## OTOMATISASI PEMUPUKAN SAYURAN PADA BIDANG HORTIKULTURA BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
Muhammad Akbar 1 , Quraysh 2 , Rohmat Indra Borman 3
1,2 Program Studi S1 Teknik Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia, Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
3 Program Studi D3 Sistem Informasi Akuntansi, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
1 1998akbarmuhammad@gmail.com

## Abstract
This research aims to design and implement a circuit that will help cruciferous plants automatically fertilize and monitor soil pH. When applying fertilizer by watering, it sometimes drains some to the vegetable grower. With the advancement of technology,  the presence of sensors and microcontrollers has made it easier to use the RTC module (real-time clock) as a system  controller  to  create  time-dependent  automatic  irrigation  and  fertilizer  application devices. The sensor used is a monitoring pH sensor that displays the pH of the soil on the LCD screen. The water pump used to flush water and fertilizer operates according to the time set by the RTC module. The Arduino Uno R3 microcontroller is required for this program to work as  intended.  This  allows  you  to program  this  tool  to  perform  fertilizer  irrigation  based on specified instructions. Using readings from the soil pH sensor, farmers can determine if the soil is  in  good  condition  for  cruciferous  crops.  The  readings  from  the  soil  pH  sensor  show  a difference  that  is  not  far  from  the  pH  meter.  Also,  soil  pH  sensor  readings  depend  on  soil conditions.
Keywords : Automation, RTC Module, Arduino, Microcontroller.

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  dan  mengimplementasikan  rangkaian yang akan membantu tanaman silangan secara otomatis menyuburkan dan memantau pH tanah. Saat menerapkan pupuk dengan menyiram, terkadang mengalir ke penanam sayuran. Dengan  kemajuan  teknologi,  kehadiran  sensor  dan  mikrokontroler  telah  memudahkan penggunaan  modul  RTC  (real-time  clock)  sebagai  pengontrol  sistem  untuk  membuat perangkat  aplikasi  irigasi  dan  pupuk  otomatis  yang  bergantung  pada  waktu.  Sensor  yang digunakan adalah sensor pH monitoring yang menampilkan pH tanah pada layar LCD. Pompa air yang digunakan untuk  menyiram air dan pupuk  beroperasi sesuai dengan waktu yang ditentukan  oleh  modul  RTC.  Mikrokontroler  Arduino  Uno  R3  diperlukan  agar  program  ini berfungsi sebagaimana dimaksud. Ini memungkinkan Anda untuk memprogram alat ini untuk melakukan irigasi pupuk berdasarkan instruksi yang ditentukan. Menggunakan pembacaan dari  sensor  pH  tanah,  petani  dapat  menentukan  apakah  tanah  dalam  kondisi  baik  untuk tanaman silangan. Pembacaan dari sensor pH tanah menunjukkan perbedaan yang tidak jauh dari pH meter. Juga, pembacaan sensor pH tanah tergantung pada kondisi tanah.
Kata kunci : Otomatisasi, Modul Rtc, Arduino, Mikrokontroler.

## 1. PENDAHULUAN
Pemupukan  merupakan  upaya  petani  untuk  memperbaiki  tanah  dan menambah unsur hara ke dalamnya, dengan tujuan untuk  meningkatkan kualitas tanah sebagai  penyuplai  unsur  hara  bagi  tanaman.  Selain  itu,  proses  pemupukan berperan  penting  dalam  keberhasilan  produksi  tanaman,  dan  pemupukan meningkatkan  kualitas  dan  kuantitas  tanaman  tersebut,  terutama  tanaman  sawi yang  diteliti.  Misalnya,  perhatikan  jumlah  dan  waktu  pemupukan  pada  saat pemupukan agar tidak terjadi kekurangan atau kelebihan unsur hara pada tanaman. Dalam hal ini, petani perlu memperhatikan pH tanah. Petani perlu memeriksa pH tanah  untuk  memastikan  tanah  normal  atau  asam/basa.  Kesuburan  tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain keasaman tanah (pH tanah). Sebagian besar unsur hara larut dalam air pada pH tersebut, sehingga mudah diserap oleh tanaman pada pH 6-7 [1]. Pemupukan dengan penyiraman bisa sedikit melelahkan bagi  petani  sayuran.  Petani  biasanya  perlu  membawa  alat  cocole  untuk menyuburkan tanaman mereka dengan cara mengelilingi lahan pertanian.
Kemajuan  elektronik  sebagai  pengontrol  otomatis  seperti  mikrokontroler, mikroprosesor, PLC, dan lain-lain, bekerja sangat baik. Salah satu sistem pengontrol yang  dapat  dikembangkan  adalah  dengan  menggunakan  mikrokontroler  Arduino UNO[2]. Implementasinya pada kegiatan pemupukan tentu juga akan memudahkan prosesnya.  Pemanfaatan  teknologi  mikrokontroler  Arduino  yang  digabungkan dengan  teknologi  sensor  telah  dilakukan  pada  penelitian  [3] – [12].  Selain  itu, kehadiran  sensor  juga  memudahkan  peneliti  membuat  alat  penyiram  pupuk otomatis yaitu dengan penggunaan sensor pH tanah. Sebagai tampilan monitoring data yang telah dikirim oleh sensor dapat menggunakan LCD [13]. Pompa air yang menyuplai pupuk beroperasi sesuai dengan waktu yang ditentukan dalam modul RTC. Mikrokontroler  Arduino Uno R3 diperlukan agar program ini dapat bekerja sesuai  dengan  yang  diharapkan.  Ini  memungkinkan  untuk  memprogram  alat  ini untuk menyirami pupuk sesuai dengan instruksi yang ditentukan.
Penelitian  ini  menjelaskan  tentang  cara  mengatur  mikrokontroler  Arduino untuk  menangani  sensor  pH  dan  modul  RTC  agar  motor  pompa  dapat  dikontrol sesuai kondisi saklar waktu yang ditentukan dengan mengembangkan prototipe alat pemupukan  otomatis  yang  memperhitungkan  penggunaan  level  pH  sebagai monitor, modul RTC sebagai kontrol otomatis irigasi pupuk, dan sensor pH tanah dengan membaca level tanah. Keasaman untuk menentukan apakah tanah itu baik atau buruk bagi tanaman. Kajian pembuatan alat penyemprot pupuk otomatis ini diharapkan  dapat  memberikan  manfaat  bagi  petani  sawi  dengan  mempermudah penyediaan  pupuk  serta  menghemat  waktu  dan  tenaga.  Pompa  untuk  waktu tertentu.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  melakukan  studi  literature,  menganalisa kebutuhan, merancang alat, implementasi dan pengujian.

## 2.1. Studi Literatur
Pada tahap ini, peneliti mengumpulkan data tentang buku, jurnal, artikel, dan disertasi dari penelitian sebelumnya sebagai sumber referensi untuk masalah yang sedang  dibahas  salah  satunya  adalah  Arduino  Uno.  Arduino  Uno  seperti  pada gambar 1, merupakan board mikrokontroler berbasis Atmega328 yang 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. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan cukup hanya menghubungkan board arduino uno ke komputer dengan menggunakan  kabel  USB  atau  listrik dengan  AC  yang  ke  adaptor  DC atau  baterai untuk menjalankannya. Spesifikasi Arduino Uno yang digunakan ada pada table 1.
Gambar 1. Arduino Tampak dan Tampak Belakang
Tabel  1. Spesifikasi Arduino Mikrokontroler ATmega328 OperasiTegangan 5 Volt Input Tegangan 7-12 Volt Pin I/O Digital 14 Pin Analog 6 Arus DC tiap pin I/O 50 mA Arus DC ketika 3.3V 50 mA Memori flash 32 KB SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Kecepatan clock 16 MHz

## 2.2. Analisa Kebutuhan
Analisis  bertujuan  untuk  menganalisa  setiap  informasi  dan  masalah  yang didapat dari studi literatur untuk mencari solusi terbaik dan membuat perancangan program, model rangkaian, dan rangkaian alat yang akan dibuat. Komponen yang digunakan dalam perancangan alat dapat dilihat pada table 2.
Tabel  2. Komponen yang digunakan
No. Nama Komponen Jumlah Gambar 1 Arduino UNO R3 1 buah
No. Nama Komponen Jumlah Gambar
2 Sensor pH Tanah
1 buah 3
LCD 16x2
1 buah 4 Modul RTC DS3231
1 buah
5 Modul Relay 2 channel
1 buah 6 Pompa Aquarium
1 buah 7
Adaptor 12v
1 buah 8 Switch Button 1 buah 9 Kabel Jumper Secukupnya 10
Akrilik 3 Lembar

## 2.3. Flowchart Sistem
Setelah  perancangan  blok  diagram  selesai,  selanjutnya  ialah  merancang flowchart untuk menggambarkan urutan kerja aplikasi dan juga mikrokontroller.

## Gambar 2. Flowchart Alat

## 2.4. Perancangan Alat
Perancangan  alat  dilakukan  dengan  menyatukan  komponen  yang  akan digunakan  menjadi  prototipe  otomatisasi  pemupukan  sayuran  pada  bidang hortikultura  berbasis  mikrokontroler  19rduino.    Tahap  awal  perancangan  alat adalah membuat diagram blok. Desain diagram blok menunjukkan cara kerja alat secara keseluruhan, mulai dari input, proses, hingga output. Pada diagram blok ini hanya terdapat hubungan jalur antar blok, tetapi setiap blok memiliki komponen utama  dan  komponen  pendukung  [14].  Diagram  blok  mikrokontroler  built-in ditampilkan pada gambar 5.
Gambar 3. Diagram Blok Perancangan Alat

## 2.4.1. Perancangan Sensor pH Tanah
Perancangan  Sensor  pH  Tanah  dapat  dilihat pada  Gambar 6.  Karakteristik Sensor  yang  digunakan  dapat  dilihat  pada  table  3,  sedangkan  penggunaan  pin sensornya dapat dilihat pada table 4.

## Gambar 4. Skematik Perancangan Sensor pH Tanah Tabel  3. Karakteristik Sensor
Parameter Simbol Min Max Units Tegangan Masukan Vcc 3.0 4.7 V Tegangan Keluaran Δ volt 4 45 ADC Respon Waktu T 0.1 0.3 S Sensivitas Vcc 0.036 0.234 V Tabel  4. Penggunaan Pin Sensor Pin Warna Kabel Deskripsi Output Hitam Output ke pin A0 Arduino GND Putih GND Arduino

## 2.4.2. Perancangan Modul RTC DS3231
RTC adalah alat untuk  mengakses data waktu dan kalender. RTC memiliki akses real-time ke informasi data waktu dalam hitungan detik, menit, jam, tanggal, tanggal, bulan, dan tahun [15]. Perancangan modulnya dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 5. Skematik Perancangan Modul RTC DS3231

## 2.4.3. Perancangan LCD
Modul  desain  LCD  ( Liquid  Crystal  Display )  ini  bersifat  serbaguna  karena dapat menampilkan berbagai tampilan berupa huruf, angka, dan karakter lainnya, serta berbagai jenis font dan pesan singkat lainnya [16]. Perancangan LCD dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 6. Skematik Perancangan LCD

## 2.4.4. Perancangan Relay
Relay  digunakan  sebagai  media  perantara  untuk  memindahkan  kontak pensaklaran sehingga dapat menghantarkan listrik pada tegangan yang lebih tinggi dengan arus yang lebih kecil (daya rendah) [17]. Perancangan Relay dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 7. Skema Perancangan Relay

## 2.4.5. Perancangan Seluruh Alat
Desain  keseluruhan  alat  ini  terdiri dari  empat  elemen  penting  yang  saling terkait.  Elemen  kunci  ini  adalah  sirkuit  input  yang  saling  berhubungan,  sirkuit kontrol,  sirkuit  output,  dan  program  perangkat  lunak.  Rangkaian  terdiri  dari komponen  elektronik  yang  terdiri  dari  input  atau  output  yang  harus  digunakan mikrokontroler dengan benar [18]. Perancangan lengkapnya pada Gambar 10.

## Gambar 8. Perancangan Seluruh Alat

## 2.5. Implementasi
Implementasi  yang  dimaksud  yaitu  merealisasikan  rancangan  sistem  yang telah  dibuat  dalam  perencanaan  awal.  Pada  bagian  ini  berisi  pengalaman  dalam melakukan realisasi, kendala- kendala dan pemecahannya. Penulisan kode program dilakukan untuk memberikan instruksi-instruksi menggunkan bahasa pemrogram- an  C  yang  bertujuan  untuk  menjalankan  sistem  agar  dapat  berkerja  sesuai  kode program yang telah diisikan kedalam sebuah arduino, tanpa kode program sistem tidak dapat berkerja karena kode program adalah bagian yang paling utama dalam kita membuat sebuah alat.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil rangkaian dikembakan menjadi produk/alat yang utuh yang kemudian diuji. Tujuan dari pengujian mikrokontroler alat ini adalah untuk memastikan alat yang dibuat berfungsi dengan baik dan sesuai dengan desain. Pengujian dengan alat ini  meliputi  pengujian  setiap  blok  dan  pengujian  seluruh  blok.  Setiap  blok  diuji untuk menentukan lokasi kegagalan dan membantu mikrokontroler menganalisis jika perangkat tidak berfungsi sebagaimana dimaksud. Pengujian dilakukan dengan menjalankan  tes  visual  untuk  menguji  koneksi  antara  komponen  dan  program aplikasi dan seluruh alat.

## 3.1. Implementasi Alat
Setelah  papan  PCB  selesai  dibuat,  semua  perangkat  yang  dipakai  akan diintegrasikan sesuai dengan alokasi pin yang telah dibuat. Setelah semua perangkat yang  digunakan  mulai  dari  mikrokontroler,  sensor,  dan  juga  perangkat  output  di integrasikan ke papan PCB, selanjutnya rangkaian tersebut diletakkan sedemikian rupa  pada  case  yang  telah  dibuat.  Rangkaian  masing-masing  komponen  dapat dilihat  pada  gambar  11-15,  sedangkan  rangkaian  keseluruhan  alat  dapat  dilihat pada gambar 16.
Gambar 9.Rangkaian Arduino Pada Implementasi Alat
Gambar 10. Rangkaian pH Tanah Pada Implementasi Alat
Gambar 11. Rangkaian Modul RTC Pada Implementasi Alat
Gambar 12. Rangkaian LCD 16x2 Pada Implementasi Alat
Gambar 13. Rangkaian Modul Relay Pada Implementasi Alat
Gambar 14. Rangkaian Penggabungan Seluruh Alat

## 3.2. Pengujian Sensor pH Tanah
Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui apakah sensor pH dapat bekerja sesuai dengan semestinya[1]. Pengujian Sensor pH Tanah dengan pH Meter dapat dilihat pada gambar 17, sedangkan hasil percobaannya dapat dilihat pada table 5.

## Gambar 15. Pengujian Sensor pH Tanah dengan pH Meter Tabel  5. Percobaan pH Tanah
Percobaan  Sensor pH  pH Meter 1 6,0 6,5 2 5,34 5,9 3 5,51 6,0 4 5,58 6,2 5 6,42
6,5

## 3.3. Pengujian Modul RTC

## Gambar 16. Hasil Output Modul RTC
Tabel  6. Pengujian Modul RTC Sesuai Tanggal
No Hari
Jam  Menit  Detik  Modul Relay  Keterangan 1 Minggu 8 25 1 ON Pompa ON 2 Minggu 8 25 25 ON Pompa ON 3 Senin 8 26 5 OFF Pompa OFF 4 Selasa 8 26 10 OFF Pompa OFF 5 Rabu 8 26 20 OFF Pompa OFF

## 3.4. Pengujian LCD
Gambar 17. Hasil Pembacaan LCD 16x2

## 3.5. Pengujian Relay
Gambar 18. Hasil Pembacaan Modul Relay

## Tabel  7. Pengujian Modul Relay
No Hari Relay Keterangan 1 Minggu ON Pompa Hidup 2 Senin OFF Pompa Mati 3 Minggu ON Pompa Hidup

## 4. SIMPULAN DAN SARAN

## 4.1. Kesimpulan
Berdasarkan  pembahasan  dan  hasil  penelitian,  maka  diperoleh  beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan  melihat  hasil  dari  pembacaan  sensor  pH  tanah,  maka  petani  dapat menetukan  bahwa  tanah  tersebut  dalam  keadaan  baik  atau  tidak  untuk tanaman sawi. Hasil dari pembacaan sensor pH tanah memiliki selisih yang tidak  begitu  jauh  dengan  alat  pH  meter.  Dan  pembacaan  sensor  pH  tanah berbeda-beda sesuai dengan kondisi tanah.
2. Modul RTC DS3231 ini sudah bekerja dengan baik dan akan mengirim data ke arduino  untuk  menghidupkan  modul  relay  sesuai  waktu  yang  sudah ditentukan.
3. Modul  relay  akan  bekerja  untuk  menghidupkan  pompa  air,  yang  berguna untuk mengaliri pupuk cair sesuai hari yang ditentukan oleh modul RTC.
4. Pompa  yang  hidup  akan  mengaliri  pupuk  selama  60  detik,  dimana  dalam waktu 60 detik pupuk cair yang menetes jika di tampung didalam wadah maka akan  didapatkan  sebanyak  150-200  mL  sesuai  dengan  takaran  yang dibutuhkan tanaman menurut panduan.
5. Tombol  button  dapat  digunakan  untuk  menggantikan  waktu  penjadwalan yang hilang karena adanya masalah seperti pemadaman listrik, dan juga dapat digunakan  untuk  menambah  takaran  pupuk  jika  dirasa  pemberian  pupuk kurang.

## 4.2. Saran
Adapun saran-saran yang dapat dipertimbangkan dari hasil penelitian ini agar penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut yaitu:
1. Untuk  penggunaan  sensor  pH  tanah  ini  diharapkan  penelitian  selanjutnya dapat  memilih  sensor  yang  memiliki  kualitas  lebih  bagus  lagi,  dikarenakan sensor yang saat ini digunakan masih kurang baik dan terkadang masih kurang stabil dalam pembacaan.
2. Karena dalam penelitian ini penulis hanya menggunakan sensor pH tanah saja, diharapkan penelitian selanjutnya dapat menggunakan sensor-sensor lainnya.
3. Untuk  penelitian  selanjutnya  diharapakan  monitoring  tidak  hanya ditampilkan  pada  layar  LCD,  tetapi  dapat  ditampilkan  menggunakan  web ataupun berbasis IOT.
4. Untuk  pengontrolan  pada  sistem  ini  juga  diharapkan  dapat  dikembangkan dengan berbasis IOT ataupun berbasis wireless, supaya kerja sistem ini dapat dikontrol dari jarak yang jauh.
5. Untuk pupuk yang digunakan bisa memakai pupuk cair apa saja. Hanya perlu dilakukan penakaran dan perubahan waktu nya saja.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] J. Martin and E. Susanto, “Kendali Ph Dan Kelembaban Tanah Berbasis Logika Fuzzy Menggunakan Mikrokontroller (Arrangement Ph and Humidity of Soil Based on Fuzzy Logic Using Microcontroller).”
[2] P. Prasetyawan, Y. Ferdianto, S. Ahdan, And F. Trisnawati, “Pengendali Lengan Robot Dengan Mikrokontroler Arduino Berbasis Smartphone,” Jurnal Teknik Elektro Itp , Vol. 7, No. 2, Pp. 104 – 109, Jul. 2018, Doi: 10.21063/Jte.2018.3133715.
[3] A. Dwi Putra And A. Prayogo, “Teknologi Pengendali Perangkat Elektronik Menggunakan Sensor Suara,” 2021.
[4] A. Gumantan And I. Mahfud, “Pengembangan Alat Tes Pengukuran Kelincahan Mengu nakan Sensor Infrared,” Jendela Olahraga , Vol. 5, No. 2, Pp. 52 – 61, Jul. 2020, Doi: 10.26877/Jo.V5i2.6165.
[5] R. Dias Valentin, M. Ayu Desmita, And A. Alawiyah, “Implementasi Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Untuk Sistem Peringatan Dini Banjir,” Jimel , Vol. 2, No. 2, Pp. 2723 – 598, 2021, Doi: 10.33365/Jimel.V1i1.
[6] T. Yulianti, S. Samsugi, A. Nugroho, And H. Anggono, “Rancang Bangun Alat Pengusir Hama Babi Menggunakan Arduino Dengan Sensor Gerak,” 2021.
[7] S. Dadi Riskiono, D. Septiawan, And R. Setiawan, “Implementasi Sensor Pir Sebagai Alat Peringatan Pengendara Terhadap Penyeberang Jalan Raya,” Vol. 8, No. 1, 2018.
[8] R. Harry, S. Pamungkas, S. Dadi Riskiono, And Y. Arya, “Rancang Bangun Sistem Penyiraman Tanaman Sayur Berbasis Arduino Dengan Sensor Kelembaban Tanah,” 2020. [Online]. Available: Http://Jim.Teknokrat.Ac.Id/Index.Php/Teknikelektro/Index
[9] P. Eka Sumara Dita, A. Al Fahrezi, P. Prasetyawan, L. Ratu, And B. Lampung, “Sistem Keamanan Pintu Menggunakan Sensor Sidik Jari Berbasis
M ikrokontroller Arduino Uno R3,” Jurnal Teknik Dan Sistem Komputer (Jtikom , Vol. 2, No. 1, 2021.
[10]  I. Agus Et Al. , “Pengukur Tinggi Badan Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega328 Dengan Output Suara,” 2016.
[11] F. Kurniawan and A. Surahman, “Sistem Keamanan Pada Perlintasan Kereta Api Mengunakan Sensor Infrared Berbasis Mikrokontroller Arduino Uno,” 2021.
[12]  S. Utama, A. Mulyanto, M. A. Fauzi, N. U. Putri, F. Teknik, And I. Komputer, “Implementasi Sensor Light Dependent Resistor (Ldr) Dan Lm35 Pada
Prototipe Atap Otomatis Berbasis Arduino,” Vol. 2, No. 2, Pp. 83– 89, 2018.
[13] R. Dias Valentin, B. Diwangkara, S. Dadi Riskiono, And E. Gusbriana, “Alat Uji Kadar Air Pada Buah Kakao Kering Berbasis Mikrokontroler A rduino,” 2020.
[14] S. Samsugi, Z. Mardiyansyah, And A. Nurkholis, “Sistem Pengontrol Irigasi Otomatis Menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno,” 2020.
[15] A. Burlian, Y. Rahmanto, S. Samsugi, And A. Sucipto, “Sistem Kendali Otomatis Pada Akuaponik Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno R3,” 2021.
[16] Y. Rahmanto, A. Rifaini, S. Samsugi, And S. Dadi Riskiono, “Sistem Monitoring Ph Air Pada Aquaponik Menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno,” 2020.
[17] I. Ketut Wahyu Gunawan, A. Nurkholis, And A. Sucipto, “Siste m Monitoring Kelembaban Gabah Padi Berbasis Arduino,” 2020.
[18] M. I. Hafidhin, A. Saputra, Y. Ramanto, S. Samsugi, “Alat Penjemuran Ikan Asin Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno,” 2020.