Rancang Bangun Alat Pengukur Unsur Hara Tanah NPK (Nitrogen, Fosfor, Kalium) Studi Kasus Tanaman Cabai Rawit Berbasis Arduino Nano v3 ATMega328P

0. Background Research

1. Abstrak (indonesia)

Tanah yang subur merupakan kebutuhan yang primer bagi tanaman, kualitas media tanam mempengaruhi pertumbahan bagi tanaman. Untuk meningkatkan hasil panen dan mempermudah petani dalam mengukur jumlah kandungan unsur hara tanah, maka pentingnya inovasi dalam pengembangan teknologi.

Sehingga perlu dirancang sebuah alat pengukur jumlah kandungan unsur hara tanah nitrogen, fosfor dan kalium (NPK) sesuai kebutuhan pengujian atau budidaya, sensor NPK yang berfungsi untuk mendeteksi unsur hara dalam tanah dan dapat bekerja jika ujungnya dari sensor dicolokkan ke tanah yang ingin mereka deteksi, hasilnya terdeteksi oleh Sensor akan dikirim dalam bentuk data sinyal analog ke Arduino Nano v3 ATMEGA328P, yang akan diproses dan ditampilkan di layar.

2. Abstack

Fertile soil is a primary need for plants, the quality of planting media affects the growth of plants. To increase crop yields and make it easier for farmers to measure the amount of soil nutrient content, the importance of innovation in technology development.
So it is necessary to design a tool to measure the amount of soil nutrient content of nitrogen, phosphorus and potassium (NPK) according to the needs of testing or cultivation, NPK sensors that function to detect nutrients in the soil and can work if the tip of the sensor is plugged into the soil they want to detect, the results detected by the sensor will be sent in the form of analog signal data to Arduino Nano v3 ATMEGA328P, which will be processed and displayed on the screen.

Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)

Keyword : Arduino Nano v3 Atmega 328P, Sensor RS 485NPK.

3. Problem

4. Solving

5. Dokumen

Proposal Skripsi
Presentasi Seminar Proposal
Laporan Skripsi
Presentasi Sidang Pendadaran

6. Alat dan Bahan

Arduino Nano v3 ATMega328P
Sensor NPK
Modbus Modul RS485
Step up Module Converter
LCD 20×4 I2C
Battery 18650
Socket Battery 18650
Modul Charger Battery 18650

7. Skematik Rangkaian

8. Arduino Code

#include <SoftwareSerial.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);

#define RE 8
#define DE 7

const byte nitro[] = {0x01,0x03, 0x00, 0x1e, 0x00, 0x01, 0xe4, 0x0c};
const byte phos[] = {0x01,0x03, 0x00, 0x1f, 0x00, 0x01, 0xb5, 0xcc};
const byte pota[] = {0x01,0x03, 0x00, 0x20, 0x00, 0x01, 0x85, 0xc0};
  
int values[11];
SoftwareSerial mod(2,3);

void setup()
{
 Serial.begin(9600);
  mod.begin(4800);
  pinMode(RE, OUTPUT);
  pinMode(DE, OUTPUT);

lcd.init(); 
lcd.clear();                  
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(5,0);
  lcd.print("Unsur Hara");
  lcd.setCursor(7,1);
  lcd.print("Tanah");
   lcd.setCursor(8,2);
  lcd.print("NPK");
   lcd.setCursor(2,3);
  lcd.print("Agil Soni Arafat");
   delay(3000);
}

void loop() 
{

byte val1,val2,val3;
  val1 = nitrogen();
  delay(250);
  val2 = phosphorous();
  delay(250);
  val3 = potassium();
  delay(250);

  Serial.print("Nitrogen: ");
  Serial.print(val1);
  Serial.println(" mg/kg");
  Serial.print("Phosphorous: ");
  Serial.print(val2);
  Serial.println(" mg/kg");
  Serial.print("Potassium: ");
  Serial.print(val3);
  Serial.println(" mg/kg");
  delay(2000);
 
  lcd.clear();

  lcd.setCursor(5,0);
  lcd.print("Pengukuran");

  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("N");
  lcd.setCursor(9,1);
  lcd.print(val1*3382/255);
  lcd.print(" ppm");

  lcd.setCursor(0,2);
  lcd.print("P");
  lcd.setCursor(9,2);
  lcd.print(val2*1926/255);
  lcd.print(" ppm");

  lcd.setCursor(0,3);
  lcd.print("K");
  lcd.setCursor(9,3);
  lcd.print(val3*1776/255);
  lcd.print(" ppm");

}

byte nitrogen(){
  digitalWrite(DE,HIGH);
  digitalWrite(RE,HIGH);
  delay(10);
  if(mod.write(nitro,sizeof(nitro))==8){
    digitalWrite(DE,LOW);
    digitalWrite(RE,LOW);
    for(byte i=0;i<7;i++){
    //Serial.print(mod.read(),HEX);
    values[i] = mod.read();
    Serial.print(values[i],HEX);
    }
    Serial.println();
  }
  return values[4];
}
 
byte phosphorous(){
  digitalWrite(DE,HIGH);
  digitalWrite(RE,HIGH);
  delay(10);
  if(mod.write(phos,sizeof(phos))==8){
    digitalWrite(DE,LOW);
    digitalWrite(RE,LOW);
    for(byte i=0;i<7;i++){
    //Serial.print(mod.read(),HEX);
    values[i] = mod.read();
    Serial.print(values[i],HEX);
    }
    Serial.println();
  }
  return values[4];
}
 
byte potassium(){
  digitalWrite(DE,HIGH);
  digitalWrite(RE,HIGH);
  delay(10);
  if(mod.write(pota,sizeof(pota))==8){
    digitalWrite(DE,LOW);
    digitalWrite(RE,LOW);
    for(byte i=0;i<7;i++){
    //Serial.print(mod.read(),HEX);
    values[i] = mod.read();
    Serial.print(values[i],HEX);
    }
    Serial.println();
  }
  return values[4];
}

9. Galeri

10. Data Hasil Percobaan

11. Analisa

12. Kesimpulan

Pembuatan alat berhasil dibuat atau dirancang dengan mikrokontroler Arduino nano v3 atmega 328P, sensor RS 485 NPK, Modbus RS 485 to TTL dan LCD 20×4.
Dari tiga sampel percobaan tanah kering, basah dan sedang, data yang memiliki validitas unsur N1, N3, P1, P3, K1 dan K3, sedangkan untuk unsur yang lainnya tidak.
Hasil perhitungan realibilitas pada alat pengukur unsur hara NPK sebesar 0.65. untuk nilai realibilitas 0.40 – 0.70 dikategorikan sedang maka nilai realibilitas pada pengukuran diatas dikategorikan reliabel.

13. Studi Litelature

Creative Commons Attribution. (n.d.). Arduino Nano (V2.3). Retrieved from http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/ : https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoNanoManual23.pdf
Akande, S., Chukwuweike, M. E., & Olaoluwa, S. S. (2021). Proceeding of the International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Monterry, Mexico. Development of a Maechatronics system for measuring Soil pH and approximating NPK Value, 3198-3208.
Chairiyah, N., Murtilaksono, A., Adiwena, M., & Fratama, R. ( Juni 2022). Jurnal Ilmiah Respati. Pengaruh Dosis Pupuk NPK Terhadap Pertumbuhan Vegetatif Tanaman Cabai Rawit (Capsium Frutescens L.) di Tanah Marginal, 13, No. 1, 1-8.
Darmawan, A. D. (2023, April 24). databoks.katadata. Diambil kembali dari databoks.katadata.co.id: https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2023/04/25/harga-cabai-rawit-di-papua-termahal-se-indonesia-senin-24-april-2023-
Fakhrezi, A., Saputra, R. E., & Hasibuan, F. C. (2023). e-Proceeding of Engineering. Rancang Bangun Sistem Monitoring Unsur Hara, Kelembaban, Ph Tanah dan Suhu Udara Berbasis IoT Menggunakan Mikrokontroler ESP32, 10, 778-786.
Marliah, A., Hayati, R., & Mulyani. (2022). Jurnal Agrium. Pertumbuhan dan Hasil Cabai Rawit (Capsium Frutescens L.) Akibat Pemberian Pupuk NPKDWG Compaction dan Konsentrasi Pupuk Organik Cair Limbah Kulit Pisang, 19, No 4, 343-353.
Masrie, M., Rosli, A. Z., Sam, R., Janin, Z., & Nordin, M. K. (2018). International Conference on Smart Instrumention measurent and Applications (ICSIMA). Integereted Optical Sensor for NPK Nutrient of Soil Detection.
Prasetyo, D. B., Ashari, S. M., & Limpraptono, S. M. (2019). Pengembangan Alat Pendeteksi Kandungan Nutrisi Tanah Berbasis Arduino.