Sistem Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah berbasis Arduino Uno dan ESP32 dengan komunikasi Serial Peripheral Interface serta user interface Blynk dan Web, yang disusun oleh siswa TEI SMKN 1 Nglegok. Sistem Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah ini merupakan solusi teknologi yang dirancang untuk memantau kondisi tanah secara real-time, dengan fokus utama pada pengukuran suhu dan kelembapan.
Dengan menggunakan sensor canggih yang dapat mengukur suhu dan kelembapan tanah, sistem ini menyediakan data yang akurat dan terus-menerus kepada petani atau pengelola pertanian. Informasi yang dikumpulkan memungkinkan pengambilan keputusan yang lebih tepat terkait dengan irigasi, pemupukan, dan perlindungan tanaman. Misalnya, jika kelembapan tanah terdeteksi rendah, sistem ini dapat memberikan peringatan untuk melakukan penyiraman, atau jika suhu tanah meningkat, tindakan pencegahan dapat diambil untuk menghindari stres tanaman.
TeFa TEI SMKN 1 Nglegok menghadirkan produk Inovasi Alat & Proyek IoT untuk Dunia Pendidikan dan Industri.
Fitur Utama:
Pemantauan Real-Time:
Sistem ini memungkinkan Anda untuk memantau data sensor suhu dan kelembapan tanah secara real-time. Data yang dikumpulkan akan ditampilkan pada aplikasi Blynk di smartphone Anda, memudahkan pemantauan tanpa perlu berada di lokasi.
Komunikasi Sereal Peripheral Interface:
Produk ini menggunakan Serial Peripheral Interface (SPI) untuk menghubungkan Arduino UNO dengan modul ESP32, memastikan transfer data yang cepat dan andal.
Spesifikasi Teknis:
Komunikasi SPI:
Menggunakan komunikasi Serial Peripheral Interface (SPI) untuk mentransfer data antar perangkat. Kecepatan transfer data SPI pada sistem ini dapat disesuaikan hingga 10 Mbps, tergantung pada konfigurasi perangkat yang digunakan, untuk memastikan transmisi data yang cepat dan stabil.
Layar OLED:
Menggunakan modul layar OLED berukuran 0.96 inci dengan resolusi 128x64 piksel, dilengkapi dengan driver SSD1306. Layar ini dapat menampilkan teks, grafik, dan informasi visual lainnya dengan tingkat kontras tinggi dan konsumsi daya rendah. Dapat diakses melalui komunikasi I2C atau SPI, tergantung pada konfigurasi sistem.
Sensor suhu dan kelembapan:
Modul sensor DHT11 digunakan untuk membaca suhu dan kelembapan di lingkungan sekitar. Rentang pembacaan suhu sensor ini adalah 0°C hingga 50°C dengan akurasi ±2°C. Untuk kelembapan, sensor ini dapat mengukur rentang 20% hingga 80% RH dengan akurasi ±5% RH.
Mikrokontroller (Arduino Uno dan ESP32):
Sistem dapat menggunakan Arduino Uno untuk aplikasi dasar atau ESP32 untuk aplikasi yang lebih kompleks, dengan kemampuan konektivitas lebih baik seperti Wi-Fi dan Bluetooth. Keduanya mendukung pemrograman menggunakan C++ di lingkungan Arduino IDE.
Modul Directional Logic Level Converter:
Perangkat yang digunakan untuk menghubungkan dua sistem dengan tegangan logika yang berbeda, misalnya sistem yang menggunakan 3.3V dan 5V. Modul ini memungkinkan komunikasi yang aman antara perangkat yang memiliki level tegangan logika yang berbeda tanpa merusak komponen. Sebagai contoh, jika Anda ingin menghubungkan mikrokontroler yang bekerja pada 3.3V dengan perangkat lain yang bekerja pada 5V (seperti sensor atau modul komunikasi), modul ini akan memastikan bahwa sinyal dari kedua sistem diterjemahkan dengan benar, baik dari 3.3V ke 5V maupun sebaliknya.
Modul StepDown LM2596:
LM2596 adalah modul step-down (penurun tegangan) berbasis IC yang digunakan untuk mengubah tegangan input yang lebih tinggi menjadi tegangan output yang lebih rendah dengan efisiensi yang tinggi. Modul ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti sumber daya untuk perangkat elektronik, pengisian baterai, dan sistem kontrol catu daya yang membutuhkan tegangan stabil dan efisien.
Modul LM2596 bekerja dengan menggunakan teknologi switching regulator, yang lebih efisien dibandingkan dengan linear regulator tradisional. Ini mengurangi pemborosan daya yang dihasilkan oleh panas dan memungkinkan modul untuk mengonversi tegangan dari sumber dengan efisiensi mencapai 80% hingga 90%, tergantung pada kondisi beban dan desain sirkuit. Ini menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi yang membutuhkan konversi tegangan dari sumber daya seperti baterai, panel surya, atau adaptor AC ke berbagai tingkat tegangan yang diperlukan oleh perangkat.
Bahasa Pemrogaman C++:
Sistem ini diprogram menggunakan bahasa pemrograman C++ pada platform Arduino IDE. Kode pemrograman ini dapat dijalankan pada Arduino Uno maupun ESP32 untuk membaca data dari sensor DHT11, mengirimkan informasi melalui SPI ke layar OLED, dan mengontrol perangkat lainnya.
Sistem Monitoring Suhu Dan Kelembaban Tanah
Sistem Monitoring Suhu dan Kelmbaban Tanah adalah perangkat yang digunakan untuk memantau kondisi lingkungan tanah,keunggulan utama dari sistem monitoring suhu dan kelembapan tanah adalah kemampuannya untuk memberikan data yang akurat dan terkini tentang kondisi tanah, yang memungkinkan keputusan yang lebih tepat dan berbasis data dalam pengelolaan tanaman dan pertanian. Hal ini sangat penting untuk meningkatkan hasil pertanian dan efisiensi sumber daya seperti air dan pupuk. Sistem ini terdiri dari tiga sensor : sensor Humidity, sensor DHT11, dan layar OLED. Data yang dikumpulkan oleh sensor-sensor ini kemudian dikirimkan ke sistem pemantauan atau kendali melalui jaringan Internet of Things (IoT) dengan menggunakan Komunikasi Serial Peripheral Interface.
Modul Step Down LM2596
Modul Stepdown LM2596 merupakan Modul DC Buck Conver2596ter yang pada rangkaian nya menggunakan IC LM2596S yang berfungsi untuk mengubah tingkatan tegangan DC menjadi lebih rendah dibanding tegangan masukannya. Tegangan masukan dapat dialiri tegangan berapa pun antara 3 Volt hingga 40 Volt DC. Lalu outputnya akan diubah menjadi tegangan yang lebih rendah di antara 1,5 Volt hingga 35 Volt DC.
IC LM2596S ini dirangkaikan dengan komponen elektronika seperti kapasitor menggunakan SMD SolidCapacitor merk Sanyo yang terkenal dengan kualitasnya yang prima, induktor berintikan ferrite-drum induktansi tinggi (high-Q inductance) dengan pelindung magnetik, multi-turn potentiometer dengan resolusi dan akurasi hambatan yang tinggi (bukan potensiometer biasa yang resolusinya rendah), dan dioda SMD tipe Schottky SS54 yang bersifat low dropout (LDO) voltage.
Gambar 1.3 Schematics Module Step Down LM2596
Modul Sensor DHT11
Module sensor DHT 11 ini adalah sensor yang mampu mendeteksi suhu (temperature) dan kelembapan (humidty) pada area sekitar sensor. Dalam sensor ini terdiri dari termistor untuk mengecek suhu dan kapasitif sensor untuk mengecek kelembapan. Biasanya sensor ini langsung dikemas dengan modul sehingga dalam modul tersebut sudah terdapat sensor dan chip untuk mengubah tegangan analog menjadi sinyal digital[2].
Gambar 1.4 Pin Out Modul DHT 11
Modul Sensor Layar OLED (SSD1306)
OLED adalah Organic Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya sebagai respons terhadap arus listrik. Layar OLED bekerja tanpa lampu latar sehingga dapat menampilkan tingkat hitam yang pekat. Ukurannya kecil dan bobotnya lebih ringan daripada Liquid Crystal Displays.
Layar OLED 128x64 adalah tampilan grafis dot matrix sederhana. Layar ini memiliki 128 kolom dan 64 baris yang membuatnya memiliki total tampilan 128x64 = 8192 piksel . Dengan hanya menyalakan/mematikan led piksel ini, kita dapat menampilkan gambar grafis dalam bentuk apa pun di atasnya.
Layar OLED digerakkan oleh IC driver SSD1306. SSD1306 adalah driver OLED CMOS dengan pengontrol untuk sistem tampilan grafis dot-matrix OLED. Berkat penggunaan driver SSD1306, jumlah komponen eksternal yang dibutuhkan dan konsumsi daya berkurang.
Modul Soil Moisture(DS18B20)
Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino.Sensor kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik mnggunakan hidroton.
Soil Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai amplifier sinyal.
Modul Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan pengendali mikro dengan sumber terbuka yang berbasis mikrokontroler Microchip ATmega328P. Pengembangnya ialah Arduino.cc dan awalnya dirilis pada tahun 2010.[2][3] Papan ini dilengkapi dengan set pin masukan/keluaran (I/O) digital dan analog yang dapat dihubungkan ke berbagai kartu ekspansi (perisai) dan sirkuit lainnya. Arduino Uno memiliki 14 pin I/O digital (enam yang mampu menghasilkan keluaran modulasi lebar pulsa), 6 pin I/O analog, dan dapat diprogram dengan Arduino IDE (Integrated Development Environment), melalui kabel USB tipe B.[4] Hal ini dapat didukung oleh kabel USB atau dengan baterai 9-volt eksternal, meskipun menerima tegangan antara 7 dan 20 volt.
Modul ESP32
ESP32 merupakan sebuah mikrokontroler yang dikenalkan oleh Espressif System dan merupakan penerus dari mikrokontroler ESP8266. Salah satu kelebihan yang dimiliki oleh ESP32 adalah sudah terdapat Wifi dan Bluetooth di dalamnya, yang akan sangat mempermudah pembuatan sistem IoT yang memerlukan koneksi wireless. Fitur-fitur tersebut tidak ada di dalam ESP8266, sehingga ESP32 merupakan sebuah Upgrade dari ESP8266.
Modul Directional Logic Level Converter
Papan logic level converter sering diperlukan jika bekerja dengan dua atau lebih sistem yang mempergunakan tingkat tegangan yang berbeda. Sistem yang bekerja di tingkat tegangan 3.3 V dan tidak memiliki toleransi tegangan sampai 5 V akan sangat mungkin mengalami kerusakan. Untuk mencegahnya diperlukan sistem yang mengalihkan level logika digital dari sistem 5 V dari dan ke level 3.3 V.
Penggunaan sistemnya cukup sederhana, yang penting untuk diingat adalah bahwa sumber tegangan di kedua sisi perlu dihubungkan. Jika misalnya sisi 3.3 V tidak memiliki catau daya sendiri maka pergunakan sumber lain dengan tegangan yang sama sebesar 3.3 V. Contohnya dari papan Arduino, hubungkan 5 V dan 3.3 V ke pin masing-masing yang sesuai. Adapun pin Gnd sudah terhubung antar sisi, sehingga level yang dikonversi diukur berdasarkan acuan yang sama. Jadi, Gnd untuk sistem (termasuk untuk ground sisi 3.3 V) bisa didapatkan hanya dari satu hubungan ke GND pada papan Arduino.
BLOK DIAGRAM
Diagram blok menggambarkan komponen sistem secara umum dan hubungan antara komponen yang digunakan. Pada sistem Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah ini, saya menggunakan 3 buah sensor,DHT11 untuk mendeteksi suhu,Soil moisture untuk mendeteksi kelmbapab tanah,dan Layar OLED untuk mendata suhu dan kelembapan tanah.
SCHEMATICS MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN TANAH
Pembuatan skematik diagram dari sistem Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah, saya menggunakan perangkat lunak EAGLE. EAGLE (Easily Applicable Graphical Layout Editor) adalah perangkat lunak desain elektronik yang digunakan untuk membuat skema rangkaian elektronik (schematics) dan tata letak papan sirkuit cetak (PCB).
PCB View
CARA KERJA SISTEM MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN TANAH
Cara kerja sistem Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah ini pertama-tama melibatkan pengambilan data dari sensor Soil Moisture, DHT11. Sensor Soil Moisture dikalibrasi untuk mendeteksi kelembapan tanah, sensor DHT11 digunakan untuk mengukur suhu . Kedua variabel ini kemudian diolah oleh kontroler Arduino uno. Data yang telah diolah dikirim melalui komunikasi Serial Peripheral Interface, dan data tersebut ditampilkan pada layar SSD1306 128x68 OLED. Data yang dikirim akan diterima oleh perangkat receiver menggunakan kontroler ESP32 yang berfungsi sebagai IoT untuk mengirim data sensor ke aplikasi Blynk.
Meyiapkan Adaptor
Langkah pertama yang harus dilakukan adalah menyiapkan 1 buah adaptor. Gunakan adaptor dengan output tegangan 9Volt – 24Volt dan arus sebesar 2 Ampere.
Menghubungkan DC Connector Adaptor
Langkah kedua, sambungkan soket DC Connector jenis male pada ujung kabel adaptor ke soket DC Connector jenis female yang terdapat pada box transmitter . Berikut adalah gambaran pemasangan adaptor yang benar.
Memasang DC Connector adaptor pada box transmiter.
Connect to WiFi
Sebelum Anda mulai menggunakan aplikasi Blynk, langkah pertama yang perlu Anda lakukan adalah menghubungkan Device Receiver Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah ke jaringan WiFi yang tersedia. Berikut adalah langkah-langkah yang harus Anda ikuti:
- Login WiFi Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah
Pada perangkat penerima (Device Receiver) saat pertama kali diaktifkan dan belum pernah terhubung ke WiFi, perangkat secara otomatis akan memancarkan sinyal WiFi Access Point. Untuk terhubung, ikuti langkah-langkah berikut:
- tap "Terhubung" atau "Connect Buka pengaturan Wi-Fi pada perangkat seluler Anda.
- Temukan dan pilih jaringan WiFi dengan SSID berikut:
- SSID : omagaa
- Setelah mfemilih SSID, Anda akan diminta memasukkan kata sandi (password).
- Password : 11111111
- Masukkan kata sandi yang sesuai, kemudian."
Sekarang, perangkat seluler Anda akan terhubung ke WiFi Access Point perangkat penerima (Device Receiver) Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah. Secara otomatis pada smartphone akan langsung diarahkan ke WiFi Manager untuk menghubungkan WiFi ke Perangkat.
- Configurasi WiFi Manager
Setelah smarphone terhubung ke WiFi Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah, Smartphone anda akan otomatis dialihkan ke WiFi Manager untuk mengatur koneksi WiFi ke perangkat receiver Monitoring Suhu dan Kelembapan Tanah.
Temperature Secara Real-Time di Website
- google.com
- detik.com
- kemdikbud.go.id
- beranda.html
- tentang-kami.html
- kontak.html
Temperature Secara Real-Time di App Blynk
Kelembapan Secara Real-Time
