## SISTEM PEMANTAUAN TANAMAN SAYUR DENGAN MEDIA TANAM HIDROPONIK MENGGUNAKAN ARDUINO
Zettry Buana 1 , Oriza Candra 2* , Elfizon 3
123 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang *Corresponding author, email: orizacandra@ft.unp.ac.id

## Abstract
Hydroponics  is  a  method  of  farming  or  cultivating  plants  without  using  soil,  but  using  farming technology  that  uses  water,  nutrients,  and  oxygen.  The  use  of  hydroponic  systems  has  advantages such as the quantity and quality of higher and cleaner production, more efficient use of fertilizers and water,  and  easier  control  of  pests  and  diseases.  However,  this  system  has  disadvantages,  namely, hydroponics  is  very  in  need  of  thoroughness,  diligence,  and  regular  monitoring.  On  the  growth  of hydroponic plants can be influenced by various factors, one of which is pH. This final project aims to create a monitoring system and stabilize the pH level of water in vegetable plants of mustard pakcoy, lettuce  and  red  spinach  in  hydroponic  growing  media  using  Arduino  microcontrollers  on  sensor networks. This tool consists of input received through a pH sensor and output in the form of a pH UP pump and a DOWN pH then ESP8266 as the data sender. The working principle of this tool is when the data used in this study is in the form of data obtained from sensors. Then the microcontroller will receive data from the sensor network, where the data is the amount of acidity / alkaline water in the scope  of  the  plant.  Then  the  microcontroller  will  send  the  data  with  the  help  of  ESP8266  into  the server  that  has  been  provided.  The  data  sent  from  the  microcontroller  is  in  the  form  of  acidity  / alkaline water data, in the scope of the plant. The results of the Final Project testing and experiments have been going well. The pH sensor can detect acidity / base on water  well and the components in the Final Project have also been going well.
Keywords: pH sensor, Hydroponics, Arduino.

## PENDAHULUAN
Media  tanam  adalah  salah  satu  faktor penting yang sangat menentukan dalam proses bercocok tanam. Media tanam akan menentukan  baik  buruknya  pertumbuhan tanaman  yang  pada  akhirnya  mempengaruhi hasil  produksi.  Media  tanam  memiliki  fungsi untuk menopang tanaman, memberikan nutrisi dan  menyediakan  tempat  bagi  akar  tanaman untuk  tumbuh  dan  berkembang.  Melalui media  tanam  tumbuh-tumbuhan  mendapatkan sebagian besar nutrisinya.
Jenis  tanaman  sayuran  lebih  memerlukan media  tanam  yang  gembur  dan  mudah ditembus  akar,  sementara  tanaman  lain memerlukan media tanam yang solid agar bisa menopang pertumbuhan tanaman  yang  relatif lebih besar. [1]
Saat  ini  budidaya  tanaman  sayuran  secara organik  sangat  banyak  diterapkan  oleh  para petani sayur untuk mendapatkan hasil tanaman yang lebih berkualitas karena tidak menggunakan  tambahan    pupuk    kimia,
pestisida,  herbisida,  dan  obat-obatan lainnya. Media  tanam  dalam  budidaya    sayuran organik tersebut biasanya menggunakan wadah  pot  atau  polybag  yang  harus  memiliki unsur-unsur  kimia  dan  biologi    dan    harus disesuaikan  dengan  kebutuhan  tanaman.
Tanaman  hidroponik  merupakan  metode bercocok  tanam  atau  budidaya  tanaman  tanpa menggunakan tanah, melainkan dengan menggunakan  teknologi  bercocok  tanam  yang menggunakan    air,    nutrisi,    serta    oksigen. Beberapa    pakar    hidroponik  mengemukakan beberapa  kelebihan  dan  kekurangan  sistem hidroponik  dibandingkan    dengan    pertanian konvensional [2].
Kelebihan    sistem    hidroponik  antara  lain penggunaan  lahan  lebih  efisien,  tanaman berproduksi tanpa menggunakan tanah, kuantitas  dan  kualitas  produksi  lebih  tinggi dan lebih bersih, penggunaan  pupuk  dan  air lebih efisien, pengendalian hama dan  penyakit lebih  mudah.  Sedangkan    kekurangan    dari system  hidroponik  yaitu,  hidroponik  sangat membutuhkan    ketelitian,    ketelatenan,    dan
pemantauan  secara  terus-menerus.  Perubahan pH sangat mempengaruhi pertumbuhan, khususnya  tanaman  sayur.  Bila  kita    tidak teliti  dan  pantau   secara  rutin  dan  berkala, pertumbuhan  tanaman  akan langsung terlihat tidak  optimal  sehingga  dapat  mempengaruhi kualitas dari tanaman sayur.
Untuk membantu mengantisipasi terjadinya  penurunan  kualitas  tanaman  sayur tersebut,  kita  dapat  memanfaatkan  kemajuan teknologi  dimana  saat  ini  teknologi  sudah sangat    berkembang    dengan    sangat    pesat. Kecanggihan sistem teknologi saat  ini mampu mengolah  dan  mengerjakan  suatu  pekerjaan yang selama ini dilakukan secara manual  oleh manusia    menjadi    lebih    mudah,    cepat  dan akurat    baik    dari    segi  penghematan  ruang, waktu  dan  tenaga.  Adanya  sistem  teknologi yang  lebih  maju  tersebut  maka  dapat digunakan  sebagai  media  pengembangan  dan pendukung  sistem  hidroponik  yaitu  dengan cara pemantauan   tanaman  sayur media  tanam hidroponik,  menggunakan  Arduino  sebagai microcontroller.
Sistem Monitoring
Pertumbuhan Tanaman  dan  Lingkungan  Mikro  di  Dalam Greenhouse  Menggunakan  Field  Server  [3], Pengendalian  Kadar  Keasaman  (pH)  Pada Sistem  Hidroponik  Stroberi  Menggunakan Kontroler  PID  Berbasis  Arduino  Uno  [4], Rancang  Bangun Sistem Otomasi Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique). [5].
Menggunakan arduino sebagai
mikrokontroler  untuk  melakukan  pemantauan terhadap  perubahan  pH    pada    media    tanam hidroponik. Arduino  akan  menerima data dari sensor pH. Dimana sensor ini akan dihubungkan  ke  board  garden hydroponic . Data yang di hasilkan oleh sensor,
Arduino  akan  mengubah  data  yang diterimanya  dari  data  analog    menjadi    data digital.    Setiap    data    ini    selanjutnya    dikirim oleh  Arduino  ke  pengguna  melalui  internet dengan bantuan Wifi Shield .
Pada  web  juga  akan  dibuat  pemantauan dalam  sebuah  grafik,  dimana  grafik  tersebut akan  terupdate  secara  berkala.  Apabila  data yang  diterima  berada  diluar  ambang  batas yang  telah  ditentukan  untuk    syarat    tumbuh tanaman,    maka    sistem    akan    menampilkan notifikasi  untuk  mengingatkan  pengguna sistem.
Perubahan kadar pH sangat mempengaruhi  pertumbuhan  tanaman  sayur pada  media  tanam  hiroponik.  Bila  kita  tidak
teliti  dan  pantau  secara  rutin  dan  berkala, pertumbuhan  tanaman akan  langsung  terlihat tidak  optimal  sehingga  dapat mempengaruhi kualitas  dari  tanaman  sayur.  Dengan  sistem aplikasi  ini  diharapkan  dapat  membantu mengawasi faktor-faktor yang dapat mempengaruhi  kualitas  tanaman  sayur  pada media tanam hidroponik.

## METODE PENELITIAN
Pada  bab  ini  akan  membahas  mengenai analisis  dan  perancangan  sistem.  Pada  tahap analisis  akan  dilakukan  analisis  terhadap  data yang  digunakan  untuk  memantau  keadaan tanaman  hidroponik  yang  diteliti.  Pada  tahap perancangan akan dibahas mengenai perancangan  usecase,  diagram,  database  serta tampilan antarmuka sistem.
A. Blok Diagram
Pada  bagian  blok  diagram  menjelaskan tentang  penggunaan  sensor  dan  alat  yang digunakan  serta  proses  kerja  dari  sistem yang  dibangun.  Adapun  blok  diagram  dari sistem  yang  akan  dibangun  dapat  dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Blok Alat
B. Perancangan Alat
Perancangan  alat  juga  merupakan  bagian penting  dalam  perencangan  sistem  alat  ini. Setiap  komponen  yang  telah  ditentukan dibentuk  menjadi  alat  yang  akan  dibuat. Komponen  pada  sistem  ini  menggunakan mikrokontroler  Arduino  Uno,  Sensor  pH, Motor  DC,  IC  L298,  Relay,  Wifi  module
Hardware
Tanaman Hiroponik Senor pH ESP 8266 Arduinc Monitor Client & Notifikasi Request Data Send & Request Data Data Base Sistem Aplikasi Monitoring Send Data Grapic & Notofication Web Server
Server
Send Data
NodeMcu  ESP8266,  RTC  IC  DS1302. Setiap komponen akan disambungkan pada mikrokontroller Arduino Uno sebagai pusat pengendali  pada  sistem.  Bentuk  kerangka alat  yang  akan  di  buat  dapat  dilihat  pada gambar berikut.
Gambar 2. Perancangan Alat

## C. Prinsip Kerja
Data  yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  data  yang  didapat  dari  sensor. Kemudian  mikrokontroler  akan  menerima data  dari  jaringan  sensor,  dimana  data tersebut
merupakan
besarnya
keasaman/basa  air  pada  ruang  lingkup tanaman.    Kemudian  mikrokontrolel  akan mengirimkan  data  tersebut  dengan  bantuan ESP8266  kedalam  server  yang  telah disediakan.  Data  yang  dikirimkan  dari mikrokontrolel berupa data besarnya keasaman/basa air, pada ruang lingkup tanaman.
Pada  tugas  akhir  ini  digunakan controller  Arduino    UNO  yang  digunakan untuk  mengontrol  semua  sistem  yang  ada pada  tugas  akhir  ini.  Sementara  itu  sensor yang digunakan pada tugas akhir ini adalah
sensor  PH,  yang  mana  sensor  ini  berfungsi untuk  memantau  tingkat  keasaman  pada cairan nutrisi  tanaman hidroponik.  Karena kesuburan pada tanaman hidroponik sangat di  pengaruhi  oleh  tingkat  keasaman  pada cairan nutrisi, penambahan dan pengurangan nilai keasaman pada hidroponik  ini  dilakukan  menggunakan cairan PH UP dan PH DOWN yang apabila terjadi  perubahan  nilai  keasaman  maka cairan  PH  akan  di  pompakan  kedalam cairan  nutrisi  agar  mendapatkan  nilai  PH yang  sesuai  dengan  set  nilai  yang  telah  di tentukan.
Pada  tugas  akhir  ini  juga  digunakan RTC  (Real  Time  Clock)  yang  fungsinya adalah  untuk  mengontrol  kapan  cairan nutrisi  di  pompakan  untuk  memberi  nutrisi kepada tanaman, sehingga daya listrik yang digunakan  dapat  di  hemat  karena  mesin pompa tidak selalu memompa cairan. Sistem monitoring hidroponik terhubung langsung dengan internet dengan menggunakan  Wifi  yang  terhubung  ke modem untuk memberikan koneksi internet.  Data  nilai  PH  akan  di  kirim  ke penyimpana  data  online  berbasis  cloud, yaitu system “cloud thingspeak ” kemudian data  ini  akan  di  tampilkan    pada  aplikasi android  sehingga  kita  dapat  melihat  nilai PH yang terdapat pada hidroponik.
1. Pemantauan
Pemantauan  atau  monitoring  adalah sebuah  proses  pengumpulan  informasi dari penerapan sebuah program termasuk  mengecek    apakah  suatu program  telah  berjalan  sesuai  dengan rencana yang diinginkan sehingga setiap masalah  yang  ditemukan  dapat  diatasi [6]. Pada penelitian ini yang dimonitoring  merupakan  faktor-faktor yang  dapat  mempengaruhi  kualitas tanaman hidroponik.
2. Notifikasi Data  yang  masuk  dari  Arduino  akan masuk  ke  dalam  database,  dan  jika sudah  masuk  di  database  maka  data
akan  selalu  di  cek    oleh    php.    Dalam pemantauan kualitas tanaman hidroponik  terdapat  rentang  nilai  yang baik untuk pertumbuhan tanaman hidroponik,  untuk  itu  sistem  akan mengecek nilai-nilai yang sesuai dengan
syarat  tumbuh  setiap  tanaman.    Pada proses penyusunan program, dibutuhkan sebuah algoritma flowchart yang menggambarkan proses jalannya program.
Flowchart  merupakan  tahapan  awal sebelum melakukan pembuatan program secara  keseluruhan.  Flowchart  berisikan setiap  langkah  atau  kemungkinan- kemungkinan yang  terjadi, yang intinya adalah menjelaskan  urutan proses  kerja dari  alat  yang    dibuat.  Selain  itu, flowchart  juga  berfungsi  sebagai  acuan membuat  listing  program  dan  instruksi- instruksi  dari  program  yang    dibuat  [7].
Gambar 2 menunjukkan urutan flowchart notifikasi alat. 3. Rangkai Keseluruhan Alat sistem akan Sistem pemantauan tanaman  sayur  ini  dirancang  dengan menggunakan beberapa komponen pendukung.  Komponen  itu  berupa
sensor  pH,  mikrokontroler  atmega  328
p,  motor  DC,  IC  L298,  Relay,  WIFI Module  NodeMcu  ESP  8266,  RTC  IC DS1302, dan beberapa komponen elektronika lainnya. Beberapa komponen tersebut dirangkai dan disusun  berdasarkan  fungsi  dari  tiap bagiannya.  Seperti  sensor  pH  yang berfungsi  untuk  mengukur tingkat keasaman  dan  basa  pada  air,  WIFI Module  NodeMcu  ESP  8266  yang berfungsi  membantu  programer  dalam membuat  prototype  produk  IoT  dan beberapa komponen elekronika lainya.
Gambar 2. Flowchart
Dalam  pembacaan  alat,  jika  tidak sesuai  dengan  syarat  tumbuh,  maka  akan muncul notifikasi yang berisi pemberitahuan  bahwa  keadaan    tanaman tidak sesuai dengan syarat tumbuh tanaman, selanjutnya notifikasi ini ditampilkan kepada client. Akan tetapi  jika data  yang    masuk  ke  database  sesuai dengan syarat tumbuh  tanaman hidroponik maka  program  akan  mengecek  kembali tetapi  tidak  mengirimkan  notifikasi  di  sisi cliet.
ya mulai Sensor value Sensor value Dikirim ke database server Sensor value direpresentasi ke grafik Data value kurang sama parameter notifikasi Data value lebih sama parameter notifikasi Tampilan notifikasi selesai Parameter notifikasi Tampilan notifikasi tidak ya tidak

## D. Perancangan Hardware
Pada    bagian    ini    akan    membahas tentang    proses    perancangan    hardware yang  akan dibangun.
Gambar 3. Perancangan Sensor PH dengan board  Arduino.

## E. Perancangan Software
Perancangan  software  yang  dibangun terdiri  dari  use  case  diagram,  dan rancangan halaman aplikasi android
1. Use Case Diagram
Use  case  diagram  merupakan  sebuah model  yang  menggambarkan  kebutuhan sistem dan fungsionalitas yang diharapkan  dari  suatu  sistem  dari  sudut pandang  pengguna  sistem.  Use  case dibuat  untuk  memudahkan  pengguna atau pembaca dalam mengerti alur  kerja suatu    sistem    sehingga    sistem  dapat digunakan  sebaik  mungkin.  Adapun aktor  yang  berperan  pada  sistem  yang dibangun ini satu orang aktor yaitu user aplikasinyang    akan  menggunakan sistem  untuk  melakukan  monitoring tanaman    hidroponik  dapat  dilihat  pada Gambar 4
Gambar 4. Use Case Sistem Aplikasi Monitoring
2. Rancangan Halaman
Pada  halaman  ini,  akan  dilihat  nilai  ph yang  terbaca  pada  tanaman  hidoponik.
Data  yang  akan  diperoleh  adalah  hasil pembacaan  yang  telah  dikirim  ke penyimpanan data online  system “cloud thingspeak”  .    dengan  bantuan  koneksi internet,  Data  PH  nantinya  akan  dapat dilihat melalui halaman aplikasi Android.  Rancangan  halaman  utama dapat dilihat pada Gambar 5
Gambar 6. Model Halaman Pada Aplikasi Android.
Keterangan :
a. Pada  bagian  ini  adalah  nilai  PH  dari beberapa  tanaman  yang  akan  di monitoring  yaitu  tanaman  sawi, bayam dan selada.
b. Di bagian ini akan menampilkan data dari  sensor  PH  dalam  bentuk  angka yang  dapat  diakses  apabila  android dan mikrokontroler terhubung melalui internet.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  Hasil  dan  pembahasan,  akan dilakukan  beberaapa  pengujian  dan  analisa pada  seluruh  bagian  input  dan  output  alat. Pengujian  mekanik  alat  bertujuan  untuk mengetahui  apakah  mekanik  alat  telah berfungsi  dengan  baik.  Alat  ini  dibentuk dengan menggunakan bahan pipa PVC sebagai kerangkanya.
Mikrokontroler  bekerja  pada  dua  kondisi logika  yaitu  saat  kondisi  low  (0),  tegangan yang  terbaca  pada  instrumen  pengukuran didapatkan  tegangan  port  sebesar  0,1  Vdc yang  berarti  sistem  masih  dalam  batas  ideal. Logika  yang  kedua  yaitu  kondisi  high  (1), tegangan  yang  terbaca  pada  instrument pengukuran  didapatkan  tegangan  port  sebesar 4.8 Vdc yang berarti sistem masih dalam batas ideal  karena  mikrokontroler  ATMega  8
78
memiliki tegangan kerja antara 4,5 Vdc hingga 5,2  Vdc. Hasil  pengukuran  dapat  dilihat  pada tabel.
Tabel 1.Pengujian Pin Logika Pada Arduino Logika port Tegangan pada port Arduino Low (0) 0,1 VDC High (1) 4,8 VDC
Untuk  melihat  nilai  tegangan  tersebut, digunakan  perangkat  multimeter  sebagai pembaca  nilai  tegangan.  Pengukuran  ini dilakukan dengan menghubugkan probe positif multimeter  ke  port  atau  jalur  vcc  komponen dan  probe  negatif  dihubungkan  ke  port  atau jalur ground.
Tabel 2. Hasil Pengukuran Tegangan
NO Bagian  Kompoen  Yang Di Ukur Vin/Trigge r 1 Input dari sumber 4,5V DC 2 Motor DC 4,23 V DC 3 Input Kontak Relay 4,03 V DC 4 Triger Relay 4,65 V DC 5 ESP8266 3,24 V DC 6 Sensor PH 4,49 V DC 7 Sumber AC 228 V AC 8 Pompa Air 228 V AC 9 Pompa PH 3,35 V DC Tabel 3. Hasil Pengujian Sensor pH

## Tabel 4. Hasil Pengukuran PH
NO  Jenis Sayuran Nilai PH yang dibutuhkan Nilai PH yang terukur 1 Sawi Pakcoy 6,5-7 6,86 2 Selada 5,62-6,70 6,86 3 Bayam Merah 6-7 6,86

## KESIMPULAN
Alat  sistem    pemantauan  tanaman  sayur  ini telah  dibuat  dan  dapat  digunakan  serta berfungsi  denngan  baik.  Sensor  pH  dapat bekerja  dengan  baik  dalam  mendeteksi keasaman  (pH).  Sistem  pemantauan  tanaman sayur  ini  dapat  menstabilkan  keasaman  pada cairan  nutrisi  dengan  bantuan  pH  UP  dan  pH DOWN.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    Ismail,    Zaki.    2010.    Media    Tanam Sebagai    Faktor    Eksternal    Yang Mempengaruhi  Pertumbuhan      Tanaman. Jurnal.   Balai   Besar   Perbenihan   dan Proteksi Tanaman Perkebunan Surabaya.
[2]    Del  Rosario,  A.  Dafrosa,  and  P.J.A. Santos. 1990. Hydroponic culture of crops in the
Philippines:  Problems  and  prospect. International Seminar on Hydroponic
Culture  of  High  Value  Crops  in  the Tropics in Malaysia, November 25-27,
1990.
[3]  Arif,  C.  A  .2009.  Sistem  Monitoring Pertumbuhan  Tanaman  dan  Lingkungan
Mikro di Dalam Greenhouse Menggunakan  Field  Server.  Skripsi. Fakultas  Teknologi  Pertanian,  Institut Pertanian Bogor [4]    Kustanti,    Ika.    2014.    Pengendalian Kadar  Keasaman  (pH)  Pada  Sistem Hidroponik Stroberi Menggunakan Kontroler  PID  Berbasis  Arduino  Uno. Jurnal  Ika Estanti. [5] Romadloni,  P.L.  2012.  Rancang  Bangun
Sistem Otomasi Hidroponik NFT (Nutrient  Film  Technique).  Tugas  Akhir. Universitas Telkom Bandung.
[6] Foe,  F.G.  2013.  Rancang  Bangun  Sistem Informasi  Monitoring  Debitur  Litigasi  di PT Bank  Tabungan  Negara  pada   Area Collection    III    Surabaya.    Skripsi. STIKOM Surabaya.
[7]    Elfizon,  E.,  &  Candra,  O.  (2018,  October 27).  RANCANG  BANGUN  SISTEM KONTROL BUCKET ELEVATOR BERBASIS MIKROKONTROLER. https://doi.org/10.31227/osf.io/qm872

## Biodata Penulis
Zettry  Buana, dilahirkan  di  Kp.Dalam,  9  juli 1994.Menyelesaikan studi DIV Teknik Elektro Industri  pada  Jurusan  Teknik  Elektro  Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
Oriza  Candra,S.T,  M.T ,  Lahir  di  Padang, Sarjana  Teknik  Elektro  UNJANI  Bandung. Tahun  2005  memperoleh  gelar  Magister Teknik  di  FT  UGM.Dari  1999  sampai sekarang    bertugas  sebagai  Dosen  Tetap  pada Jurusan Teknik Elektro FTUNP.