ILKOM Jurnal Ilmiah Volume 10 Nomor 2 Agustus 2018

## MONITORING KELEMBABAN TANAH PERTANIAN MENGGUNAKAN SOIL MOISTURE SENSOR FC- 28 DAN ARDUINO UNO
Husdi Mr.husdi@yahoo.com Universitas Ichsan Gorontalo

## Abstrak
Tanah sebagai faktor utama dalam pertanian harus dipertimbangkan sebaik mungkin agar dapat  memberikan  hasil  seperti  yang  diharapkan.  Salah  satunya  dengan  memanfaatkan  teknologi komputer  dan  internet  untuk  memonitor  kelembaban  tanah.  Kelembaban  tanah  adalah  salah  satu faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Salah satu inovasi teknologi  informasi dan  komunikasi  di  bidang  pertanian  adalah  penggunaan  Internet  of  Things.  Dengan  menggunakan Internet  Of  Things,  hal  itu  bisa  dilakukan  untuk  memantau  kelembaban  tanah  yang  menjadi  media tanam  tanaman  hortikultura.  mengetahui  nilai  kelembaban  tanah  akan  sangat  berguna  untuk  dapat menentukan  langkah  atau  penanganan  tanah.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  pengukuran kelembaban  tanah  menggunakan  sensor  kelembaban  tanah  dapat  bekerja  dengan  baik  dan menampilkan informasi nilai kelembaban tanah. Berdasarkan hasil dan analisis yang telah dilakukan, dapat  disimpulkan  bahwa  hasil  pemantauan sistem  pemantauan  kelembaban  tanah  ini  sudah  dapat digunakan  untuk  memonitor  lahan  pertanian.  Sehingga  hasil  penelitian  ini  diharapkan  dapat membantu  petani  dalam  pengambilan  keputusan  berdasarkan  informasi  tentang  nilai  kelembaban tanah yang telah diperoleh. Hasil akhir yang didapatkan dari pembacaan nilai sensor adalah basah, lembab dan kering  sesuai dengan nilai range Data Analog yang telah ditetapkan. Yaitu Kondisi basah ketika  mendapatkan  keluaran  dengan range batas  bawah  yaitu  150  dan  batas  atas  339,  kondisi lembab ketika mendapatkan keluaran dengan range batas bawah 340 batas atas  475, kondisi Kering ketika mendapatkan nilai sensor dengan range batas bawah yaitu 476 dan batas atas 1023. Kata Kunci : Kelembaban Tanah, Sensor, Arduino

## Abstract
Land  as  the  main  factor  in  agriculture  must  be  considered  as  well  as  possible  in  order  to provide the expected results. One of them is by using computer and internet technology to monitor soil moisture.  Soil  moisture  is  one  of  the  environmental  factors  that  affect  plant  growth.  One  of  the innovations  in  information  and  communication  technology  in  agriculture  is  the  use  of  the  Internet  of Things.  By  using  the  Internet  of  Things,  it  can  be  done  to  monitor  soil  moisture  that  is  used  as  a planting  medium  for  horticultural  crops.  knowing  the  value  of  soil  moisture  will  be  very  useful  to  be able to determine the steps or handling of the soil. The test results show that the measurement of soil moisture  using  a  soil  moisture  sensor  can  work  well  and  display  information  on  the  value  of  soil moisture. Based on the results and analysis, it can be concluded that the results of monitoring the soil moisture monitoring system can already be used to monitor agricultural land. So that the results of this study are expected to help farmers in making decisions based on information about the value of soil moisture that has been obtained. The final result obtained from the reading of the sensor value is wet, moist and dry according to the set value of the Analog Data. That is wet condition when getting output with lower limit range of 150 and upper limit of 339, humid condition when getting output with lower limit range 340 upper limit of 475, dry condition when getting sensor value with lower limit range is 476 and upper limit is 1023.
Keywords : Soil moisture, Sensor, Arduino

## 1.  Pendahuluan
Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi sekarang ini sudah hampir digunakan pada berbagai  bidang  tak  terkecuali  pada  bidang  pertanian.  Indonesia  sebagai  negara  agraris  dengan sumber  daya  alam  yang  besar  harus  diolah  secara  maksimal.  Tanah  sebagai  faktor  utama  dalam holtikultura  harus  diperhatikan  dengan  sebaik-baiknya  agar  dapat  memberikan  hasil  sesuai  dengan yang  diharapkan.  Salah  satunya  dengan  cara  memanfaatkan  teknologi  komputer  dan  internet  untuk memonitor kelembaban tanah.
Salah  satu  permasalahan  yang  dialami  oleh  petani  khususnya  di  Kabupaten  Bone  Bolango Provinsi  Gorontalo  adalah  kesulitan  memonitoring  kelembaban  tanah  yang  menjadi  media  tanam untuk  tanaman  holtikultura  dengan  menggunakan  inovasi  Teknologi  Informasi,  sehingga  nantinya informasi  yang  dihasilkan  bisa  digunakan  untuk  pengambilan  keputusan  dalam  mengelolah
ILKOM Jurnal Ilmiah Volume 10 Nomor 2 Agustus 2018
pertaniannya.  Tujuan  jangka  panjang  sebagai  pengembangan  dari  penelitian  ini  adalah  dengan adanya  transmisi  data  secara Real  Time maka  akan  tercipta  sebuah  Bank  Data  ( Data  Base )  yang nantinya akan bisa dilanjutkan pada penelitian Data Mining , Sistem Cerdas, Big Data , dsb. Rendahnya  rata-rata  curah  hujan  yang  terjadi  di  Provinsi  Gorontalo  dalam  setahun mempengaruhi  kelembaban  tanah.  Dengan  monitoring  kelembaban    tanah    maka  pengendalian terhadap kadar air yang ada dalam tanah  dapat dilakukan sehingga dapat memberikan hasil panen sesuai dengan yang diharapkan. Hal ini sejalan dengan cita-cita pemerintah provinsi Gorontalo yakni menjadi Smart  City dan Smart  Farm sehingga  inovasi  teknologi  dalam  berbagai  bidang  perlu dilakukan
Inovasi  teknologi  informasi  dan  komunikasi  dalam  bidang  pertanian    adalah  penggunaan sensor  dan Mikrokontroller .  Dengan  menggunakan  peralatan  teknologi  informasi  dan  komunikasi maka  dapat  dilakukan  monitoring  terhadap  kelembaban  tanah  yang  menjadi  media  tanam  dari tanaman  Pertanian.  mengetahui  nilai  kelembaban  tanah  akan  sangat  bermanfaat    untuk  bisa menentukan langkah atau penanganan terhadap tanah tersebut. Jika kelembaban tanah kurang dari ambang  batas  yang  dibutuhkan  oleh  tanaman  holtikultura  tersebut  maka  secara  otomatis  akan dilakukan penyiraman.  Pengguanan Peralatan sensor yang terintegrasi dengan web server sehingga memungkinkan  untuk  monitoring  dan  pengontrolan  jarak  jauh.  Dengan  menggunakan Arduino  UNO sebagai pengendali utama yang diprogram untuk mengetahui kelembaban tanah tanaman melalui Soil Moisture Sensor FC-28 yang ditanam di tanah dan hasil kelembaban tanah akan ditampilkan secara online .
Rumusan  masalah  dalam  penelitian  ini  adalah  bagaimana  sulitnya  monitoring  kelembaban tanah pada tanaman holtikultura secara realtime sehingga informasi yang dihasilkan bisa digunakan untuk  pengambilan  keputusan  dalam  mengelolah  pertaniannya.  Adapun  Tujuan  dari  penelitian  ini adalah.Untuk  memonitoring nilai kelembaban tanah untuk pengambilan keputusan dalam mengelolah pertanian
2.  Metode
2.1. Internet of Things (IoT). Internet of Things (IoT) pertama kali diperkenalkan oleh Kevin Ashton pada tahun 1999. Meski telah  diperkenalkan  sejak  15  tahun  yang  lalu,  hingga  kini  belum  ada  sebuah  konsensus  global mengenai definisi IoT . Namun secara umum konsep IoT diartikan sebagai sebuah kemampuan untuk menghubungkan  objek-obek  cerdas  dan  memungkinkannya  untuk  berinteraksi  dengan  objek  lain, lingkungan maupun dengan peralatan komputasi cerdas lainnya melalui jaringan internet. IoT dalam berbagai bentuknya telah mulai diaplikasikan pada banyak aspek kehidupan manusia. CISCO bahkan telah menargetkan bahwa pada tahun 2020, 50 miliar objek akan terhubung dengan internet[1] Meluasnya  adopsi  berbagai  teknologi IoT ,  membuat  kehidupan  manusia  menjadi  jauh  lebih nyaman.  Dari  sisi  pengguna  perorangan, IoT sangat  terasa  pengaruhnya  dalam  bidang  domestik seperti  pada  aplikasi  rumah  dan  mobil  cerdas.  Dari  sisi  penguna  bisnis, IoT sangat  berpengaruh dalam meningkatkan jumlah produksi serta kualitas produksi, mengawasi distribusi barang, mencegah pemalsuan,  mempersingkat  waktu  ketidak  tersedian  barang  pada  pasar  retail,  manajemen  rantai pasok, dsb [1]

## 2.2. Sensor Kelembaban tanah.
Soil  moisture  sensor  FC-28 adalah  sensor  kelembaban  yang  dapat  mendeteksi  kelembaban dalam tanah. Sensor ini sangat sederhana, tetapi ideal untuk memantau taman kota, atau tingkat air pada  tanaman  pekarangan.  Sensor  ini  terdiri  dua probe untuk  melewatkan  arus  melalui  tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat  tanah  lebih  mudah  menghantarkan  listrik  ( resistansi kecil),  sedangkan  tanah  yang  kering sangat  sulit  menghantarkan  listrik  ( resistansi besar).  Sensor  ini  sangat  membantu  untuk mengingatkan tingkat kelembaban pada tanaman atau memantau kelembaban tanah.[2] Soil  moisture  sensor  FC-28 memiliki  spesifikasi  tegangan input sebesar  3.3V  atau  5V, tegangan output sebesar 0 – 4.2V, arus sebesar 35 mA, dan memiliki value range ADC sebesar 1024 bit mulai dari 0 – 1023 bit. Adapun gambar soil moisture sensor FC-28 dapat dilihat pada gambar 1.

## ILKOM Jurnal Ilmiah Volume 10 Nomor 2 Agustus 2018

## Gambar 1. Soil Moisture Sensor FC-28
Prinsip  kerja moisture  sensor pada  alat  ini  adalah  dengan  menanamkan  satu  buah  sensor kelembaban  pada  tanah.  Kerja  sensor  ini  mendeteksi  adanya  tingkat  kelembaban.  Kelembaban tersebut disetting dengan  parameter  khusus,  sehingga  ketika  kelembaban  tersebut  sesuai,  maka tanah longsor dipastikan akan terjadi. [3]
2.3. Arduino
Arduino UNO merupakan board mikrokontroler yang menggunakan mikrokontroler ATmega328 , Arduino UNO memiliki  konfigurasi  14  pin  I/O  ( Input Output )  digital,  yang  sebagian  6  juga  berfungsi sebagai PWM ( Pulse Widht Modulator ) untuk output analog , 6 Pin sebagai input analog, 1 pin RX-TX dan 1 pin AREF ( Analogue Reference ). [4]
Dengan  menghubungkannya  ke  sebuah  komputer  melalui  USB  akan  memberikan  tegangan Direct  Current (DC)  dari  baterai  atau  adaptor Alternating  Current (AC)  to  DC  Sebagai  sumber tegangan  untuk arduino . Arduino menggunakan Firmware  ATmega16U2 yang  diprogram  sebagai USB  to serial converter untuk  komunikasi  serial  ke  komputer  melalui  port  USB. Arduino UNO dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut ini:[4]

## Gambar 2. Arduino UNO Board
Kelebihan Arduino diantaranya  adalah  tidak  perlu  perangkat  chip  programmer  karena  didalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer, Arduino sudah memiliki sarana  komunikasi  USB,  sehingga  pengguna  laptop  yang  tidak  memiliki port  serial /RS323  bisa menggunakannya.  Bahasa  pemrograman  relatif  mudah  karena  software  Arduino  dilengkapi  dengan kumpulan  library  yang  cukup  lengkap,  dan Arduino memiliki  modul  siap  pakai  ( shield )  yang  bisa ditancapkan pada board Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card , dll.[5]

## 2.4. Model Yang Di Usulkan
Model  yang  digunakan  untuk  rangkaian  dan  menjalankan  program arduino .  Adapaun  Model yang digunakan  dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3. Model Yang di gunakan
Pada  gambar  3    di  atas  terdapat  blok  diagram  model  yang  digunakan  pada  penelitian  ini dijelaskan  bahwa  tanah  sebagai  media  tanam  akan  diukur  kelembabannya  dengan  menggunakan sensor  kelembaban  tanah Soil  moisture  sensor  FC-28 selanjutnya  dari  sensor  tersebut  didapatkan nilai kelembaban tanah yang akan diteruskan ke arduino uno sebagai mikrokontroller selanjutnya dari arduiono Uno akan disambungkan dengan webserver. Dengan adanya transmisi data secara real time tersebut  pengembangan  dari  penelitian  ini diharapkan  dapat  bermanfaat  jika  dilakukan  pada  daerah yang luas atau untuk kecepatan pengambilan keputusan walaupun tidak berada pada area atau lokasi budidaya tanaman holtikultura.  Sehingga dapat mengefisienkan waktu dan tenaga pemilik tanaman dalam  melakukan  aktivitasnya  tanpa  mengurus  langsung  tanaman  yang  dimiliki.  Salah  satu  contoh adalah  dengan  adanya  pemantauan  kelembaban  tanah  tersebut  maka  dapat  juga  dilakukan pengontrolan alat penyiraman tanaman walaupun tidak berada di lokasi tersebut

## 2.5. Desain Rangkaian
Pada penelitian ini terdapat beberapa komponen dan modul yang dibutuhkan yaitu:
1.  Mikrokontroller Arduino Uno
Mikrokontroler Arduino Uno berfungsi sebagai pusat pengolah data atau dapat dikatakan sebagai CPU  (Central  Proccesing  Unit),  yang  mana  tugasnya  mengolah  semua  data  yang  masuk  dan data  yang  keluar.  Bagian  ini  akan  memeriksa  input  dari  keypad  berupa  kode  password,  dan memberikan perintah ke bagian LED, dan relay [5]
2.  Sensor Kelembanan Tanah ( Soil Moisture Sensor ) Soil Moisture Sensor berfungsi sebagai sensor untuk membaca nilai kelembaban tanah dengan cara mencapkan di tanah yang akan diukur
3.  Ethernet Shield Arduino Ethernet Shield Arduino berfungsi untuk mengkoneksikan arduino dengan internet menggunakan kabel LAN
4.  LCD Keypad Shield For Arduino LCD Keypad Shield For Arduino berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan sensor 5.  Kabel Jumper
Kabel Jumper Secukupnya  untuk  menghubungkan pin  pin pada  sensor  kelembaban  tanah, Arduino , dsb 6.  Kabel LAN Kabel LAN berfungsi untuk menghubungkan Ethernet shield dengan PC/ laptop

## 2.6. Desain Perangkat Keras Keselurahan.
Modul-modul  dan  komponen  eletronika  tersebut  dirangkai  dengan  menggunakan  kabel jumper. Untuk desain rangkaiannya dapat di lihat pada gambar 4 sebagai berikut:
ILKOM Jurnal Ilmiah Volume 10 Nomor 2 Agustus 2018

## Gambar 4. Desain perangkat Keras Secara Keseluruhan

## 3.  Hasil dan Pembahasan
. Bahasa pemograman untuk memprogram arduino menggunakan bahasa C. Untuk membuat program dan mengupload program ke dalam mikrokontroler dibutuhkan sebuah software yaitu Arduino IDE (Integrated Development Environment) . Setelah perangkat keras selesai dibangun maka tahapan selanjutnya adalah mengupload sketch Program yang telah dibuat ke modul Arduino uno . Pengujian  alat  secara  keseluruhan  sudah  meliputi  pengujian  hardware  dan  software. Pengujian  dilakukan  dengan  meletakkan  sensor soil  moisture dan  menancapkan  sensor  ke  tanah. Pengujian  dilakukan  dengan  mengirimkan  nilai  kelembaban  tanah  dengan  sensor soil  moisture Kepada Arduino yang selanjutnya ditransmisikan ke layar komputer.
Gambar 5. Pengujian Perangkat Pada Tanah
Sedangkan  untuk  tampilan  halaman website yang  akan  digunakan  menampilkan  hasil  pembacaan sensor adalah sebagai berikut.
Gambar 6. Hasil Pembacaan Sensor Kelembaban Tanah
Hasil  dari  pengukuran  nilai  kelembaban  tanah  akan  menghasilkan  nilai range batas  dari basah, lembab dan kering. Kondisi basah ketika mendapatkan keluaran dengan range batas bawah yaitu  150  dan  batas  atas  339,  kondisi  lembab  ketika  mendapatkan  keluaran  dengan range batas bawah  340  batas  atas    475,  kondisi  Kering  ketika  mendapatkan  nilai  sensor  dengan range batas bawah yaitu 476 dan batas atas 1023.[6]
Hasil  pengujian  pada  menunjukkan  bahwa  pengukuran  kelembaban  tanah  menggunakan sensor  soil  moisture  dapat bekerja  dengan  baik  dan  menampilkan  informasi  nilai  kelembaban  tanah setelah dilakukan beberapa kali pengujian sebagai berikut.
Tabel 1. Pengujian Sistem No Tanggal Pengujian Rata-Rata Nilai Data Analog (DA) Sensor Nilai Range Keterangan 1 15-08-2018 DA 520 s/d DA 550 Kondisi Kering Sesuai 2 18-08-2018 DA 520 s/d DA 590 Kondisi Kering Sesuai 3 20-08-2018 DA 560 s/d DA 650 Kondisi Kering Sesuai 4 22-08-2018 DA 140 s/d DA185 Kondisi Basah Sesuai 5 23-08-2018 DA 360 s/d DA 400 Kondisi Lembab Sesuai
Pengujian  yang  telah  dilakukan  pada  tanggal  yang  berbeda  didapatkan  kondisi  kelembaban tanah sesuai dengan nilai rata-rata Data Analog sensor sebagai berikut:
1.  Nilai  DA 520 s/d DA 550, DA 520 s/d DA 590 dan DA 560 s/d DA 650 maka kondisi tanah adalah kering. Hal tersebut sesuai dengan pengamatan pada lokasi penelitian yaitu kondisi tanah sangat kering,
2.  Nilai  DA  140  s/d  DA  185  maka  kondisi  tanah  adalah  basah  hal  tersebut  sesuai  dengan pengamatan pada lokasi penelitian yang sedang berlangsung hujan, dan
3.   Nilai  DA  360  s/d  DA  400  maka  kondisi  tanah  adalah  Lembab  hal  tersebut  sesuai  dengan pengamatan pada lokasi penelitian karena pengujian dilakukan 1 hari setelah hujan turun
Berdasarkan hasil dan analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa hasil rancagan sistem monitoring kelembaban tanah dapat digunakan untuk memonitoring lahan pertanian. Sehingga hasil  penelitian  ini  diharapkan  dapat  dikembangkan  untuk  membantu  petani  dalam  pengambilan keputusan berdasarkan informasi nilai kelembaban tanah yang telah diperoleh. Apabila nilai keluaran yang  ditampilkan  menghasilkan  keterangan  kering  maka  perlu  untuk  dilakukan  penyiraman  atau pengairan pada lahan tersebut. Sebaliknya jika nilai range yang dihasilkan adalah basah maka perlu untuk memperhatikan irigasi untuk menjaga kelembaban tanah pertanian tersebut
ILKOM Jurnal Ilmiah Volume 10 Nomor 2 Agustus 2018

## 4.  Kesimpulan dan Saran

## 4.1. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  dan  analisis  yang  telah  dilakukan,  dapat  disimpulkan  bahwa  hasil rancangan  sistem  monitoring  kelembaban  tanah  ini  dapat  digunakan  untuk  memonitoring  lahan pertanian  dengan  kondisi  tanah  yang  dihasilkan  adalah  basah,  lembab  dan  kering.  Dari  hasil pengujian  yang  telah  dilakukan  pengukuran  kelembaban  tanah  dengan  menggunakan  sensor Soil Moisture dapat  mengirimkan  dengan  baik  nilai  kelembaban  tanah  ke arduino dan  ditransmisikan  ke layar komputer dan LCD . Jika kondisi tanah dalam keadaan kering maka nilai range yang ditampilkan di akan tinggi atau tanah dalam kondisi kering. Demikian kian juga sebaliknya pada saat hujan turun atau  tanah  dalam  keadaan  basah  maka  nilai range yang  dihasilkan  akan  rendah  atau  tanah  dalam keadaan basah dan lembab. Kondisi basah ketika mendapatkan keluaran dengan range batas bawah yaitu  150  dan  batas  atas  339,  kondisi  lembab  ketika  mendapatkan  keluaran  dengan  range  batas bawah  340  batas  atas    475,  kondisi  Kering  ketika  mendapatkan  nilai  sensor  dengan  range  batas bawah yaitu 476 dan batas atas 1023.

## 4.2. Saran
Sesuai  dengan  batasan  dan  hasil  dari  penelitian  ini  bahwa  penelitian  ini  hanya  sampai  pada batas  monitoring  kelembaban  tanah  sehingga  perlu  dilanjutkan  pada  penggunaan  kontrol  otomatis dan  penambahan machine  learning pada  aplikasi  yang  telah  berdasarkan  informasi  kelembaban tanah yang ditransmisikan.

## Daftar Pustaka
[1] E. D. Meutia, “Internet of Things – Keamanan dan Privasi,” Semin. Nas. dan Expo Tek. Elektro 2015 , pp. 85 – 89, 2015.
[2] L. . F. A. Caesar Pats Yahwe, Isnawaty, “Rancang Bangun Prototype System Monitoring Kelembaban Tanah Melalui Sms Berdasarkan Hasil Penyiraman Tanaman System Monitoring Kelembaban Tanah Melalui Sms Berdasarkan Hasil Penyiraman Tanaman,” semanTIK , vol. Vol 2, no. 1, pp. 97 – 110, 2016.
[3] V. V. Verdi, E. Kurniawan, F. T. Elektro, and U. Telkom, “Desain Dan Implementasi Sistem Pengukuran Kelembapan Tanah Menggunakan Sms Gateway Berbasis Arduino Design and Implementation of Soil Moisture Measurement,” vo l. 2, no. 3, pp. 7004 – 7010, 2015.
[4] Kurniawan, “Purwarupa IoT (Internet Of Things) Kendali Lampu Gedung (Studi Kasus Pada Gedung Perpustakaan Universitas Lampung),” vol. 57, 2016.
[5] E. H. Helmi guntoro, Yoyo Somantri, “Rancang Bangun Magnetic Door Lock Menggunakan Keypad Dan Solenoid Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno,” Electrans , vol. 12, no. 1, pp. 39 – 48, 2013.
[6] R. Wijaya, S. Hardienata, and A. Chairunnas, “Model Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah Dengan Tampilan Output Web Server Berbasis Mikrokontroler ATMega328,” Univ. Pakuan , 2016.