Jurnal Matematika, Sains, dan Pembelajarannya
Vol.10, No.2, Juli 2024, pp. 248~255
DOI:10.31605/saintifik.v10i2.513
ISSN 2622-8904 (online)

## Rancang Bangun Penyiram Tanaman dan Kanopi Otomatis Berbasis Arduino Uno pada Greenhouse
Mhd Agung Arham Zein* 1 , Mulkan Iskandar Nasution 2 , Nazaruddin Nasution 3 1,2,3 Universitas Islam Negeri Sumatera Utara e-mail: arhamzein28@gmail.com

## Abstrak
Greenhouse merupakan bangunan yang terbuat dari bahan kaca atau plastik dan digunakan sebagai tempat  menanam  tanaman  agar  tanamannya  terlindungi  dari  intensitas  cahaya  matahari  dan  curah  hujan yang tinggi. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana cara kerja alat penyiraman otomatis dan kanopi otomatis pada greenhouse menggunakan arduino uno. Penelitian ini menggunakan beberapa sensor seperti Light Dependent Resistor (LDR) yang dapat berubah hambatannya karena pengaruh cahaya, Sensor RTC yang dilengkapi dengan dukungan untuk protokol I2C, sensor RTC bertindak sebagai perangkat yang dapat  memberikan  data  waktu  secara  real-time  kepada  mikrokontroler  atau  sistem  kontrol  pengatur penyiraman.  Pengambilan  data  dengan  mendeteksi  kondisi  lingkungan  sistem  penyiraman  otomatis  dan kanopi otomatis dengan menggunakan sensor hujan, sensor LDR, RTC, motor servo dan pompa air kemudian diproses dengan mikrokontroler arduino uno dan ditampilkan ke LCD. Hasil penelitian menggunakan sensor hujan memiliki nilai <437 untuk keadaan kanopi terbuka, sedangkan nilai >800 maka kanopi secara otomatis tertutup. Pada Hasil pengujian sensor LDR didapat nilai analog sebesar 451-452, maka pada program yang menghidupkan  lampu  tidak  bisa  hidup  apabila  kondisi  di  dalam  greenhouse  gelap  dengan  nilai  analog berkisar 849-863
Kata Kunci—Greenhouse, Kanopi Otomatis, LDR, RTC dan Sensor Hujan,

## 1. PENDAHULUAN
Menurut (Bafdal & Ardiansah, 2020) Greenhouse adalah bangunan yang pakai untuk memanipulasi kondisi lingkungan  pada  tumbuhan  yang  diinginkan. Greenhouse ialah  sebuah  bangunan  yang  berbahan  kaca  atau plastik dan digunakan sebagai tempat menanam tanaman agar tanamannya terlindungi dari intensitas cahaya matahari  yang  tinggi  dan  curah  hujan  yang  tinggi  (Widyastuti,  1994).    Adapun  beberapa  kelemahan  dari greenhouse konvensional ini dilihat dari pemeliharaan, pemantauan dan perawatan yang konstan. Hujan yang turun tidak terkena tanaman yang berada di dalam greenhouse maka diperlukan banyak perhatian pada tingkat kelembaban  tanah.  (Rizaldy,  2020).  Kelembaban  tahan  ialah  air  yang  telah  mengisi  sebagian  atau  bisa menyeluruh menuju pori-pori tanah yang terdapat diatas meja air (Nugroho, 2018).
Sistem  otomatis  adalah  sebuah  sistem  yang  bekerja  menjalankan  suatu  alat  tanpa  campur  tangan manusia. Sistem otomatis akan berkembang pesat, sehingga sistem ini sudah banyak digunakan dalam banyak hal  lainnya  seperti  pada  bidang  pertanian.  Hal  ini  yang  membuat  kebutuhan  masyarakat  pertanian  dapat menghasilkan beras dan lain sebagainya (Wulandari, 2018).
Penyiram tanaman merupakan kegiatan yang harus dilakukan guna menjadikan tanaman bias tumbuh dengan  baik.  Penyiram  tanaman  Biasanya  dilakukan  oleh  petani  dengan  memberikan  air  sesuai  aturan jadwalnya.  Tetapi  cara  ini  masih  kurang  efektif,  dikarenakan  masih  banyak  memakan  tenaga  dan  waktu (Kafiar,2018).
LDR  ( Light  Dependent  Resistor) adalah  jenis  resistor  yang  hambatannya  berubah  karena  adanya pengaruh dari cahaya. Besar nilai hambatan pada sebuah sensor cahaya LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri (Gunasekhar, 2020). Di dalam greenhouse menggunakan Lampu UV  untuk  tambahan  di  kontrol  secara  terus  menerus,  dengan  adanya  lampu  tersebut  maka  pengguna  bisa memprediksi  kebutuhan  tanaman  untuk  panen  berikutnya  dengan  mempelajari  data  pemantauan  dari greenhouse tersebut (Pamungkas, 2019).
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Menurut  Abdul  Kadir  (2013),  Arduino  Uno  merupakan  salah  suatu  papan  elektronik  yang mengandung  mikrokontroler  ATMega328  (sebuah  keping  yang  secara  fungsional  bertindak  seperti  sebuah komputer).
Dalam  sistem  ini  menggunakan  Sensor  RTC  yang  biasanya  dilengkapi  dengan  dukungan  untuk protokol I2C. Dalam komunikasi I2C, Sensor RTC bertindak sebagai perangkat yang dapat memberikan data waktu secara real-time kepada mikrokontroler atau sistem kontrol pengatur penyiraman (Firmawati, 2019). Sensor  RTC  dapat  berkomunikasi  dengan  sistem  kontrol  dan  memberikan  data  waktu  yang  tepat  untuk menentukan jadwal penyiraman yang optimal bagi tanaman dalam rumah kaca (Riza, 2021).
Sensor RTC atau yang disebut dengan Real Time Clock adalah komponen IC yang digunakan sebagai penghitung yang bisa dipakai sebagai sumber data waktu baik itu berupa data hari, jam, bulan bahkan tahun (Cekdin,2016).
Nilai yang didapatkan dari sensor LDR, sensor hujan dan sensor RTC ditransmisikan ke layar laptop dan juga menggunakan LCD. Pada penelitian ini dapat mendeteksi intensitas cahaya dari greenhouse apakah greenhouse kekurangan sinar UV atau tidak dan dapat mendeteksi Hujan yang terbaca pada sensor hujan untuk otomatis  pada  kanopi  dan  menjadwalkan  penyiraman  otomatis  pada  tumbuhan  didalam  greenhouse menggunakan sensor RTC (Swamardika, 2015).
Oleh  karena  itu,  yang  paling  penting untuk  terus memantau  penyiraman tanaman  pada greenhouse dengan menghemat waktu. Maka penelitian ini dilakukan dengan menggunakan Prototype sebagai penyiram otomatis menggunakan soil moisture sensor dan kanopi otomatis menggunakan arduino. Pada greenhouse ini peneliti  menggunakan  data  perintah  dari  user  dan  data  yang  didapat  pada  sensor  yang  digunakan.  Adapun tujuan penelitian ini untuk mengetahui bagaimana cara kerja alat penyiraman otomatis dan kanopi otomatis pada greenhouse menggunakan arduino uno.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Studi literatur
Studi literatur yang pertama dilakukan yaitu tentang sistem penyiraman tanaman dan kanopi otomatis, serta teknologi  yang relevan  yang  dapat digunakan  dalam  proyek  ini.  Tinjau  berbagai metode  penyiraman, sensor yang dapat digunakan, dan perangkat yang kompatibel dengan Arduino Uno. Perencanaan Sistem: Buat rancangan  sistem  secara  keseluruhan.  Identifikasi  komponen  yang  dibutuhkan,  seperti  pompa  air,  sensor Hujan,  sensor  RTC,  sensor  LDR,  motor  untuk  kanopi,  dan  tentu  saja  Arduino  Uno  beserta  modul-modul pendukungnya.  Atur  cara komponen-komponen ini  akan  berinteraksi  satu  sama  lain  dan  bagaimana  sistem akan merespons kondisi lingkungan.

## 2.2 Pengumpulan Komponen
Langkah  kedua  yaitu  mengumpulkan  semua  komponen  yang  telah  dirancang.  Pastikan  untuk memperhatikan  kompatibilitasnya  dengan  Arduino  Uno  dan  menyediakan  sumber  daya  yang  dibutuhkan, seperti baterai atau adaptor listrik. Perakitan Sistem: Mulailah merakit sistem berdasarkan perencanaan yang telah dibuat. Sambungkan sensor-sensor dengan Arduino Uno dan pastikan koneksi antar komponen berjalan lancar.

## 2.3 Pengkodean
Langkah  ketiga  yaitu  membuat  program  menggunakan  bahasa  pemrograman  Arduino  yang memungkinkan  Arduino  Uno  untuk  menerima  data  dari  sensor-sensor  dan  mengontrol  perangkat  seperti pompa air dan motor kanopi sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Uji Coba Awal: Lakukan uji coba awal untuk melihat apakah semua komponen berfungsi dengan baik. Pastikan sistem dapat mengenali kondisi Hujan, Penjadwalan penyiraman, dan cahaya dengan benar serta meresponnya dengan tepat.

## 2.4 Perbaikan dan Optimasi
Jika  terdapat  masalah  atau  kelemahan  pada  sistem,  lakukan  perbaikan  dan  optimasi.  Yang  meliputi penggantian komponen, penyesuaian kode program, atau penyesuaian pada desain fisik sistem. Uji Lapangan: Setelah sistem telah dioptimalkan, lakukan uji coba lapangan di dalam greenhouse atau lingkungan simulasi lainnya. Amati kinerja sistem dalam jangka waktu yang lebih lama dan dalam berbagai kondisi lingkungan. 2.5 Analisis dan Evaluasi
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Langkah yang terakhir yaitu menganalisis hasil uji lapangan untuk mengevaluasi kinerja sistem secara keseluruhan. Perhatikan bagaimana sistem berfungsi, apakah dapat mengoptimalkan pertumbuhan tanaman, dan sejauh mana sistem mampu menghemat air dan energi.
2.6 Gambar Penelitian
Gambar 1 . Alat Penelitian
2.7 Skema Prototype Alat
Gambar 2 . Skema Prototype Alat

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengujian Catu Daya
Tegangan keluaran yang dibutuhkan oleh komponen pada alat sekitar 5 V. Dapat dilihat Pada Tabel 1 tegangan pada catu daya (Stepdown) sebesar 12,0 V dan multimeter sebesar 11,96 V, kemudian diturunkan menjadi  5.0  V  (Stepdown)  dan  4,99  V  pada  multimeter.  Sehingga  sudah  sesuai  kebutuhan  rangkaian  alat, dengan tegangan yang stabil keluarannya yang telah teruji aman digunakan pada rangkaian dan tidak merusak
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
komponen  yang  digunakan.  Tujuan  pengujian  power  supply  ini  ialah  untuk  memastikan  tegangan  yang dihasilkan sudah sesuai dengan kebutuhan sistem alat.
Tabel 1 . Pengujian Catu Daya
Tegangan
Catu Daya
Step Down (V in ) Tegangan Catu Daya Multimeter (11,96) Tegangan Output Step Down (V out ) Tegangan Output Multimeter (V out ) % D V in % D V out 12,0V 12,32 V 5,0 V 5,04V 0,32% 0,04%
Setelah  mengukur  tegangan  saat  keadaan  tanpa  beban  kemudian  pengukuran  tegangan  dilakukan dengan menghidupkan  semua  komponen  dan  sistem  bekerja  agar mendapatkan  hasil  selisih tegangan  yang digunakan.
Tabel 2 . Pengujian Catu Daya saat beban terpasang
Tegangan Catu Daya Step Down (V in ) Tegangan Catu Daya Multimeter (11,96) Tegangan Output Step Down (V out ) Tegangan Output Multimeter (V out ) % D V in % D V out 12,0V 12,29 V 5,0 V 5,03V 0,29% 0,03%

## 3.2 Pengujian LCD 16 X 2
Pada  pengujian  LCD  ini  akan  menampilkan  tanggal,  waktu,  estimasi  kekuatan  cahaya  (lux)  dan kondisi  menampilkan  karakter  pada  layar  LCD  pada  keadaan  yang  di  input  dari  mikrokontroler  ke  LCD. Adapun Tujuan pengujian LCD 16x2 yaitu untuk menunjukkan hasil dan cahaya terang dari kondisi tertentu pada dua garis dengan 16 karakter.
Gambar 3 . Pengujian LCD 16x2

## 3.3 Pengujian Sensor LDR
Hasil  pengujian  Sensor  LDR  ini  memiliki  prinsip  kerja  jika  gelap  maka  lampu  akan  hidup  secara otomatis dan jika cahaya terang maka lampu akan mati cahaya terang maka lampu akan mati. Adapun hasil penelitian pengujian sensor LDR ini dapat dilihat pada Tabel 3.
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Tabel 3 . Pengujian Sensor LDR pada Kondisi Cahaya Terang Percobaan Nilai Analog Tegangan Output (V)  Sensor LDR (lux) 1 451 2,20 192,83 2 451 2,20 192,83 3 451 2,20 192,83 4 451 2,20 192,83 5 450 2,19 194,41 6 450 2,19 194,41 7 450 2,19 194,41 8 450 2,19 194,41 9 450 2,19 194,41 10 450 2,19 194,41 Rata-Rata 450,4 2,19 193,78 Tabel 4 . Pengujian Sensor LDR pada Kondisi Percobaan Nilai Analog Tegangan Output (V)  Sensor LDR (lux) 1 853 4,16 30,59 2 851 4,16 30,59 3 849 4,15 31,03 4 849 4,15 31,03 5 848 4,14 31,47 6 849 4,15 31,03 7 850 4,15 31,03 8 852 4,16 30,59 9 852 4,16 30,59 10 854 4,17 30,16 Rata-Rata 850,7 4,16 30,81
Dapat dilihat pada Tabel diatas bahwa pengujian sensor LDR dilakukan untuk mendeteksi cahaya yang berada  dalam greenhouse. Pada  saat greenhouse dalam  keadaan  terang  dengan  nilai  analog  451-452  maka lampu itu tidak akan bisa hidup. Sedangkan jika kondisi di dalam greenhouse gelap yang mempunyai nilai analog  berkisar  849-863  maka  program  tersebut  akan  memproses  untuk  menghidupkan  lampu  pada greenhouse.

## 3.4 Pengujian RTC 1302
Pengujian RTC 1302 ini dilakukan untuk menghitung waktu mulai dari detik sampai tahun,  dengan benar dan mengikuti informasi waktu secara realtime . Ide modul ini digunakan jadwal penyiraman tanaman secara realtime ,  misalnya  pada  pukul  08.00  WIB  dan  16.00  WIB,  penyiraman  di  dalam greenhouse akan menyala secara otomatis dengan alami.
Tabel 5. Pengujian RTC 1302 No RTC 1302 Jadwal sesungguhnya % Deviasi 1 Selasa, 23 Januari 2024 06.59.55 WIB Selasa, 23 Januari 2024 07.00.00 WIB 8,33 2 Selasa, 23 Januari 2024 16.59.55 WIB Selasa, 23 Januari 2024 17.00.00 WIB 8,33 3 Rabu, 23 Januari 2024 06.59.55 WIB Rabu, 23 Januari 2024 07.00.00 WIB 8,33 4 Rabu, 23 Januari 2024 16.59.55 WIB Rabu, 23 Januari 2024 17.00.00 WIB 8,33
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik

## 3.5 Pengujian Sensor Hujan
Pengujian sensor hujan ini dilakukan untuk mengetahui keadaan cuaca pada luar greenhouse dengan mengkoneksikan  sensor  hujan  dengan  arduino  nano  sebagai  mikrokontroler.  Setelah  itu  sensor  akan memberikan nilai yang dibaca pada sensor. Lalu dikonversikan menjadi 2 kondisi yaitu hujan dan tidak hujan. Dan  mikrokontroler  akan  memerintahkan  pada  motor  servo  untuk  bekerja  supaya  menutup  kanopi  ketika kondisi hujan. Dapat dilihat pada Tabel 5 hasil pengujian Sensor Hujan dan Gambar 4 merupakan pengujian pada Sensor Hujan.
Tabel 6. Pengujian Sensor Hujan No Nilai Sensor hujan kondisi kering Nilai Sensor hujan kondisi Basah 1 437 1022 2 438 1023
Gambar 4. Motor servo menutup kanopi
Gambar 5. Motor servo membuka kanopi
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik

## 3.6 Pengujian Sensor Suhu
Penelitian  ini  menggunakan  waktu  yang  berbeda  yaitu  pada  saat  Pagi,  siang,  dan  malam.  Sensor DHT22  diuji  dengan  membandingkan  hasil  pengukurannya  dengan  alat  pembanding  untuk  memastikan keakuratan  sensor.  Pengujian  ini  dilakukan  menggunakan  alat  pembanding  temperature  hygrometer  digital yang berfungsi untuk mengatur suhu dan kelembaban ruangan. Adapun hasil pengujian sensor DHT22 pada Tabel dibawah ini.
Tabel 7. Pengujian Sensor suhu 1 Waktu Sensor DHT22 (℃) Alat Pembanding (℃) % Deviasi Pagi 26,20 28,70 8,7 Siang 31,25 32,60 4,1 Sore 31,25 31,70 1,4

## 4. KESIMPULAN
Adapun hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa Hasil dari pengujian menggunakan sensor hujan memiliki  nilai  <437  untuk  keadaan  kanopi  terbuka,  sedangkan  nilai  >800  maka  kanopi  secara  otomatis tertutup. Pada Hasil pengujian sensor LDR didapat nilai analog sebesar 451-452, maka pada program yang menghidupkan  lampu  itu  tidak  akan  hidup  apabila  kondisi  di  dalam greenhouse gelap  dengan  nilai  analog berkisar 849-863 maka program akan memproses untuk menghidupkan lampu pada greenhouse . Sedangkan hasil  pengujian  modul  RTC  memenuhi  air  yang  cukup  pada  tanaman  dengan  setting  pada  RTC  untuk menjadwalkan pompa air pada pukul 07.00 dan 17.00.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdul Kadir. (2013). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrograman Menggunakan Arduino Uno. Yogyakarta: Andi Offset.
Bafdal  N,  Ardiansah.  (2020).  Smart  Farming  Berbasis  Internet  of  Things  dalam  Greenhouse.  Sumedang: Unpad Press;26-27 p.
Benny,  Swamardika,  I.B.  A.  &  Wijaya,  I.  W.  A.  (2015).  Rancang  Bangun  Sistem  Tracking  Panel  Surya Berbasis Mikrokontroler Arduino. E-Journal SPEKTRUM, 2(2), pp. 115-120.
Cekdin, Cekmas. (2016). Teori Singkat Teknik Elektro: Yogyakarta: Andi Publsiher.
E.  Z.  Kafiar.  (2018).  “Rancang  Bangun  Penyiram  Tanaman  Berbasis  Atmega  Menggunakan  Sensor Kelembaban YL-39 Dan YL-69,” J. Tek. Elektro dan Komput. Vol 7, no 3, hal, 267-276.
Firmawati, N. (2019). Rancang Bangun Sistem Penyemprot Tanaman Otomatis B erdasarkan Waktu dengan Real Time Clock (RTC) (Online). Tersedia: https://doi.org , diunduh 29 Mei 2024
Gunasekhar, P. (2020). Greenhouse Monitoring and Control System Using IoT. Journal of Xidian University, 893-897.
Pamungkas, S. (2019). Sistem Smart Greenhouse Pada Tanaman Paprika Berbasis Internet of Things . Jurnal Telekontrakan, 7, 197-207.
Rizaldy, H. (2020). Rancang Bangun Smart System Ruang Greenhouse Berbasis Iot Dengan Menggunakan Arduino Uno . Jurnal Teknik Elektro.
Ulinuha,  A.,  Riza,  A.  G.  (2021).  Sistem  Monitoring  dan  Penyiram  Tanaman  Otomatis  Berbasis  Android Dengan Aplikasi Blynk. Jurnal Pengabdian Masyarakat Teknoyasa, Vol 2, No 1, hal 26-31.
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Wicaksana, Nugroho., & Hadary, F. (2018). Rancang Bangun Sistem Monitoring Smart Greenhouse Berbasis Android  Dengan  Aplikasi  Sensor  Suhu,  Kelembaban  Udara  Dan  Tanah  Untuk  Budidaya  Jamur Merang. Jurnal Teknik Elektro, 51-62.
Widyaastuti, Yustina Erna. (1994). GreenHouse: Rumah Untuk tanaman Jakarta: Penebar Swadaya.
Wulandary. (2018). Mangga Arum Manis. http://eprints.umm.ac.id/38090/3/BAB%2011.pdf