan motor servo agar dapat menyiram ke seluruh tanaman. Penggunaan LDR pada sistem ini adalah sebagai sensor cahaya yang dapat memberikan penghematan listrik karena  menyesesuaikan dengan kondisi lingkungan pada taman, jika keadaan taman kurang cahaya maka otomatis lampu akan memberikan penerangan, sementara jika kondisi yang ditangkap oleh LDR  kelebihan cahaya maka lampu akan mati.


                                                                        SARAN

Pada sistem penyiraman tanaman dan penerangan taman dengan menggunakan soil moisture sensor dan RTC (Real Time Clock) menggunakan Arduino Uno ini perlu pengembangan lagi karena masih ada beberapa kekurangan baik dari segi sensor ataupun sistem yang digunakan. Penggunaan Internet sebagai sistem kontrol juga dapat diimplementasikan pada model sistem penyiraman dan penerangan taman yang telah dibuat dan penggunaan sensor yang mempunyai pedeteksian kelembaban yang lebih luas jangkauanya juga dapat digunakan, sehingga sistem yang telah dibuat ini dapat meningkatkan efektifitas dan efesiensi yang lebih baik bagi pengguna. 


                                                               DAFTAR PUSTAKA
Permadi, A. D. 2016. Model Sistem Penyiraman Dan Penerangan Taman Menggunakan Soil Moisture Sensor Dan Rtc (Real Time Clock) Berbasis Arduino Uno. Skripsi. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.

Anwar, A. 2014. Alat Pendeteksi Kelembaban Tanah.  Skripsi. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.

Devika, S. V., et al. 2014. Arduino Based Automatic Plant Watering System. IJARCSSE 4(10): 449-456.

DFrobot. 2015. Datasheet Soil Moisture Sensor, Pudong, Shanghai. China.

Hakim, A. 2012. Pengukur Kelembaban Tanah dan Suhu Udara Sebagai Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan melalui Wireless Sensor Network (WSN) Hardware.

Kurniawan, M. A. 2015. Alat Penyiraman Taman          Otomatis          Berbasis

 Mikrokontroler    dengan    Android Sebagai Media Monitoring.

Oktofani, Y. 2014. Sistem Pengendalian Suhu dan Kelembaban Berbasis Wireless Embedded System.

Pambudi, K. W., Jusak, Palaudie S. 2014. Rancang Bangun Wireless Sensor Network Untuk Monitoring  Suhu dan Kelembaban Pada Lahan Tanaman Jarak. JCONES (Vol.3, No.2 : 09-17)

Sainsmart.  2015.  Datasheet  Arduino Uno,
Lenexa, Kansas. Amerika serikat.

Sainsmart. 2015. Datasheet LCD 16x2, Lenexa, Kansas. Amerika serikat.

Sainsmart. 2015. Datasheet RTC, Lenexa, Kansas. Amerika serikat.

Syariefal, M. A. 2015. Model Sistem Pemeliharaan Tanaman Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Skripsi. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.