RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA SISTEM IRIGASI ...eprints.umk.ac.id/11682/1/Hal. Judul.pdf · LAPORAN SKRIPSI RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA ... terhubung dengan mikrokontroler

i

LAPORAN SKRIPSI

RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA

SISTEM IRIGASI OTOMATIS UNTUK LAHAN

PERSAWAHAN PADI DENGAN SUPPLY MANDIRI

MASBAIKI

NIM.201552033

DOSEN PEMBIMBING

Noor Yulita Dwi Setyaningsih, S.T., M.Eng.

Dr. Solekhan, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2019

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA

SISTEM IRIGASI OTOMATIS UNTUK LAHAN

PERSAWAHAN PADI DENGAN SUPPLY MANDIRI

MASBAIKI

NIM. 201552033

Kudus, 30 Agustus 2019

Mengetahui,

Pembimbing Utama,

Noor Yulita Dwi Setyaningsih, S.T., M.Eng

NIDN. 0610079002

Pembimbing Pendamping,

Dr. Solekhan, S.T., M.T.

NIDN. 0619057201

Mengetahui,

Koordinator Skripsi

Imam Abdul Rozaq S.Pd., M.T.

NIDN. 0629088601

iii

HALAMAN PENGESAHAN

RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA SISTEM

IRIGASI OTOMATIS UNTUK LAHAN PERSAWAHAN

PADI DENGAN SUPPLY MANDIRI

MASBAIKI

NIM. 201552033


Menyetujui,

Ketua Penguji,

Mohammad Iqbal, S.T., M.T.

NIDN. 0619077501

Anggota Penguji I,

Budi Gunawan, S.T., M.T.

NIDN. 0613027301

Anggota Penguji II,

Noor Yulita Dwi Setyaningsih, M.Eng

NIDN. 0610079002

Mengetahui,

Dekan

Fakultas Teknik

Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

NIDN. 0601076901

Ketua Program Studi

Teknik Elektro

Mohammad Iqbal, S.T., M.T.

NIDN. 0619077501

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama :

NIM :

Tempat & Tanggal Lahir :

Judul Skripsi :

Masbaiki

201552033

Kudus, 09 November 1996

Rancang Bangun Kendali Tinggi Air Pada Sistem

Irigasi Otomatis Untuk Lahan Persawahan Padi

Dengan Supply Mandiri

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil

penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah laporan

maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini. Seluruh ide,

pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi dengan cara

penulisan referensi yang sesuai.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di

kemudian hari terdapat penyimpangan dan tidak benaran dalam pernyataan ini, maka

saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain

sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.

Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari

pihak mana pun.


Yang memberi pernyataan,

Masbaiki

NIM. 201552033

v

RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA SISTEM IRIGASI OTOMATIS UNTUK LAHAN PERSAWAHAN PADI DENGAN SUPPLY

MANDIRI

Nama mahasiswa : Masbaiki

NIM : 201552033

Pembimbing :

1. Noor Yulita Dwi Setyaningsih, S.T., M.Eng.

2. Dr. Solekhan, S.T., M.T.

RINGKASAN

Air merupakan hal yang sangat penting untuk memenuhi kebutuhan tumbuhan. Pengairan atau irigasi merupakan faktor penting dalam industri pertanian dan perkebunan. Irigasi dapat memengaruhi hasil dari pertanian dan perkebunan. Beberapa ancaman serius yang dihadapi industri tersebut salah satunya adalah semakin menurunnya ketersediaan air. Untuk itu dibutuhkan upaya untuk menggunakan air secara tepat.

Metode yang digunakan adalah research and development dengan pencarian materi, perancangan alat kemudian pembuatan alat sistem kendali ketinggian air pada sistem irigasi persawahan otomatis, dan pemasangan empat sensor ultrasonik yang terhubung dengan mikrokontroler Arduino Mega pada setiap sudut replika sawah, pengambilan data sampai menganalisa. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sensor ultrasonik HC-SR04, pengujian sensor soil moisture SEN0114, dan pengujian respon sistem. Sehingga dapat terciptanya sebuah prototipe yang dapat mengendalikan ketinggian air pada sistem irigasi otomatis untuk lahan persawahan padi dengan supply mandiri.

Penelitian ini menghasilkan sistem kendali ketinggian air pada sistem irigasi otomatis untuk tanaman padi dari usia 1 hari sampai panen. Dari pengujian diperoleh saat umur 1 – 21 hari dengan setting point ketinggian air 3 cm didapatkan respon sistem steady state dari kondisi awal tanah kering membutuhkan waktu 2 menit 23 detik, sedangkan saat kondisi awal tanah basah waktu steady state yang dibutuhkan 2 menit 34 detik untuk usia 21 – 45 hari dengan setting point ketinggian air 7 cm didapatkan respon sistem steady state dari kondisi awal tanah basah waktu steady state dibutuhkan 2 menit 38 detik, sedangkan untuk usia 45 hari – panen dengan setting point ketinggian air 5 cm didapatkan respon sistem steady state dari kondisi awal basah waktu steady state dibutuhkan 6 menit 5 detik.

Kata Kunci : Irigasi, Arduino Mega, Sensor Ultrasonik HC-SR04, Sensor Soil

Moisture SEN0114.

vi

DESIGN OF HIGH WATER CONTROL IN AUTOMATIC IRIGATION SYSTEM FOR RICE LAND USING STANDALONE SUPPLY

Student Name : Masbaiki

Student Identity Number : 201552033

Supervisor :

1. Noor Yulita Dwi Setyaningsih, S.T., M.Eng.

2. Dr. Solekhan, S.T., M.T.

ABSTRACT

Water is very important to meet the of plants,irrigation is an important factor in the agriculture and plantation industries. Irrigation can affect the results of agriculture and plantations, some serious threats faced by the industry one of which is the declining availability of water. This rrequires efforts to use water appropriately.

The method used is research and development by searching material, designing tools and then making tools for water level control systems in automatic rice field irrigation systems, and installing four ultrasonic sensors connected to the Arduino Mega microcontroller at each corner of the rice field replica, taking data to analyze. Tests carried out include testing the ultrasonic sensor HC-SR04, testing the soil moisture sensor SEN0114, and testing the system response. So that it can create a prototype that can control the water level in an automatic irrigation system for paddy fields with independent supply.

The reseach resulted in a water level control system in an automatic rice field irrigation system for rice plants from thr age of 1 day with a 3 cm water level setting point obtained a steady state system response from the initial conditions of dry soil takes 2 minutes 23 seconds, while when the initial conditions are wet the steady state takes 2 minut 34 seconds for age 21 – 45 days with a water level setting point of 7 cm obtained a steady state system response from the initial conditions of wet soil steady state takes 2 minutes 38 seconds, while for age 45 days – harvesting with a water level setting point of 5 cm obtained a steady state system response from wet initial condition steady state takes 6 minutes 5 seconds. Keywords: Irrigation, Arduino Mega, Ultrasonic HC-SR04 Sensor, Soil Moisture SEN0114 Sensor.

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’ alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Alhamdulillah, dengan segala puji bagi Allah SWT tuhan pencipta alam

semesta yang telah melimpahkan segala rahmat, nikmat dan hidayah-Nya, sehingga

penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi dengan judul “ Rancang

Bangun Kendali Tinggi Air Pada Sistem Irigasi Otomatis Untuk Lahan Persawahan

Padi Dengan Supply Mandiri”. Penulisan laporan beserta seluruh kegiatan skripsi ini

merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan S-1 Teknik

Elektro di Universitas Muria Kudus.

Selama pelaksanaan seluruh kegiatan skripsi beserta penulisan laporannya,

tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa pihak, untuk itu penulis

mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Bapak H. Juanda dan Ibu Hj. Waldati S.Pd. selaku orang tua yang sabar

memberi dorongan motivasi, semangat, kasih sayang yang tulus serta iringan

do’a tiada hentinya beliau berikan.

2. Bapak Dr. Suparnyo, S.H., M.S. selaku Rektor Universitas Muria Kudus.

3. Bapak Mohammad Dahlan, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muria Kudus.

4. Bapak Mohammad Iqbal, S.T., M.T. selaku ketua program Studi Teknik

Elektro Universitas Muria Kudus.

5. Ibu Noor Yulita Dwi Setyaningsih, S.T., M.Eng. selaku sekaligus dosen

pembimbing I yang telah memberikan ide, motivasi, gagasan dalam

pelaksanaan skripsi

6. Bapak Dr. Solekhan, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang sabar

memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penyusunan skripsi

ini.

7. Bapak Budi Gunawan, S.T., M.T., Bapak Iman Abdul Rozaq, S.T., M.T. dan

F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd. Selaku dosen Teknik Elektro Universitas

Muria Kudus yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis.

8. Bapak Budi Cahyo Widodo, S.T. sebagai Laboran Teknik Elektro Universitas

Muria Kudus yang telah memberikan kemudahan bagi penulis dalam

peminjaman alat praktikum selama perkuliahan maupun di luar jam kuliah.

9. Teman kuliah di Teknik Elektro Universitas Muria Kudus khususnya angkatan

2015, teman yang humoris, teman seperjuangan selama kuliah dari awal masuk

kuliah sampai wisuda.

viii

10. Adib Lazwar, ST dan seluruh kakak tingkat Teknik Elektro angkatan 2013 dan

2014, yang telah memberikan nasehat, motivasi, saran, serta ilmu yang

bermanfaat bagi penulis.

11. Anggota club Suzuki Katana Jimny Indonesia chapter Kudus (SKIn Kudus)

yang selalu mensupport dalam berkegiatan sosial maupun kegiatan lainnya.

Semoga menjadi catatan amal tersendiri di hari perhitungan kelak dan Allah

SWT memberi balasan berkali-kali lipat atas jasa setra budi baik mereka yang telah

membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi sekaligus pembuatan laporan ini.

Penulis menyadari sebagai manusia biasa bahwa adanya kekurangan dalam

penulisan laporan skripsi ini, karena itu penulis menerima kritik, saran serta masukan

yang membangun dari pembaca. Akhir kata penulis berharap semoga buku laporan

skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan untuk para pembaca umum.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Kudus, 01 Februari 2019

Penulis

ix

DAFTAR ISI

LAPORAN SKRIPSI .................................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN . .............................................................................. ...iii

PERNYATAAN KEASLIAN .................................................................................. iv

RINGKASAN ............................................................................................................ v

ABSTRACT ............................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .............................................................................................. vii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xv

DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH ............................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah ...................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah............................................................................................ 3

1.4 Tujuan ........................................................................................................... 3

1.5 Manfaat ......................................................................................................... 4

BAB II TINJUAN PUSTAKA .................................................................................. 5

2.1 Penelitian Terkait .......................................................................................... 5

2.2 Budidaya Padi ............................................................................................... 7

2.3 Charger Controller ........................................................................................ 8

2.4 Sel Surya ....................................................................................................... 8

2.5 Accumulator (Aki) ........................................................................................ 9

2.6 Inverter ........................................................................................................ 10

2.7 Arduino Mega ............................................................................................. 11

2.8 Sensor Soil Moisture SEN0114 ................................................................... 11

2.9 Alat Ukur Kelembapan Tanah Seri ETP 306 .............................................. 12

2.10 Motor Pompa Mini ...................................................................................... 13

2.11 Sensor Ultrasonik HC-SR04 ....................................................................... 13

x

2.12 Real Time Clock (RTC) ............................................................................... 15

2.13 Relay ............................................................................................................ 15

2.14 Modul Inter Integrated Circuit ................................................................... 16

2.15 LCD 16x2 .................................................................................................... 16

2.16 Respon Sistem ............................................................................................. 17

BAB III METODOLOGI ........................................................................................ 18

3.1 Metode Yang Digunakan ............................................................................ 18

3.2 Tempat dan Waktu ...................................................................................... 18

3.3 Tahapan Alur Penelitian .............................................................................. 18

3.4 Study Literature .......................................................................................... 19

3.5 Perancangan Hardware ............................................................................... 20

3.5.1 Skema Panel Surya ................................................................................. 21

3.5.2 Skema Rangkaian Kendali ..................................................................... 22

3.6 Perancangan Software ................................................................................. 23

3.7 Perancangan Alat ........................................................................................ 25

3.8 Pengambilan Data Alat Sistem Irigasi Persawahan Otomatis..................... 26

3.8.1 Proses Karakterisasi ............................................................................... 27

3.8.2 Proses Kalibrasi Alat Dengan Alat Ukur ............................................... 27

3.8.3 Pengujian Keseluruhan Alat ................................................................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 28

4.1 Hasil Pembuatan Prototipe .......................................................................... 28

4.2 Hasil Pengujian LCD .................................................................................. 29

4.3 Hasil Proses Karakterisasi ........................................................................... 31

4.3.1 Hasil Karakterisasi Sensor Soil Moisture SEN0114 ............................. 31

4.3.2 Hasil Karakterisasi Sensor Ultrasonik HC-SR04 Pada Tandon Air ..... 32

4.3.3 Hasil Karakterisasi Sensor Ultrasonik HC-SR04 Pada Replika Sawah 35

4.4 Hasil Proses Kalibrasi ................................................................................. 43

4.4.1 Hasil Kalibrasi Sensor Soil Moisture SEN0114 ................................... 43

4.4.2 Hasil Kalibrasi Sensor Ultrasonik HC-SR04 Pada Tandon Air ............ 45

4.4.3 Hasil Kalibrasi Sensor Ultrasonik HC-SR04 Pada Replika Sawah ...... 46

4.5 Hasil Pengujian Pada Tandon Air ............................................................... 51

4.6 Hasil Pengambilan Data Keseluruhan Sistem ............................................. 53

xi

4.6.1 Hasil Pengambilan Data Ketinggian Air Pada Padi Usia 1-21 Hari .... 53



4.6.4 Hasil Pengambilan Data Ketinggian Air Pada Padi Usia 21-45 Hari .. 58

4.6.5 Hasil Pengambilan Data Ketinggian Air Pada Padi Usia 21-45 Hari .. 59

4.6.6 Hasil Pengambilan Data Ketinggian Air Pada Padi Usia 45

Hari-Panen............................................................................................ 61

4.7 Perbandingan Data Dengan Penelitian Terkait Sebelumnya ..................... 62

BAB V PENUTUP .................................................................................................... 64

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 64

5.2 Saran ........................................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 65

LAMPIRAN .............................................................................................................. 68

BIODATA PENULIS

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 PWM Charger Controller ..................................................................... 7

Gambar 2.2 Panel Surya SUNLITE 10 WP .............................................................. 8

Gambar 2.3 Aki ......................................................................................................... 9

Gambar 2.4 Inverter .................................................................................................. 9

Gambar 2.5 Arduino Mega ..................................................................................... 10

Gambar 2.6 Sensor Soil Moisture SEN0114 ........................................................... 11

Gambar 2.7 Alat Ukur Kelembapan Seri ETP306 .................................................. 11

Gambar 2.8 Motor Pompa Mini .............................................................................. 12

Gambar 2.9 Sensor Ultrasonik HC-SR04 ............................................................... 14

Gambar 2.10 Modul Relay 2 channal ....................................................................... 15

Gambar 2.11 I2C (Inter Integrated Caircuit)............................................................. 15

Gambar 2.12 LCD 16X2 ........................................................................................... 16

Gambar 3.1 Diagram Blok Prosedur Penelitian ...................................................... 18

Gambar 3.2 Blok Diagram Perancangan Hardware ............................................... 19

Gambar 3.3 Skema Panel Surya .............................................................................. 20

Gambar 3.4 Skema Rangkaian Kendali .................................................................. 21

Gambar 3.5 Flow Chart Software Sistem Irigasi Persawahan Otomatis ................ 23

Gambar 3.6 Rancang Desain Alat ........................................................................... 25

Gambar 4.1 Mekanik Keseluruhan Alat. ................................................................ 30

Gambar 4.2 Program Pengujian LCD 16x2 ............................................................ 32

Gambar 4.3 Tampilan LCD 16x2............................................................................ 32

Gambar 4.4 Karakterisasi Sensor Soil Moisture SEN0114 Dengan Penggaris ...... 34

Gambar 4.5 Karakterisasi Sensor Ultrasonik Dengan Penggaris ............................ 36

Gambar 4.6 Karakterisasi Sensor Ultrasonik 1 Dengan Penggaris. ........................ 39

Gambar 4.7 Karakterisasi Sensor Ultrasonik 2 Dengan Penggaris ......................... 41



Gambar 4.10 Grafik Ketinggian Air Pada Padi Usia 1-21 Hari Tanpa Gangguan ... 54

Gambar 4.11 Grafik Ketinggian Air Pada Padi Usia 1-21 Hari Tanpa Gangguan ... 55

Gambar 4.12 Grafik Ketinggian Air Pada Padi Usia 1-21 Hari Dengan Gangguan . 57

xiii

Gambar 4.13 Grafik Ketinggian Air Pada Padi Usia 21–45 Hari Tanpa Gangguan. 59

Gambar 4.14 Grafik Ketinggian Air Pada Padi Usia 21–45 Hari

Dengan Gangguan ............................................................................... 60

Gambar 4.15 Grafik Ketinggian Air Pada Padi Usia 45 Hari – Panen ..................... 62

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Sel Surya SUNLITE Model P-10W ........................................ 8

Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor Ultrasonik HC-SR04................................................. 13

Tabel 4.1 Pengujian LCD 16x2 .............................................................................. 30

Tabel 4.2 Hasil Karakterisasi Sensor Soil Moisture SEN0114 ............................... 31

Tabel 4.3 Hasil Karakterisasi Sensor Ultrasonik Dengan Penggaris ...................... 33

Tabel 4.4 Hasil Karakterisasi Sensor Ultrasonik 1 Dengan Penggaris ................... 35




Tabel 4.8 Hasil Kalibrasi Sensor Soil Moisture SEN0114 ..................................... 44

Tabel 4.9 Hasil Kalibrasi Sensor Ultrasonik Pada Tandon Air .............................. 45

Tabel 4.10 Hasil Kalibrasi Sensor Ultrasonik 1 ........................................................ 46




Tabel 4.14 Hasil Pengujian Pengendalian Pada Tandon Air .................................... 52

Tabel 4.15 Hasil Pengambilan Data Kondisi Tanah Kering 1-21 Hari

Tanpa Gangguan ..................................................................................... 53

Tabel 4.16 Hasil Pengambilan Data Kondisi Tanah Basah 1-21 Hari

Tanpa Gangguan ..................................................................................... 55

Tabel 4.17 Hasil Pengambilan Data Kondisi Tanah Basah 1-21 Hari

Dengan Gangguan ................................................................................... 56

Tabel 4.18 Hasil Pengambilan Data Kondisi Tanah Basah 21 – 45 Hari

Tanpa Gangguan ..................................................................................... 58

Tabel 4.19 Hasil Pengambilan Data Kondisi Tanah Basah 21 – 45 Hari

Dengan Gangguan ................................................................................... 60

Tabel 4.20 Hasil Pengambilan Data Kondisi Tanah Basah 45 Hari – Panen ........... 61

xv

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. Program Arduino Mega .................................................................. 68

LAMPIRAN 2. Hasil Pengambilan Data Ketinggian Air Pada Padi Usia 1-21 Hari

Tanpa Gangguan.............................................................................. 77


Tanpa Gangguan.............................................................................. 85


Dengan Gangguan............................................................................ 93


Tanpa Gangguan.............................................................................101


Dengan Gangguan...........................................................................109

LAMPIRAN 7. Hasil Pengambilan Data Ketinggian Air Pada Padi Usia 45 Hari –

Panen Tanpa Gangguan..................................................................117

LAMPIRAN 8. Foto Alat Kendali Ketinggian Air Pada Sistem Irigasi Otomatis Pada

Lahan Persawahan Padi Dengan Supply Mandiri...........................127

LAMPIRAN 9. Foto Buku Bimbingan.....................................................................128

xvi

DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH

RTC : Real Time Clock

ADC : Analog to Digital Converter

LCD : Liquid Crystal Display

NO : Normally Open

NC : Normally Close

DC : Direct Current

PWM : Pulse Width Modulation

IC : Integrated Circuit

I2C : Inter Integrated Circuit

SCL : Serial Clock

SDA : Serial Data

LED : Light Emmiting Diode

SRI : System of Rice Intensification

RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA SISTEM IRIGASI ...eprints.umk.ac.id/11682/1/Hal. Judul.pdf · LAPORAN SKRIPSI RANCANG BANGUN KENDALI TINGGI AIR PADA ... terhubung dengan mikrokontroler

Documents