INNOVATIVE: Journal Of Social Science Research Volume 4 Nomor 2 Tahun 2024 Page 9352-9361 E-ISSN 2807-4238 and P-ISSN 2807-4246
Website: https://j-innovative.org/index.php/Innovative

## Rancang Bangun Miniatur Sistem Pengendali Pintu Air Otomatis Berbasis Arduino Uno
Adik Putra Andika 1 ✉ , Yohanes Letsoin 2 , Muhamad Rusdi 3 , Bramasta Marindra Widiantama 4
Universitas Musamus
Email: andika_ft@unmus.ac.id 1 ✉

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk merancang desain dan mambangun miniatur sistem pengendalian pintu air secara otomatis menggunakan arduino uno. Sistem ini merupakan teknologi otomatis yang menjadi model untuk solusi praktis pada saat kontroling dan monitoring untuk sistem saluran irigasi di bidang pertanian. Metode penelitiannya adalah metode eksperimen. Sistem ini menggunakan sensor HC-SR04 sebagai alat utama untuk pembacaan ketinggian air, motor servo untuk membuka atau menutup pintu air  dan  modul  ESP  8266  sebagai  monitoring  melalui  web  Thinger.io.  Hasil  pengujian  pada  kondisi ketinggian  air  ≤5  cm,  pintu  air  dapat  terbuka  penuh  (motor  servo  berputar  180˚),  kemudian  saat ketinggian 10 cm ≥ level air >5 cm, pintu dapat terbuka setengah (motor servo berputar 90˚) dan saat ketinggian level air berada pada ketinggian >10 cm, pintu dapat tertutup penuh.
Kata Kunci: ESP 8266, Irigasi, Pintu Air, Sensor HC-SR04
Abstract
This research aims to design and build a miniature automatic sluice control system using Arduino Uno. This system is an automated technology that serves as a model for practical solutions when controlling and monitoring irrigation canal systems in agriculture. The research method is an experimental method. The system uses the HC-SR04 sensor as the main tool for water level readings, a servo motor to open or close the floodgates and an ESP 8266 module as monitoring via web Thinger.io. Test results at water level conditions of ≤5 cm, the sluice gate can be fully opened (servo motor rotates 180°), then when the height is 10 cm ≥ the water level is >5 cm, the door can open half (servo motor rotates 90°) and when the water level is at a height of >10 cm, the door can be fully closed.
Keywords: ESP 8266, Irrigation, Sluice, Sensor HC-SR04

## PENDAHULUAN
Sebagian besar penduduk Indonesia menggantungkan kehidupan perekonomiannya pada sektor pertanian yaitu sebagai petani. Sehingga Pembangunan pertanian merupakan suatu proses perubahan sosial (Bembok et al., 2020). Sektor pertanian merupakan sektor strategis untuk  pembangunan Indonesia melalui  peningkatan ketersediaan  pangan yang bersumber dari dalam negeri untuk komoditas barang pokok, antara lain padi, jagung, dan kedelai. Sehingga pentingnya peranan komoditas padi dalam perekonomian menjadi isu utama dalam mewujudkan swasembada beras (Bakari, 2019). Namun muncul masalah, yaitu ketika musim  penghujan banyak kawasan perumahan,  perkebunan ataupun  persawahan yang mengalami kebanjiran, sehingga perlu dibuatkan suatu sistem irigasi dimana sistem irigasi merupakan salah satu faktor penentu keberhasilan dari usaha pertanian (Made et al., 2020).Salah satu cara pengendalian debit air adalah dengan membuat suatu bendungan atau pintu air (Priyatna & Basry, 2021)
Pada dunia irigasi khususnya persawahaan untuk tetap menjaga kestabilan air maka digunakanlah pintu air dengan cara membuka atau menutup pintu yang airnya mengalir menuju ke  sawah (Dwi Alel, 2020). Pintu air sekarang bukan hanya terkait pengendalian banjir dan drainase, tetapi juga terkait menejemen dan penjadwalan sumber daya air yang masuk ke area  persawahan bahkan perlindungan lingkungan air  (Tian et al., 2021). Pada pertanian padi tradisional, cara pengendalian pintu air menggunakan metode manual yaitu dengan  membuka  atau  menutup  pintu  air  dengan  bantuan  manusia.  Kendala  dalam metode ini adalah waktu tunggu yang lama, karena jarak pintu air yang satu dengan yang lainnya jauh dan harus berjalan kaki, serta sulitnya mengontrol pintu air yang dibuka atau ditutup secara tidak beraturan (Ahmad & Mahpuz, 2018)(Dwi Alel, 2020).
Penerapan  teknologi  di  bidang  pertanian  adalah  salah  satu  aspek  penting  dalam proses  pengembangan  pada  sektor  pangan  di  zaman  sekarang  ini  (Sandi  &  Fatma, 2023).Karena berkaitan dengan pasang surut air yang menyebabkan perubahan volume air selalu berubah-ubah pada periode waktu yang tidak menentu (Apriyanto, 2015)(Priyatna & Basry, 2021). Bahkan menyebabkan beberapa petani mengalami gagal panen karena sistem irigasi tidak berfungsi maksimal. Area  persawahan terkadang mendapatkan kelebihan air atau kekurangan air hingga kekeringan.  Air irigasi di salurkan menggunakan mesin pompa dari sungai dan letak sungai yang ada juga sangat jauh, hal ini membutuhkan biaya jasa, operasional besar dan menghabiskan banyak bahan bakar (Wiranda Akbar & Efendi, 2020).
Salah satu teknologi pengelolaan pintu air yang efektif dan efisien adalah menjaga tinggi muka air di lahan sesuai dengan yang diinginkan (Saputra & Budiarso, 2022). Karena memang Hal yang paling mendasar pada sistem persawahan yaitu pada sistem irigasi atau pengairannya  (Muhaimin  et  al.,  2021). Dengan  sistem  yang  mengontrol  pintu  air  secara otomatis  akan  dapat  mendukung  pekerjaan  manusia  secara  lebih  efektif  dan  efisien. Sehingga penelitian ini bertujuan untuk merancang desain dan mambangun miniatur sistem pengendalian pintu air secara otomatis menggunakan arduino uno.

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Metode ini dilakukan dalam beberapa tahap yaitu tahap pengumpulan data, tahap desain atau perancangan sistem pintu air otomatis, tahap perakitan atau pembuatan miniatur pintu air  otomatis  dan  tahap  pengujian  sistem.  Berikut  ini  adalah  desain/rancangan  miniatur sistem pintu air otomatis yang telah di buat, dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini.
Gambar 1. Desain/rancangan miniatur sistem pintu air otomatis
Komponen-komponen utama yang digunakan pada miniatur sistem pintu air otomatis ini  adalah  Arduino  Uno,  Sensor  HC-SR04,  LCD  16x2,  Motor  Servo  dan  Wemos  D1  Mini. Selanjutnya untuk sofware yang digunakan adalah Software Arduino IDE dan Web server Thinger.io.  Kemudian  miniatur  sistem  dibagi  menjadi  2  saluran,  pertama  adalah  saluran primer sebagai saluran persediaan air (drainase/danau/sumber air lain) dan kedua adalah saluran sekunder sebagai tempat penampung air (area persawahan).  Skenario pengujian sistem dilakukan ketika air di masukkan kedalam saluran primer, kemudian sensor ultrasonic 1 pada saluran sekunder akan membaca ketinggian air. Jika ketinggian air lebih dari 5 cm maka pintu air tetap tertutup, namun jika ketinggian air kurang dari 5 cm maka pintu akan terbuka dan air dari saluran primer akan mengalir ke saluran sekunder. Kemudian jika sensor ultrasonik  1  kembali  membaca  ketinggian  air  disisi  yang  di  aliri  air  tadi  telah  mencapai ketinggian air lebih dari 10 cm maka pintu air akan tertutup.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Setalah tahap pengumpulan data dan perancangan desain miniatur sistem pintu air otomatis  dibuat,  tahap  selanjutnya  adalah  perakitan  atau  pembuatan  miniatur  pintu  air otomatis. Hasil perakitan miniatur pintu air otomatis ditampilkan pada gambar 2 berikut.
Gambar 2. Miniatur sistem pintu air otomatis
Selanjutnya,  dilakukan tahap pengujian kepekaan  sensor ultrasonic . Untuk  validasi data  ketinggian  air  yang  dibaca  oleh  sensor  ultrasonic,  maka  peneliti  menambahkan mistar/penggaris ukur. Tujuannya agar dapat membandingkan hasil bacaan ketinggian air oleh  sensor  dan  oleh  mistar  ukur.  Setelah  dilakukan  pengukuran,  selanjutnya  dihitung presentasi error atau kesalahan pembacaan ketinggian air oleh sensor ultrasonic dengan mistar ukur. Perhitungan error kedua hasil pengukuran menggunakan persamaan berikut:
Error (%) = |𝐩𝐞𝐧𝐠𝐮𝐤𝐮𝐫𝐚𝐧 𝐩𝐞𝐧𝐠𝐠𝐚𝐫𝐢𝐬−𝐩𝐞𝐦𝐛𝐚𝐜𝐚𝐚𝐧 𝐬𝐞𝐧𝐬𝐨𝐫| 𝐩𝐞𝐧𝐠𝐮𝐤𝐮𝐫𝐚𝐧 𝐩𝐞𝐧𝐠𝐠𝐚𝐫𝐢𝐬 x 100%
Hasil pembacaan ketinggian air oleh sensor dan mistar ukur serta presentasi errornya dapat dilihat pada tabel 1 berikut.
Tabel 1. Perbandingan pegukuran ketinggian air oleh sensor dengan mistar ukur
Pengukuran Sensor Ultrasonic (Cm) Pengukuran Mistar Ukur (Cm) Presentasi Error (%) 0 0 0 1 1,1 10 2 2 0 3 2,6 13 4 3,5 13 5 4,8 4 6 5,6 7 7 6,8 3 8 7,8 3 9 9 0 10 10 0 11 11 0 12 12 0 13 13 0 14 14 0 15 15 0 16 16 0 17 17 0 18 17,5 3 19 18,5 3 20 20 0 Rata-rata presentasi kesalahan 2,86
Tahap terakhir yang dilakukan adalah pengujian keseluruhan miniatur sistem pintu air otomatis  ini.  Sehingga  didapatkan  hasil  penelitian  dengan  kondisi  sesuai  rancangan penelitian.
1. Ketinggian level air ≤ 5 cm
Kondisi ketika sensor ultrasonic 1 membaca ketinggian level air ≤ 5 cm, maka pintu air akan  terbuka  secara  otomatis,  sehingga  air  mengalir  dari  saluran  primer  ke  saluran sekunder. Hasil pembacaan sensor dapat dilihat melalui LCD dan web Thinger.io, indikator ketinggian  level  air  berwarna  hijau  pada  Web  Thinger.io  yang  artinya  belum  ada peningkatan debit air yang signifikan, status aman. Hasil pengujian pada level ketinggian air ini dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4 berikut.
Gambar 3. Kondisi Air ≤ 5 cm
Gambar 4. Notifikasi pada web Thinger.io untuk kondisi Air ≤ 5 cm

## 2. Ketinggian 10 cm ≥ level air > 5 cm
Kondisi ketika sensor ultrasonik 1 membaca ketinggian 10 cm ≥ level air > 5 cm, maka pintu air akan otomatis terbuka setengah. Hasil pembacaan sensor ultrasonik dapat dilihat melalui LCD dan web Thinger.io, indikator ketinggian level air berwarna kuning pada Web Thinger.io  yang  artinya  ketinggian  pada  saluran  sekunder  hampir  memenuhi  batas
maksimal,  status  siaga.  Hasil  pengujian  pada  level  ketinggian  air  ini  dapat  dilihat  pada gambar 5 dan gambar 6 berikut.
Gambar 5. Kondisi 10 cm ≥ level air > 5 cm
Gambar 6. Notifikasi pada web Thinger.io untuk kondisi 10 cm ≥ level air > 5 cm

## 3. Ketinggian level air >10 cm
Kondisi ketika sensor ultrasonik 1 membaca ketinggian level air >10 cm maka pintu air akan otomatis tertutup. Hasil pembacaan sensor ultrasonik dapat dilihat melalui LCD dan web Thinger.io, indikator ketinggian level air berwarna merah pada web Thinger.io yang artinya ketinggian air pada saluran sekunder sudah cukup (sesuai batas maksimal yang telah ditentukan), status waspada. Hasil pengujian pada level ketinggian air ini dapat dilihat pada gambar 7 dan gambar 8 berikut.
Gambar 7. Kondisi level air > 10 cm
Gambar 8. Notifikasi pada web Thinger.io untuk kondisi level air >10 cm
Pengujian  terhadap  ketinggian  air  pada  miniature  sistem  pintu  air  otomatis  diatas pada sensor ultarsonic 1 dimana sensor yang dipasang  harus di letakkan pada tempat yang stabil  agar  pembacaannya  dapat  lebih  presisi,  dengan  begitu  sensor  ultrasonik  dapat membaca ketinggian level air sesuai dengan rancangan untuk mengirimkan  sinyal  pada Arduino uno agar motor servo dapat menggerakkan pintu air secara vertical (ketas). Pada pengujian kondisi ketinggian level air ≤ 5 cm pintu air terbuka penuh (motor servo ber putar 180˚), kemudian saat ketinggian 10 cm ≥ Level air > 5 cm pintu akan terbuka setengah (motor servo berputar 90˚) dan saat ketinggian level air berada pada ketinggian >10 cm pintu akan tertutup penuh (motor berputar pada 0˚) .

## SIMPULAN
Miniatur sistem pengendalian pintu air berbasis arduino ini sangat bergantung pada akurasi pembacaan sensor ultrasonik saat membaca ketinggian level permukaan air pada saluran  sekunder  agar  tidak  melebihi  batas  maksimal  yang  mengakibatkan  terjadinya
kebanjiran  atau  kekeringan.  Hasil  akurasi  pembacaan  sensor  saat  dilakukan  pengujian antara pembacaan sensor dengan pembacaan mistar ukur secara manual sebanyak 21 kali di dapatkan error sebesar 2,86%. Namun saat pengujian sistem alat secara keseluruhan, hasil  yang  didapatkan  sesuai  dengan  rancangan  atau  batas  ketinggian  permukaan  air yang  telah  ditentukan. Pengujian  kondisi  ketinggian  level  air  ≤  5  cm  pintu  air  dapat terbuka penuh (motor servo berputar 180˚), kemudian saat ketinggian 10 cm ≥ Level air > 5 c m pintu terbuka setengah (motor servo berputar 90˚) dan saat ketinggian level air berada pada ketinggian >10 cm pintu tertutup penuh.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, R., & Mahpuz, M. (2018). Perancangan Prototipe Sistem Kontrol Pintu Air Irigasi Berbasis Android dan Jaringan Nirkabel. Infotek : Jurnal Informatika Dan Teknologi, 1(2), 115 – 121.
Apriyanto, H. (2015). Rancang Bangun Pintu Air Otomatis Menggunakan Water Level Float Switch Berbasis Mikrokontroler. Jurnal SISFOKOM, 04.
Bakari, Y. (2019). ANALISIS KARAKERISTIK BIAYA DAN PENDAPATAN USAHATANI PADI
SAWAH. JURNAL SOSIAL EKONOMI PERTANIAN, 15(3).
Bembok,  N.,  Meyer  Kapantow,  G.  H.,  &  Rengkung,  L.  R.  (2020).  KONTRIBUSI  SEKTOR PERTANIAN  DALAM  PEREKONOMIAN  DI  KABUPATEN  MINAHASA. Jurnal  Agri- SosioEkonomi Unsrat, 16(3), 333 – 342.
Dwi Alel, C. (2020). JTEV (JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN VOKASIONAL) Rancang Bangun Buka Tutup Pintu Air Otomatis pada Irigasi Sawah Berbasis Arduino dan Monitoring Menggunakan Android. JTEV (JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN VOKASIONAL), 6(1). http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Made, G., Desnanjaya, N., Gede, I., Sastrawan, P., Wayan, I., & Pranata, D. (2020). Jurnal RESISTOR  (Rekayasa  Sistem  Komputer). SISTEM  PERINGATAN  KETINGGIAN  AIR DAN  KENDALI  TEMUKU  (PINTU  AIR)  UNTUK  IRIGASI  SAWAH,  3(1),  1 – 12. https://bit.ly/jurnalresistor
Muhaimin, M., Alfaresi, B., & Ardianto, F. (2021). Perancangan Miniatur Pintu Air Otomatis Berbasis  Sensor  Water  Level  dan  Arduino  Uno  pada  Sistem  Irigasi  Persawahan. Serambi Engineering, VI(3).
Priyatna,  A.  T.,  &  Basry,  A.  (2021).  Prototype  Sistem  Pengendalian  Pintu  Air  Otomatis Dengan Menggunakan Arduino Uno. TEKINFO, 22(2).
Sandi, G. H., & Fatma, Y. (2023). PEMANFAATAN TEKNOLOGI INTERNET OF THINGS (IOT)
PADA BIDANG PERTANIAN. Jurnal Mahasiswa Teknik Informatika, 7(1).
Saputra, T. D., & Budiarso, Z. (2022). RANCANG BANGUN SISTEM PINTU AIR OTOMATIS
BERBASIS IOT. JOUTICA , 7(2), 50241.
Tian, B., Wang, H., Wang, Y., Ning, K., Duan, L., Liu, J., Zhang, H., & Zhao, J. (2021). Research on Construction of Computer Monitoring System in Automatic Control of Sluice. Journal  of  Physics:  Conference  Series,  1992(2).  https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1992/2/022158
Wiranda Akbar, J., & Efendi, H. (2020). JTEV (JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN VOKASIONAL) Perancangan  Sistem  Otomasi  Irigasi  Air  Sawah  dan  Pencegah  Hama  Berbasis Arduino  Uno  (Purwarupa). JTEV  (JURNAL  TEKNIK  ELEKTRO  DAN  VOKASIONAL),
06(2). http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index.