Pengembangan Sistem Kontrol Kebutuhan Air Tanaman Berbasis Mikrokontroler ESP32 dengan Sensor Kelembapan Tanah (Kapasitif dan Resistif) serta Parameter Mikroklimat (DHT22 dan DS18B20)

Rausyan Fikri Firmansyah, Dr. Eko Sulistya, M.Si.

2026 | Skripsi | FISIKA

Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun sistem instrumentasi dan kendali otomatis berbasis mikrokontroler ESP32 guna memantau dan mengendalikan kondisi lingkungan tanaman yang meliputi suhu udara, kelembapan udara, suhu tanah, dan kelembapan tanah. Sisitem ini dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan instrumen kontrol yang terpadu, berbiaya rendah, dan mampu merekam data secara langsung di lapangan. Sistem yang akan dikembangkan mengintegrasikan sensor DHT22, DS18B20, serta kombinasi sensor kelembapan tanah tipe kapasitif dan resistif sebagai unit input, serta menerapkan mekanisme Closed-Loop Control System untuk mempertahankan kadar air tanah pada rentang setpoint yang ditetapkan (40-60%). Metode penelitian yang diterapkan meliputi perancangan perangkat keras dan lunak, fabrikasi alat, serta prosedur kalibrasi sensor menggunakan metode Piecewise Linear Interpolation dan Comparative Calibration Offset untuk menjamin akurasi pengukuran. Analisis data difokuskan pada tiga aspek: validasi prosedur kalibrasi sensor, analisis komparatif respons sensor kapasitif dan resistif terhadap perubahan kondisi tanah untuk mengevaluasi konsistensi dan keterbatasan masing-masing sensor sebagai elemen kontrol, serta evaluasi efektivitas sistem kontrol dalam mempertahankan kadar air tanah pada rentang setpoint yang ditetapkan (40-60%). Hasil yang diharapkan adalah purwarupa sistem kontrol irigasi otomatis yang teruji secara fisis beserta karakterisasi komparatif kedua jenis sensor kelembapan tanah sebagai dasar pemilihan sensor pada sistem irigasi presisi.

This research aims to design and develop an automated instrumentation and control system based on the ESP32 microcontroller to monitor and control environmental parameters of plants, including air temperature, air humidity, soil temperature, and soil moisture. This system was developed to meet the need for an integrated, low-cost control instrument capable of real-time field data logging. The developed system integrates DHT22, DS18B20, and a combination of capacitive and resistive soil moisture sensors as input units, implementing a Closed-Loop Control System mechanism to maintain the soil water content within a specified setpoint range (40–60%). The methodology applied encompasses hardware and software design, device fabrication, and sensor calibration procedures using the Piecewise Linear Interpolation and Comparative Calibration Offset methods to ensure measurement accuracy. Data analysis is focused on three aspects: validating the sensor calibration procedures, performing a comparative analysis of the capacitive and resistive sensors' responses to changing soil conditions to evaluate the consistency and limitations of each sensor as a control element, and evaluating the effectiveness of the control system in maintaining soil water content within the designated 40–60% setpoint range. The expected outcome is a physically tested prototype of an automated irrigation control system along with the comparative characterization of both soil moisture sensor types as a foundation for sensor selection in precision irrigation systems.

Kata Kunci : ESP32, Fisika Instrumentasi, Kalibrasi Sensor, Closed-Loop Control System, Piecewise Linear Interpolation, Sensor Kapasitif, Sensor Resistif.