1

Model Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai

Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah Dengan Tampilan Output Web

Server Berbasis Mikrokontroler ATMega328

Rivaldy Wijaya P, Prof. Dr. Ing. Soewarto Hardienata, Andi Chairunnas, S.Kom, M.Pd

Email : rivaldy.wijaya.pratama@gmail.com

Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan

ABSTRAK

Indonesia sebagai negara yang memiliki bidang pertanian sangat besar, hampir

setiap penduduk diindonesia adalah sebagai petani buah, sayuran, terutama tanaman cabai

sangat diminati oleh masyarakat untuk pembuatan makanan sehari-hari. Dalam penanaman

tanaman cabai perlu perawatan khusus karena tanaman cabai rentan terhadap kondisi

kekurangan dan kelebihan air didalam tanah, masalah yang dihadapi ialah petani lebih

sering memperkirakan kondisi hanya dengan melihat keadaan permukaan tanah. Dengan

perkembangan teknologi yang telah maju dan pesat dalam perkembangan dunia elektronika

ini dimanfaatkan dalam pembuatan model pengukur kelembaban tanah untuk tanaman

cabai menggunakan sensor kelembaban tanah dengan tampilan output web server berbasis

mikrokontroler ATMega328. Alat ini akan mempermudah petani untuk mengetahui nilai

kelembaban tanah yang telah dihitung nilai validasinya untuk tanaman cabai, agar dalam

pertumbuhan tanaman cabai tumbuh dengan kualitas yang baik.

Kata Kunci : soil moisture sensor, pengendali kelembaban tanah, ESP8266.

1. Pendahuluan Umumnya tanah yang baik untuk

tanaman cabai adalah tanah lempung

berpasir andosol tanah merah yang banyak

mengandung bahan organik dan tingkat

kelembaban tanah yang sesuai 50%-70%

(lembab). Tanaman cabai menghendaki

pengairan yang cukup, jika air yang

diberikan berlebihan dapat menyebabkan

kelembaban tinggi didaerah perakaran

akibatnya merangsang tumbuhnya

penyakit jamur dan bakteri hingga

mengalami kematian. Jika kekurangan air

tanaman cabai dapat kurus dan kerdil layu

lalu mati, perairan dapat menggunakan

irigasi, air tanah dan air hujan. Salah satu

sifat tanaman cabai yang disukai oleh

petani adalah tidak mengenal musim.

Artinya, tanaman cabai dapat ditanam

kapan pun tanpa tergantung musim, itulah

sebabnya cabai dapat ditemukan kapan

pun dipasar atau di swalayan.

Dengan perkembangan teknologi yang

telah maju dan pesat dalam perkembangan

dunia elektronika dari hasil - latar

belakang permasalahan tersebut maka

dibuatlah model pengukur kelembaban

tanah untuk tanaman cabai menggunakan

sensor kelembaban tanah dengan tampilan

output web server berbasis mikrokontroler

ATMega328. Kelebihan yang dimiliki

oleh pengukur kelembaban tanah untuk

tanaman cabai ini, dapat mengetahui nilai

kelembaban tanah yang baik untuk

tanaman cabai tersebut dengan output web

server melalui smartphone menggunakan

sensor soil moisture yang terintegrasi

dengan mikrokontroler. Dimana nantinya

tanah diidentifikasi dengan keluaran nilai

persentase oleh alat pengukur kelembaban

tanah dan dapat dilihat pula melalaui

jaringan wifi menggunakan smartphone

dengan terintegrasi oleh web server dan

dikontrol dengan mikrokontroler untuk

mailto:rivaldy.wijaya.pratama@gmail.com

2

mengetahui nilai kelembabannya sehingga

memonitoring hasil dari pengukuran

kelembaban tanah dapat dilihat dengan

jarak jauh. Hasil nilai persentase dari alat

pengukur kelembaban tanah menerapkan

teknologi wifi untuk pemantauan jarak

jauh. Data akan ditransmisikan kedalam

jaringan web server untuk dapat diakses

mealalui web browser sesuai dengan IP

address 192.168.4.1 dari modul wifi

ESP8266.

Dari identifikasi permasalahan diatas

maka dibuatlah model pengukur

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

menggunakan sensor kelembaban tanah

dengan tampilan output web server

berbasis mikrokontroler ATMega328

Ardiuno UNO R3.

Merealisasikan hasil nilai persentase

dari alat pengkuran kelembaban tanah

untuk tanaman cabai ini terintegrasi

kedalam web server melalui jaringan wifi

agar petani dapat melihat saran hasil

pengukuran dari jarak jauh menggunakan

smartphone atau personal komputer.

Penggunaan alat kelembaban tanah ini

adalah mengukur kadar air didalam tanah

pada pot menggunakan sensor soil

moisture untuk megetahui kelembaban

tanah dengan kecocokan kelembaban

tanaman cabai telah dihitung nilai validasi

pada studi litelatur sebelumnya. Modul

ESP6288 pada sistem pengukuran

kelembaban tanah agar dapat mengirim

saran yang dapat diakses dari jarak jauh

selama masih dalam jangkauan wifi

ESP8266.

Tanaman Cabai (Capsicum Annum L)

bersal dari dunia tropika dan subtropika

benua amerika, khususnya colombia,

amerika selatan, dan terus menyebar ke

amerika latin. Bukti budidaya tanaman

cabai pertama kali ditemukan dalam tapak

galian sejarah peru dan sisaan biji yang

telah berumur lebih dari 5000 tahun SM

didalam gua di tehuacan meksiko,

penyebaran cabai keseluruh dunia

termasuk ke negara-negara asia, seperti

indonesia dilakukan oleh pedagang

spanyol dan portugis.

Tanaman Cabai Tanaman cabai menghendaki pengairan

yang cukup, jika air yang diberikan

berlebihan dapat menyebabkan

rangsangnya jamur, bakteri berkembang

dan pembusukan pada cabai. Jika

kekurangan air tanaman cabai dapat

mengalami kerkerdilan. Tanaman cabai

dapat tumbuh baik dengan kelembaban

tanah pada range 50%-70%, pengairan

dapat menggunakan irigasi, air tanah dan

air hujan.

Gambar 1. Tanaman Cabai

Sensor Soil Moisture

Sensor soil moisture adalah sensor

kelembaban tanah yang bekerja dengan

prinsip membaca jumlah kadar air didalam

tanah disekitarnya, sensor ini merupakan

sensor dengan teknologi rendah namun

ideal untuk memantau kadar air tanah

untuk tanaman.

Gambar 2. Soil Mouisture Sensor

ESP8266 IoT (Internet Of Things) semakin

berkembang seiring dengan perkembangan

mikrokontroler, module yang berbasiskan

Ethernet maupun wifi semakin banyak dan

beragam dimulai dari Wiznet, Ethernet

shield hingga yang terbaru adalah Wifi

module yang dikenal dengan ESP8266.

3

Ardiuno Uno

Arduino Uno adalah board

mikrokontroler yang di dalamnya terdapat

mikrokontroler, penggunaan jenis

mikrokontrolernya berbeda beda

tergantung spesifikasinya. Pada Arduino

Uno diguanakan mikrokontroler berbasis

ATmega 328. Memiliki 14 pin input dari

output digital dimana 6 pin input tersebut

dapat digunakan sebagai output PWM dan

6 pin input analog, 16 MHz osilator

kristal, koneksi USB, jack power, ICSP

header, dan tombol reset.

Gambar 3. Ardiuno uno

2. Metode Penelitian ini dilaksanakan mulai

Bulan Februari 2016 sampai April 2016.

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium

Workshop Program Studi Ilmu Komputer

FMIPA Universitas Pakuan Bogor.

Bahan Penelitian :

1. Modul Arduino UNO R3 ATMega328 2. Sensor Soil Moisture 3. LCD 4. Switch Basic 5. i2c 6. Baterai 9V 7. Jumper Female / Male / Male to Female 8. Acrylic

Alur Sistem

Sketsa ini menggunakan dua Arduino

UNO yang saling berkomunikasi dengan

komunikasi modul ESP8266 wifi. Input

sistem berupa Sensor soil moisture yang

berfungsi sebagai komponen pengukur

kelembaban didalam tanah. Output sistem

yaitu LCD 16X2 berupa text saran dari alat

pengukur kelembaban tanah dan

handphone untuk melihat saran dari jarak

jauh.

Gambar 4. Sketsa Alur Sistem

Alat pengukur kelembaban tanah untuk

tanaman cabai ini memiliki prinsip kerja

dengan memberi tegangan sebesar 9V ke

modul mikrokontroler, kemudian indikator

pada modul ESP8266 wifi dan LED pada

alat pengukur kelembaban tanah untuk

tanaman cabai akan aktif. Setelah indikator

pada alat telah aktif, sensor soil akan di

tancapkan ke dalam tanah agar membaca

nilai kadar air didalam tanah, lalu LCD

akan terus memberi saran dari kondisi

kadar air didalam tanah, dikondisi LED

biru menandakan alat aktif, jika LED

berwarna merah menandakan sensor soil

membaca kadar air kering, LED berwarna

kuning menandakan sensor soil membaca

kadar air di dalam tanah basah, LED

berganti berwarna hijau maka menandakan

sensor soil membaca kadar air lembab

cocok untuk tanaman cabai dan disatukan

dengan buzzer berbunyi menandakan

bahwa kondisi tanah lembab cocok untuk

tanaman cabai. ESP8266 akan aktif jika

smartphone atau pc ingin melihat saran

dari jarak jauh hanya mempairingkan wifi

ESP8266 dipengaturan wifi smartphone

lalu membuka web browser dan

memasukan ip address 192.168.4.1 akan

muncul saran dari alat pengukur

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

dikarnakan modul ESP8266 masih dalam

tahap pengembangan maka hasil dari

project yang menggunakan ESP8266

masih kurang sempurna jika ingin

mengetahui hasil saran harus merefresh

address web browser agar terus berganti

hasil saran dari alat pengukur kelembaban

tanah untuk tanaman cabai.

4

Penerapan Perhitungan Klasifikasi

Pengukuran Kelembaban Tanah

Sensor yang digunakan sebagai input

adalah sensor soil moisture yang

diimplementasikan pada alat pengukur

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

dengan ouput berupa nilai persentase yang

telah dihitung nilai validasi dengan

kecocokan nilai persentase dari parameter

tanaman cabai.

Gambar 5. Perhitungan Klasifikasi

Pengukuran Kelembaban Tanah

Penjelasan dari penerapan perhitungan

klasifikasi pengukuran kelembaban tanah

pada sistem :

1. Sensor soil moisture membaca kadar air didalam tanah yang

berupa besaran analog.

2. Lalu dicovert oleh converter menjadi besaran digital

dikarenakan arduino hanya

dapat membaca nilai digital.

3. Arduino mengkonversi nilai keluaran diserial monitor yang

nantinya akan menjadi range

batas dari nilai range basah,

lembab dan kering.

4. Hasil dari pengukuran pot 1 dengan kondisi (basah)

mendapatkan keluaran nilai

range batas bawah yaitu 150

dan batas atas 339.

5. Hasil pengukuran pot 2 dengan kondisi (lembab) mendapatkan

keluaran nilai range batas

bawah yaitu 340 dan batas atas

475.

6. Hasil pengukuran pot 3 dengan kondisi (kering) mendapatkan

keluaran nilai range batas

bawah yaitu 476 dana batas

atas 1023.

7. Mendapatkan nilai udara 1023 dan air 350 yaitu dengan cara

uji coba langsung dengan

sensor soil moisture disaat

sensor ditancapkan kedalam

yang berisi hanya air, sensor

membaca 350 lalu dikurangi

hasil udara dengan hasil air

1023-350 = 673.(Anwar ;

2014)

8. Setelah mendapatkan hasilnya, lalu hasil pengukuran batas

bawah dana batas atas dibagi

dengan hasil rumus

kelembaban dan dikalikan 100.

9. Hasil dari perhitungan dapat mengeluarkan hasil nilai

persentase sesuai dengan

parameter kelembaban tanah

untuk tanaman cabai yaitu

50%-70% (Hasan ; 2005).

Desain Mekanis 1. Penempatan komponen-

komponen elelktonik dibuat

semaksimal mungkin untuk

menghasilkan kinerja sistem

yang optimal.

2. Massa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin,

karena itu model pengukur

kelembaban tanah untuk

tanaman cabai dibuat dengan

menggunakan bahan dasar

akrilik.

3. Bentuk dan ukuran sistem pengukur kelembaban tanah

untuk tanaman cabai dibuat

dengan bentuk kotak untuk

menghasilkan bentuk akhir

yang ideal.

5

Gambar 6. Desain Sistem Mekanik

Pengukuran Kelemebaban Tanah Untuk Tanaman

Cabai.

Desain Elektrik

Dalam desain sistem elektrik terdapat

beberapa hal yang harus diperhatikan,

antara lain :

1. Sumber Catu Daya Catu daya yang akan digunakan pada

rangkaian model pengukur kelembabn

tanah untuk tanaman cabai ini

menggunakan 2 sumber catu daya,

seperti berikut :

a. Sumber catu daya sebesar 9 VDC (baterai kotak), digunakan pada

model pengukur kelembaban tanah

untuk tanaman cabai, dimana

modul mikrokontroler model

pengukur kelembaban tanah untuk

tanaman cabai bekerja pada arus 7

VDC selanjutnya sumber catu daya

akan menyuplai arus ke masing-

masing komponen. Tegangan yang

masuk ke sensor soil moisture dan

modul ESP8266 wifi sebanyak 6,6

VDC.

b. Sumber catu daya sebesar 9 VDC (baterai kotak), digunakan pada

model pengukuran kelembaban

tanah untuk tanaman cabai, dimana

modul mikrokontroler model

pengukur kelembaban tanah untuk

tanaman cabai menyuplai arus ke

komponen LCD 16X2 5 VDC.

Gambar 7. Skematik Rangkaian Sistem

Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman

Cabai.

Perancangan Hardware

Gambar 8. Diagra Blok Pengukur

Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai.

Desain Perangkat Lunak

Pembuatan perangkat lunak sistem

sistem dibagi menjadi 2 bagian, yaitu

desain software pada sistem pengkur

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

dan desain untuk smartphone. Berikut

flowchart dari desain software pada alat

Pengukuran kelembaban tanah untuk

tanaman cabai.

Gambar 9. Flowchart Sistem

6

3. Hasil Pembahasan

Bagian utama pada model pengukuran

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

terdapat sensor soil moisture dan ESP8266

wifi yang terintegrasi dengan smartphone

yang berfungsi sebagai komponen untuk

menerima saran jarak jauh.

Gambar 10. Bagian Utama Model Pengukuran

Kelembaban Tanah Tanaman Cabai

Uji coba struktural dilakukan untuk

menguji apakah rangkaian sistem yang

dibangun sudah sesuai berdasarkan jalur-

jalur pada konsep sistem yang

direncanakan.Pada tahap ini dilakukan

pengujian yang bertujuan untuk

mengetahui apakah modul-modul

elektronik sudah terhubung dengan benar

sehingga sistem dapat berjalan berfungsi

dengan baik dan memilih performa serta

berfungsi yang sesuai dengan rencana.

Tabel 1.Pengujian Struktural

Pada pengujian ArduinoUNO R3

dilakukan dengan dengan cara

memberikan tegangan 5V dan 9V. Setelah

itu output tegangan dicek pada pin 5V

yang dihubungkan dengan probe positif

dan pin GND yang dihubungkan dengan

negative pada multimeter.

Tabel 2. Pengujian Arduino UNO

Dari pengujian tersebut tegangan

input 5V berasal dari daya slot USB dan

power bank, 9V berasal dari baterai. Ouput

dari AduinoUNO mengeluarkan daya 3V

dimana komponen elektronik seperti

modul LCD dan sensor soil moisture

dapat bekerja dengan daya 3V sampai 5V,

output tegangan yang dikeluarkan Arduino

UNO dikonversi oleh IC Regulator untuk

menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan

oleh komponen elektronik.

Pengujian soil moisture

dilakukan dengan cara memberikan

tegangan 3V dan 0V ke Arduino UNOyang

ada pada sistem pengukuran kelembaban

tanah untuk tanaman cabai dan

menghubungkan pin AO, pin VCC dan pin

GND pada sensor soil moisture. Setelah

output tegangan dicek pada pin soil

moisture yang dihubungkan dengan pin

VCC dan pin GND yang dihubugkan

dengan phobe positive negative

multimeter.

Gambar 11.Pengujian Tegangan Pada Sensor Soil

Moisture

7

Pada pengujian ESP8266

dilakukan dengan cara memberikan

tegangan 2V dan 0V ke Aduino UNO

yang ada pada sistem pengukuran

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

dan menghubungkan pin TX, pin RX,

pinVCC dan pin GND pada ESP8266.

Setelah output tegangan dicek pada pin

ESP8266 dihubungkan dengan pin VCC

dan pin GND yang dihubungkan dengan

phobe positive negative multimeter.

Gambar 12.Pengujian Tegangan Pada Modul

ESP8266

Uji Coba Validasi ESP8266 Tanpa

Penghalang

Uji coba dilakukan dengan cara

mengaktifkan wifi ESP8266 pada

pengaturan smartphone, lalu diuji coba

tanpa penghalang dengan jarak terdekat

hingga jarak maksimal yang dapat

dideteksi oleh sinyal wifi ESP8266.

Tabel 3. Uji Coba Validasi Tanpa Penghambat

Uji Coba validasi ESP8266 Dengan

Penghambat

Uji coba dilakukan dengan

caramengaktifkan wifi ESP8266 pada

pengaturan smartphone, lalu diuji coba

tanpa penghalang dengan jarak terdekat

hingga jarak maksimal yang dapat

dideteksi oleh sinyal wifi ESP8266.

Tabel 4. Uji Coba Validasi Dengan Penghambat

Uji Coba Validasi Pengukuran

Kelembaban Tanah Dalam Keadaan basah

Tabel 5. Uji Coba Validasi Pengukuran

Kelembaban Tanah Dalam Keadaan basah

Uji Coba Validasi Pengukuran

Kelembaban Tanah Dalam Keadaan

Lembab.

8

Tabel 6. Uji Coba Validasi Pengukuran

Kelembaban Tanah Dalam Keadaan Lembab.

Uji Coba Validasi Pengukuran

Kelembaban Tanah Dalam Keadaan

Kering.

Tabel 7. Uji Coba Validasi Pengukuran

Kelembaban Tanah Dalam Keadaan Kering.

4. Kesimpulan Model pengukur kelembaban tanah

untuk tanaman cabai menggunakan sensor

kelembaban tanah untuk tanaman cabai

berbasis mikrokontroler ATMega328

dalam pembuatanya menggunakan

mikrokontroler Arduino UNO R3

ATMega328, modul wifi ESP8266 sebagai

output untuk menampilkan jarak jauh

berupa wifi yang dapat diakses oleh

smartphone dengan memasukan IP

Address, modul LCD 16x2 sebagai

tampilan langsung dari alat pengukur

kelembaban tanah untuk tanamna cabai,

buzzer sebagai penanda bunyi bahwa

cocok untuk tanaman cabai dan LED

sebagai petunjuk nilai kering basah, cocok

untuk tanaman cabai, sensor soil moisture

sebagai input untuk menetukan kadar air

didalam tanah. Dengan menggunakan alat

pengukur kelembaban tanah ini lebih

modern melihat saran dari jarak jauh

menggunakan modul wifi dan hasil nilai

pertumbuhan pengujian dapat terlihat

jelas perbedaan antara pot 1 yang telah di

uji coba dengan alat pengukur kelembaban

tanah dengan pot 2 yang hanya dalam

pemeliharaan penyiraman tanaman cabai

dengan manual menggunakan gayung,

perbandingan pertumbuhan pot 1 lebih

baik sesuai dengan kriteria dari parameter

yang sudah jelas nilai analisis.

Model Pengukur Kelembaban Tanah

Untuk Tanaman Cabai Menggunakan

Sensor Kelembaban Tanah Berbasis

Mikrokontroler ATMega328 ini masih

belum sempurna sehingga butuh

penyempurnaan agar alat mempunyai nilai

fungsional yang kompleks. dibutuhkan

dari setiap modul-modul pendukung,

modul PH meter sebagai penambahan

untuk nilai banding jika alat ini dikembang

untuk tanaman lain seperti padi

membutuhkan kadar air lebih banyak dan

dapat mengetahui nilai PH yang

dibutuhkan untuk tanaman padi

dikarenakan tanaman seperti padi, wortel

dan sayur-sayuran yang lain dapat

berpengaruh kepada PH didalam tanah.

9

DAFTAR PUSTAKA

Anwar A. 2014. Alat Pendeteksi

Kelembaban Tanah Berbasis

Mikrokontroler. Skripsi. Jurusan

Ilmu Komputer FMIPA Universitas

Pakuan, Bogor.

CahyoHertanto.2016.ESP8266.http://sec

ureinstruments.blogspot.co.id/2015

/06/esp8266.html.14 April 2016.

Hasan B J. 2005. Dasar-dasar Agronomi,

Universitas Brawijaya, Malang. Ed.

Ke-5. PT Raja Gafindo. Jakarta.

Pamungkas, Y. G & Puspita, E &

Taufiqurrahman. 2015. Alat

Monitoring Kelembaban Tanah

dalam Pot Berbasis Mikrokontroler

ATMega168 dengan Tampilan

Output pada Situs Jejaring Sosial

Twitter untuk Pembudidaya dan

Penjual Tanaman Hias Anthurium,

Universitas Politeknik Elektronika

Negeri, Surabaya.

UCAPAN TERIMA KASIH

Dalam penulisan jurnal ini, penulis ingin

mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada :

1. Prof. Dr. Ing. Soewarto Hardhienata. selaku Pembimbing I, yang telah

memberikan waktu dan bimbingan

sehingga laporan skripsi ini dapat

diselesaikan.

2. Andi Chairunnas, S.Kom, M.Pd. selaku Pembimbing II yang telah

memberikan pengarahan dan

bimbingan.

3. Kedua Orang Tua tercinta dan tersayang selaku Motivator terbesar

dalam hidupku yang selalu sabar

memberikan motivasi.

4. Shilviana Utari A. yang telah mendukung dan memberikan

motivasi.

Wassalamualaikum Wr,Wb

https://eriskusnadi.wordpress.com/author/eriskusnadi/