http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06 Number 01 2020 ISSN:2302-3309

## Automatic Tomatoes Plant Watering System using Internet of Things

## Muhammad Adhib Eriansyah, Hambali
1 Teknik Elektro, 2 Universitas Negeri Padang adhiberiansyah@gmail.com

## Abstrak
Tanaman  tomat  merupakan  tanaman  yang  memiliki  peluang  usaha  yang  menjanjikan,  khususnya  di Indonesia.  Kualitas  dan  hasil  tanaman  tomat  dapat  ditingkatkan  dengan  memperhatikan  suhu  dan kelembaban  tanah,  hal  tersebut  dapat  diperhatikan  dengan  melakukan  penyiraman.  Penyiraman  biasa dilakukan  secara  manual,  cara  tersebut  kurang  efektif  karena  debit  air  tidak  sesuai  dengan  kebutuhan, menghabiskan  tenaga  dan  waktu  yang  lama.  Maka  dari  itu  dibutuhkan  alat  penyiram  tanaman  tomat otomatis  yang  dilengkapi  sistem  monitoring  via  internet,  sehingga  kualitas  tanaman  tomat  dapat meningkat  dan  lebih  meringankan  pekerjaan  petani  .  Alat  ini  terdiri  dari  DHT22  dan  Soil  Moisture Sensor sebagai indikator suhu dan kelembaban tanah, NodeMCU sebagai penghubung arduino dengan internet, pompa12V untuk pengairan tanaman, relay sebagai kontak pada pompa, dan Arduino sebagai mikrokontroller yang diprogram untuk menjalankan alat dan mengatur proses penyiraman, penyiraman akan dilakukan ketika kelembaban tanah dibawah 60% dan akan berhenti ketika 75%. Penyiraman dan hasil pembacaan dapat dipantau menggunakan aplikasi blynk yang terhubung ke internet.

## Kata Kunci : Internet of Things, ArduinoUno Atmega 328, Penyiraman Tomat, Sensor Kelembaban
Tanah, NodeMCU

## Abstract
Tomatoes plant is one of a plant that has a promised business opportunity, especially in Indonesia. The quality  and  output  from  tomatoes  plant  can  be  improved  by  paying  attention  to  soil  moisture  and temperature  of  the plant,  those  things  can  be  recked by  watering  the  plant.  Normally  people  do  plant watering  manually,  that  way  was  less  effective  because  of  water  debit  was  not  match  to  its  need. Therefore  smart  automatic  watering  tomatoes  plant  and  monitoring  using  internet  will  be  needed,  so quality and output can be improved, also farmer duty can be a lot easier. This device consists of DHT22 and  soil  moisture  sensor  as measures indicator of plant temperature and soil moisture, NodeMCU as connector  between  arduino  and  internet,  12V  DC  pump  for  watering  tool,  relay  as  contact  for controlling  the  pump,  and  arduino as  the  main  system  to  run  the  watering  that  going  starts  when  the moisture level below 60% and stop at 75%. Arduino is used to receive data from sensors and send it to nodeMCU that connected to the internet, so user can monitor tomatoes plant via internet.
Keywords: Internet of Things, ArduinoUno Atmega 328, Tomatoes watering, Soil Moisture Sensor, NodeMCU

## PENDAHULUAN
Tanaman tomat merupakan tanaman yang memiliki nilai kebutuhan tinggi di Indonesia, oleh  karena  itu  tomat  dapat  dijadikan  peluang  usaha  yang  menjanjikan.  Dikarenakan tanaman  tomat  merupakan  salah  satu  komoditas  hortikultura  yang  bernilai  ekonomi  serius, maka penanganan yang serius sangat diperlukan.
Air  merupakan  salah  satu  unsur  element  yang  sangat  dibutuhkan  untuk  kehidupan manusia, tanaman, dan hewan. Air memiliki peran yang sangat penting bagi tanaman, selain sebagai  pelarut  umum,  air  berfungsi  sebagai  media  transportasi  nutrisi.  Tanaman  tomat merupakan  tanaman  yang  rentan  terhadap  perubahan  tingkat  air  pada  media  tanamnya. Pemberian air yang sesuai dengan kebutuhan tanaman tomat dapat meningkatkan hasil buah tomat  sebesar  55%-87%.  Oleh  karena  itu  pemberian  air  pada  tanaman  tomat  harus diperhatikan  sesuai  dengan  kebutuhannya  sehingga  dapat  meningkatkan  hasil  dan  kualitas tanaman tomat.
Upaya  agar  tanaman  tomat  memiliki  kualitas  dan  hasil  panen  yang  bagus,  maka dirancanglah  suatu  alat  yang  mampu  melakukan  penyiraman  pada  tanaman  tomat  secara otomatis  menggunakan  internet  sebagai  media  monitoringnya.  Alat  ini  meringankan pekerjaan  petani  tomat  dari  segi  waktu  dan  tenaga.  Petani  tidak  perlu  lagi  melakukan penyiraman secara manual, sehingga petani dapat melanjutkan aktivitas yang lain.
Alat  seperti  penyiram  tanaman  otomotatis  sebelumnya  pernah  dibuat  seperti “perancangan  alat  penyiram  tanaman  otomatis  berbasis  mikrokontroler  ATMEGA  8535 menggunakan  via  sms  (short  message  service)”  oleh  Oghy  Ekha  Fandrya  (2018).  Namun pada alat sebelumnya hanya menggunakan sensor kelembaban tanah, dan sms sebagai sistem monitoringnya.  Padahal  untuk  meningkatkan  kualitas  dan  hasil  suatu  tanaman  suhu  juga perlu  diperhatikan.  Monitoring  dengan  sms  masih  kurang  efektif,  dikarenakan  sms  akan memakan pulsa setiap kali mengirimkan data ke pengguna. Oleh karena itu dirancanglah alat penyiraman tanaman tomat otomatis berbasis internet of thing.
Alat  ini  menggunakan  menggunakan  Arduino  Uno  sebagai  pusat  kontrol  sistem  kerja alat,  DHT22  dan Soil  Moisture  Sensor tipe  YL-69  sebagai  pengukur  tingkat  kelembaban tanah dan suhu di sekitar tanaman tomat, LCD 16x2 sebagai penampil kelembaban tanah dan suhu, pompa air DC yang dikontrol oleh relay sebagai media penyiraman yang mensuplai air dari sumber air ke tanaman tomat, alat ini menggunakan aplikasi Blynk yang terkoneksi ke internet  sebagai  pusat  monitoringnya,  NodeMCU  sebagai  penghubung  internet  antara aplikasi Blynk dan Arduino.

## TEORI DASAR

## A. Tanaman Tomat
Tomat (Solanum Lycopersicum) merupakan tanaman yang memiliki beragam manfaat  medis  jika  dikomsumsi  buahnya,  tomat  biasanya  digunakan  untuk  bahan masakan,  jus,  dan  lalapan.  Di  Indonesia  tanaman  tomat  memiliki  tingkat  kebutuhan yang  tinggi,  namun  kualitas  dan  hasil  tanaman  tomat  di  indonesia  masih  rendah karena kurangnya diperhatikan pertumbuhannya. Tanaman tomat bisa tumbuh dengan baik  jika  ditanam  di  daerah  dengan  kelembaban  tanah  ±65%,  temperatur  24°-28°C, dan  kelembaban  udara  80%  .  Tanaman  tomat  juga  membutuhkan  intensitas  cahaya matahari 10 hingga 12 jam per-harinya [1].
Gambar 1. Tanaman Tomat
B. Blynk
Blynk  merupakan  aplikasi  yang  menyediakan  layanan  server  untuk  membantu pengguna dalam mengerjakan proyek yang berhubungan dengan Internet of Things [2]. Blynk  menyediakan  banyak  pilihan  untuk  input  dan  output  yang  akan  digunakan tergantung  kebutuhan  pengguna.  Aplikasi  Blynk  dapat  diunduh  di Appstore bagi pengguna smartphone Apple, dan Playstore bagi pengguna smartphone Android.

## Gambar 2. Tampilan Aplikasi Blynk

## C. Arduino Uno
Arduino  Uno  adalah  papan  rangkaian  elektronik  yang  bersifat open  source . Arduino Uno menggunakan mikrokontroller AVR seri ATMega328 dilengkapi dengan oscillator  16mhz,  14  pin output&input (6  pin  dapat  digunakan  sebagai  pwm),  6  pin analog input , power jack , koneksi USB,  ICSP header , dan tombol reset . Arduino juga menyediakan berbagai library yang memudahkan pengguna dalam proses pemograman. Bahasa pemograman yang digunakan untuk arduino uno adalah bahasa C/C++ [3].
Gambar 3. Arduino Uno

## D. NodeMCU
NodeMCU  merupakan  papan  rangkaian  elektronik  yang  bekerja  seperti  arduino,  tapi menggunakan  ESP8266  sebagai  komponen  intinya.  NodeMCU  digunakan  untuk membantu  pengguna  dalam  membuat  projek  yang  berhubungan  dengan  Internet. NodeMCU membutuhkan tegangan sebesar 3,3V DC untuk berkerja.
Gambar 4. NodeMCU

## E. Sensor DHT22
DHT22  merupakan  sensor digital yang  dapat  mengukur  kondisi  suhu  dan kelembaban  udara  di  sekitarnya.  Sensor  ini  memiliki  4  pin  yaitu  Vcc,  Data,  NC,  dan Ground.  DHT22  membutuhkan  suplai  tegangan  sebesar  3,3-5V  DC  untuk  bekerja. Sensor  ini  termasuk  sensor  yang  memiliki  kualitas  terbaik  berdasarkan  dari  kecepatan respon, keakuratan data, dan kemampuan anti-intereference [4].

## Gambar 5. Sensor DHT22

## F. Soil Moisture Sensor YL-69
Soil  Moisture  Sensor atau  sensor  kelembaban  tanah  adalah  sensor  yang mendeteksi  kadar air dalam  tanah. Sensor ini menggunakan dua lempengan konduktor berbentuk  huruf  u,  dua  lempengan  ini  berbahan  logam  yang  dapat  mendeteksi volumetrik  air  berdasarkan  konstanta  dielektrik  [5].  Konstanta  dielektrik  akan meningkat  seiring  meningkatnya  kadar  air  pada  media  pengukuran,  begitu  juga sebaliknya.  Nilai  inilah  yang  menjadi  parameter  pengukuran  kelembaban  tanah  ketika diaplikasikan pada tanah. Sensor ini membutuhkan tegangan 3.3-5V DC untuk bekerja.
Gambar 6. Sensor Kelembaban Tanah
G. LCD 16x2
LCD  merupakan  suatu  media  penampilan  karakter-karakter  berupa  angka,  huruf, simbol  dan  sebagainya.  LCD  biasanya  digunakan  untuk  menampilkan  data  dari pembacaan sensor yang terhubung ke mikrokontroller yang digunakan [6].
Gambar 7. LCD 16x2
H. Relay
Relay  adalah  sebuah  saklar  listrik  yang  ditenagai  oleh  tegangan  rendah  dan berfungsi  untuk  membuka  dan  menutup  jalur  arus  dari  suatu  rangkaian  listrik.  Prinsip kerja  relay  adalah  prinsip  elektromagnetik,  relay  dapat  menghantarkan  listrik bertegangan rendah hingga tegangan tinggi.

## I. Pompa Air DC
Pompa  merupakan  peralatan  mekanis  atau  mesin  yang  diaplikasikan  untuk menyedot  air  dari  sumber  air  dan  menyuplainya  dengan  kecepatan/tekanan  yang tinggi[7]. Pompa Air DC dapat dijalankan dengan tegangan 12V DC dan arus minimal 2A.  Kekuatan  tekanan  pompa  dipengaruhi  dari  arus  yang  diberikan  dari  sumber, semakin tinggi amperenya semakin tinggi tekanan yang dihasilkan pompa.
Gambar 9. Pompa Air DC

## METODE PENELITIAN
A. Rancangan
Alat  penyiram  tanaman tomat otomatis ini dirancang menggunakan mikrokontroller Arduino  Uno  ATMega328,  arduino  berfungsi  sebagai  otak  inti  dari  sistem  alat  ini. Arduino  terhubung  dengan soil  moisture  sensor YL-69  sebagai  pendeteksi  kelembaban tanah  tanaman,  DHT22  untuk  mengukur  suhu  di  sekitar  tanaman,  LCD  16x2  sebagai penampil  data  pada  kotak project ,  pompa  air  DC  yang  diatur  oleh  relay  sebagai  alat pengairan tanaman tomat, dan NodeMCU sebagai menerima dan mengirim data diantara arduino dan internet. Internet digunakan sebagai sistem monitoring dari alat ini. Pada  alat  ini soil  moisture  sensor dan  DHT22  menghitung level kelembaban  tanah dan suhu pada tanaman, nilai  pengukuran tersebut  dijadikan sebagai  input  pada  arduino uno, output pada  arduino  berupa  tampilan  pada  LCD  16x2,  parameter  acuan  untuk memberi  logika  pada  relay  yang  akan  mengatur  hidup  atau  matinya  pompa  DC,  dan pengiriman  data  ke  internet  melalui  NodeMCU.  Penampilan  data  di  internet  yang  bisa digunakan  sebagai  sistem monitoring jarak  jauh  adalah  aplikasi  Blynk.  Alat  ini  akan menyiram  secara  otomatis  dengan  memprogram  arduino  untuk  mengontrol  relay  dalam kondisi  logika normally  close ketika  kelembaban  tanah  berada  dibawah  60%  sehingga pompa  akan  hidup  dan  melakukan  penyiraman  dan  ketika  kelembaban  sudah  mencapai 75%  relay  akan  memberikan  logika normally  open dan  arus  pada  pompa  akan  terputus dan pompa dalam kondisi mati.
Perancangan  rangkaian  catu  daya  dan  rangkaian  keseluruhan  dilakukan menggunakan software Proteus  8  Profesional.  Perancangan  ini  bertujuan  untuk mempermudah  proses  penghubungan  arduino  dengan  komponen-komponen input dan output dan dapat mengatur penggunaan kabel-kabel sehingga dapat menjadi lebih rapi. Berikut  hasil  dari  rancangan  rangkaian  catu  daya  dan  rangkaian  keseluruhan  dari  alat penyiram tanaman tomat otomatis.
Gambar 11. Rancangan Rangkaian Keseluruhan
Perancangan mekanik didesain menggunakan software Sketchup tahun 2014. Desain mekanik  alat  ini  dilakukan  dengan  skala  asli  dari  ukuran  komponen-komponen  yang dibutuhkan, agar mempermudah proses pembuatan dan perakitan alat secara keseluruhan. Berikut  adalah  hasil  dari  rancangan  mekanik  untuk  alat  penyiraman  tanaman  tomat otomatis berbasis internet of things .
Gambar 12. Rancangan Mekanik Alat
Gambar 13. Bentuk Fisik Alat HC12 H C 1 2
B. Flowchart
Gambar 14. Flowchart

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  membuktikan  alat  ini  bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan  perencanaannya dilakukan  pengujian.  Adapun  pengujian  yang  dilakukan,  yaitu  pengujian  catu  daya,  sensor DHT22, Soil Moisture Sensor , Konektivitas Internet, dan tampilan monitoring pada aplikasi Blynk.
A. Instrumen Pengujian Alat
1. Multimeter Digital Multimeter  ini  berfungsi  untuk  menguji  tegangan output yang  dihasilkan  dari rangkaian  catu  daya.  Multimeter  yang  digunakan  adalah  multimeter  digitel  seri APPA109N.
2. PH-Moisture Meter Alat  pengukuran  ini  digunakan  untuk  mengukur  tingkat  kelembaban  tanah  di sekitar tanaman, alat ini dapat mengukur ph dan kelembaban tanah.
3. Thermometer
Thermometer  yang  digunakan  adalah  Wooden  Thermometer  GEA  Medical  Seri 092,  thermometer  ini  menggunakan  air  raksa  untuk  mengukur  temperatur  di sekitar.
B. Pengujian dan Analisa Hardware
1. Catu Daya dengan Output 12 & 5 Volt DC Berikut  hasil  dari  pengujian  tegangan  keluaran  pada  catu  daya  menggunakan multimeter APPA109N.
HC12 H C 1 2
Tabel 1. Pengujian Pada Catu Daya No Titik Pengukuran Hasil Pengukuran 1 Keluaran IC L7812CV 11,857 VDC 2 Keluaran IC LM7805 5,067 VDC
Berdasarkan  tabel  1  didapatkan  tegangan  keluaran  IC  L7812CV  sebesar  11,857 VDC  dengan  persentase  kesalahan  sebesar  1,1%,  dan  IC  LM7805  sebesar  5,067 VDC  dengan  persentase  kesalahan  sebesar  1,3%.  Persentase  kesalahan  pada masing-masing  IC  masih  dalam  toleransi  dikarenakan  pada datasheet kedua  IC memiliki toleransi ±4%.
2. Sensor Kelembaban Tanah Pengujian pada sensor kelembaban tanah dilakukan dengan menancapkan alat ukur kelembaban tanah dan sensor kelembaban tanah ke media tanah yang sama, lalu air akan disiramkan ke media tanah secara berskala. Nilai pada sensor dan nilai pada alat ukur diambil diantara penyiraman yang dilakukan.
Tabel 2 . Pengujian Sensor Kelembaban Tanah No Nilai Kelembaban Tanah Pada Sensor (%) Nilai Kelembaban Tanah Pada Alat Ukur (%) Selisih antara Sensor dan Alat Ukur (%) Error (%) 1 24% 27% 3% 11% 2 38% 45% 7% 15% 3 42% 48% 5% 10% 4 45% 49% 4% 8% 5 53% 59% 6% 10% 6 60% 66% 6% 9% 7 64% 70% 6% 8% 8 75% 79% 4% 5%
Gambar 15. Pengujian Sensor Kelembaban Tanah
3. Sensor DHT22
Pengujian  sensor  DHT22  dilakukan  menggunakan  thermometer  alkohol  092, dengan  mematikan AC di  suatu  ruangan  dan  perubahan  nilai  suhu  tersebut  yang akan diambil dari sensor DHT22 dan temperatur.
Tabel 3. Pengujian Sensor DHT22
No Suhu Pada Sensor DHT22 ( O C ) Suhu Pada Thermometer ( O C ) Selisih antara Sensor dan Thermometer ( O C ) Error (%) 1 26,80 O C 26,00 O C 0,80 O C 3% 2 26,90 O C 26,00 O C 0,90 O C 3% 3 28,20 O C 27,50 O C 0,70 O C 2% 4 29,80 O C 29,50 O C 0,30 O C 1% 5 30,70 O C 30,00 O C
0,70 O C 2%
Gambar 16. Pengujian Sensor DHT22
4. Konektivitas Internet dan Tampilan Aplikasi Blynk Terhubungnya  alat  dengan  internet  dapat  ditandai  dengan  tampilan  status online pada  aplikasi  blynk,  dan  diterimanya  data  pada serial  monitor NodeMCU  yang dikirim  dari  Arduino  Uno.  Arduino  Uno  dan  NodeMCU  dihubungkan  dengan serial komunikasi, pin digital 5 Arduino disambungkan ke pin digital 6 NodeMCU, dan  pin  digital  6  Arduino  disambungkan  ke  pin  digital  5  NodeMCU,  koneksi tersebut  menjadikan  NodeMCU  sebagai receiver (RX)  dan  Arduino  sebagai transfer (TX).  Berikut  tampilan  jika  serial  komunikasi  terhubung,  dan  juga  alat terhubung ke aplikasi blynk.
Gambar 17. Terhubungnya Serial Komunikasi
Gambar 18. Statistik Kelembaban Tanah dan Suhu Tanaman
Gambar 19. Tampilan Aplikasi Blynk sebagai Sistem Monitoring
5. Pengujian Penyiraman Otomatis
Pengujian ini bertujuan untuk memastikan penyiraman dilakukan sesuai dengan set point yang telah ditentukan yaitu penyiraman akan dimulai jika kelembaban tanah dibawah 60% dan berhenti ketika kelembaban mencapai 75%. Berikut tabel pengujian penyiraman tomat otomatis.
Tabel 4. Tabel Pengujian Penyiraman Otomatis No Waktu Kelembaban Tanah Relay Kondisi Pompa 1 09.44 61.00% Normally Close Hidup 2 09.56 77.00% Normally Open Mati 3 17.35 61.00% Normally Close Hidup 4 17.45 75.00% Normally Open Mati
Berdasarkan table pengujian diatas dapat dipastikan penyiraman otomatis pada tanaman tomat berjalan dengan lancar. Sistem penyiraman mampu menjaga tingkat kelembaban tanah berada diatas 60%, dan mencegah penyiraman yang berlebihan dengan menghentikan penyiraman ketika kelembaban tanah mencapai 75%. Rata- rata waktu yang dibutuhkan sistem penyiraman dalam melakukan proses penyiraman adalah ± 11 menit atau 660 detik.

## PENUTUP

## Simpulan
Dari hasil perancangan tugas akhir saya ini dapat disimpulkan bahwa
1. Alat  ini  dapat  mempermudah  proses  penyiraman  pada  tanaman  tomat,  karena penyiraman dilakukan secara otomatis dan bekerja dengan baik.
2. Sensor  DHT22  dan  Soil  Moisture  Sensor  yang  digunakan  pada  alat  ini  dapat dikategorikan bagus karena memiliki persentase error yang rendah.

## Saran
1. Alat  ini  masih  menggunakan  sumber  listrik  AC  dari  PLN,  akan  lebih  baik  alat dilengkapi  dengan  dengan  solarcell  sebagai  sumber  listriknya,  jadi  alat  dapat ditempatkan dimana saja tanpa harus memikirkan sumber listrik dari PLN.
2. Untuk  pengembangan  selanjutnya  disarankan  agar  pengembang  menambahkan jumlah nozzle penyiram  dan  sensor  kelembaban  tanah  agar  sistem  penyiraman memiliki range yang lebih luas dan jumlah tanaman yang lebih banyak.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Herry Tugiyono. Bertanam Tomat. Jakarta: Penebar Swadaya, 2009.
[2] Ratnawati . . Sistem  Kendali  Penyiram  Tanaman  Menggunakan  Propeller  Berbasis  Internet  Of Things. Makasar: Jurnal Inspiraton, 7(2), 2017.
[3] Antonius  Rachmat. Algoritma  daan  Pemrograman  dengan  Bahasa  C  –  Konsep,  Teori,& Implementasi. Yogyakarta: Andi, 2010.
[4] Muhammad  Fahmi  Awaj. Sistem  Pengukur  Suhu  dan  Kelembaban  Ruang  Server. Semarang: Universitas Diponegoro, 2008.
[5] Caesar  Pats  Yahwe,  Isnawaty,  Fid  Aksara. Rancang  Bangun  Prototype  System  Monitoring Kelembaban  Tanah  melalui  Sms  Berdasarkan  Hasil  Penyiraman  Tanaman“studi  kasus  tanaman Cabai dan Tomat”. Kendari: SemanTIK, 2(1) , 2016.
[6] Oghy  Ekha  Fandrya.  ” Perancangan  Alat  Penyiram  Tanaman  Berbasis  Mikrokontroler  ATmega 8535  Menggunakan  Via  SMS  (  short  Message  Service) ,  Padang  :Skripsi  Jurusan  Teknik  Elektro Universitas Negeri Padang , 2018.
[7] KM Lingga Yana, Kadek Rihendra Dantes, Nyoman Arya Wigraha. Rancang Bangun Mesin Pompa Air dengan Sistem Recharging . Denpasar: Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha, 8(2 ) , 2017.

## Biodata penulis
M.  Adhib  Eriansyah, dilahirkan  di  Padang,  16  April  1997.  Menyelesaikan    DIV Teknik  Elektro  Industri  pada  jurusan  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik  Universitas Negeri Padang.
Hambali ,  dilahirkan  di  Bukittinggi,  8  Mei  1962.  Menyelesaikan  Pendidikan  S1  pada Jurusan  Pendidikan  Teknik  Elektro  FPTK  IKIP  Padang  tahun  1987.  Gelar  Master Kesehatan  diperoleh  pada  tahun  2005  dari  Universitas  Gajah  Mada  Yogyakarta.  Sejak tahun  1987  sampai  sekarang  menjadi  staf  pengajar  tetap  di  Jurusan  Teknik  Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.