Sistem Irigasi Cerdas Berbasis Arduino: Rangkaian & Kode untuk Pertanian Efisien

Sistem Irigasi Cerdas Berbasis Arduino

India adalah negara di mana 70% populasi bergantung pada pertanian untuk mencari nafkah mereka. Bagi waktu ini, setiap pekerjaan dapat dilakukan dengan cara termudah dengan menggunakan mesin. Tidak diragukan lagi, otomatisasi meningkatkan produktivitas dan menghemat banyak waktu dan tenaga. Irigasi adalah bagian terpenting dari pertanian untuk menghasilkan keuntungan maksimal dari investasi Anda di lapangan. Namun, ada beberapa mesin yang dapat digunakan di lapangan pertanian oleh petani untuk meringankan pekerjaan mereka. Sayangnya, mesin-mesin tersebut tidak terjangkau bagi petani karena biaya yang tinggi. Yang mereka butuhkan adalah mesin yang sederhana dan berkenaan biaya rendah yang dapat digunakan dengan mudah untuk tujuan pertanian.

Dalam tulisan ini, kami akan membahas sistem irigasi cerdas dan sederhana yang dirancang menggunakan bahan-bahan berkenaan biaya rendah. Tujuan dari sistem irigasi ini adalah untuk mendeteksi kandungan kelembaban tanah dan menjalankan pompa motor secara otomatis.

Selain lapangan pertanian, kita juga membutuhkan sistem irigasi tanaman otomatis di rumah untuk merawat tanaman kita dalam ketiadaan kita. Melalui artikel ini, kami akan membahas proses desain proyek sistem irigasi cerdas yang dapat digunakan untuk menyirami tanaman secara otomatis sementara Anda duduk di kenyamanan rumah Anda. Anda dapat menyesuaikan jadwal penyiraman dan waktu operasi menggunakan perangkat sistem irigasi cerdas ini.

Kira-kira 50% kehilangan air disebabkan oleh ketidakefisian sistem irigasi tradisional yang menyebabkan penyiraman berlebihan. Untuk mengatasi masalah ini, kami akan merancang sistem irigasi cerdas yang memeriksa tingkat kelembaban tanah dan menyediakan air kepada tanaman secara otomatis. Ketika sirkuit menemukan cukup kelembaban di tanah, pompa motor akan mati.

Juga, kami telah menggunakan modul GSM untuk memperbarui Anda secara berkala tentang kondisi kelembaban tanah dan pompa air. Proyek ini sangat andal dan berguna untuk mengeliminasi kebutuhan tenaga manusia dari proses irigasi di lapangan.

Seperti yang dibahas di atas, kami telah menggunakan sensor kelembaban tanah untuk merasakan kelembaban di tanah. Sebelum memulai proyek, mari kita lihat komponen utama yang digunakan dalam sirkuit untuk membantu Anda memahami kerja sirkuit dengan jelas.

• Proyek Terkait: Sistem Penyiraman Tanaman & Irigasi Otomatis – Sirkuit, Kode & Laporan Proyek

Sensor Kelembaban Tanah

Terdapat dua sond dalam sensor kelembaban tanah yang digunakan untuk mengukur konten volumetrik air di tanah. Dua sond ini memungkinkan arus untuk melewati tanah dan kemudian mendapatkan nilai kelembaban yang ada di tanah.

Ketika ada air yang ada di tanah, akan ada resistensi yang lebih rendah dan oleh karena itu tanah akan menghantarkan listrik. Sebagai hasilnya, tingkat kelembaban yang dirasakan oleh sensor akan lebih tinggi. Tanah kering adalah konduktor listrik yang buruk. Ketika ada sedikit air di tanah, akan menghantarkan listrik lebih sedikit dan oleh karena itu resistensi akan lebih besar. Inilah alasan tingkat kelembaban akan lebih rendah.

Spesifikasi Teknis:

• Tegangan input – 3.3-5V
• Tegangan output- 0- 4.2 V
• Arus input- 35mA
• Tegangan output- Analog/Digital

Pinout Sensor Kelembaban Tanah:

• Vcc- Sumber daya listrik
• A0- Output analog
• D0- Output digital
• GND- Ground

Proyek Terkait: Sirkuit Alarm Hujan – Proyek Detektor Salju, Air dan Hujan

Seperti yang dibahas di atas, sensor kelembaban tanah terdiri dari dua plate konduktor yang berfungsi sebagai sond. Sensor kelembaban tanah secara sederhana bertindak sebagai dua plate konduktor. Plate pertama terhubung ke sumber daya +5v. Plate kedua terhubung langsung ke ground. Output diambil langsung dari terminal pertama pin sensor kelembaban tanah.

Sensor kelembaban tanah bekerja pada prinsip sirkuit terbuka dan tertutup. Ketika tanah kering, tidak akan ada arus yang mengalir melalui itu dan ia bekerja seperti sirkuit terbuka. Ketika tanah lembab, arus akan mulai mengalir dari satu terminal ke terminal lain, bekerja sebagai sirkuit tertutup. Kami telah menghubungkan sensor kelembaban dengan papan Arduino UNO. Kami akan membahas interfacing dan kode simulasi sirkuit di bagian lebih lanjut dari artikel ini.

• Proyek Terkait: Diagram Sirkuit Indikator Tinggi Air – Dua Proyek Sederhana

Aplikasi Sensor Kelembaban Tanah:

Perangkat ini dapat digunakan di taman rumah dan halaman untuk menghilangkan kebutuhan proses penyiraman tanaman secara manual. Ini dapat digunakan untuk tanaman dalam ruangan untuk menyediakan air secara teratur untuk irigasi.

Bagian kedua yang paling penting dari proyek ini adalah modul GSM yang digunakan bersama dengan mikrokontroler Arduino untuk komunikasi.

Modul GSM TTL SIM800:

Kami telah menggunakan modul GSM SIM800 dalam proyek sistem irigasi kami dan menghubungkannya dengan Arduino untuk mengirim dan menerima pesan. Sebuah modul GSM pada dasarnya adalah modem GSM. Perangkat ini terhubung dengan PCB untuk mengambil berbagai jenis output dari papan. Dalam proyek kami, kami telah menghubungkan modul GSM dengan Arduino dan output TTL diambil. Modul GSM empat-band ini bekerja pada frekuensi yang berkisar dari GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz dan PCS 1900MHz. Modul GSM sangat kompatibel dengan Arduino dan mikrokontroler. Modul GSM TTL SIM800 dirancang dalam ukuran 24*24*3mm untuk muat hampir setiap perangkat baik itu smartphone PDA dll.

Di Asia, sebagian besar operator telepon seluler beroperasi di band 900 MHZ. Modul GSM diproduksi dengan menghubungkan satu modem GSM ke PCB. Kemudian disediakan output RS232. Pastikan untuk memeriksa ulang persyaratan daya GSM dalam proyek Anda sebelum memilih modul GSM yang sesuai untuk perangkat Anda. Juga, selalu pilih pin output yang diaktifkan TTL untuk menghubungkannya langsung dengan Arduino tanpa ketidaknyamanan apa pun.

• Proyek Terkait: Sistem Otomasi Rumah Cerdas – Sirkuit dan Kode Sumber

Spesifikasi Teknis:

• Berdasarkan empat band
• Tegangan yang diperlukan -9VDC-12 VDC
• Sumber daya- berbasis pengatur switching
• Daya yang diperlukan- 1 MA
• Suhu operasi- -40 SAMPAI + 85 derajat Celsius

Fitur Modul GSM 800:

• Skema pengkodean- CS-1, CS-2, CS-3, CS-4 Tx power
• Mengonsumsi daya rendah
Dilengkapi dengan saluran audio yang mencakup input mikrofon dan output penerima

Sekarang Anda memiliki pengetahuan yang baik tentang kerja kedua perangkat yaitu sensor kelembaban tanah dan modul GSM. Selanjutnya, Anda harus menghubungkan kedua komponen dengan mikrokontroler Arduino.

• Tulisan Terkait: Saklar Sirkuit WiFi Cerdas – Konstruksi, Instalasi dan Kerja

Papan Arduino UNO

Sebelum membongkar detail papan Arduino UNO, biarkan kami membuat Anda sadar bahwa ada berbagai versi papan Arduino yang tersedia di pasaran yaitu Arduino mega, Arduino Due, dll. Kami telah menggunakan Arduino UNO dalam proyek kami karena ia adalah mikrokontroler termurah dan termudah untuk dihubungkan. Mikrokontroler ini terdiri dari 14 pin digital I/O dan 6 pin analog. Mikrokontroler Arduino UNO juga mendukung komunikasi serial menggunakan pin TX dan Rx. Keuntungan terbesar menggunakan Arduino adalah Anda dapat mengoptimalkan dan memodifikasi perangkat lunak dan papan Arduino sesuai kebutuhan Anda.

Interfacing Sensor Kelembaban Tanah dan Modul GSM dengan Arduino

Interfacing sirkuit ini sederhana. Anda hanya perlu mengikuti diagram sirkuit.

Pertama, hubungkan pin analog sensor kelembaban tanah ke pin analog 1 Arduino. Sekarang, hubungkan VCC dan GND sensor ke 5V dan GND Arduino.

Selanjutnya, masukkan kartu sim ke dalam modul. Sekarang, Anda perlu menghubungkan modul GSM ke sumber daya. Kami menggunakan modul 12V jika Anda memiliki modul 5V maka Anda dapat langsung memberinya daya dengan 5V Arduino. Hubungkan sumber daya 12V seperti yang ditunjukkan dalam diagram sirkuit. Sekarang, hubungkan pin GND modul dengan GND Arduino. Hubungkan pin ST modul dengan pin digital 9 Arduino dan pin SR modul dengan pin digital 10 Arduino. Kami juga telah menghubungkan LCD untuk menampilkan tingkat kelembaban yang dirasakan. Hubungkan LCD seperti yang ditunjukkan dalam diagram sirkuit juga hubungkan pot untuk mengatur kontras LCD.

• Proyek Terkait: Pengukuran Jarak Menggunakan Arduino dan Sensor Ultrasonik

Hubungkan relai dan transistor menggunakan diagram driver relai.

Sekarang kumpulkan komponen yang disebutkan dalam daftar di bawah dan hubungkan sirkuit seperti yang ditunjukkan dalam diagram sirkuit:

• Papan Arduino UNO
• Modul GSM
• Kabel Penghubung
• Transistor
• Tampilan LCD 16×2
• Sumber Daya
• Relai
• Pompa
• Sensor Kelembaban Tanah
• Resistor
• Konektor Terminal
• Pengatur Tegangan

Penjelasan Kode Pemrograman

Bagian pemrograman untuk proyek ini sangat mudah. Pertama, kita perlu mendefinisikan library untuk LCD dan untuk sensor kelembaban. Pada baris selanjutnya kami telah mendefinisikan pin pengirim dan penerima sensor yang terhubung ke pin digital 9 dan 10 masing-masing:

#include #include SoftwareSerial mySerial(9,10);

Sekarang, kami telah mendefinisikan beberapa variabel untuk digunakan alih-alih menggunakan nomor pin:

int M_Sensor = A0; int W_led = 7; int P_led = 13;

Pada baris selanjutnya, kami telah mendefinisikan pin LCD yang terhubung ke Arduino:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

Dalam fungsi setup, pertama kami telah menginisialisasi LCD dengan fungsi lcd.begin() dan sensor kelembaban dengan menggunakan fungsi mySerial.begin(). Kami telah meneruskan 16,2 karena LCD memiliki 16 kolom dan 2 baris dan ini menunjukkan bahwa kami akan menggunakan seluruh LCD. Selanjutnya, kami telah menginisialisasi dan mendefinisikan mode pin pin digital 13 sebagai output yang terhubung ke LED status pompa dan relai dan pin 7 sebagai pin input yang terhubung ke LED tingkat air.

void setup() { lcd.begin(16, 2); mySerial.begin(9600); pinMode(7,INPUT); pinMode(13,OUTPUT); } 

Sekarang, mari kita datang ke fungsi loop. Pada baris pertama, kami telah menghapus LCD sehingga jika ada output sebelumnya yang terhapus. Pada baris selanjutnya kami mengambil nilai sensor kelembaban dan menyimpannya dalam variabel bernama ‘Moist’:

lcd.clear(); int Moist = analogRead(M_Sensor); 

Pada baris selanjutnya kami telah memperkenalkan kondisi untuk tanah kering, lembab dan basah:

if (Moist> 700) // untuk tanah kering { lcd.setCursor(11,0); lcd.print("DRY"); lcd.setCursor(11,1); lcd.print("SOIL"); if (digitalRead(W_led)==1) //uji ketersediaan air dalam penyimpanan { digitalWrite(13, HIGH); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("PUMP:ON"); mySerial.println(“AT+CMGF=1”); delay(1000); mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”); delay(1000); mySerial.println(“PUMP:ON”); delay(100); mySerial.println((char)26); delay(1000); } else { digitalWrite(13, LOW); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("PUMP:OFF"); mySerial.println(“AT+CMGF=1”); delay(1000); mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”); delay(1000); mySerial.println(“PUMP:OFF”); delay(100); mySerial.println((char)26); delay(1000); } } if (Moist>= 300 && Moist<=700) //untuk Tanah Lembab { lcd.setCursor(11,0); lcd.print("MOIST"); lcd.setCursor(11,1); lcd.print("SOIL"); digitalWrite(13,LOW); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("PUMP:OFF"); mySerial.println(“AT+CMGF=1”); delay(1000); mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”); delay(1000); mySerial.println(“PUMP:OFF”); delay(100); mySerial.println((char)26); delay(1000); } if (Moist < 300) // Untuk Tanah Basah { lcd.setCursor(11,0); lcd.print("SOGGY"); lcd.setCursor(11,1); lcd.print("SOIL"); digitalWrite(13,LOW); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("PUMP:OFF"); mySerial.println(“AT+CMGF=1”); delay(1000); mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”); delay(1000); mySerial.println(“PUMP:OFF”); delay(100); mySerial.println((char)26); delay(1000); } delay(1000); } 

• Tulisan Terkait: Sumber Daya Variabel Menggunakan Arduino UNO – Sirkuit dan Kode

Kerja Sistem Irigasi Otomatis

Kerja sistem irigasi otomatis sangat sederhana dan mudah dipahami. Dalam proyek ini, Arduino digunakan untuk mengontrol seluruh kerja sirkuit. Pertama, ketika tidak ada kelembaban yang ada di tanah, akan ada konduksi antara dua sond sensor tanah. Sebagai hasilnya, transistor akan tetap dalam keadaan ON. Juga, pin13 Arduino akan tetap rendah. Setelah itu, Arduino akan mengirim pesan ke pengguna bahwa Tingkat kelembaban tanah normal. Motor dimatikan”. Dalam situasi ini, pompa motor akan tetap dalam keadaan “MATI”.

Ketika tidak ada kelembaban di tanah, transistor Q2 menjadi OFF. Juga, pin D7 menjadi tinggi. Akibatnya, Arduino memulai pompa air dan mengirim pesan ke pengguna bahwa Kelembaban rendah terdeteksi. Motor dinyalakan. Lagi, pompa motor akan otomatis dimatikan ketika ada cukup kelembaban di tanah yang terdeteksi oleh sensor kelembaban tanah.

• Proyek Terkait: Diagram Sirkuit Saklar Lampu Kamar Mandi Otomatis dan Operasi

Fitur Sistem Irigasi Cerdas

Sistem irigasi cerdas ini memenuhi semua kriteria sistem irigasi ideal. Beberapa fitur menguntungkan adalah:

• Sistem irigasi cerdas ini dengan mudah menyesuaikan dengan kondisi cuaca dan merasakan kelembaban sesuai untuk mengoperasikan pompa air
• Sensor kelembaban tanah dengan mudah merasakan aliran air tinggi dengan merasakan kelembaban yang ada di tanah dan oleh karena itu mematikan dan menyala otomatis
• Menggunakan sistem irigasi cerdas, Anda dapat mengelola aliran air secara jarak jauh tanpa pergi ke lapangan
• LCD yang terhubung dengan sirkuit menampilkan data kelembaban tanah secara teratur yang dapat digunakan untuk mencatat kelembaban pada berbagai saat

Proyek Terkait: Lonceng Pintu Otomatis dengan Deteksi Benda oleh Arduino

Kesimpulan

Sistem irigasi cerdas sangat berguna dalam hal produktivitas dan keandalan juga. Juga, perangkat ini mudah dirancang dan dapat dirakit menggunakan komponen elektronik yang mudah didapatkan. Mikrokontroler Arduino yang digunakan dalam perangkat lunak sangat populer dan dapat dengan mudah dihubungkan tanpa ketidaknyamanan apa pun. Kami telah menggunakan sensor kelembaban tanah untuk merasakan kelembaban di tanah.

Modul GSM digunakan dalam proyek ini untuk memberitahukan pengguna dengan mengirim pesan ke ponsel mereka. Kami juga telah menjelaskan kerja dan metode antarmuka semua komponen dengan Arduino. Kami berharap Anda sekarang akan dapat merancang sistem irigasi cerdas berkenaan biaya rendah ini untuk menghemat air dalam kehidupan sehari-hari Anda.

Proyek Terkait:

• Cara Membuat Sirkuit Tripler Tegangan?
• Daftar Ide Proyek Akhir Elektronika
• Ide Proyek Teknik Elektronika untuk Mahasiswa Teknik
• Ide Proyek Mini Elektronika Sederhana dan Dasar untuk Pemula
• Lebih Banyak Proyek Teknik Listrik & Elektronika