## PERANCANGAN ALAT CERDAS PENDETEKSI KANDUNGAN UNSUR TANAH
Hanifudin Sukri 1) , Adi Kurniawan Saputro 2) , Ach. Dafid 3)
1,2 Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik,Universitas Trunojoyo Madura Jl. Raya Telang, PO BOX 2 Kamal, Bangkalan
3 Prodi Teknik Mekatronika, Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura Jl. Raya Telang PO BOS 2 Kamal, Bangkalan E-mail : 1 hanifudinsukri@trunojoyo.ac.id, 2 adi.kurniawan@trunojoyo.ac.id,
3 ach.dafid@trunojoyo.ac.id

## ABSTRAK
Kebiasaan  para  petani  dalam  bercocok  tanam  tanpa  memperhatikan  kondisi  tanah  sering  kali menjadi permasalahan dasar dalam proses bertani. Sehingga mempengaruhi kualitas dan kuantitas hasil bercocok tanam. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan update ilmu teknologi kepada para petani  dalam  menganalisis  kandungan  tanah.  Sistem  alat  ini  cukup  sederhana,  hanya  dengan menancapkan  ujung  alat  instrumentasi  ini  maka akan  keluar hasil analisis.  Hasil  analisis tersebut akan memunculkan rekomendasi tanaman  yang  cocok  untuk tanah  yang  di uji menggunakan  alat tersebut. Alat tersebut dilengkapi dengan empat macam sensor seperti sensor pH tanah, sensor Suhu Udara,  sensor  Kelembaban tanah  dan  sensor  Suhu  tanah.  Sensor  tersebut  dijadikan  sebagai  input data  untuk  diolah  menggunakan  algortima  Fuzzy  yang  rancang.  Harapannya  alat  ini  mampu membantu  para  petani  dalam  menganalisis  kandungan  tanah  tanpa  biaya  yang  relatif  mahal  dan waktu  pengujian  yang  relatif  lama  untuk  mendapatkan  hasil  analisisnya.  Setelah  dilakukan pengujian  alat  maka  diperoleh  hasil  persentase  pengujian  yaitu  98%  keberhasilan  alat  dalam menampilkan hasil analisis sistem berdasarkan pembacaan sensor pada tanah.
Kata kunci : Fuzzy, Kelembaban , pH, Suhu, , Unsur Tanah

## ABSTRACT
The  habits  of  farmers  in  farming  without  paying  attention  to  soil  conditions  are  often  a  basic problem in the farming process. So that it affects the quality and quantity of agricultural products. This study aims to provide technology updates to farmers in analyzing soil content. This tool system is  quite  simple,  only  by  plugging  the  end  of  this  instrumentation  tool  will  come  out  the  analysis results. The results of the analysis will generate recommendations for plants that are suitable for the soil tested using the tool. The tool is equipped with four types of sensors such as a soil pH sensor, an air temperature sensor, a soil moisture sensor and a soil temperature sensor. The sensor is used as input data to be processed using the designed Fuzzy algorithm. It is hoped that this tool will be able to assist farmers in analyzing soil content without the relatively expensive cost and relatively long  testing  time  to  obtain  the  results  of  the  analysis.  After  testing  the  tool,  the  result  is  the percentage of testing, namely 98% of the success of the tool in displaying the results of the system analysis based on sensor readings on the ground.
Keywords : Fuzzy, humidity, pH, temperature, Soil element

## PENDAHULUAN
Indonesia  dikenal  sebagai  negara argaris.  Negara  yang  luas  dengan  lahan pertanian  dan  sebagian  pendudukannya bermata  pencaharian  sebagai  petani. Lahan  pertanian  Indonesia  memiliki kekayaan  alam  yang  tidak  ternilai harganya. Pada masa kejayaannya Indonesia  pernah  swasembada  pangan. kondisi  tersebut  tidak  lepas  dari  peran aktif petani[1].
Era Revolusi Industri 4.0 menjadi awal babak baru perkembangan teknologi. Melakui  era  ini  semua  kegiatan  yang menggunakan  teknologi  sudah  merapkan basis  internet  pada  tiap  alat,  misalnya artificial  intelegent  (AI),  Robotika  dan Teknologi  lainnya  yang  berbasis  Internet of  Things  (IoT).  Pada  era  ini  pemerintah melalui kementerian terkait telah mencanagkan program pemerintah berupa ketahanan pangan dan kedaulatan pangan[2].  Harapannya  dengan  adanya program  ini  kualitas  dan  kuantitas  hasil pertanian di Indonesia menjadi lebih baik dan mampu berjaya kembali.
Dalam  rangka  mencapai  tujuan ketahanan pangan dan kedaulatan pangan sesuai yang diharapkan, seringkali muncul beberapa permasalahan[3]. Permasalahan  yang  dimaksud  berupa sulitnya  menentukan  jenis  tanaman  yang cocok  pada  areal  lahan  pertanian  milik petani. Petani seringkali melakukan cocok tanam  tanpa  memperhatikan  kandungan unsur hara pada lahan pertanian. Sehingga hasil  panen  cocok  tanam  tidak  sesuai dengan  yang  diharapkan  petani,  baik berupa  kualiatasnya  yang  kurang  baik atau kuantitas yang dihasilkan tidak sesuai dengan awal penanaman[4].
Kurang  pengetahuannya  petani akan  pentingnya  mengatahui  kandungan unsur hara lahan pertanian mengakibatkan para  petani  asal  menanam  suatu  tanaman tanpa memperhatikan kondisi areal lahan.
Selain permasalahan tersebut permasalahan  lainya  berupa  kurang mampunya  petani  melakukan  analisis kimia tanah yang terkandung dalam areal lahan  tersebut  sehingga  kualitas  dan
kuantitas  hasil  pertanian  tidak  sesuai dengan yang diharapkan.
Pengujian  analisis  kimia  sulit
dilakukan  oleh  para  petani  karena membutuhkan pertimbangan- pertimbangan berupa penggunaan laboratorium  dan  membutuhkan  ahli dalam analisis. Kegiatan tersebut memerlukan biaya yang relatif mahal dan tidak sedikit. Selain hal tersebut hasil dari uji laboratorium dan analisis masih berupa data  mentah  dan  memerlukan  analisis lebih lanjut agar menghasilkan  data yang diharapkan.  Untuk  saat  ini  pengujian kandungan unsur kimi tanah membutuhkan waktu yang relatif lama.
Dari  permasalahan    diatas  maka perlu  dibuatkan  suatu  alat  instrumentasi berbasis komputer yang dapat melakukan proses  pengukuran  dan  menghasilkan analisis data unsur hara tanah tanpa harus mengolahnya  terlebih  dahulu.  Alat  ini menggunakan  beberapa  sensor  pH  tanah, sensor  Suhu  Udara,  sensor  Kelembaban tanah  dan  sensor  Suhu  tanah.  Sensor tersebut  dirancang  menjadi  suatu  alat instrumentasi yang mampu membaca dan menganalisis  unsur  kandungan  tanah. Data pembacaan alat diolah menggunakan metode Fuzzy Logic Control. Metode  ini memungkinkan  untuk  memberikan  hasil pengolahan  data  sensor  menjadi  sebuah data hasil analisis kandungan tanah. Hasil analisis  tersebut  dapat  menunjukkan  data berupa  jenis  tanaman  yang  cocok  untuk tanah tersebut.
Harapannya alat instrumentasi  ini  mampu  memberikan solusi  kepada  para  petani  dalam  rangka manganalisis kandungan unsur hara tanah tersebut.  Disisi  lain  alat  ini  mampu memberikan  jaminan  mutu  pada  petani dalam  rangka  mengenali  jenis  tanah  dan tanaman  yang  cocok  untuk  ditanam  pada lahan petani.

## METODE
A. Metode Ekperimental Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan memanfaatkan  data  pendukung  dari  hasil pembacaan  sensor  berupa  sensor  pH tanah,  sensor  Suhu  Udara,  sensor
Kelembaban tanah dan sensor Suhu tanah.
Data sensor diolah menggunakan algoritma hasil modifikasi sebagai parameter dalam pembuatan alat instrumentasi. Alur
pelaksanaan penelitian  untuk  mencapai  tujuan  sesuai yang ditetapkan sesuai pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## B. Desain Rangkaian Pada Sistem
Penelitian ini menggunakan sistem cerdas berdasarkan algoritma yang dirancang.  Peralatan  yang  digunakan terdiri  dari  Mikrokontroller  Arduino sebagai  mikroprosesor  pada  sistem. Sensor  terdiri  dari  sensor  berupa  sensor pH  tanah,  sensor  Suhu  Udara,  sensor Kelembaban tanah dan sensor Suhu tanah. Sensor tersebut digunakan sebagai instrumentasi input untuk diolah berdasarkan  algoritma  yang  dirancang. Sumber  tegangan  menggunakan  battery dengan  kapasitas  9V.    Hasil  pembacaan sensor  dan  pengolahan  data  sensor  akan ditampilkan  menggunakan  LCD.  Hasil tampilan LCD berupa rekomendasi kecocokan  jenis  tanaman  pada  tanah tersebut.   Gambar  2.  merupakan  diagram skema peralatan pada penelitian ini.
Gambar 2. Desain Rangkaian

## C. Desain Fuzzy Pada Sistem
Penelitian ini memiliki 4 komponen sensor berupa Sensor pH, Suhu
Udara,  Kelembaban  dan  Suhu  tanah.
Empat  sensor  tersebut  adalah  sebagai input  dalam  suatu  sistem.  Berikut  ini membership function pada tiap komponen input  pada  sistem  ini.  Pada  setiap membership function terdiri dari 6 fungsi keanggotaan.    Gambar  3  –  Gambar  5 merupakan  skema  membership  function tiap sensor.
Gambar 3. Membership Function pH
Gambar 4. Membership Function Kelembaban
Gambar 5. Membership Function Suhu Udara dan Tanah
Dari  empat  membership  function akan  diolah  berdasarkan  rule  base  pada metode ini sehingga menghasilkan output berupa  tanaman  yang  direkomendasikan seperti  Cabai,  Kacang  Tanah,  Padi, Bawang, Jagung dan Tembakau.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan secara langsung  menggunakan  sample  media tanah yang lembab dan kering. Pengujian awal  dilakukan  untuk  memperoleh  data untuk  membuatkan  kecerdasan    buatan pada  alat  yang  dibangun.  Metode dimasukkan ketika sensor sudah berfungsi
dengan  baik.  Berikut  ini  merupakan parameter karakteristik tanaman berdasarkan  pH  tanahh  Tembakau  [6.6  - 7.5] Kacang Tanah [6.6 - 7.5] Padi [5.6 -
6.5] Bawang [5.6 - 6.5] Jagung [5.6 - 6.5], berdasarkan Kelembaban Tanah Tembakau [71 - 80], Kacang Tanah [71 - 80], Padi [61 - 70], Bawang [61 - 70] dan Jagung [40 - 60]. berdasarkan Suhu Tanah Jagung [10 - 22], Kacang Tanah [23 - 27], Padi[23  -  27],  Bawang  [28  -  36]  dan Tembakau [28 - 36]. Terakhir berdasrakan Suhu  Udara  Jagung  [10  -  22],  Kacang Tanah  [23  -  27],  Padi  [23  -  27],  Bawang [28 - 36] dan Tembakau [28 - 36].
Pengujian  alat  dilakukan  di dataran  rendah  dan  dataran  tinggi.  Pada dataran  rendah  dilakukan  di  persawahan Desa  Jambu  dan  dataran  tinggi  di  Desa Daramista.  Pada  pengujian  sebelumnya dilakukan  untuk  kalibrasi  semua  sensor guna  memperoleh  hasil  pembacaan  yang sempurna. Pengujian  awal  alat  dilakukan di Desa jambu. Pegujian dilakukan secara acak disawah milik desa.
Hasil  pengujian  menunjukkan bawah  tanaman  yang  memungkinakan untuk  ditanam  di  Desa  Jambu  adalah, Padi, Jagung, Tembakau dan Bawang.
Gambar 6. Pengujian Awal alat dan Sistem
Berikut  merupakan  data  hasil pengujian :
Tabel 1. Pengujian Awal Alat Dataran
Rendah
Pengujian  kedua  dilakukan  di dataran  tinggi  di  Desa  Daramista. Skenario  pengujian  dilakukan  sama seperti pengujian pertama dengan meiliih secara  acak  sawah  untuk  dilakaukan sample pengujian. Berikut hasil pengujian alat dan sistem  di dataran tinggi.
Gambar 7. Pengujian Awal alat dan
Sistem Hasil  pengujian  didataran  tinggi di  Desa  Daramista  menunjukkan  bawah tanaman  yang  memungkinakan  untuk ditanam  di  Desa  Daramista  adalah, Bawang, Kacang Tanah, Jagung, Tembakau dan Bawang. Berikut merupakan data hasil pengujian : Tabel 2. Pengujian Awal Alat Dataran Tinggi Variabel terkontrol Variabel terukur Hasil Analisis Jenis Tanah pH Suhu Udara ( o C) Kelembaban Suhu Tanah ( o C) Tanaman Rekomendasi Sawah 1 5,8 25 65 26 Padi Sawah 2 6,1 27 66 26 Padi Sawah 3 5,7 20 43 22 Jagung Sawah 4 7,1 31 71 33 Tembakau Sawah 5 7,3 36 76 34 Tembakau
Variabel terkontrol Variabel terukur Hasil Analisis Jenis Tanah pH Suhu Udara ( o C) Kelembaban Suhu Tanah ( o C) Tanaman Rekomendasi Sawah 1 6,3 29 65 29 Bawang Sawah 2 6,7 26 72 24 Kacang Tanah Sawah 3 6,8 27 71 24 Kacang Tanah Sawah 4 6,3 15 50 20 Jagung Sawah 5 7,1 35 73 31 Tembakau

## SIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  dan  hasil analisis  yang  telah  dilakukan  pada penelitian ini maka diperoleh kesimpulan bahwa alat dan sistem deteksi kandungan tanah  berfungsi  dengan  baik  dan  mampu menganalisis  hasil  deteksi  sensor.  Alat dapat melakukan penyimpanan data hasil pembacaan  dengan  mengakumulasi  hasil pembacaan sensor tiap titik.

## SARAN
Saran  pada  penelitian  ini  adalah, alat  perlu  diintegrasikan  dengan  Internet of Things agar mampu melakukan record data  secara  realtime  dan  penambahan indicator untuk tanaman lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Anwar  K,  Syauqy  D,  Fitriyah  H. Sistem Pendeteksi Kandungan Nutrisi  dalam  Tanah  Berdasarkan Warna  dan  Kelembapan  dengan Menggunakan Metode Naive Bayes. 2018;2(9):2491–8.
[2] Anam,  M.  K.  (2014).  Pembuatan Alat Penentu Warna Tanah Berdasarkan  Munsell  Soil  Color Charts.  Intitute  Pertanian  Bogor Repository, 15-16.
[3] Ariska.  Netty  Dwi,  N.  N.  (2016). Pengaruh  Olah  Tanah  Konservasi Terhadap Retensi Air dan Ketahanan  Penetrasi  Tanah  pada Lahan  Kering  Masam  di  Lampung Timur. Jurnal Tanah dan Sumberdaya Lahan, 279.
[4] Adamchuk,  V.I.,  J.W.  Hummel,
M.T. Morgan, and S.K. Upadhyaya.  2004.  On-the-go  soil sensors  for  precision  agriculture. Computers  and  Electronics  in Agriculture, 44: 71–91
[5] Bah, A., et al. “Sensor Technologies  for  Precision  Soil Nutrient Management and Monitoring.”  American  Journal  of Agricultural and Biological
Sciences,  vol.  7,  no.  1,  2012,  pp.
34–49.
[6] Chitragar,  Ashwini  A.,  et  al. “Nutrients  Detection  in  the  Soil : Review Paper.” International Journal on Emerging Technologies (Special,  vol.  7,  no.  2,  2016,  pp. 257–60. [7] Crist, E. P. and R.C. Cicone, 1984, Application  of  the  Tasseled-Cap Concept and to Simulated Thematic Mapper Data,Photogrametic Engineering and Remote Sensing,Vol. 50, pp. 343-352. [8] D.  Terrell,  Op  Amps:  Design, Application,  and  Troubleshooting, Second  Edition, 2 edition. Boston: Newnes, 1996. [9] Yoo,  C.,  Kim,  S.,  &  Kim,  T.-W. (2006).  Assessment  of  drought vulnerability  based  on  the  soil moisture PDF. Stochastic Environmental  Research  and  Risk Assessment, 21(2), 131–141. doi:10.1007/s00477-006-0050-9