Uploaded by Danyang Arif Prayogo

Rancang bangun sistem irigasi secara nirkabel menggunakan radio frekuensi nRF24L01 berbasis IoT

advertisement
Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol...., No..., Bulan 20XX
p-ISSN: 2302-2949, e-ISSN: 2407 - 7267
Rancang bangung Sistem Irigasi Sawah Secara Sederhana Menggunakan
nRF24L01 Berbasis IoT
Danyang Arif Prayogo1, Fikra titan Syifa2* dan Muntaqo Alfin amanaf3
1,3
Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, IT Telkom
Purwokerto
2
Program Studi Studi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, IT
Telkom Purwokerto
*
Corresponding author, e-mail: [email protected]
Abstrak—Padi merupakan tanaman pokok bagi sebagian besar masyarakat Indonesia. Sawah beririgasi,
mampu menghasilkan produksi padi nasional cukup besar sehingga diperlukan sistem pengairan irigasi
agar dapat memaksimalkan hasil panen dan juga minimnya jaringan internet pada area persawahan. Telah
dilakukan penelitian sistem yang dapat memonitoring irigari pada persawahan secara sederhana
menggunakan modul nRF24L01 sehingga menjadikan dua rangkaian yang berfungsi sebagai transmitter
dan receiver. Hasil pengujian sensor soilmoisture dapat mendeteksi kelembapan pada tanah dalam kondisi
kering 0% kondisi lembap 53% dan kondisi basah 75%, watersensor dapat mendeteksi ketinggan air pada
irigasi dengan status kosong, rendah, sedang, dan tinggi. Motor servo dapat berputar untuk membuka
pintu irigasi apabila kelembapan yang dideteksi mencapai kurang dari 60% dan akan menutup apabila
kelembapan sudah mencapai lebih dari 71%. Modul nRF24L01 mampu mengirimkan pesan dengan jarak
sampai dengan 1,1 km.
Kata Kunci : padi, soilmoisture, watersensor, motor servo, Arduino nano
Abstract—Rice is a staple crop for most Indonesians. Paddy fields are irrigated, able to produce a large
enough national rice production so that the irrigation system is required to maximize the harvest and also
lack of internet in paddy fields. The research system has been done that can monitor Irigari on rice fields
simply using the nRF24L01 module so as to make two circuits that serve as transmitter and receiver.
Soilmoisture sensor test result can detect moisture in soil in dry condition 0% moist condition 53% and
wet condition 75%, Watersensor can detect altitude of water in irrigation with empty, low, medium, and
high status. The servo Motor can rotate to open the irrigation door when the detected humidity reaches
less than 60% and will close when the humidity has reached more than 71%. The nRF24L01 module is
capable of sending messages with a distance of up to 1.1 km.
Keywords : Rice, soilmoisture, watersensor, servo motor, Arduino Nano
1. Pendahuluan
Template Tanaman padi merupakan tanaman
yang mempunyai peranan penting bagi masyarakat
Dunia. Padi merupakan bahan pangan pokok bagi
sebagian besar warga Indonesia. Hal tersebut
menjadikan padi sebagai tanaman pangan
terbanyak yang dikonsumsi oleh masyarakat
Indonesia[1]. Pada tahun 2011 sawah beririgasi,
mampu menghasilkan produksi padi nasional
sampai 85 % dan 15 % dihasilkan dari lainnya.
Hal ini membuktikan bahwa sawah irigasi sangat
penting, dalam menentukan produksi beras
nasional. Oleh karena itu air irigasi harus dikelola
secara tepat agar berfungsi dengan baik secara
berkelanjutan dan air irigasi tersedia sepanjang
tahun secara terus menerus[2]. Luas lahan sawah
Indonesia pada 2016 mencapai 8,19 juta hektar (ha)
atau meningkat 1,16% dari tahun sebelumnya.
Berdasarkan data Kementerian Pertanian, jumlah
tersebut terdiri 4,78 juta ha merupakan sawah
irigasi dan 3,4 juta ha sawah non irigasi. Data
tersebut menunjukan bahwa peranan sawah irigasi
sangat penting dalam mewujudkan kedaulatan
pangan[3]. Disetiap tahunnya, terdapat beberapa
kejadian gagal panen yang diakibatkan sistem
irigasi yang buruk. Contoh kasus, pada daerah
Lampung tengah tidak adanya pasokan air yang
ditujukan ke ratusan hektar sawah yang ada di
Received date, Revised date, Accepted date
https://doi.org/10.25077/xxxxx
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Penulis pertama: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol...., No..., Bulan 20XX
bagian timur kampong Bumi Setia mengakibatkan
dalam tiga tahun terakhir mengalami kegagalan
panen[4].
Kebutuhan air sangatlah mempengaruhi
keberhasilan dalam bertanam padi. Untuk dapat
mencapai hasil yang maksimal diperlukan
pengairan yang teratur agar tidak terjadi kegagalan
panan. Salah satunya dengan mengontrol pasokan
air dari irigasi, jaringan irigasi sebagai media
untuk memenuhi kebutuan air pertanian perlu
dikelola secara efektif dan efisien, satu cara
pengelolaan air bawah tanah dan dari sungai agar
dapat dimanfaatkan secara optimal. Pengaturan
irigasi yang baik harus mendistribusikan air yang
dapat mengkondisikan kesuburan tanah dalam
jumlah yang cukup bagi tanaman secara merata,
serta meminimalisir adanya genangan air yang
berlebihan[5].
Saat ini teknologi dan jaringan internet sudah
sangat luas, menurut Kementerian Komunikasi
dan Informatika menyebutkan hingga saat ini
penetrasi jaringan internet di Indonesia sudah
menjangkau ke tingkat desa. Menurut data, sudah
55,5% desa dari total desa di Indonesia yang bisa
mengakses jaringan internet[6].
2. Tinjauan Pustaka
Pada tahun 2018 penelitian Aly Nur Ariana dan
Zainal Abidin yang berjudul “Rancang Bangun
Sistem Irigasi Pembibitan Pengkondisian Lahan
Padi Berbasis Atmega328 Dan Monitoring Jarak
Jauh Dengan Radio Frekuensi 433 Mhz” peneliti
mengembangkan suatu sistem irigasi sawah
otomatis untuk membuka dan menutup pipa
distribusi air secara otomatis dengan bantuan
mikrokontroler ATmega328 sebagai pusat
pengendali sistem dan dapat dimonitor dari dari
jarak jauh tanpa kabel. Sensor yang digunakan
antaranya soil moisture yang berfunsi sebagai
pendeteksi kelembapan tanah sawah, ultrasonic
sebagi pendeteksi tinggi rendahnya air pada irigasi
dan motor servo untuk penggerak pintu air irigasi.
Dari hasil pembacaan sensor tersebut akan diolah
oleh mikrokontroler kemudian dikirimkan melalui
radio frekuensi supaya dapat memberikan
informasi kepada pemilik lahan tenang lahan
sawah dan irigasinya. Pada hasil penelitian
tersebut sensor ultrasonik dan pengukuran
penggaris / meteran menunjukan bahwa sensor
ultrasonik kurang presisi, jika sensor mengalami
kesalahan sedikit saja maka error yang didapatkan
langsung besar, hal ini dapat disimpulkan bahwa
sensor ultrasinik tidak dapat digunakan dengan
baik[5].
Pada tahun 2018 penelitian pujiarti yang
berjudul “Implementasi Real Time Monitoring
Lahan
Pertanian
Pada
Tanaman
Padi
Menggunakan Smart Sensor” Metode yang
dipakai dalam penelitian dengan menggunakan
beberapa parameter yaitu perubahan kelembapan
udara, temperatur, pH, kelembapan tanah dan
intensitas cahaya. Data dari setiap sensor akan
tersimpan pada database dan petani akan
menerima notifikasi monitoring lahan pertanian
berupa SMS Gateway. Sensor ini akan diletakkan
di beberapa lokasi pada lahan pertanian untuk
meningkatkan
keakuratan
pengukuran.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan semua
sensor memberikan nilai yang stabil. Hasil dari
pengujian sistem ini sudah sesuai dengan
perancangan dan semua sensor menunjukkan hasil
monitoring yang berjalan dengan baik[1]
Pada tahun 2017 penelitian Muhammad Shadri
dan wildian yang berjudul “Rancang Bangun Alat
Transmisi Data Temperatur Gunung Api
Menggunakan Transceiver nRF24L01+LNA”
Penelitian ini merancang bangun alat transmisi
temperatur gunung api menggunakan sistem
telemetri nirkabel sensor berbasis Arduino Uno
R3. Perangkat keras sistem ini terdiri dari satu unit
transmitter yang dilengkapi oleh sensor LM35 dan
satu unit receiver yang terhubung dengan
pemograman LabView pada PC. Semua unit
dikendalikan dengan menggunakan Arduino Uno
R3. Data temperatur dikirim oleh unit transmitter
ke unit receiver menggunakan transceiver
nRF24L01+ yang memanfaatkan gelombang radio
sebagai media pengiriman. Hasil pengujian sensor
LM35 meperlihatkan bahwa hubungan antara
tegangan keluaran sensor dengan temperatur
adalah linear dengan nilai koefisien korelasi
sebesar 0,9987. Pengujian transceiver nRF24L01+
pada kondisi tanpa penghalang atau line of sight
(LOS) diperoleh jarak maksimum sebesar 1,1 km.
Pengujian transceiver nRF24L01+ pada kondisi
dengan penghalang atau non line of sight (NLOS)
pada posisi datar diperoleh jarak maksimum 258
m. Pada posisi tak datar transceiver nRF24L01+
bekerja maksimum pada sudut kemiringan sebesar
7,30° yaitu dengan jarak transmisi 329,67 m. Pada
sudut kemiringan lebih besar dari 7,30° maka
jarak transmisi akan berkurang[7]
Pada tahu 2014 penelitian Pico Saputra tentang
“Prototype Sistem Pengaturan Pintu Air Otomatis
https://doi.org/10.25077/xxxxx
jnte.ft.unand.ac.id
Pada Bendungan Sebagai Pengendali Banjir” Pintu
bendungan salah satu upaya dalam mengatasi
masalah luapan air yang terjadi akibat banjir.
Peningkatan sistem kontrol pintu bendungan dapat
memaksimalkan kinerja pengelolaan air. Pada
perancangan tersebut menggunakan 2 pintu air
otomatis dalam satu bendungan, proses buka tutup
pintu sendiri berdasarkan dari ketinggian air dan
laju debit air pada bendungan. Sensor yang
digunakan pada perancangan ini adalah water
sensor
untuk mengukur
ketinggian
air,
mikrokontroller ATMega8535 sebagai sistem
pengendali dan motor DC sebagai pembuka dan
penutup pintu air. Hasil proses pengaturan pintu
air untuk pemilihan pembukaan pintu air berjalan
dengan baik[8].
3. Metode
3.1 Diagram Blok Sistem
Pada
penelitian
in
telaah
dilakukan
perancangan system dengan menggunakan dua
buah perangkat yaitu perangkat pengirim
(transmitter) dan perangkat penerima (reciver).
nRF24L01 PA+LNA. Ketika sensor kelembapan
tanah mendeteksi kondisi tanah yang kering pada
sawah, maka mikrokontroler akan menggerakan
motor servo untuk membuka pintu air pada irigasi.
Water sensor memiliki fungsi untuk membaca
ketinggian air pada pintu irigasi. Di bawah ini
merupaka rangkaian perangkat dari sisi pengirim
(transmitter).
Gambar 2 Rangkaian Pengirim (transmitter)
Smartphone
Internet
NODE MCU
nRF24L01 PA+LNA
(Receiver)
Gambar 3 Blok Diagram sisi penerima (reciver)
nRF24L01 PA+LNA
Rx
(Transmitter)
Sensor
Water Level
ARDUINO NANO
Motor
Servo
Sensor
Soil Moisture
Gambar 1 Blok Diagram sisi penngirim
(transmitter)
Berdasarkan gambar diagram blok diatas,
merupakan bagian pengirim yang terdapat dua
buah sensor digunakan sebagai inputan. Yaitu
Water sensor, dan sensor soil moisture serta
terdapat motor servo yang berfungsi untuk
menggerakan pintu air pada irigasi. Water sensor
yang memiliki fungsi untuk mengukur ketingian
air yang ditempatkan pada dinding irigasi. Motor
servo memiliki poros yang dapat berputar yang
berfungsi sebagai alat buka tutup pada pintu air
irigasi, agar laju air dapat dikontrol secara teratur
berdasarkan hasil pembacaan dari sensor
kelembapan tanah. Sensor soil moisture digunakan
untuk mendeteksi kelembapan pada tanah,
kemudian dari informasi tersebut akan di kontrol
oleh mikrokontroler dan dikirimkan melalui
https://doi.org/10.25077/xxxxx
jnte.ft.unand.ac.id
Dari gambar 3 diagram blok diatas untuk
rangkaian
penerima
menggunakan
modul
nRF4L01 PA+LNA sebagai unit yang menerima
gelombang radio dan meneruskan kepada
mikrokontroler node MCU untuk dekelolah. Dari
informasi yang diterima node MCU akan
mengirimkan informasi tersebut ke database
melalui internet sehingga informasi dapat di
dilihat pada aplikasi smartphone. Pada gambar 4
di bawah ini merupakan skematik rangkaian
penerima (reciver).
Gambar 4 Skematik Rangkaian Penerima
(reciver)
3.2 Perancangan Perangkat Lunak
Pada perancangan perangkat lunak (software)
Rx
Penulis pertama: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol...., No..., Bulan 20XX
yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan
program
yang
sudah
disediakan
untuk
mikrokontroler dalam membuat atau memproses
printah yang diinginkan. Dalam pembuatan
program dibutuhkan pengcodean khusus untuk
dapat dibaca oleh sebuah mikrokontroler. Program
atau pengcodean yang digunakan untuk
memberikan perintah pada mikrokontroler yaitu
dengan menggunakan Bahasa C yang dapat
dilakukan dengan aplikasi yang sudah disediakan
oleh Arduino yaitu Arduino IDE versi 1.8.9.
Selain itu penelitian ini membuat agar
informasi – informasi yang sudah dikelolah oleh
mikrokontroler dapat dilihat pada smartphone.
Aplikasi ini dibuat khusus untuk mengetahu
informasi – informasi yang sudah dilakukan oleh
mikrokontroler. Untuk pembuatan aplikasi
tersebut dibutuhkan web-beased service secara
online salah satu aplikasi yang digunakan adalah
MIT App Inventor, aplikasi ini sangat mudah
dipelajari dan sangat simpel untuk digunakan.
Database yang digunakan untuk komunikasi
smartphone dan Node MCU yaitu firebase.
Google firebase digunakan sebagai perantara atau
wadah bagi informasi – informasi yang dikirimkan
oleh Node MCU sehingga dapat ditampilkan pada
aplikasi semartphone dan dapat dilihat secara real
time
Gambar 6 Rangkaian Penerima (reciver)
Gambar diatas merupakan rangkaian pengirim
yang terdiri dari nRF24L01+. nRF24L01
digunakan sebagai receiver dari pengiriman
informasi
pada
rangkaian
pengirim.
Mikrokontroler yang digunakan adalah NodeMCU
dikarnakan NodeMCU dapat disambungkan
keinternet sehingga dapat dimonitoring dari
smartphone.
4.1 Pengujian Sensor Soilmoisture
Pengujian soilmoisture bertujuan untuk
mengetahui bahwa soilmoisture dapat berfungsi
dengan baik atau tidak. Pada pengujian
soilmoisture dilakukan dengan dua tahapan yaitu
pada tanah lembap dan tanah basah.
4. Hasil dan Pembahasan
Pada penelitian ini menggunakan dua
perancangan yaitu perancangan pada rangkaian
pengitim (transmitter) dan perancangan pada
rangkaian penerima (receiver). Pada gambar
dibawah ini merupakan gambar rangkaian pada
sisi pengirim (transmitter).
Gambar 5 Rangkaian Pengirim (transmitter)
Tabel 1 Hasil Pengukuran pada Tanah Kering
Nilai
Pengujian KeKeadaan
Pembacaan
Sensor
1
2
3
4
5
6
8
9
10
11
12
13
14
15
Lembab
Lembab
Lembab
Lembab
Lembab
Lembab
Lembab
Basah
Basah
Basah
Basah
Basah
Basah
Basah
60 %
60 %
60 %
60 %
60 %
60 %
60 %
70 %
70 %
70 %
70 %
70 %
70 %
70 %
4.2 Pengujian Konektifitas Radio
https://doi.org/10.25077/xxxxx
jnte.ft.unand.ac.id
Pada pengujian konektifitas radio berdasarkan
jarak ini menggunakan bazzer dan lcd sebagai
penanda apabila menerima data dari receiver. Data
yang dikirim dari transmitter berupa text nrftest,
apabila receiver menerima data text nrftest maka
akan merespon dengan bunyi buzzer dan tulisan
pada lcd TERKONEKSI. Tabel 2 di bawah ini
merupakan hasil pengujian pada tiap jarak.
Tabel 2 Pengujian Jarak
Jarak
Kode
(meter)
Terima
1
100
nrftest
Terkirim
2
200
nrftest
Terkirim
3
300
nrftest
Terkirim
4
400
nrftest
Terkirim
5
500
nrftest
Terkirim
6
600
nrftest
Terkirim
7
700
nrftest
Terkirim
8
800
nrftest
Terkirim
9
900
nrftest
Terkirim
10
1000
nrftest
Terkirim
11
1100
nrftest
Terkirim
1110
-
Tidak
Pengujian ke
12
Status Data
Terkirim
Berdasarkan tabel 4.8 pengujian radio dapat
bekerja dengan mengirimkan data yang berupa
text nrftest sejauh 1100 meter dengan adanya
indicator buzzer berbunyi dan lcd memunculkan
tulisan
TERKONEKSI.
Pada
pengujian
selanjutnya yaitu sejauh 1110 meter radio tidak
dapat menerima data dari receiver sehingga buzzer
tidak berbunyi dan lcd tidak menampilkan tulisan
apapun.
5. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Kelembapan sawah dapat dimonitoring dari
jarak jauh melalui semartphone dan pintu air dapat
membuka atau menutup secara otomatis dengan
membaca kelembapan pada tanah sawah.
2. Radio dapat berkomunikasi secara maksimal
yaitu dengan jarak terjauh mencapai 1100 m
https://doi.org/10.25077/xxxxx
jnte.ft.unand.ac.id
sesuai yang tertera pada datasheet.
3. Pengiriman data yang dikirim adalah
kelembapan tanah, dan kondisi air penerimaan
data yang ditrima adalah kelembapan tanah dan
juga kondisi air.
Daftar Pustaka
[1] Pujuarti, “Implementasi Real Time Monitoring
Lahan Pertanian pada Tanaman Padi
Menggunakan Smart Sensor,” Univ. Sumatera
Utara, 2018.
[2] N. Sutrisno and N. Heryani, “DUKUNGAN
PEMBANGUNAN IRIGASI DAN LAHAN
KERING TERHADAP KEMANDIRIAN
PANGAN” pp. 30–48, 2015.
[3] A. S. Putra, H. Sukri, and K. Zuhri, “Sistem
Monitoring Realtime Jaringan Irigasi Desa
(JIDES) Dengan Konsep Jaringan Sensor
Nirkabel,” IJEIS (Indonesian J. Electron.
Instrum. Syst., vol. 8, no. 2, p. 221, 2018.
[4] W. Pamungkas, “Langganan Gagal Panen
karena Irigasi Buruk,” lampost, 22-Dec-2018.
[Online].
Available:
https://www.kompasiana.com/taofikroby/5c1f9
e20ab12ae24ff0cdd56/langganan-gagal-panenkarena-irigasi-buruk.
[5] A. N. Ariana and Z. Abidin, “Rancang Bangun
Sistem Irigasi Pembibitan Pengkondisian
Lahan Padi Berbasis Atmega328 Dan
Monitoring Jarak Jauh Dengan Radio
Frekuensi 433 Mhz,” J. Tek., vol. 10, no. 1, p.
999, 2018.
[6] Daon, “Jaringan 4G Menjangkau 55,5% Desa
di Indonesia,” kominfo, 2018. [Online].
Available:
https://www.kominfo.go.id/content/detail/1523
9/jaringan-4g-menjangkau-555-desa-diindonesia/0/sorotan_media.
[7] M. Shadri, “Rancang Bangun Alat Transmisi
Data Temperatur Gunung Api Menggunakan
Transceiver nRF24L01+,” J. Fis. Unand, vol. 6,
no. 3, pp. 195–201, 2017.
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

Secuplik Kuliner Sepanjang Danau Babakan

2 Cards oauth2_google_2e219703-8a29-4353-9cf2-b8dae956302e

Card

2 Cards

Create flashcards