BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tanah

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tanah adalah produk transformasi mineral dan bahan organik yang terletak
di permukaan sampai kedalaman tertentu yang dipengaruhi oleh faktor genetis
lingkungan, yakni bahan induk, iklim, organisme hidup (mikroorganisme dan
makroorganisme), topografi, dan waktu yang sangat panjang. Tanah dapat
dibedakan dari ciri-ciri bahan induk asalnya baik secara fisik, kimia, biologi,
maupun morfologinya (Rodriquez-Iturbe dan Amilcar, 2004). Tanah memiliki
kualitas yang berbeda disetiap wilayah. Pada tahun 1994 Soil Science Society of
America (SSSA) telah mendefinisikan kualitas tanah sebagai kemampuan tanah
untuk menampilkan fungsi-fungsinya dalam penggunaan lahan atau ekosistem
untuk menopang produktivitas biologis, mempertahankan kualitas lingkungan, dan
meningkatkan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan (Agehara dan Wameke,
2005).
Tanah tersusun atas beberapa unsur yaitu, udara, air dan bahan – bahan
mineral. Kadar lengas tanah sering disebut sebagai kandungan air (moisture) yang
terdapat dalam pori tanah (Handayani, 2009). Kadar lengas inilah yang digunakan
tumbuhan sebagai sumber air untuk melakukan metabolisme. Perhitungan kadar lengas
dalam bidang pertanian digunakan untuk menduga kebutuhan air tanaman, menduga
kebutuhan air selama proses irigasi dan mengetahui kemampuan suatu jenis tanah
mengenai daya simpan lengas atau airnya. Selain itu digunakan untuk mengetahui
daya tahan tanah terhadap erosi.
Nilai kadar lengas tanah dapat ditentukan dengan menggunakan metode langsung
(direct method (soil sampling)) dan metode tidak langsung (indirect method (soil
moisture sensing)). Metode pengukuran langsung pada monitoring kadar lengas
tanah secara umum tidak digunakan untuk penjadwalan irigasi karena metode
tersebut banyak gangguan, skala laboratorium, dan membutuhkan waktu yang
relatif lama (12-24 jam) (Carpena dkk., 2014). Untuk itu perlu dikembangkan suatu
sensor lengas tanah yang dapat mendukung (input feedback nilai kadar lengas
tanah) guna menentukan waktu irigasi dalam perancangan sistem irigasi otomatis.
Carpena dkk. (2012) menyatakan bahwa pengukuran kadar lengas tanah
dengan menggunakan sensor merupakan metode pengukuran yang mengukur
persentase air dalam tanah melalui kalibrasi terhadap variabel lainnya (misal,
tegangan listrik). Telah diketahui bahwa akurasi sensor tergantung atau dipengaruhi
oleh metode sensor (konduktasi, kapasitansi, dll) yang sensitif terhadap
karakteristik tanah antara lain, tekstur, temperatur, bulk density, dan salinity. Selain
itu menurut Mittebach dkk. (2012) fungsi persamaan kalibrasi yang dikembangkan
oleh produsen pada kondisi laboratorium, keakurasian pada kondisi lahan masih
jarang diketahui terutama pada jangka waktu panjang. Dean dkk. (1987)
mengatakan bahwa hubungan antara kadar lengas tanah dan pengukuran variabel
lainya harus ditentukan secara empiris (pengaplikasian pada lahan) dengan
kalibrasinya. Selain itu menurut Evett dkk. (2006) pengukuran dengan multi sensor
yang telah terkalibrasi di laboratorium (under lab condition) pada berbagai jenis
tanah yang kemudian dilakukan uji pada kondisi lahan (uji kerja) hasil pembacaan
masih ada sedikit perbedaan (overistimate atau underestimate). Oleh karena itu
pada proses pengaplikasian sensor yang telah terkalibrasi masih perlu dilakukan
proses uji kerja pada kondisi lahan untuk mengetahui keakurasian dan
penyimpangan nilai pengukuran yang terjadi pada saat pengaplikasiaan alat.
Pengukuran kadar lengas tanah dengan menggunakan metode konduktansi maupun
resistansi merupakan nilai lengas tanah hasil dari nilai tegangan maupun arus listrik
yang diterima dari kedua kutub elektroda, yang kemudian diolah (dikalibrasi)
(Adamchuk dkk,. 2004). Metode ini merupakan metode pengukuran kadar lengas
tanah yang paling sederhana. Pembacaan output sensor menggunakan sistem
kendali (mikrokontrol) yang mengintegrasikan sensor, power supply dan LCD.
Sistem
kendali
dikendalikan
oleh
sebuah
processor.
Processor
untuk
mikrokontroler sendiri bermacam – macam, pemilihan processor disesuaikan
dengan kebutuhan pengguna, contohnya pada sistem perancangan alat ukur lengas
tanah ini menggunakan processor ATMEGA2560. Pemilihan ini didasarkan pada
port ADC yang diperlukan alat ukur. Alat ukur memerlukan 9 ADC, sedangkan
ATMEGA2560 menyediakan 16 port ADC. Dengan mengetahui hubungan antara
resistansi tanah dengan kadar air, dapat dirancang suatu sensor untuk mengetahui
nilai lengas tanah. Perancangan sensor lengas tanah dengan metode yang sederhana
memudahkan pengaplikasian teknologi pertanian di kalangan petani.
1.2.Tujuan
Penelitian perancangan alat ukur lengas tanah berbasis sensor konduktansi dan
mikrokontrol ATMega2560 memiliki tujuan sebagai berikut:
1. Merancang alat ukur lengas tanah berbasis sensor konduktansi dan
mikrokontroler ATMega 2560
2. Mendapatkan persamaan kalibrasi dan mengetahui nilai error dari uji kerja
alat ukur lengas tanah yang telah dirancang.
3. Mengetahui batasan pengukuran yang mampu diukur oleh alat ukur lengas
tanah.
1.3.Manfaat
Berdasarkan penelitian perancangan alat ukur lengas tanah yang telah
dilakukan, diharap memberi beberapa manfaat sebagai berikut:
1. Mampu memberikan hasil penelitian yang nyata berupa sensor lengas tanah
yang mampu mendeteksi nilai lengas tanah dengan cepat dan mudah
dioperasikan.
2. Peneliti dapat menerapkan disiplin ilmu keteknikan yang diperoleh dari
kuliah
maupun
praktikum
untuk
menciptakan,
merancang,
dan
memecahkan permasalahan yang terjadi dalam setiap prosesnya dengan
baik.
3. Mampu mengetahui batasan pengukuran yang dilakukan oleh sensor
1.4.Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian yang dilakukan, yaitu:
1. Perancangan sensor lengas tanah dilengkapi sensor lengas tanah yang
dirangkai secara parallel dengan rumus kalibrasi berbeda bagi setiap
sensor.
2. Perancangan sensor hanya menitikberatkan pada kemampuan sensor untuk
merespon kenaikan maupun penurunan kadar lengas berdasarkan nilai
resistansi tanah.
3. Faktor-faktor sifat fisik maupun kimia yang dimiliki oleh tanah yang dapat
mempengaruhi pengukuran kinerja sensor lengas tanah masih diabaikan
dalam penelitian ini