PENENTUAN NILAI KELEMBAPAN TANAH MENGGUNAKAN MENGGUNAKAN SENSOR SEN0057 DAN VN400 PADA TANAH KERING DAN TANAH JENUH DETERM DETERM I NI NG THE M OIST OIST OF DRIED AND SATUR SATURATED ATED SOIL SOIL USIN G SEN SEN 0057 0057 AND VN400 1
2
3
4
5
Gita Anistya Sari , Irghan M , M Ardhi Pratama K , Muhammad Subki , Ulya Rufako Kelompok 1 Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jln. Kamper Kampus IPB, Dramaga, 16680 Email:
[email protected] Abstract: Water is a very important things to human beings. Water is a main point of moistureness,
that decides how a transpiration works. Therefore, we need to estimate how moist two types of soil (dried and saturated). The practices uses two kind of sensors (VN400 and SEN0057) which is used for measuring the moist. In 0% moistureness, VN400 gets 229 and SEN0057 has 195.6, using saturated soil VN400 measures 509.15 and SEN0057 is 682.1. The values defines maximum number of moistureness. The VN400 is considered better than SEN0057 because it has smaller interval that concludes VN400 is more precise. The best censor is who has high sensitifity. This study aims to identify of soil moisture censors and making the program Arduino to read a soil moisture censor output. Keyword: Moist, Precise, Sensors
PENDAHULUAN Air mempunyai fungsi yang penting dalam tanah. Hubungan air, tanah dan tanaman tidak dapat dipisahkan, karena tanah menyimpan air yang dibutuhkan tanaman sedangkan air tanah merupakan salah satu sifat fisik yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman. Oleh karena itu, untuk dapat tumbuh dengan optimal, maka kadar air tanah (kelembapan tanah) harus tetap terjaga dalam kondisi tertentu. Kelembapan tanah adalah jumlah air yang ditahan di dalam tanah setelah kelebihan air dialirkan, apabila tanah memiliki kadar air yang tinggi maka kelebihan air tanah dikurangi melalui evaporasi, transpirasi dan transporair bawah tanah. Pengukuran kelembapan tanah dapat dilakukan dengan beberapa metode salah satunya adalah metode gravimetri metode gravimetri.. Metode gravimetri Metode gravimetri merupakan merupakan metode yang sering digunakan dan disebut pula metode yang dilakukan secara langsung melalui pengukuran perbedaan berat tanah. Namun selain dengan metode grafimetri, grafimetri, pengukuran kelembapan tanah dapat dilakukan dengan menggunakan sensor yang dibantu software dibantu software yaitu yaitu arduino uno. Sensor kelembapan tanah diletakkan pada tanah yang berfungsi mendeteksi kelembapan udara dalam tanah. Sensor kelembapan ini dihubungkan pada generator sinyal. Bila kelembapan tanah berubah, maka impedansi sensor akan berubah, sehingga frekuensi sinyal keluaran generator berubah sesuai dengan kelembapan tanah. Perubahan frekuensi ini yang kemudian dideteksi dan digunakan untuk mengetahui tingkat kelembapan tanah. Penelitian ini ditujukan untuk mengenal beberapa macam sensor kelembapan tanah, membuat program dengan software Arduino dan menampilkan hasil pembacaan oleh sensor pada komputer.
METODE PENELITIAN Penelitian mengenai pengenalan sensor kelembapan tanah dengan menggunakan SEN0057 dan VN400 dilakukan di Laboratorium Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan dengan masing-masing kelompok membawa tanah yang berbeda jenis, yaitu tanah basah (jenuh) dan tanah kering. Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sensor kelembapan tanah tipe SEN0057 dan VN400, mikrokontroller (Arduino Uno, laptop), kabel USB, tanah, serta kabel jumper. Penelitian dilakukan dengan beberapa langkah, langkah pertama menyambungkan Arduino dengan laptop menggunakan kabel USB. Karena software Arduino sebelumnya sudah diinstal, maka program tersebut dapat langsung digunakan. Kabel USB disambungkan dengan modul Arduino selanjutnya dilakukan pengaturan ports dan driver pada device manager dengan beberapa proses yaitu membuka start menu, control panel, sistem dan security, sistem, device manager. Kemudian membuka lembar kerja dan kode program diketik sesuai dengan rumus yang telah ditentukan. Karena nilai output sensor yang dikeluarkan harus dalam nilai Celcius, maka persamaan pengkonversian di ketik pada kode program tersebut. Langkah kedua adalah kabel sensor kelembapan tanah SEN0057 dipasang pada Arduino sesuai dengan pin catu dayanya. Pin catu daya (5V, A0, dan ground) sensor dikoneksikan dengan pin catu daya (5V, A0, dan ground) pada Arduino Uno, tujuannya agar output sensor suhu program yang dikeluarkan benar. Sensor kelembapan tanah SEN0057 memiliki spesifikasi sensor yaitu bekerja pada tegangan 3,3 V-5,0 V, nilai keluaran dari 0,0 V-4,2 V, dan berarus rendah 35 mA dipasang dengan wiring , untuk kabel berwarna biru pada analog output, kabel berwarna hitam pada ground (GND), dan kabel berwarna merah pada power. Pengukuran kelembapan tanah dengan sensor ini dilakukan selama 1 menit dengan waktu delay setiap 3 detik, sehingga diperoleh data sebanyak 20 nilai output kelembapan tanah. Sensor yang digunakan pada penelitian ini tidak hanya sensor SEN0057, namun sensor berikutnya yang digunakan adalah VN400 yang merupakan sensor kelembapan dengan spesifikasi sensor bekerja pada tegangan 3,3 V – 20 V DC, rentang ukur kelembapan -40°C - 85°C, akurasi 2%, output 0 – 3 V, dan berarus kurang dari 7 mA yang dipasang dengan wiring , untuk kabel berwarna merah pada power 3,3 V -20 V DC, kabel berwarna hitam pada output, dan kabel berwarna biru pada ground (GND). proses penggunaannya sama seperti SEN0057. Langkah selanjutnya adalah membandingkan nilai output sensor antara sensor SEN0057 dan VN400.
HASIL DAN PEMBAHASAN Sensor kelembapan tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi kadar air didalam tanah. Pada penelitian ini p engukuran kelembapan tanah dilakukan dengan
menggunakan dua jenis sensor kelembapan tanah yang berbeda yaitu sensor SEN0057 dan VH400. SEN0057 adalah sensor sederhana dengan dua lengan yang dibuat dari batang logam yaitu stainless steel serta dapat membaca nilai kelembapan berdasarkan tingkat resistansi listrik yang dimiliki tanah. Salah satu lengan SEN0057 berfungsi untuk mengantarkan listrik ke dalam tanah, sedangkan lengan lainnya
berfungsi sebagai penangkap aliran listrik yang bergerak melalui tanah (Vetelino, 2000). Prinsip kerja sensor VH400 adalah melalui pembacaan nilai kelembapan berdasarkan konstanta elektrik tanah yang diukur dengan metode transmission-line ketika tanah dialiri listrik oleh sensor (Mukhopadhyay, 2008). Pengukuran dilakukan pada perlakuan tanah yang berbeda yaitu tanah basah (kadar air jenuh) dan tanah kering. Pada tabel 1 didapat hasil pengukuran tanah kering dengan menggunakan sensor SEN0057, yaitu menampilkan nilai kelembapan tanah yang berkisar antara 194-198. Pengukuran dilakukan selama 1 menit dengan jeda waktu 3 detik. Sehingga didapat 20 data untuk setiap sensor. Nilai rata-rata kelembapan tanah yang didapat dengan sensor SEN0057 adalah 195.6. Perbandingan dilakukan pada tanah kering dengan melakukan pengukuran kembali tetapi dengan sensor yang berbeda. Sensor yang digunakan adalah VN400. Dengan sensor tersebut, nilai kelembapan tanah berkisar antara 224-237. Nilai maksimum pada sensor ini didapat pada detik ketiga dan nilai minimum didapat pada detik ke-45. Nilai rata-rata kelembapan tanah selama satu menit pengukuran lebih besar daripada sensor SEN0057. Sensor VN400 menunjukkan nilai rata-rata sebesar 229. Tabel 1. Nilai kelembapan tanah yang terbaca pada sensor setiap 3 detik dalam 1 menit
SEN0057
No
VN400
kering
basah
kering
basah
1
194
703
237
513
2
194
700
236
510
3
195
696
234
510
4
195
694
236
510
5
195
690
234
514
6
196
688
236
514
7
195
685
226
509
8
196
683
229
510
9
196
682
225
513
10
198
679
229
509
11
196
679
225
506
12
195
676
227
509
13
196
676
225
509
14
195
675
228
505
15
195
674
224
505
16
196
674
225
508
17
196
673
226
508
18
195
672
225
505
19
198
672
227
507
20
196
671
226
509
Tabel 2. Nilai persentase kelembapan minimum dan maksimum pada sensor
kelembapan
VN400
SEN0057
0%
229
195.6
100%
509.15
682.1
Penelitian kembali dilakukan pada tanah dalam keadaan jenuh. Dengan sensor SEN0057 nilai kelembapan berkisar antara 671-703. Nilai maksimum pada sensor ini didapat pada detik ke-tiga. Nilai maksimum terus menurun hingga titik minimum pada detik 60. Berdasarkan tabel 2 didapat rata-rata nilai kelembapan tanah berdasarkan sensor SEN0057 adalah 682.1. Nilai tersebut meningkat tinggi jika dibandingkan dengan keadaan tanah kering dengan menggunakan sensor yang sama. Kemudian pada sensor VN400 menampilkan nilai kelembapan tanah dalam keadaan jenuh yang berkisar antara 505-514. Nilai maksimum terjadi pada detik ke 15 sedangkan nilai minimum terjadi pada detik ke 42. Nilai rata-rata yang didapat dari pengukuran dengan sensor tersebut adalah 509.15. meningkat hampir dua kali jika dibandingkan dengan tanah dalam keadaan kering dengan sensor yang sama.
Gambar 1. Grafik hubungan kelembapan terhadap nilai sensor VN400 dan SEN0057
Gambar 1 menunjukan grafik hubungan kelembapan dengan nilai sensor VN400 dan SEN0057. Grafik ini didapat dari hasil plot pada tabel 2 yang berisikan 2 data hasil perhitungan rata-rata ke 20 nilai sensor pada tabel 1. Karena yang didapat hanya 2 data, maka pada grafik menunjukan kurva linier dengan didapat persamaan liniernya. Persamaan linier ini digunakan untuk mendapatkan nilai sensor pada setiap kelembapan dengan rentang 10%.
Tabel 3. Nilai sensor VN400 dan SEN0057 dengan kelembapan (%) setiap rentang 10% berdasarkan persamaan linier pada grafik
kelembapan
Nilai sensor
Nilai sensor
(%)
VN400
SEN0057
1
0
229
195.6
2
10
257.01
244.25
3
20
285.02
292.9
4
30
313.03
341.55
5
40
341.04
390.2
6
50
369.05
438.85
7
60
397.06
487.5
8
70
425.07
536.15
9
80
453.08
584.8
10
90
481.09
633.45
11
100
509.1
682.1
No
Berdasarkan tabel 3 didapat nilai sensor dengan menggunakan persamaan linier pada gambar 1. Hasil yang didapat menunjukkan nilai yang selalu naik, baik pada pengukuran dengan sensor VN400 maupun SEN0057. Pengukuran dengan sensor VN400 didapat nilai rata-rata sebesar 369.05, sedangkan dengan sensor SEN0057 didapat nilai rata-rata sebesar 438.85. Setiap kelompok menggunakan metode yang sama saat melakukan penelitian. Namun nilai yang didapat setiap kelompok cenderung berbeda. Hal ini disebabkan oleh tanah yang digunakan untuk penelitian berbeda dan tidak berasal dari sumber atau tempat yang sama serta kesalahan saat penelitian berlangsung, misalnya kurang tertancapnya sensor pada tanah yang akan diukur kelembapannya. Berdasarkan data yang didapat maka dapat ditentukan sensor mana diantara keduanya yang lebih baik digunakan untuk sensor kelembapan tanah. Sensor VN400 dianggap lebih baik dibandingkan dengan SEN0057 karena nilai yang ditampilkan oleh sensor VN400 memiliki fluktuasi nilai yang lebih kecil jika dibandingkan dengan sensor SEN0057.. Selain kedua sensor tersebut, ada beberapa contoh sensor kelembapan tanah lain yang sering digunakan yaitu sensor otomatis DHT11, PIC16F84, dan MC7825PS. Sensor otomatis seperti ini sangat dibutuhkan dalam menentukan jenis tanaman yang akan ditanam pada kondisi kelembapan tanah tertentu sehingga penggunaan sensor ini akan memudahkan para petani untuk meningkatkan produksinya.(Sinclair, 1999)
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian didapat nilai rata-rata dari 20 nilai sensor sebesar 229-509.15 dengan menggunakan sensor VN400, sedangkan untuk sensor SEN0057 didapat nilai rata-rata sebesar 195.6-682.1. Sensor VN400 dapat dianggap lebih baik penggunaannya pada pengukuran kelembapan tanah dibandingkan dengan sensor
SN0057, hal ini dikarenakan nilai output sensor dari VN400 fluktuasinya lebih kecil dibanding fluktuasi nilai output pada sensor SN0057.
Daftar Pustaka Mukhopadhyay, Subhas Chandra. 2008. Sensors. Springer: Berlin. Sinclair, Ian. 1999. Sensors and Transducers. Reed Elsevier: London. Vetelino, John. 2000. Introduction of Sensors. CRC Press: Boston Zerfani, Yulias. 2012. Soil moisture sensor. [terhubung http://www.famosastudio.com/sensors/soil-moisture-sensor (6 Oktober 2013).
berkala]
LAMPIRAN 1. Dokumentasi Alat dan Bahan Penelitian Meliputi Arduino, Sensor dan Tanah
LAMPIRAN 2. Bahasa Pemrograman atau Program Akuisisi Data yang Diinput Serta Hasil dalam Penelitian
