Sistem Irigasi Pintar untuk Budidaya Raspberry pada Greenhouse Mini


1. Pendahuluan [kembali]

    Perkembangan teknologi sensor dan sistem tertanam telah memungkinkan penerapan otomasi pada bidang pertanian, khususnya dalam pengelolaan sistem irigasi. Pengaturan pemberian air yang tepat merupakan faktor penting dalam budidaya tanaman raspberry, karena kondisi kelembaban tanah yang tidak sesuai dapat mempengaruhi pertumbuhan dan kualitas tanaman. Pada greenhouse mini, proses penyiraman yang masih dilakukan secara manual cenderung kurang efisien dan berpotensi menimbulkan ketidakkonsistenan dalam pemberian air.
    Oleh karena itu, pada tugas besar mata kuliah Sensor ini dirancang sebuah Sistem Irigasi Pintar untuk Budidaya Raspberry pada Greenhouse Mini yang memanfaatkan sensor kelembaban tanah, mikrokontroler, dan pompa air sebagai aktuator. Sistem ini bekerja secara otomatis berdasarkan kondisi tanah yang terdeteksi oleh sensor serta menampilkan informasi kelembaban melalui LCD. Perancangan sistem ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi penggunaan air sekaligus menjadi sarana penerapan konsep sensor dan sistem kendali dalam aplikasi nyata.

2. Tujuan [kembali]

  1. Melengkapi tugas besar mata kuliah sistem digital yang ditugaskan oleh Bapak Darwison, M.T
  2. Merancang sistem irigasi pintar berbasis sensor kelembaban tanah pada greenhouse mini.
  3. Mengotomatisasi penyiraman tanaman raspberry menggunakan mikrokontroler dan pompa air.
  4. Menerapkan konsep sensor dalam aplikasi pertanian cerdas.

3. Alat dan Bahan [kembali]

    A. Unit Kendali
        1. Mikrokontroler STM32
           Berfungsi sebagai pusat pengendali sistem pada simulasi rangkaian. Mikrokontroler ini membaca seluruh sinyal dari komponen input, mengolah data berdasarkan logika program, dan mengendalikan komponen output sesuai dengan kondisi yang terdeteksi pada sistem irigasi dan pengaturan suhu greenhouse mini.

    B. Komponen Input
        1. Sensor Kelembaban Tanah (Soil Moisture Sensor)
            Digunakan untuk mendeteksi tingkat kelembaban tanah pada media tanam. Nilai keluaran sensor ini digunakan oleh STM32 untuk menentukan kondisi tanah, yaitu kering, normal, atau terlalu basah, sebagai dasar pengendalian pompa air dan indikator.

        2. Sensor Suhu
         Berfungsi untuk mengukur suhu lingkungan di dalam greenhouse mini. Data suhu digunakan untuk mengaktifkan heater ketika suhu rendah atau kipas ketika suhu tinggi.

        3. Flow Sensor
            
           Digunakan untuk mendeteksi dan memantau aliran air pada sistem irigasi. Sensor ini memastikan bahwa air benar-benar mengalir ketika pompa aktif.

        4. Sensor Arus WCS1600
          Berfungsi untuk memantau arus listrik yang mengalir pada beban sistem. Sensor ini digunakan sebagai indikator kondisi kerja aktuator pada simulasi rangkaian.

    C. Komponen Output
        1. Motor DC
       Digunakan sebagai aktuator utama sistem irigasi. Motor DC ini berfungsi untuk menggerakkan mekanisme pemutar pompa air sehingga air dapat dialirkan ke tanaman ketika kondisi kelembaban tanah berada di bawah ambang batas.

        2. Lampu sebagai Pemanas Ruangan
        Digunakan untuk menaikkan suhu lingkungan greenhouse mini ketika sensor suhu mendeteksi kondisi suhu rendah.

        3. Kipas
         Digunakan untuk menurunkan suhu lingkungan greenhouse mini ketika sensor suhu mendeteksi kondisi suhu tinggi.

        4. LED Indikator
          Digunakan sebagai indikator visual untuk menunjukkan kondisi kelembaban tanah dan suhu (rendah, normal, atau tinggi).

        5. Buzzer
            Digunakan sebagai indikator suara sebagai peringatan ketika kondisi kelembaban tanah atau suhu berada di luar rentang normal.

    D. Komponen Pendukung Rangkaian
        1. Relay
         Digunakan sebagai saklar elektronik untuk mengendalikan motor DC, heater, dan kipas berdasarkan sinyal kendali dari STM32.

        2. Resistor
            
         Digunakan sebagai pembatas arus pada LED dan buzzer agar bekerja dengan aman sesuai karakteristik rangkaian.

        3. Power Supply
          Digunakan sebagai catu daya pada simulasi rangkaian untuk menyuplai seluruh komponen sistem.

4. Dasar Teori [kembali]

    Soil Moisture Sensor
    Soil moisture sensor bekerja dengan prinsip pengukuran konduktivitas atau resistansi listrik pada tanah untuk menentukan tingkat kelembapannya. Sensor ini memiliki dua probe logam yang ditancapkan ke dalam tanah; ketika tanah dalam kondisi basah, kandungan air yang tinggi membuat tanah lebih mudah menghantarkan arus listrik sehingga resistansinya rendah. Sebaliknya, ketika tanah kering, kemampuan tanah untuk menghantarkan arus menurun sehingga resistansinya menjadi tinggi. Perubahan resistansi atau konduktivitas ini kemudian diterjemahkan oleh rangkaian sensor menjadi nilai analog atau digital yang dapat dibaca oleh mikrokontroler seperti Arduino. Dengan demikian, soil moisture sensor mampu memberikan informasi tentang kadar kelembapan tanah yang berguna untuk sistem monitoring atau penyiraman otomatis pada tanaman.

    Sensor Suhu
    Sensor suhu berfungsi untuk mengukur temperatur lingkungan di dalam greenhouse mini. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip perubahan karakteristik listrik suatu material akibat perubahan suhu. Perubahan suhu menyebabkan perubahan resistansi atau tegangan keluaran sensor yang selanjutnya dikonversi menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh sistem kendali.
    Sinyal keluaran sensor suhu dapat berupa sinyal analog atau digital, tergantung jenis sensor yang digunakan dalam simulasi. Data suhu yang diperoleh kemudian dibaca oleh mikrokontroler STM32 dan dibandingkan dengan nilai ambang batas suhu yang telah ditentukan. Berdasarkan hasil perbandingan tersebut, sistem dapat mengklasifikasikan suhu menjadi kondisi suhu rendah, suhu normal, dan suhu tinggi.
    Klasifikasi suhu ini digunakan sebagai dasar pengendalian aktuator seperti heater dan kipas. Sensor suhu berperan penting dalam menjaga kestabilan lingkungan greenhouse agar tetap sesuai dengan kebutuhan pertumbuhan tanaman.

    Flow Sensor

    Flow sensor digunakan untuk mendeteksi dan mengukur aliran air pada sistem irigasi. Sensor ini umumnya bekerja berdasarkan prinsip efek Hall. Aliran air yang melewati sensor akan memutar sebuah rotor yang di dalamnya terdapat magnet. Setiap kali magnet melewati elemen sensor Hall, akan dihasilkan sebuah pulsa listrik.
    Jumlah pulsa yang dihasilkan dalam satu satuan waktu sebanding dengan laju aliran air. Pulsa ini dibaca oleh mikrokontroler STM32 melalui pin input digital atau timer counter. Dengan menghitung jumlah pulsa dalam interval waktu tertentu, sistem dapat menentukan apakah air mengalir dan memperkirakan besar debit aliran air.
    Dalam sistem irigasi pintar ini, flow sensor digunakan untuk memastikan bahwa motor penggerak pompa air bekerja dengan baik dan air benar-benar mengalir menuju tanaman. Jika motor aktif tetapi tidak terdeteksi aliran air, sistem dapat memberikan indikasi adanya gangguan pada sistem irigasi.
    
    Sensor Arus WC1600
    Sensor arus WCS1600 merupakan sensor arus berbasis efek Hall yang digunakan untuk mengukur arus listrik tanpa kontak langsung dengan penghantar. Sensor ini bekerja dengan mendeteksi medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir melalui konduktor. Medan magnet tersebut kemudian dikonversi menjadi tegangan keluaran yang proporsional terhadap besar arus yang mengalir.
    Sensor WCS1600 menghasilkan tegangan keluaran analog yang memiliki titik tengah (offset) pada kondisi arus nol. Perubahan arus positif atau negatif akan menyebabkan tegangan keluaran bergeser dari titik tengah tersebut. Tegangan ini dibaca oleh ADC mikrokontroler STM32 dan dikonversi menjadi nilai arus berdasarkan sensitivitas sensor.
    Dalam sistem ini, sensor arus digunakan untuk memantau arus yang mengalir pada motor penggerak pompa air serta aktuator lainnya. Data arus ini dapat digunakan untuk mengetahui kondisi kerja beban, mendeteksi kelebihan arus, serta sebagai bahan evaluasi kinerja sistem irigasi.

    Relay
    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
    Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
    1. Electromagnet (Coil)
    2. Armature
    3. Switch Contact Point (Saklar)
    4. Spring

    Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
  • Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
  • Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
    Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

5. Percobaan [kembali]


6. Download File [kembali]

  • Download Rangkaian Proteus Sistem Irigasi Pintar untuk Budidaya Raspberry pada Greenhouse Mini disini
  • Download Datasheet Multimeter disini
  • Download Datasheet JFET disini
  • Download Datasheet Resistor disini
  • Download Datasheet Kapasitor disini
  • Download Datasheet Vsine disini

[menuju awal]

 






Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
  BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023 OLEH: Naysilla Angel 2310952054 Dosen Pengampu: Darwison, M.T Referensi:  1. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978- 602-9081-10-7, CFerila, Padang  2. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-   602-9081-10-7, CV Ferila, Padang 3 . Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  4 . Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  5 . Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005  6 . Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.  7. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2015.  
Baca selengkapnya