Terbit online pada laman web jurnal: http://journal.isas.or.id/index.php/JACOST

## JOURNAL OF APPLIED COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY (JACOST)
Vol. 3 No. 2 (2022) 208 – 212 | ISSN: 2723-1453 (Media Online)
Rancang Bangun Alat Monitoring Kelembaban, PH Tanah dan Pompa Otomatis Berbasis Arduino

## Ronald Daniel
S1 Informatika, Fakultas Informatika, Institut Teknologi Telkom Purwokerto 17102092@ittelkom-pwt.ac.id

## Abstract
In today's era technology has begun to enter into various aspects of human life, one of which is in the field of agriculture. The majority of farmers in Indonesia still carry out farming activities without using technology assistance. This of course has its own advantages and disadvantages, and one of the drawbacks is not knowing the cause of why a plant dies but not because of disease  or  not  growing  plants  optimally  and  watering  plants  in  large  quantities  at  certain  times  every  day.  Based  on  the problems above, the author tries to design a tool that can monitor the state of the soil and also carry out watering automatically, using the prototyping method. Tools and materials used such as arduino nano as a microcontroller, humidity sensor to read the  value  of  moisture  in  the  soil  and  soil  pH  sensor  to  read  the  pH  value  of  the  soil.  The  tool  will  send  data  to  the  user's smartphone so that it can be monitored and controlled by the pump remotely. It is hoped that the tool can ease the workload of farmers or can also provide additional information regarding the condition of the soil where the plants grow
Keywords: Farmer, Microcontroller, Soil moisture, soil pH

## Abstrak
Di zaman saat ini teknologi sudah mulai masuk kedalam berbagai aspek dalam kehidupan manusia, salah satunya adalah dalam bidang pertanian. Mayoritas petani di indonesia masih melakukan kegiatan bertani tanpa menggunakan bantuan teknologi. Hal ini tentu saja memiliki kelebihan dan kekurangan masing masing, dan salah satu kekurangannya adalah dengan tidak taunya penyebab kenapa sebuah tanaman mati tetapi bukan dikarnakan penyakit atau tidak tumbuh nya tanaman secara optimal dan menyiram  tanaman  dalam  jumlah  yang  banyak  pada  waktu  tertentu  setiap  hari.  Berdasarkan  masalah  diatas  maka  penulis mencoba untuk merancang suatu alat yang bisa memonitor keadaan tanah dan juga melakukan penyiraman secara otomatis, dengan menggunakan metode prototyping. Alat dan bahan yang dipakai seperti arduino nano sebagai mikrokontroler, sensor kelembaban untuk membaca nilai kelembaban pada tanah dan sensor pH tanah untuk membaca nilai pH pada tanah, Alat akan mengirimkan data ke smarthphone pengguna agar bisa di monitor dan dikendalikan pompanya dari jauh. Diharapkan alat dapat meringankan beban kerja petani atau juga dapat memberi informasi tambahan terkait kondisi tanah tempat tanaman tumbuh
Kata kunci: Petani, Mikrokontroler, Kelembaban tanah, pH tanah

## 1. Pendahuluan
Dengan  perkembangan  teknologi  saat  ini  yang  terus menerus  berkembang  maka  setiap  kegiatan  manusia tidak akan  lepas  dari  adanya  teknologi.  Salah  satu  nya adalah  dalam  kegiatan  bertani.  Dengan  luas  dan  subur nya  tanah  yang  ada  Indonesia,  bertani  seharusnya menjadi  pekerjaan  atau  kegiatan  yang  diminati  banyak orang  indonesia,  tapi  pada  kenyataanya  jumlah  anak muda yang memilih hidup dari bertani jauh lebih kecil jumlahnya  dari  pada  orang  yang  sudah  tua  [1].Dalam melakukan  kegiatan  bertani  teknologi  memiliki  peran besar  dalam  meringankan  beban  kerja  petani  agar nantinya orang tertarik untuk memulai kegiatan bertani, salah  satu  nya  adalah  dengan  bagaimana  mengetahui kondisi tanah  tempat tanaman  kebun  seperti  tomat  dan cabai tumbuh, dengan mengetahui kelembaban dan pH tanah  tempat  tanaman  tumbuh  nantinya  petani  dapat
memaksimalkan  pertumbuhan  tanaman.  Kapan  waktu terbaik  untuk  petani  melakukan  penyiraman  terhadap tanaman,  apakah  setiap  hari  karna  dengan  melakukan penyiraman secara benar dan tepat, maka air bisa lebih di  hemat  penggunaanya  dan  setiap  tanaman  memiliki kondisi  lingkungan  yang  berbeda  untuk  tumbuh  dan berkembang  untuk  tomat  tanah  harus  memiliki  tingkat kelembaban dengan kisaran 60 - 80%  dan untuk kadar keasaman  (pH)  tanah  berada  pada  kisaran  5,5  -  7,0. Tanaman  tomat  tidak menyukai  tanah  yang becek atau digenangi  air.  Tanah  yang  selalu  digenangi  air  akan membuat  tanaman  tomat  menjadi  kerdil  dan  membuat akarnya cepat membusuk serta tidak mampu menyerap zat-zat  yang  diperlukan  tanaman  dari  dalam  tanah sehingga  menyebabkan  tanaman  mati  [2].  Untuk Tanaman  cabai  memerlukan  tanah  dengan  tingkat
kelembaban  dengan  kisaran  50  –  70%  dan  pH  tanah dengan kisaran 5,5 – 6,8 [3].

## 2. Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  oleh  peneliti  dalam  penelitian ini adalah metode prototyping untuk membantu peneliti dalam  mengerjakan  penelitian  ini.  Adapun  alur  yang digunakan  dalam  metode  ini  untuk  membantu  dalam melakukan  penelitian  ini  dengan  sebagai  berikut, Gambar 1.
Gambar 1. Alur Metode Penelitian
2.1. Membangun Prototype
a. Blok Diagram Arsitektur Sistem
Gambar 2. Arsitektur Sistem
b. Perancangan Skema Sistem
Gambar 3. Skema Sistem
Pada rangkaian perangkat diatas terdiri dari mikrokontroler  arduino  nano  yang  berfungsi  sebagai penerima  data  yang  didapat  dari  dua  buah  sensor kemudian  data  tersebut  akan  dikirimkan  kelayar  LCD 16x2.  Lalu  ada  perangkat  sensor  pH  tanah  yang  yang berfungsi  mendeteksi  tingkat  keasaman  yang  ada didalam tanah, data yang didapat kemudian dikirimkan ke arduino nano. Lalu terdapat juga sensor kelembaban tanah  yang akan  mendeteksi  dan mengirimkan  data  ke arduino  nano.  Lalu  ada  LCD  16x2  yang  akan menampilkan data yang didapat oleh sensor dan dikirim oleh arduino  nano.  Adanya  pompa  otomatis yang akan bekerja setelah menerima data dari arduino nano apabila tingkat kelembaban tanah berada dibawah dari nilai yang telah  ditentukan.  Dengan  adanya  WEMOS  D1  MINI maka  data  yang  didapat  dari  sensor  juga  dapat ditampilkan melalui smarthphone dengan aplikasi Blynk dan  dengan  aplikasi  ini  juga  pompa  dapat  digunakan secara manual lewat smarthphone.

## 2.2. Mengkodekan Sistem
Pada tahap ini rancangan yang sudah dibuat akan diubah kedalam  bahasa  pemrograman.  Pengkodean  sistem menggunakan perangkat lunak Arduino IDE. Perangkat lunak  ini  adalah  IDE  yang  khusus  dibuat  untuk pemrograman  pada  papan  arduino.  Perangkat lunak  ini memberikan  kemudahan  serta  cepat  dalam  memproses bahasa  pemrogramannya  serta  tidak  memerlukan tambahan  aplikasi  lain  saat  ingin  mengupload programnya.
Gambar 4. Alur Pengkodean Sistem
Pada  analisis  cara  kerja  disini  penulis  membuat  cara kerja  dari  perangkat  yang  akan  dibuat,  proses  awal adalah pengaktifan seluruh sistem dengan menghidupkan alat dengan menghubungkan ke sumber listrik.  Setelah  aktif  sensor  kelembaban  dan  pH  tanah akan  membaca  kadar  kelembaban  dan  pH  tanah  di sekitar  area,  kemudian  nilai  yang  didapat  akan ditampilkan di layar LCD, jika kelembaban tanah berada dibawah  dari  nilai  yang  telah  di  tentukan maka  pompa akan menyala  secara  otomatis,  setelah  pompa  menyala WEMOS  D1  Mini  akan  mengecek  apakah  terkoneksi dengan wifi tau tidak. Dan jika wifi bisa terhubung maka arduino akan mengirimkan data hasil inputan sensor ke aplikasi  Blynk,  lewat  aplikasi  ini  juga  pompa  dapat dikendalikan  secara  manual  apabila  ingin  menambah tingkat kelembaban.
2.3. Menguji Sistem
Pada  tahap  ini dilakukan  untuk menguji apakah  semua komponen  dapat  berjalan  dengan  baik  dan  lancar. Pengujian akan dilakukan dengan meliputi :
Pengujian  ini  dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui  fungsionalitas  dan  ketahanan  apakah komponen  dapat  menampilkan  data  berupa  karakter sesuai  yang  diprogramkan  atau  tidak.  Pengujian dilakukan  dengan  menampilkan  karakter  melalui program yang sudah di buat pada mikrokontroler.
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menguji  kinerja  dari sensor  pH  tanah  dengan  melakukan  pengetesan  ke kondisi  tanah  yang  sebenarnya.  Pengetasan  dilakukan dengan  cara  menusukkan  sensor  kedalam  tanah. Pengujian  dilakukan  dengan  meneteskan  larutan  asam dan air keran kedalam tanah
Pengujian  dilakukan  untuk  menguji  kinerja  dari  sensor kelembaban  tanah  dengan  melakukan  pengetesan  ke kondisi tanah yang sebenarnya. Pengetasan ini dilakukan dengan cara menambahkan air kedalam tanah
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menguji  kinerja  dari pompa  otomatis  ,pompa  bekerja  berdasarkan  tingat kelembaban pada tanah, apabila nilai kelembaban berada di  bawah  nilai  yang  ditentukan  maka  pompa  akan menyala. Pengetasan ini dilakukan dengan menggunakan  tanah  kering  yang  nantinya  akan ditentukan tingkat kelembabannya oleh sensor.
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menguji  kinerja  pompa manual  menggunakan  aplikasi  blynk.  Pengetesan  ini dilakukan dengan menekan tombol pada aplikasi blynk untuk menghidupkan pompa.

## 3.   Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Arsitektur Sistem

## Gambar 5. Rancangan Rangkaian pada Arduino Nano
Seperti tampak pada Gambar 5. diatas rancangan terdiri dari 2 sensor kelembaban dan 2 sensor pH tanah dengan output  lcd  16x2  dan  2  buah  pompa,  VCC  soil  pH terhubung  ke  5V  dan  GND  terhubung  pada  GND arduino untuk pH 1 terhubung ke A0, pH 2 ke A1. Untuk soil moisture VCC terhubung ke 5V dan GND terhubung ke  GND  arduino  dan  power  supply.  Pin  analog  soil moisture  1  terhubung  ke  A2  dan  soil  moisture  2 terhubung ke A3. Untuk VCC arduino terhubung ke +5V DC dan GND terhubung ke GND power supply, Wemos VCC  terhubung  ke  5V  dan  GND  terhubung  ke  GND power supply. LCD 16x2 untuk pin SDA terhubung ke A4 dan SCL ke A5, VCC terhubung ke +5V dan GND terhubung  ke  GND  power  supply,  untuk  relay  1 terhubung ke D2 dan relay 2 ke D3, pompa celup 5V DC akan  aktif  saat  relay  on.  Selain  itu  juga  terdapat komunikasi Blynk didalamnya melalui koneksi internet, Blynk  dirancang  dengan  menambahkan  tombol  untuk menyalakan  pompa  secara  manual  dan  label  unutk menampilkan  tingkat  kelembaban  dan  pH  pada  tanah secara realtime.
Rangkaian diatas dirancang untuk melakukan penyiraman  secara  otomatis  apabila  kadar  kelmbaban tanah berada dibawah dari nilai yang ditentukan. Selain itu  juga  dapat  melakukan  penyiraman  secara  manual melalui  aplikasi  Blynk  yang ada  smarthphone pemilik. Untuk sensor kelembaban berfungsi untuk menentukan kadar air pada tanah sekitar tanaman tumbuh, sensor pH berfungsi  untuk  menentukan  tingkat  pH  pada  tanah. Pada aplikasi Blynk juga akan tampil nilai kelembaban dan pH tanah secara realtime.

## 3.2. Implementasi Arsitektur Sistem
Gambar 6. Implementasi di Lapangan
Gambar 7. Implementasi sensor pada Tanaman Cabai
Gambar 8. Implementasi Sensor pada Tanaman Tomat

## Gambar 9. Implementasi Aplikasi Blynk
3.3. Pengujian dan Analisis
Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan untuk memastikan setiap komponen bekerja dengan baik dan juga tanpa adanya masalah atau error dalam bagian pemrograman alat.
Tabel 1. Pengujian Sensor Kelembaban Stainless No Sampel Tanah Nilai Kelembaban Sensor Stainless(%) Nilai Soil Meter(%) 1 A 0 0
2
B 29 27 Tabel 2. Pengujian Sensor Kelembaban YL-69 No Sampel Tanah Nilai Kelembaban Sensor YL-69(%) Nilai Soil Meter(%) 1 A 0 0 2 B 28 27 Tabel 3. Pengujian Sensor PH Tanah No Nilai Sensor pH Tanah Nilai pH Meter 1 6,62 6,5 2 6,68 6,5 Tabel 4. Pengujian Pompa Otomatis No Kelembaban (%) Kondisi Pompa Hasil 1 0 Hidup Berhasil 2 29 Hidup Berhasil

## 3.4 Implementasi
Tabel  5. Pengujian pada Tanaman Cabai Pengujian ke Kelembaban (1) YL-69 % PH Tanah Kondisi Pompa 1 87 5,72 MATI 2 90 5,70 MATI Tabel  6. Pengujian pada Tanaman Tomat Pengujian ke Kelembaban Stainless % PH Tanah Kondisi Pompa 1 90 5,51 MATI 2 88 5,55 MATI
Journal of Applied Computer Science and Technology (JACOST) Vol. 3 No. 2 (2022)
Saat kelembaban berada di bawah 60 % maka alat akan otomatis  menyalakan  pompa  untuk  melakukan  proses penyiraman tapi di karnakan kelembaban sudah berada diatas 60% maka pompa tidak akan menyala. PH tanah pada  beberapa  tanaman  berada  dibawah  daripada  nilai yang dibutuhkan tanaman agar tumbuh dengan optimal petani  dapat  meningkatkan  pH  tanah  dengan  produk pertanian.

## 4.   Kesimpulan
Dari  data  pengujian  pada  tanaman  tomat  dan  juga tanaman cabai didapat bahwa tanah pada tanaman sudah pada tingkat kelembaban yang tinggi dikarnakan pemilik kebun  sudah  melakukan  penyiraman  terlebih  dahulu sebelum penulis tiba dilokasi, tetapi untuk nilai pH pada tanah  terlihat  cukup  rendah  terutama  pada  tanaman tomat  dimana  pH menyentuh  angka  4  yang mana  nilai tersebut  jauh  dari  apa  yang  dibutuhkan  tanaman tomat.Dan  ini  dapat  menjadi  informasi  tambahan  bagi petani  untuk  mengoptimalkan  pertumbuhan  tanaman kebunnya.

## Daftar Rujukan
[1] S. H  Susilowati, “Fenomena Penuaan Petani Dan Berkurangnya Tenaga  Kerja  Muda  Serta  Implikasinya  Bagi  Kebijakan Pembangunan Pertanian,” 2016.
[2] Nurhayati,  S,  “Produksi  Tanaman  Tomat  (Lycopersicum esculentum  Mill.)  F1  HASIL  INDUKSI  MEDAN  MAGNET YANG DIINFEKSI Furasium oxysporum f.sp. 13.” 2017.
[3] H. A Setiawan “Rancang Bangun Alat Pengukur Suhu,Kelembaban  Dan  Ph  Tanah  Sebagai  Alat  Bantu  Budidaya Cabai Merah Dan Cabai Rawit” Univ. negri semarang, semarang, 2019.
[4] Caesar  P.Y,  Isnawaty  and  L.M  Fid  Aksara  “Rancang  Bangun Prototype  System  Monitoring  Kelembaban  Tanah  Melalui  Sms Berdsarkan Hasil Penyiraman ,Studi Kasus Tanaman Cabai Dan Tomat” semanTIK, vol.2, No.1, pp. 97-110, Jan-Jun 2016.
[5] Rudy  Gunawan,T.  Andika,  Sandi  and  F.  Hibatulloh  “Sistem Monitoring  Kelembaban  Tanah,  Suhu,  Ph  Dan  Penyiraman Otomatis  Pada  Tanaman  Tomat  Berbasis  Internet  Of  Things”
TELEKONTRAN, Vol.7, NO.1, April 2019.
[6] Nida Nur Afifah, Ir. Porman Pangaribuan and Rizky A. P “Sistem Pengontrolan Pengairan Budidaya Tanaman Tomat Berdasarkan Kelembaban Dan Suhu Tanah Berbasis Artificial Intelligence”  e- Proceeding of Enginering, Vol.7, No.3, Desember 2020.
[7] Achmad Jupri, Abdul Muid and Muliadi “Rancang Bangun Alat Ukur  Suhu,Kelembaban  Dan  Ph  Pada  Tanah  Berbasis Mikrokontroler  Atmega328p”  Jurnal  Edukasi  dan  Penelitian Informatika, Vol.3, No.2, 2017.
[8] Stevanus  and  Setiadi  K.D  “Alat  Pengukur  Kelembaban  Tanah Berbasis  Mikrokontroler  Pic  16f84”  Univ.  Kristen  Maranatha, Indonesian Journal of Applied Physics. 3(1), 36-46, 2013.
[9] A. Eko Putra 2002 “Belajar Mikrokontroler At89c51/52/55 Teori Dan Aplikasi” Yogyakarta,Gava Media.
[10] A.  Junaidi,  “Internet  Of  Things,  Sejarah,  Teknologi  Dan Penerapannya:  Review,”  Jurnal  Ilmu  Teknologi  Informasi, Vol.IV, No.3, pp.62-66, Jan.2015.
[11] Nadya  Chandra  P.R  “Perbedaan  Tanaman  Tomat,  Cabai  Dan Terong Pada Penyerapan Amonia, Nitrit Dan Nitrat Air Budidaya Ikan  Lele  Dumbo  Pada  Sistem  Akuaponik”  Univ.  Airlangga, Mojokerto, 2019.
[12] Nurul  Anggraini  “Rancang  Bangun  Sistem  Monitoring Kelembaban Tanah Dan Udara Berbasis Iot Dengan Wemos D1 MiNI” Univ. Sumatera Utara,Medan,2021.
[13] Husdi  “Monitoring  Kelembaban  Tanah  Pertanian  Menggunakan Soil  Moisture  Senso  Dan  Arduino  Uno”  Ilkom  Jurnal  Ilmiah, VOL.10, No.2, Agustus 2018.
[14] Rufchotuz  Z.W,  Farida  A.S  dan  Waluyo  “Deteksi  Kadar Keasaman  Media  Tanah  Untuk  Penanaman  Kembali  Secara Telemonitoring” Jurnal JARTEL Vol.9,No.4,Desember.2019.
[15] Desi  Anggreyani  “Rancang  Bangun  Sistem  Monitoring Kelembaban  Tanah,  Suhu  Dan  Penyiraman  Otomatis  Pada Tanaman Tomat Berbasis Internet Of Things” Politeknik Harapan Bersama,Tegal,2021.
[16] Iksal,  Suherman  dan  Sumiati  “Perancangan  Sistem  Kendali Otomatisasi  On-Off  Lampu  Berbasis  Arduino  Dan  Borland Delphi” Snartisi Serang,Novermber ,2018
[17] ALLGoBlog.com  (2017,Apr22),”Apa  aitu  Arduino  IDE  dan Arduino Sketch ?,”. [Online]. Available: http://allgoblog.com/apa-itu-arduino-ide-dan-arduino-sketch/
[18] Pressman,  R.S.  2010.”  software  engineering:  a  practitioner’s approach” mcgraw-hill,new york,68.
[19] a.  bansal.,  2014.  “a  comparative  study  of  software  testing techniques.” Int. J. Comput. Sci. Mob. Comput., vol. 36, no. 6, pp. 579–584
[20] A. G Mardika dan Rikie Kartadie “Mengatur Kelembapan Tanah Menggunakan Sensor Kelembapan Tanah Yl-69 Berbasis Arduino Pada Media Tanam Pohon Gaharu” Joeict Vol 03, No 02, Agustus 2019.