KAPPA JOURNAL
Physics & Physics Education
https://e-journal.hamzanwadi.ac.id/index.php/kpj/index
Perancangan  Alat  Ukur  Kelembaban  Tanah  Menggunakan Capacitive Soil Moisture Sensor Berbasis Android
Komang Tri Jaya Maghuna 1* , I Made Satriya Wibawa 1 , Putu Suardana, 1 I G. A. Widagda 1 , Ni Luh Putu Trisnawati 1 , I Gde Antha Kasmawan 1 ,
1 Program Studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Udayana, Bali, Indonesia.
Received: 12 January 2024 Revised: 10 July 2024 Accepted: 19 July 2024
Corresponding Author: Komang Tri Jaya Maghuana komangtrijayamaghuna@gmail.co m © 2022 Kappa Journal is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial- ShareAlike 4.0 International License
DOI: https://doi.org/10.29408/kpj.v8i1. 25122
Abstract: A soil moisture measuring instrument has been designed and created using an Android-based capacitive soil moisture sensor. The design of a soil moisture measuring instrument  was  made  to  understand  how to design,  how  it  works,  and the  results  of calibration.  The  process  of  calibrating  and  applying  the  design  tool  is  carried  out  by comparing the results of soil moisture measurements between the design tool and the reference tool. The calibration itself was carried out using black sand soil into which 0 ml, 10 ml, 30 ml, 50 ml and 70 ml of water were poured periodically. The reference tool used is the soil moisture meter pH tester VT05 with type ZD-05. Data collection is carried out by inserting a capacitive soil moisture sensor into the soil. There are five types of soil used during application, namely white sand soil, black sand soil, limestone soil, clay soil and humus soil. The results of calibration using linear regression between the design tool and the reference tool obtained a gradient value m of 0.9643, close to 1. The coefficient of determination () value obtained during calibration was 0.9983, so the level of linearity between the design tool and the reference tool was 99.83%. The results of applying linear regression between the design tool and the reference tool obtained a gradient value m of 1.0041, close to 1. The coefficient of determination () obtained when applying was 0.9982, so the level of linearity between the design tool and the reference tool was 99.82%. From the results of the calibration and application of the tool, it shows that the tool design has good validity (precise accuracy).
Keywords: Soil moisture, capacitive soil moisture sensor, soil tester, Arduino mega 2560.

## Pendahuluan
Perkembangan  teknologi  pada  saat  ini  telah menghadirkan inovasi-inovasi yang mengubah cara kita melakukan  berbagai  aktivitas  sehari-hari.  Sekarang terutama  dalam  bidang  elektronika,  banyak  terjadi inovasi-inovasi sehingga dapat mempermudah pekerjaan manusia dalam setiap aspek kehidupan. Salah satu  contoh  pemanfaatan  teknologi  saat  ini  yaitu perancangan  alat  untuk  mengukur  kelembaban  tanah. Pengukuran  kelembaban  tanah  dapat  dilakukan menggunakan  alat  yang  bernama Soil  Tester . Penggunaan Soil Tester tentu saja menjadi solusi efisien dalam melakukan pengukuran kelembaban tanah. Soil
Tester  menggunakan  sensor  kelembaban  tanah  untuk mendapatkan atau memberikan informasi yang akurat.
Sensor kelembaban tanah terbagi menjadi 2 jenis, yaitu resistive dan capacitive .  Dalam  upaya  untuk  terus meningkatkan  akurasi  dan  daya  tahan,  capacitive  soil moisture  sensor  menjadi  alternatif  yang  lebih  unggul. Capacitive  soil  moisture  sensor adalah  jenis  sensor kelembaban  tanah  yang  mampu  mengukur  tingkat kelembaban dalam tanah. Sensor ini dapat ditanamkan ke  dalam  tanah  untuk  mengukur  kadar  airnya. Dibandingkan  dengan  sensor  resistif, capacitive  soil moisture sensor menggunakan prinsip kapasitansi dalam mendeteksi kelembaban tanah. Keuntungan utama dari penggunaan  sensor  ini  adalah  kemampuannya  untuk menghindari masalah yang sering terjadi pada sensor
resistif,  seperti  kerentanan  terhadap  korosi,  serta memperpanjang masa pakainya (Gunawan dkk, 2018).
Dalam  era  perkembangan  teknologi  saat  ini, konektivitas dan integrasi perangkat menjadi salah satu fokus utama perkembangan teknologi. Oleh karena itu, dalam  pengukuran  kelembaban  tanah  yang  semakin canggih  ini,  penggunaan  teknologi bluetooth memiliki peran penting. Bluetooth memungkinkan alat pengukuran  kelembaban  tanah  untuk  terhubung  dan berkomunikasi  dengan  perangkat smartphone berbasis android.  Dengan  alat  ukur  kelembaban  tanah  yang terkoneksi dengan smartphone berbasis android melalui bluetooth,  pengguna  dapat dengan  mudah mengakses informasi  yang  dibutuhkan  dalam  pengukuran kelembaban tanah yang efisien. Smartphone merupakan perangkat  seluler  yang  banyak  digunakan  pada  masa sekarang.  Ada  banyak  aplikasi  yang  tersedia  pada smartphone,  seperti  game,  sosial  media,  aplikasi pemutar musik, aplikasi photography, dan masih banyak aplikasi lainnya.
Pada penelitian sebelumnya telah dibuat sebuah rancangan  alat  ukur  kelembaban  tanah  menggunakan Soil Moisture Sensor FC-28 oleh Husdi pada tahun 2018 dengan  output  data  berupa  data  analog  dan menggunakan  satu  jenis  sampel  tanah.  Sehubungan dengan permasalahan tersebut, maka dalam penelitian ini dilakukan perancangan alat ukur kelembaban tanah dengan  menggunakan  capacitive  soil  moisture  sensor dengan  hasil  data  berupa  data  digital  dengan  satuan persen  dan  menggunakan  lima  jenis  sampel  tanah. Selain itu data yang dihasilkan juga dapat ditampilkan pada  aplikasi  smartphone  yang  berbasis  android  dan dapat  bekerja  secara  akurat  untuk  mengukur kelembaban tanah. Aplikasi alat ukur kelembaban tanah ini  dirancang  hanya  untuk  smartphone  dengan  OS (Operating  System)  android.  adapun  tujuan  pada penelitian  ini  yaitu  untuk  mengetahui  rancangan  alat ukur  kelembaban  tanah  menggunakan  capacitive  soil moisture  sensor  dengan  tampilan  pada  aplikasi smartphone  berbasis  android,  serta  mengetahui  cara kerja dan hasil kalibrasi dari alat rancangan tersebut.

## Metode
Adapun  alat  dan  bahan  yang  digunakan  pada penelitian ini yaitu Laptop, Solder, MIT App Inventor, Software  Arduino  IDE,  Software  Fritzing  versi  0.9.3 (b04.19)  64,  Gunting,  Tang,  Obeng,  Bor,  Spidol, Penyedot Timah, Smartphone Android, Capacitive Soil Moisture  Sensor,  Arduino  Mega  2560,  LCD  I2C  20×4, Bluetooth HC-05, Kaca Akrilik, Baterai 9V, Timah, Kabel Jumper,  Tanah  Pasir  Hitam,  Tanah  Pasir  Putih,  Tanah Kapur, Tanah Liat, Tanah Humus.
Selanjutnya  dilakukan  perancangan  skema rangkaian  alat  ukur.  Pada  perancangan  skema rangkaian  keseluruhan  alat  ukur  kelembaban menggunakan  Capacitive  soil  moisture  sensor  dengan tampilan pada smartphone berbasis android digunakan
software  Fritzing  versi  0.9.3  (b04.19)  64.  Skema rangkaian dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Skema rangkaian alat ukur kelembaban tanah.
Tabel berikut menunjukkan port dari rangkaian antara arduino mega 2560 dengan capacitive soil moisture sensor.
Tabel  1 .  Port  rangkaian  antara  arduino  mega  2560  dengan capacitive soil moisture sensor.
No Port Arduino Mega 2560 Port pada Capacitive Soil Moisture Sensor Keterangan 1 Pin 3V3 VCC
Kabel berwarna merah 2 Pin A0 AOUT Kabel berwarna kuning 3 Pin GND GND Kabel berwarna hitam
Selanjutnya pada Tabel 2, ditunjukkan port dari rangkaian  antara  arduino  mega  2560  dengan  LCD  I2C 20x4.
Tabel  2. Port  rangkaian  antara  arduino  mega  2560  dengan module bluetooth HC-05.
No Port Arduino Mega 2560 Port pada Module Bluetooth HC-05 Keterangan 1 Pin 5V VCC Kabel berwarna abu-abu 2 GND GND Kabel berwarna ungu
3 RXD TXD Kabel berwarna biru 4 TXD RXD Kabel berwarna hijau
Selanjutnya pada Tabel 3 ditunjukkan port dari rangkaian  antara  arduino  mega  2560  dengan  LCD  I2C 20x4.
Tabel  3 .  Port  rangkaian  antara  arduino  mega  2560  dengan LCD I2C 20x4.
No Port Arduino Mega 2560 Port pada LCD I2C 20x4 Keterangan 1 GND GND Kabel berwarna coklat 2 Pin 5V VCC Kabel berwarna merah 3 SDA SDA Kabel berwarna oranye 4 SCL SCL Kabel berwarna kuning
Selanjutnya  pada  Tabel  4  ditunjukkan  port  dari rangkaian antara arduino mega 2560 ke sumber daya.
Tabel  4. Port  rangkaian  antara  arduino  mega  2560  dengan sumber daya.
No
Port Arduino Mega 2560 Port pada sumber daya Keterangan 1 Pin 5V +
Kabel berwarna merah 2 GND - Kabel berwarna hitam
Selanjutnya  dilakukan  perancangan  perangkat keras.  Adapun  diagram  blok  perancangan  perangkat keras  (hardware)  alat  ukur  kelembaban  tanah menggunakan capacitive soil moisture sensor dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Diagram blok perancangan hardware alat ukur kelembaban tanah.
Adapun  langkah  pertama  yang  dilakukan  adalah menginput  sumber  tegangan,  dalam  proses  ini  besar sumber tegangan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan  alat  ukur  kelembaban  tanah  yaitu sebesar  6V-9V.  Setelah  input  sumber  tegangan dilakukan pengambilan data sampel tanah menggunakan  sensor.  Pembacaan  data  dari  sensor membutuhkan  beberapa  proses  yang  dimasukan  ke dalam  program.  Proses  pengambilan  data  dilakukan oleh  modul  yang  terdapat  pada capacitive  soil  moisture sensor, yang  kemudian  data  akan  ditampilkan  melalui LCD  I2C  20×4  dan  akan  dikirimkan  melalui  module bluetooth  yang  terpasang  pada  alat  ukur  kelembaban tanah  ke  aplikasi  smartphone  dengan  sistem  operasi android. Hasil data yang dikirimkan melalui bluetooth akan  ditampilkan  ke  dalam  aplikasi  yang  sudah terpasang pada smartphone android.
Selanjutnya  dilakukan  perancangan  perangkat lunak  ( software ).  Diagram  alir  ( flowchart )  perancangan perangkat lunak (software) alat ukur kelembaban tanah menggunakan capacitive soil moisture sensor dapat dilihat pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3. Flowchart perancangan software alat ukur kelembaban tanah.
Ketika  program  pertama  dijalankan,  maka terjadilah  proses  inisialisasi  bluetooth.  Setelah  proses
inisialisasi  bluetooth,  dilanjutkan  ke  percabangan apakah bluetooth tersedia pada smartphone, Jika Tidak, maka alur akan kembali ke proses inisiasi bluetooth dan pengguna harus memastikan bluetooth pada smartphone  aktif.  Jika  Ya  maka  akan  dilanjutkan  ke proses  menyambungkan  koneksi  bluetooth.  Setelah menyambungkan  koneksi  bluetooth,  dilanjutkan  ke percabangan apakah bluetooth yang terdapat pada alat ukur  kelembaban  tanah  sudah  terhubung  dengan smartphone,  jika  Tidak  maka  proses  tidak  akan dilanjutkan  dan  kembali  ke  proses  menghubungkan koneksi bluetooth. Jika Ya maka, input akan menerima data  dari  bluetooth  yang  terpasang  pada  alat  ukur kelembaban tanah dan akan dilanjutkan ke percabangan apakah  data  kelembaban  tanah  diterima.  Jika  Tidak maka, alur proses akan kembali ke percabangan apakah bluetooth  terhubung  dan  jika  Ya  maka,  data ditampilkan pada aplikasi di smartphone pengguna dan kemudian alur proses dinyatakan selesai.
Pengujian  rancangan  alat  ukur  kelembaban tanah  menggunakan  capacitive  soil  moisture  sensor berbasis  android  dilakukan  dengan  menggunakan analisis  regresi  linear  untuk  mengetahui  kesesuaian antara  hasil  rancangan  alat  dengan  soil  tester  yang dijadikan  referensi  atau  alat  pembanding  (Apriandi, 2021). Adapun persamaan yang digunakan adalah:
y=mx+c
(1)
Dengan y = variabel terikat, m = nilai kemiringan atau gradien dari garis regresi, x= variabel bebas (rancangan menggunakan  capacitive  soil  moisture  sensor  berbasis android) dan c = konstanta. Untuk nilai kemiringan atau gradien dari garis regresi (m) menggunakan persamaan:
𝑚 = 𝑛(∑ 𝑥𝑦)−(∑ 𝑥)(∑ 𝑦) 𝑛(∑ 𝑥 2 )−(∑ 𝑥) 2 (2)
Dan untuk konstanta didapatkan melalui persamaan:
𝑐 = 𝑦̅ − 𝑛𝑥̅
(3)
Sedangkan  untuk  nilai  koefisien  determinasi  dihitung menggunakan persamaan:
𝑟 2 = 𝑐(∑ 𝑦)+𝑚(∑ 𝑥𝑦)−𝑛(𝑦̅) 2 (∑ 𝑦 2 )−𝑛(𝑦) ̅̅̅ 2 (4)

## Hasil dan Pembahasan
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah alat  ukur  kelembaban  tanah  menggunakan  capacitive soil  moisture  sensor  berbasis  android  dan  sebuah aplikasi  perangkat  lunak  kelembaban  tanah  yang dihubungkan dengan rancangan alat ukur kelembaban tanah melalui komunikasi bluetooth HC-05. Rancangan alat  ukur  kelembaban  tanah  menggunakan  capacitive soil  moisture  sensor  ini  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu hardware dan software.
Rancangan hardware pada alat ukur ini terdiri dari  beberapa  bagian  utama  seperti  capacitive  soil moisture  sensor,  baterai  9V,  mikrokontroler  arduino mega 2560, bluetooth HC-05, dan Liquid Crystal Display 20×4. Rangkaian keseluruhan dari rancangan alat ukur kelembaban tanah ditunjukkan pada Gambar 5 berikut.
Gambar 5. Rancangan alat ukur kelembaban tanah menggunakan capacitive soil moisture sensor berbasis android.
Pada  rancangan software dihasilkan  aplikasi yang bekerja pada sistem operasi android. Perancangan aplikasi  ini  berfungsi  untuk  menampilkan  output berupa  data  persen  kelembaban  tanah  yang  diterima dari alat rancangan melalui koneksi bluetooth. Aplikasi ini  dinamakan  Soil  App  dan  dirancang  menggunakan software  MIT  App  Inventor .  Adapun  aplikasi  Soil  App memiliki  tampilan  dan  penjelasan  singkat  sebagai berikut.
Pada  Gambar  6  di  bagian  atas  terdapat  logo bluetooth  yang  akan  digunakan  untuk  melakukan pairing bluetooth dengan cara menekan logo bluetooth tersebut.  Selain  logo  bluetooth,  terdapat  juga  tulisan Disconnected.  Setelah  menekan  logo  bluetooth, kemudian  akan  muncul  tampilan  dari  daftar  alamat bluetooth dari alat ukur kelembaban tanah.
Gambar 6. Tampilan aplikasi Soil App pada smartphone android sebelum terhubung ke alat ukur kelembaban tanah.
Jika,  salah  satu  bluetooth  dipilih,  maka  tulisan Disconnected akan berubah menjadi Connected seperti pada  Gambar  4.3  dan  secara  otomatis  data  yang  telah diproses dari alat ukur kelembaban tanah dikirimkan ke aplikasi  Soil  App  yang  terdapat  pada  smartphone android. Pada bagian bawah tampilan aplikasi Soil App terdapat  tombol  Disconnect  yang  berfungsi  untuk memutuskan  koneksi  bluetooth  antara  smartphone android dengan alat ukur kelembaban tanah.
Gambar 7. Tampilan aplikasi Soil App pada smartphone android saat terhubung ke alat ukur kelembaban tanah.
Selanjutnya  dilakukn  kalibrasi  pada  alat rancangan  yang  telah  dibuat.  Kalibrasi  kelembaban tanah  bertujuan  untuk  menguji  rancangan  alat  ukur dengan alat referensi, yaitu soil moisture meter pH tester VT05  dengan  tipe  ZD-05.  Kalibrasi  ini  dilakukan  di Laboratorium Elektronika  dan  Instrumentasi,  Program Studi  Fisika,  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu Pengetahuan  Alam  Universitas  Udayana.  Proses pengkalibrasian ini dilakukan dengan cara membandingkan  antara  alat  rancangan  dengan  alat referensi menggunakan tanah pasir yang dituangkan air sebanyak  0  ml,  10  ml,  30  ml,  50  ml,  dan  70  ml.  Data kalibrasi  diperoleh  dengan  cara  mengamati  tingkat kelembaban  tanah  setelah dituangkan  air  mulai  dari  0 ml  sampai  dengan  70  ml.  Adapun  data  kalibrasi ditampilkan pada tabel dibawah ini.
Tabel 5. Data kalibrasi tingkat kelembaban tanah pasir hitam dengan volume air 0 ml
Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 4 5 2 5 5 3
5 5
4 4 5
5
5 5
Rata-rata kelembaban tanah(%) 4,6 5 Tabel 6. Data kalibrasi tingkat kelembaban tanah pasir hitam dengan volume air 10 ml Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 10 9 2 12 9 3 11 9 4 11 9 5 10 9 Rata-rata kelembaban tanah(%) 10,8 9 Tabel 7. Data kalibrasi tingkat kelembaban tanah pasir hitam dengan volume air 30 ml Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 14 16 2 15 16 3 16 16 4 15 16 5 15 16 Rata-rata kelembaban tanah(%) 15 16
Tabel 8. Data kalibrasi tingkat kelembaban tanah pasir hitam dengan volume air 50 ml Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 22 21 2 22 21 3 22 21 4 22 21 5 20 21 Rata-rata kelembaban tanah(%) 21,6 21 Tabel 9. Data kalibrasi tingkat kelembaban tanah pasir hitam dengan volume air 70 ml Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 71 69 2 72 69 3 71 69 4 71 69 5 72 69 Rata-rata kelembaban tanah(%) 71,4 69
Berdasarkan data kelembaban tanah pasir hitam pada tabel diatas, maka dapat ditampilkan grafik regresi seperti ditunjukkan pada Gambar 8 berikut.
Gambar 8. Grafik regresi kelembaban tanah antara alat rancangan dengan alat referensi.
Gambar  8  menunjukkan  grafik  regresi perbandingan antara kelembaban tanah dari rancangan alat  ukur  kelembaban  tanah  menggunakan  capacitive soil  moisture  sensor  berbasis  android  dengan  soil moisture  meter  pH  tester  VT05  dengan  tipe  ZD-05. Gambar  tersebut  menunjukkan  hasil  linear  antara variabel  x  dan  y.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari  koefisien determinasi () dari data tersebut mempunyai nilai yang cukup  tinggi  yaitu  sebesar  0,9983.  Nilai  koefisien tersebut  menyatakan  bahwa  kesesuaian  pengukuran oleh  rancangan  alat  dengan  soil  moisture  meter  pH tester  VT05  dengan  tipe  ZD-05  yang  dijadikan  alat pembanding  sebesar  99,83%.  Adapun  kesalahan pengukuran  tersebut  terjadi  karena  sensor  memiliki sensitivitas yang kurang.
Selanjutnya  dilakukan  pengaplikasian  alat rancangan.  Pengaplikasian  alat rancangan  kelembaban tanah  menggunakan  capacitive  soil  moisture  sensor berbasis  android  dilakukan  pada  lima  sampel  tanah yang berbeda-beda yaitu tanah pasir hitam, tanah pasir putih,  tanah  kapur,  tanah  humus,  dan  tanah  liat. Pengukuran  tingkat  kelembaban  tanah  sendiri dilakukan  dengan  pengambilan  data  sebanyak  lima data.  Setelah  dilakukan  pengaplikasian  pada  lima sampel  tanah  yang  digunakan,  data  diolah  dan ditampilkan pada tabel dibawah ini.
Tabel 10. Data pengaplikasian pada sampel tanah pasir hitam
Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 4 5 2 5 5 3 5 5 4 4 5 5 5 5 Rata-rata kelembaban tanah(%) 4,6 5
Tabel 11. Data pengaplikasian pada sampel tanah pasir putih Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 32 32 2 32 32 3 31 32 4
32
32 5
32 32 Rata-rata kelembaban tanah(%) 31,8 32
Tabel 12. Data pengaplikasian pada sampel tanah kapur Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 3 3 2 3 3 3
3 3 4
3 3 5 4 3 Rata-rata kelembaban tanah(%) 3,2 3
Tabel 13. Data pengaplikasian pada sampel tanah liat Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 7 8 2 9 8 3 9 8 4 10 8 5 9 8
Rata-rata kelembaban tanah(%) 8,8 8 Tabel 14. Data pengaplikasian pada sampel tanah humus Pengukuran ke- Kelembaban alat rancangan (%) Kelembaban alat referensi(%) 1 19 19 2 20 19 3 20 19 4 19 19 5 20 19 Rata-rata kelembaban tanah(%) 19,6 19
Berdasarkan  data  pengaplikasian  kelembaban tanah  pada  tabel  diatas,  data  dari  tabel  tersebut  akan diolah dan ditampilkan ke dalam bentuk grafik regresi dan  grafik  pengaplikasian  seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 9 dan Gambar 10.
Gambar 9 Grafik regresi pengaplikasian kelembaban tanah antara alat rancangan dengan alat referensi .
Gambar  9  menunjukkan  grafik  regresi pengaplikasian  antara  kelembaban  tanah  dari rancangan  alat  ukur  kelembaban  tanah  menggunakan capacitive soil moisture sensor berbasis android dengan soil moisture meter pH tester VT05 dengan tipe ZD-05. Gambar  tersebut  menunjukkan  hasil  linear  antara variabel  x  dan  y.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari  koefisien determinasi  dari  data  pengaplikasian  tersebut mempunyai  nilai  yang  cukup  tinggi  yaitu  sebesar 0,9982.  Nilai  koefisien  tersebut  menyatakan  bahwa kesesuaian pengukuran oleh rancangan alat dengan soil moisture meter pH tester VT05 dengan tipe ZD-05 yang dijadikan alat pembanding sebesar 99,82%.
Gambar 10. Grafik tingkat kelembaban rata-rata sampel tanah.
Gambar  10  menunjukkan  hasil  data  olah  dari  lima sampel tanah yang ditampilkan ke dalam bentuk grafik batang, dimana pada grafik batang tersebut didapatkan hasil persentase rata-rata kelembaban tanah pasir hitam sebesar  4,6%  untuk  alat  rancangan  dan  5%  untuk  alat referensi,  tanah  pasir  putih  sebesar  31,8%  untuk  alat rancangan  dan  32%  untuk  alat  referensi,  tanah  kapur sebesar  3,2%  untuk  alat  rancangan  dan  3%  untuk  alat referensi, tanah liat sebesar 8,8% untuk alat rancangan dan 8% untuk alat referensi, serta tanah humus sebesar 19,6%  untuk  alat  rancangan  dan  19%  untuk  alat referensi.  Dari  hasil  grafik  batang  diperoleh  hasil persentase  kelembaban  tanah  pasir  putih  jauh  lebih tinggi dibandingkan dengan tanah pasir hitam. Hal ini disebabkan  karena  perbedaan  tingkat  perlakuan  yang terjadi pada saat melakukan pengujian alat.
Rancangan  alat  ukur  kelembaban  tanah  pada penelitian  ini  terdiri  dari  hardware  dan  software (aplikasi).  Bagian  utama  dari  hardware  alat ini  adalah mikrokontroler  arduino  mega  2560.  Mikrokontroler merupakan pusat pemrosesan data input dari capacitive soil  moisture  sensor.  Data  yang  telah  diproses  akan ditampilkan  oleh  Liquid  Crystal  Display  (LCD)  dan dikirimkan  melalui  koneksi  bluetooth  menggunakan modul HC-05. Data yang dikirimkan akan diterima oleh aplikasi yang sudah terpasang pada smartphone yang telah dikoneksikan dengan bluetooth HC-05.
Adapun cara kerja alat ukur kelembaban tanah menggunakan  capacitive  soil  moisture  sensor  berbasis android  yang  telah  dirancang,  yaitu  dimulai  dari capacitive soil moisture sensor mendeteksi kelembaban tanah  menjadi  output  tegangan  dari  sensor.  Output tegangan akan menghasilkan perubahan tegangan ADC yang  dideteksinya.  Tegangan  yang  dihasilkan  dari capacitive  soil  moisture  sensor  ini  akan  diteruskan  ke modul arduino mega 2560 pada pin A0 yang merupakan pin  input/output  dua  arah  dan  masukan  ADC  yang mengkonversi data analog dari capacitive soil moisture sensor  menjadi  digital  kemudian  dikonversi  lagi menjadi data persentase.
Pengkonversian  dan  pengolahan  data  yang diterima Arduino mega 2560 diatur oleh program yang
sudah  diupload  pada  mikrokontroler  Arduino  mega 2560.  Setelah  data  capacitive  soil  moisture  sensor dikonversi  menjadi  data  digital,  kemudian  data dikonversi  lagi  menjadi  data  persentase.  Data persentase  dikirimkan  melalui  komunikasi  serial menuju bluetooth HC-05 pada pin TXD dan RXD pada port Arduino mega 2560. Data persentase yang diterima bluetooth  HC-05  dikirimkan  kembali  ke  aplikasi smartphone.  Pada  aplikasi  akan  ditampilkan  data persentase tingkat kelembaban tanah.
Proses  kalibrasi  dilakukan  dengan  cara membandingkan hasil pengukuran dari rancangan alat ukur  kelembaban  tanah  menggunakan  capacitive  soil moisture sensor berbasis android dengan soil moisture meter  pH  tester  VT05  dengan  tipe  ZD-05  sebagai  alat referensi. Hasil dari kedua data nanti akan diolah dan ditampilkan  ke  dalam  bentuk  grafik.  Dalam  proses pengambilan  data  kalibrasi,  tanah  yang  digunakan adalah tanah pasir yang dituangi air sebanyak 0 ml, 10 ml,  30  ml,  50  ml,  dan  70  ml.  Setelah  selesai dilakukan kalibrasi  didapatkan  hasil  regresi  linear  antara  alat rancangan  dan  alat  referensi  yang  mempunyai  nilai yang  cukup  tinggi,  yaitu  sebesar  0,9983  sehingga kesesuaian  pengukuran  antara  alat  rancangan  dengan alat referensi sebesar 99,83%.
Untuk  pengaplikasian  rancangan  alat  ukur kelembaban  tanah  menggunakan  capacitive  soil moisture  sensor  berbasis  android  dilakukan  di  daerah Jimbaran  tepatnya  di  Laboratorium  Elektronika  dan Instrumentasi,  Program  Studi  Fisika,  Fakultas Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam  Universitas Udayana  dengan  menggunakan  lima  jenis  tanah. Adapun jenis lima tanah yang digunakan adalah tanah pasir hitam, tanah pasir putih, tanah kapur, tanah liat, dan  tanah  humus.  Untuk  pengaplikasian  pada  lima sampel tanah didapatkan hasil regresi linear antara alat rancangan  dan  alat  referensi  yang  mempunyai  nilai yang  cukup  tinggi,  yaitu  sebesar  0,9982  sehingga kesesuaian  pengukuran  antara  alat  rancangan  dengan alat referensi sebesar 99,82%. Adapun alasan mengapa terjadi  perbedaan  kelembaban  tanah  yang  cukup signifikan  adalah  karena  pada  saat  pengambilan  data kelembaban  tanah  terdapat  perbedaan  perlakuan khususnya  pada  tanah  pasir  hitam  yang  digunakan sebagai sampel pengkalibrasian alat.

## Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa sistem kerja alat ukur kelembaban  tanah  yang  telah  dirancang  adalah  pada saat capacitive soil moisture sensor mendeteksi tingkat kelembaban  tanah  masing-masing  jenis  tanah,  setelah itu output dari sensor akan diteruskan ke Arduino mega 2560 dan bluetooth akan mengirimkan data ke aplikasi agar  output  sensor  ditampilkan  pada  aplikasi smartphone  berbasis  android.  Hasil  kalibrasi  alat rancangan memiliki tingkat keakuratan (presisi) 99,83%
dan  hasil  pengaplikasian  alat  rancangan  memiliki tingkat  keakuratan  (presisi)  99,82%.  Ini  menunjukkan alat  rancangan  sudah  mendekati  dengan  standar  alat referensi.

## Daftar Pustaka
Ahyadi,  Zaiyan.,  2018.  Belajar  Antarmuka  Arduino Secara Cepat dari Contoh. Cetakan pertama. Poliban Press. Banjarmasin.
Apriandi, Hadi., 2021. Perancangan Alat Ukur Suhu dan
Kelembaban Udara Digital Menggunakan
Mikrokontroler  ATmega328P.  Program  Studi  Fisika Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam Universitas Udayana. Bali. Skripsi.
Birnadi,  Suryaman.,  2019.  Otomasi  Sistem  Penyiraman yang  Dapat  Di  custom  untuk  Beberapa  Jenis Tanaman Sayuran Pada Urban Agriculture. Cetakan pertama. Pusat Penelitian Dan Penerbitan UIN SGD Bandung. Bandung.
Djuandi,  F.,  2011.  Pengenalan  Arduino.  Menengah Mahir P. Jakarta.
Gunawan., Marliana, Sari., 2018. Rancang Bangun Alat Penyiram Tanaman Otomatis Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah. Jurnal Teknik Elektro. 3:13-17
Husdi., 2018. Monitoring Kelembaban Tanah Pertanian Menggunakan  Soil  Moisture  Sensor  FC-28  dan Arduino Uno. ILKOM Jurnal Ilmiah. 10:238.
Jaya, I Putu Wahyu Pranata Kusuma. &amp; Widagda, I Gusti  Agung.,  2021.  Pembuatan  Alat  Pantau  Suhu dan  Kelembaban  Udara  Berbasis  Short  Message Service  (SMS)  Menggunakan  AWE.2020.  Buletin Fisika. 22:13.
Lolok, R., 2020. Alat Sensor Soil Tester. Jurusan Teknik Elektro  Fakultas  Sains  dan  Teknologi  Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Yogyakarta.
Lutfiyana,  Hudallah,  Noor.  &amp;  Suryanto,  Agus.,
2017.  Rancang  Bangun  Alat  Ukur  Suhu  Tanah, Kelembaban  Tanah,  dan  Resistansi.  Jurnal  Teknik Elektro. 9:80.
Majid,  Maulana.,  2016.  Implementasi  Arduino  Mega 2560  Untuk  Kontrol  Miniatur  Elevator  Barang Otomatis.  Jurusan  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik Universitas Negeri Semarang. Semarang. Skripsi.
Nirwan, Saepudin. &amp; Hafidz, M.S., 2020. Rancang Bangun Aplikasi Untuk Prototipe Sistem Monitoring Konsumsi  Energi  Listrik  Pada  Peralatan  Elektronik
Berbasis  PZEM-004T.  Jurnal  Teknik  Informatika. 12:24
Nugroho,  N.A.,  2011.  Analisis  Kelembaban  Tanah Permukaan  Melalui  Citra  Landsat  7  ETM+  Di Wilayah  Dataran  Kabupaten  Purworejo.  Program Studi  Geografi  Fakultas  Geografi  Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta. Skripsi.
Ogbu, K. N., Ndulue, E. L., Ogwo, V. dan Mbajiorgu, C. C.,  2016.  Development  and  Testing  of  a  Capacitive Digital  Soil  Moisture  Metre.  Nigerian  Journal  of Technology (NIJOTECH). 35(3): 686 – 693.
Permana, L.A., Masahida, Zuleiha., Tupan, H.K. &amp; Hutagalung,  Riana.,  2021.  Rancang  Bangun  Sistem Kontrol Nirkabel On – Off Peralatan Listrik Dengan Perintah Suara Menggunakan Smartphone Android. Jurnal Simetrik. 11:391-392.
Yahwe,  C.P.,  Isnawati.  &amp;  Aksara, L.M. Fid.,  2016. Rancang  Bangun  Prototype  System  Monitoring Kelembaban Tanah Melalui SMS Berdasarkan Hasil Penyiraman Tanaman “Studi Kasus Tanaman Cabai Dan Tomat”. Jurnal Teknik Informatika. 1:100.