BAB I PENDAHULUAN
1.4. Metode Penelitian
Metode yang akan digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah 1. Studi literatur
Mencari referensi yang sesuai dengan perancangan tugas akhir ini, yang berada di internet, buku–buku, jurnal-jurnal, dan datasheet. Referensi yang dicari tentang microgreen, IoT (Internet of Things), aplikasi blynk, mikrokontroler ESP32, motor stepper, modul motor stepper driver a4988, sensor suhu ds18B20, LED, pompa DC, relay, dan RTC ds3231.
2. Perancangan alat
Gambar 1. 1 Diagram blok perancangan
Bagian perancangan ini untuk mempersiapkan dan merancang alat yang akan digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini yang ditunjukkan pada gambar 1.1. Dalam tugas akhir ini penulis menggunakan mikrokontroler ESP 32 sebagai kontroler. Aplikasi yang digunakan untuk mengendalikan dan memonitor menggunakan aplikasi blynk. Penulis juga menggunakan beberapa komponen sebagai masukan dan keluaran. Komponen yang berfungsi sebagai masukan yaitu sensor suhu, sensor kelembaban tanah dan RTC, untuk komponen yang berfungsi sebagai keluaran yaitu pompa DC, LED, dan motor stepper.
3. Pembuatan alat
Dalam pembuatan alat dibagi menjadi dua bagian, perangkat keras dan perangkat lunak. Pembuatan perangkat keras berkaitan tentang rangkaian elektronis dan kerangka media microgreen. Pembuatan perangkat lunak berkaitan flowchart dan perancangan GUI pada aplikasi blynk.
4. Proses pengambilan data
Proses pengambilan data dilakukan dengan menguji respon alat, dengan membandingkan yang diperintahkan. Mengambil data waktu yang sudah diatur untuk penyiraman, pencahayaan, penggulungan tirai dan notifikasi panen lalu membandingkan dengan waktu RTC.
5. Analisis dan kesimpulan
Dalam bagian analisis dan kesimpulan, menganalisis respon alat, menganalisis ketepatan sensor dan membandingkan waktu yang sudah diatur dengan waktu RTC dengan waktu sesungguhnya. Setelah mendapatkan hasil data dari analisis penulis membuat kesimpulan.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Microgreen
Microgreen adalah tanaman muda lunak, serta tanaman yang dapat dimakan secara langsung atau bisa disebut sebagai tanaman bibit. Tanaman ini ditanam untuk tahapan daun sejati pertama. Biasanya microgreen digunakan sebagai salad, sandwich, ataupun tanaman hias. Produksi microgreen membutuhkan perlindungan, seperti rumah kaca, dan bisa di dalam ruangan dibawah pencahayaan buatan seperti gambar 2.1.
Gambar 2. 1 Contoh tempat media microgreen [1].
Sejumlah tanaman agronomis dan varietas tanaman dapat digunakan untuk budidaya microgreen seperti gambar 2.2. Yang dimaksud agronomis ialah pemanfaatan tumbuhan untuk bahan pangan. Varietas merupakan tanaman yang memiliki keunggulan seperti pada warna, rasa, tekstur, dan permintaan pasar. Beberapa tanaman yang bisa digunakan bibit microgreen bayam, kemangi, kangkung, seledri, lobak dan sebagainya [5].
Gambar 2. 2 Contoh tanaman microgreen
Tanaman memerlukan cahaya untuk berfotosintesis, cahaya yang diperlukan berwarna biru dengan panjang gelombang antara 440 - 470nm. Cahaya berwana merah dengan panjangan gelombang 640 – 660nm penting untuk pertumbuhan generatif tanaman seperti perkecambahan dan berbunga, yang ditunjukkan pada gambar 2.3 spektrum cahaya yang dapat di serap oleh tanaman [6]. Selain cahaya juga memerlukan suhu antara 24o-29oC.
jika suhu berada di luar rentang tersebut maka proses pertumbuhan dapat terhenti dan menimbulkan kerusakan pada tanaman. Kelembaban tanah pada media tanam microgreen juga harus dijaga dengan kelembaban antara 30%-80%. Jika kelembaban terlalu lembab (lebih dari 80%) atau kering (kurang dari 30%), maka tanaman microgreen tidak tumbuh [5].
Gambar 2. 3 Spektrum cahaya.
Pada penyemaian tanaman diletakkan di ruangan atau tempat yang teduh. Untuk menjaga kelembaban media, benih yang disemai sebaiknya ditutup kurang lebih tiga hari sampai daun pertama muncul [7]. Waktu dari benih hingga panen bervariasi sekitar tujuh sampai empat belas hari. Microgreen dipanen pada tahapan daun sejati pertama, hanya batang dengan daun yang dipanen.
2.2.
IoT (Internet of Things)
Definisi dari Internet of Things dapat dilihat dari dua kata yakni “Internet” dan
“Things”. Internet sendiri didefinisikan sebagai sebuah jaringan komputer yang menggunakan protokol-protokol internet yang digunakan untuk berkomunikasi dan berbagi informasi dalam lingkup tertentu. Sementara “Things” diartikan sebagai objek-objek fisik yang diambil dari data sensor-sensor yang kemudian dikirim melalui Internet. Oleh karena itu untuk mewujudkan Internet of Things diperlukan tiga komponen pendukung yakni Internet, Things, dan Semantic [8].
Semua barang fisik yang dapat dimonitor dan dikendalikan jarak jauh menggunakan internet bisa disebut Internet of Things. Konsep dan cara kerja Internet of Things sebetulnya cukup sederhana dengan cara kerja tiga elemen utama yang ditunjukkan pada gambar 2.4 yaitu:
a. Barang fisik yang dilengkapi modul Internet of Things.
b. Perangkat koneksi ke internet seperti modem (terhubung jaringan internet).
c. Cloud data center tempat untuk menyimpan aplikasi beserta data base.
Gambar 2. 4 Elemen utama internet of things [9].
2.3.
Blynk
Blynk adalah salah satu platfrom untuk aplikasi OS Mobile yang tersedia untuk iOS dan Android logo blynk ditunjukkan pada gambar 2.5. Blynk berfungsi untuk mengendalikan dan monitoring board Arduino, Raspberry Pi, ESP8266, WEMOS D1, dan modul lainya melalui jaringan internet. Blynk tidak terikat pada papan atau modul tertentu.
Dari platfrom aplikasi ini dapat mengendalikan dari jarak jauh, dimanapun dan kapanpun dengan catatan terhubung internet dengan koneksi yang stabil [10].
Gambar 2. 5 Logo blynk pada playstore atau apptore [11]
Langkah-langkah penggunaan aplikasi blynk.
1. Download dan instal aplikasi blynk melalui PlayStore untuk pengguna Android atau AppStore untuk pengguna Apple.
2. Buka aplikasi blynk dan silahkan login mengunakan Facebook atau sing up.
3. Buatlah new project, dan pilih salah satu module yang digunakan yang berfungsi untuk terhubung ke internet.
4. Geser ke kiri , drag dan widget yang akan digunakan.
2.3.1. Ketentuan Menjalankan Blynk [12]
Aplikasi blynk ini hanya bisa digunakan di sebuah smartphone Android yang menggunakan OS Android versi 4.2+ atau Apple yang menggunakan iOS versi 9+. Aplikasi blynk tidak bisa digunakan di Windows, Blackberry, dan platfrom lama. Untuk menjalankan di laptop atau komputer bisa digunakan dengan emulator. Untuk Hardware blynk dapat berjalan di lebih 400 modul Hardware dengan beberapa yang sering digunakan adalah:
1. ESP8266.
Koneksi internet yang bisa menghubungkan Hardware dengan internet, bisa memilih modul built-in atau external shields. Koneksi yang mendukung diantaranya adalah:
1. WIFI
2.3.2. User-Interface Aplikasi Blynk [11]
Pada gambar 2.6 menunjukan tampilan menu utama pada aplikasi blynk. Pada menu utama terdapat tiga pilihan pertama new project untuk membuat project yang diinginkan,
kedua ada my app untuk mengubah project menjadi aplikasi seluler, dan ketiga community tempat dimana pengguna blynk shareing.
Gambar 2. 6 Tampilan menu utama pada blynk [11].
Pada gambar 2.7 menunjukan tampilan untuk membuat new project. Pada menu ini pemberian nama project, lalu memilih jenis hardware yang digunakan, memilih tipe koneksi, dan disertai pilihan tema gelap dan terang. Setelah semua pilihan diisi maka tekan
“Create Project” untuk membuat project.
Gambar 2. 7 Tampilan membuat project baru [11].
Gambar 2. 8 Tampilan menu widget [11].
Pada gambar 2.8 menunjukkan tampilan pada menu widget box. Pada menu widget memiliki beberapa fungsi seperti sebagai controler, displays, notification, device management dan sebagainya. Widget controler mempunyai beberapa komponen yaitu pushbutton, slider, vertical slider dan sebagainya. Widget display mempunyai beberapa komponen yaitu velue display, LCD, LED dan sebagainya. Widget box notification, device management memiliki fungsi tersendiri, untuk memilih widget dengan cara drag dan drop.
2.4.
ESP32
ESP32 adalah mikrokontroler yang dikenalkan oleh Espressif System merupakan generasi penerus dari mikrokontroler ESP8266. Mikrokontroler ini memiliki modul WIFI sehingga memudahkan dalam membuat sistem aplikasi Internet of Things [13].
Kelebihan mikrokontroler ESP32 :
1. Memiliki pin out dan pin analog yang banyak.
2. Kapasitas memori yang besar.
3. Terdapat modul WIFI dan modul bluetooth
4. Mudah di program khususnya menggunakan bahasa Arduino
Gambar 2.9 merupakan mikrokontroler ESP32 yang disertai keterangan pada setiap pin, spesifikasi ESP32 sebagai berikut :
a. CPU : Xtensa Dual-Core 32-bit LX6 b. Operasi Tegangan : 2.2 – 3.6 Volt
c. Clock Speed : 80-240 Mhz d. Memori Flash : 4 MB
e. SRAM : 520 KB
f. ROM : 448 KB
g. Wifi : 802.11 b/g/n
h. Bluetooth : 4.2/BLE
Gambar 2. 9 Mikrokontroler ESP32 Dev Kit V1 DOIT
[13]
.Fitur pin ESP32 memiliki pin yang dijadikan masukan maupun keluaran yang biasa digunakan menerima sinyal dari sensor dan menyalakan lampu hingga motor DC sekaligus, pin tersebut terdiri dari:
a. 1 enable pin b. 25 pin GPIO c. 15 pin ADC d. 2 pin DAC e. 9 touch pin f. 3 pin SPI g. 2 pin I2C
h. 2 pin UART i. 25 pin PWM
Gambar 2. 10 Pin layout ESP32-WROOM-32 [14]
Gambar 2.10 merupakan pin layout dari mikrokontroler ESP32-WROOM-32 yang memiliki 38 pin. Definisi dan fungsi dari setiap pin ditunjukkan pada Tabel 2.1 dan 2.2.
Tabel 2.1 Konfigurasi pin ESP32-WROOM-32 [15].
Nama No Tipe Fungsi
GND 1 P Ground
3V3 2 P Power supply
EN 3 I Module-enable signal. Active high.
SENSOR_VP 4 I GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0 SENSOR_VN 5 I GPIO39, ADC1_CH3, RTC_GPIO3
IO34 6 I GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4
IO35 7 I GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5
IO32 8 I/O
GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4, TOUCH9, RTC_GPIO9
IO33 9 I/O
GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5, TOUCH8, RTC_GPIO8
IO25 10
I/O GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0
IO26 11 I/O GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1
Tabel 2. 2 (Lanjutan) Konfigurasi pin ESP32-WROOM-32 [15]
Nama No Tipe Fungsi
IO27 12 I/O GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17,
EMAC_RX_DV
IO14 13 I/O GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK, SD_CLK, EMAC_TXD2 IO12 14 I/O GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI,
HSPIQ, HS2_DATA2, SD_DATA2, EMAC_TXD3
GND 15 P Ground
IO13 16 I/O GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3, SD_DATA3, EMAC_RX_ER SHD/SD2* 17 I/O GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD SWP/SD3* 18 I/O GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD SCS/CMD* 19 I/O GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS SCK/CLK* 20 I/O GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS SDO/SD0* 21 I/O GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS SDI/SD1* 22 I/O GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS IO15 23 I/O GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0,
RTC_GPIO13, HS2_CMD, SD_CMD, EMAC_RXD3
IO2 24 I/O GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12,
HSPIWP, HS2_DATA0, SD_DATA0
IO0 25 I/O GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11,
CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK
IO4 26 I/O
GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1, SD_DATA1,
EMAC_TX_ER
IO16 27 I/O GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT
IO17 28 I/O GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD,
EMAC_CLK_OUT_180
IO5 29 I/O GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK
IO18 30 I/O GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7
2.5.
Motor Stepper [15]
Motor stepper merupakan jenis motor dc yang dikendalikan dengan pulsa – pulsa digital. Motor stepper mempunyai prinsip kerja yakni bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Gerakan mekanis diskrit akan bergerak berdasarkan urutan pulsa yang akan diberikan kepada motor stepper. Karena itu, mengerakkan motor stepper diperlukan pengendali yang membaktikan pulsa – pulsa periodik.
2.5.1. Jenis – Jenis Motor Stepper
Motor stepper memiliki tiga jenis yaitu, tipe variabel reluctance (VR), tipe permanent magnet (PM), dan tipe hybrid (HB). Pada tipe variable reluctance merupakan jenis motor yang mudah dipahami dari segi struktural. Pada motor stepper tipe variable reluctance terdapat rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Lilitan stator tersebut diberi energi dengan arus DC, akan terjadi magnetisasi di setiap kutub-kutubnya. Ketika berputaran gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. gambar 2.11 merupakan penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance.
Gambar 2. 11 Penampang melintang motor stepper tipe variable reluctance [15].
Motor stepper tipe permanent magnet memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar, yang dilapisi magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan seperti pada gambar 2.12. Magnet permanen membuat intensitas fluks magnet dalam motor akan meningkat akan menghasilkan torsi yang lebih besar. Dalam jenis ini, motor memiliki resolusi langkah yang rendah yaitu 7,5o hingga 15o per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putaran.
Gambar 2. 12 Prinsip motor stepper tipe permanent magnet [15].
Motor stepper tipe hybrid memiliki struktur kombinasi dari dua tipe motor stepper sebelumnya. Tipe hybrid memiliki gigi seperti pada motor tipe VR dan memiliki magnet permanen yang disusun secara ax sial pada batang porosnya seperti tipe PM seperti pada gambar 2.13. Motor tipe ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, karena kinerjanya lebih baik dan menghasilkan resolusi yang tinggi. Hasil resolusi yang tinggi diantaranya 3,6o hingga 0,9o per langkah atau 100-400 langkah setiap putaran.
Gambar 2. 13 Penampang melintang dari motor stepper tipe hybrid [15].
2.5.2. Metode Perancangan Rangkaian Lilitan
Berdasarkan metode perancangan rangkaian lilitan, dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu uni polar dan bipolar. Dalam rangkaian motor stepper uni polar lebih mudah dirancang, hanya memerlukan satu skalar atau transistor pada setiap lilitannya. Menjalankan motor stepper cukup dengan menerapkan pulsa digital yang terdiri dari tegangan positif dan ground pada salah satu terminal lilitan motor stepper, untuk terminal lainnya dengan cara memberi tegangan positif konstan pada bagian tengah (center tap) dari lilitan pada gambar 2.14 merupakan tipe lilitan uni polar.
Gambar 2. 14 Motor stepper dengan lilitan uni polar [15].
Pada motor stepper dengan lilitan bipolar akan menggunakan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Pada setiap terminal lilitan (A & B) harus menampilkan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya seperti gambar 2.15 . Hal tersebut membutuhkan pengendali yang lebih kompleks dari pada pengendali rangkaian motor uni polar. Motor stepper bipolar lebih unggul dibandingkan dengan motor stepper uni polar dalam hal torsinya untuk ukuran yang sama.
Gambar 2. 15 Motor stepper dengan lilitan bipolar [15].
Persamaan perhitungan keliling lingkaran AS menggunakan persamaan 2.1:
𝐾𝑒𝑙𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑟𝑎𝑛 = 𝜋 𝑥 𝐷 (2.1)
Keterangan persamaan 2.1:
π = 3.14
D = Diameter lingkaran
Persamaan banyaknya putaran ditunjukkan pada persamaan 2.2:
𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 = 𝐿
𝐾𝑒𝑙𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑟𝑎𝑛 (2.2)
Keterangan persamaan 2.2:
L = Lebar tirai yang digulung Keliling lingkaran = Keliling lingkaran AS
Persamaan menentukan banyaknya step 1 putaran ditunjukkan pada persamaan 2.3:
𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑠𝑡𝑒𝑝 1 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 = 360𝑜
𝑆𝑡𝑒𝑝 𝐴𝑛𝑔𝑒𝑙 (2.3)
Keterangan persamaan 2.3:
3600 = Sudut satu putaran penuh Step Angel = Sudut 1 step
Untuk menentukan step yang dibutuhkan menggunakan persamaan 2.4:
𝑆𝑡𝑒𝑝 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑘𝑎𝑛 = 𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑝𝑢𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑋 𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑠𝑡𝑒𝑝 1 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 (2.4) Motor stepper yang digunakan adalah tipe hybrid yaitu nema 17HS2408 phase hybrid stepper motor. Spesifikasi motor stepper ini ada pada tabel 2.3.
Tabel 2. 3 Spesifikasi motor stepper nema 17HS2408 [16].
Step Angle (deg) 1.8o
Motor Length 28 mm
Rated current 0.6 A Phase Resistance 8 ohm Phase Inductance 10 mH Holding Torque 12 N.m Min Detent Torque 1.6 N.cm Max Rotor Inertia 34 g.cm2
Lead Wire 4
Motor Weight 150g 2.6.
Modul Motor Stepper Driver A4988 [17]
Modul motor stepper driver A4988 adalah modul penggerak yang digunakan untuk mengendalikan motor stepper mulai dari full step, half step, 1/4 step, 1/8 , dan 1/16 step.
Karena dapat melakukan hingga 1/16 step untuk ketelitian setiap step bertambah atau sangat teliti. Modul ini memiliki internal sircuit protection meliputi thermal shutdown, undervoltage lockout dan crossover-current protection. Dengan adanya sircuit protection membuat modul lebih aman. Berikut pin-pin pada modul motor stepper yang di tunjukkan pada gambar 2.16.
Gambar 2. 16 Modul motor driver A4988
2.7.
Sensor Suhu DS18B20 [18]
Sensor suhu DS18B20 adalah sensor suhu digital dengan interface one wire. Sensor suhu DS18B20 dikemas menyerupai probe tahan air untuk melindungi saat mengukur suhu di bawah tanah seperti gambar 2.17. Kelebihan pada sensor suhu DS18B20 mendeteksi suhu dengan presisi, tidak memerlukan komponen eksternal untuk bekerja, dan hanya membutuhkan satu pin untuk jalur komunikasi data.
Gambar 2. 17 Sensor suhu DS18B20.
Spesifikasi sensor suhu DS18B20 [19]:
1. Bekerja di tegangan 3V hingga 5V 2. Penggunaan arus 1mA.
3. Mengukur suhu kisaran -55 oC sampai +125 oC.
4. Akurasi ±0.5 oC.
5. Waktu mengkonversi <750ms 2.8.
LED (Light Emitting Diode)
Dalam LED terdapat satu diode pemancar cahaya yang digunakan sebagai lampu indikator. Ada juga kegunaan LED sebagai pencahayaan suatu ruangan, seperti yang LED berwarna putih memancarkan cahaya yang cukup terang yang sering digunakan. Selain warna putih, terdapat berbagai warna LED misalnya, merah, biru, hijau, dan warna lainnya LED untuk tujuan pencahayaan dikategorikan sebagai brightness, power, high-output, or high-intensity. Cahaya yang dipancarkan sebanding dengan lampu pijar dan juga sangat menghemat energi [20]. Gambar 2.18 merupakan struktur dari LED.
Gambar 2. 18 Struktur LED [20]
Gambar 2. 19 Perbandingan spektrum warna [6].
Pada gambar 2.19 menunjukan beberapa perbandingan spektrum warna yang di hasilkan oleh matahari dan juga beberapa jenis lampu. Daylight merupakan spektrum warna yang dihasilkan oleh cahaya matahari, ada beberapa spektrum lagi yaitu incandescent spektrum warna dari cahaya lampu pijar, fluoresen spektrum warna dari cahaya lampu neon putih, halogen spektrum warna dari cahaya lampu hologen, cool white LED dan warm white LED [6]. LED yang digunakan berupa LED strip yang berwarna cool white. LED strip ini di beri tegangan 220V AC.
2.9.
Pompa DC
Pompa merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk memindahkan benda cairan dari suatu tempat ke tempat lainya. Pompa air DC ialah jenis pompa yang menggunakan motor dc dan menggunakan sumber tegangan searah. Putaran dari motor dc memutarkan baling-baling di dalam benda cair, lalu memberikan dorongan kepada benda cair untuk mengalir [21]. Gambar 2.20 merupakan pompa air DC.
Gambar 2. 20 Pompa DC
2.10.
Relay [22]
Relay adalah saklar yang di operasikan secara listrik dan merupakan suatu komponen elektromekanik yang terdapat dua bagian yang utama yaitu elektromagnet (coil) dan mekanik (seperangkat kontak saklar). Prinsip kerja relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar, ketika kumparan diberikan arus listrik terjadi medan magnet pada bagian elektromagnet yang menarik lengan besi ke kumparan dan menghubungkan kontak saklar. Relay terdiri lima komponen dasar yaitu, elektromagnet, coil, lengan besi, saklar, dan spring yang ditunjukan pada gambar 2.21.
Beberapa fungsi relay:
1. Relay digunakan untuk menjalankan fungsi logika.
2. Relay digunakan untuk memberikan penundaan waktu.
3. Relay digunakan untuk mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan sinyal tegangan rendah.
Gambar 2. 21 Struktur relay [22]
2.11.
RTC S3231 [23]
RTC merupakan kependekan dari real time clock, RTC DS3231 modul yang tertanam chip DS3231 yang sangat akurat. Dalam modul ini mengelola semua fungsi waktu dengan tepat dan fitur interface yang sederhana dengan dua buah kabel dihubungkan dengan mikrokontroler. Pada chip tersebut menyimpan informasi detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan tahun. Format jam pada modul ini dua puluh empat jam atau dua belas jam dengan indikator PM/AM. Memiliki baterai cadangan saat daya utama ke perangkat terputus.
Gambar 2.22 menunjukan pin out modul RTC DS3231,
Gambar 2. 22 Pin out modul RTC DS3231 [23]
Definisi pin pada modul RTC DS3231 : 1. 32K : 32K oscilator output.
2. SQW : Square wave output pin.
3. SCL : Serial Clock pin (I2C interface).
4. SDA : Serial data pin (I2C interface).
5. VCC : Pin tegangan catu daya.
6. GND : Pin ground.
2.12.
Soil Moisture Sensor [24]
Soil moisture sensor yang ditunjukan pada gambar 2.23 merupakan sensor untuk mendeteksi kelembaban pada tanah. Sensor kelemban tanah berbentuk seperti garpu, yang digunakan sebagai resistor variabel yang resesistensinya bervariasi sesui dengan kadar air di tanah. Sensor ini dilengkapi dengan modul yang mengunakan comparator LM393 untuk mengirimkan sinyal digital. Tabel 2.4 merupakan pembacaan data analog dari soil moisture sensor.
Gambar 2. 23 Pin out soil moisture sensor [24]
Definisi pin pada soil moisture sensor:
1. AO = Analog Output 2. DO = Digital Output
3. VCC = Pin tegangan catu daya 4. GND = Pin ground
Tabel 2. 4 Data pembacaan soil moistrure Data Analog Nilai Range
DA<1600 Basah
DA >1600 dan DA <3400 Lembab
DA >3400 Kering
Persamaan mengubah data analog menjadi persentase:
𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑠𝑒 = 100 − ( 𝐷𝐴
(2𝑛− 1)) 𝑥 100 % (2.5)
Keterangan persamaan 2.5 DA = Data analog
n = Output data digital
23
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Pada bab ini menjelasan mengenai perancangan sistem pengendali media microgreen berbasis IoT. Perancangan yang akan dibahas yaitu diagram blok sistem, perancangan elektronis, perancangan perangkat keras, flowchart, perancangan GUI pada aplikasi blynk dan perhitungan step pada stepper motor.
3.1.
Diagram Blok Sistem
Gambar 3. 1 Diagram blok sistem
Gambar 3.1 merupakan diagram blok dari pengendali media microgreen berbasis IoT yang akan dirancang. Pada perancangan sistem ini terdapat beberapa komponen perangkat keras seperti, ESP32, sensor suhu, sensor kelembaban tanah, modul RTC, motor stepper, LED, dan pompa DC. Blynk server merupakan komponen perangkat lunak berkomunikasi dengan ESP32. Data-data yang didapat dari sensor dan modul RTC dikirimkan dan diolah oleh ESP32. Data tersebut digunakan untuk memberi perintah kepada motor stepper, LED, dan pompa DC.
3.2.
Rancangan Elektronis
Rancangan elektronis yang digunakan dalam pembuatan alat pengendali media microgreen ditunjukan pada gambar 3.2. Dalam rancangan tersebut memakai kompone-komponen seperti ESP32, modul RTC, sensor suhu, sensor kelembaban tanah, relay, LED, pompa dc, driver stepper, dan stepper. VCC pada komponen modul RTC, sensor suhu, dan sensor kelembaban tanah yang membutuhkan tegangan 3.3V diambil dari pin 3.3V ESP32.
Vcc pada komponen driver stepper dan relay yang membutuhkan tegangan 5V diambil dari VIN ESP32. VCC pada komponen pompa dc dan VMOT driver stepper yang membutuhkan tegangan 12V diambil dari power supply 12V. Pada lampu LED menggunakan tegangan 220V Penjelasan pin out dalam ESP32 ada pada tabel 3.1.
Gambar 3. 2 Rancangan elektronis
Tabel 3. 1 Pinout pada ESP32 Pin Keterangan
D25 Relay IN 1 D26 Relay IN 2 D27 Relay IN 3 D14 Relay IN 4
D34 A0 (Sensor Kelembaban Tanah 1) D35 A0(Sensor Kelembaban Tanah 2) D15 Sensor Suhu DS18B20
D22 SCL (Modul RTC) D21 SDA (Modul RTC) D33 DIR (Modul Stepper) D32 STP (Modul Stepper)
3.2.1. Rangkaian Elektronis RTC
Pada rangkaian elektronis RTC seperti gambar 3.3, modul RTC yang terhubung dengan ESP 32 digunakan untuk memberikan data waktu yang datanya dapat di olah oleh ESP 32. Sumber tegangan modul RTC berasal dari pin 3,3V pada ESP 32. Pin SCL (Serial
Pada rangkaian elektronis RTC seperti gambar 3.3, modul RTC yang terhubung dengan ESP 32 digunakan untuk memberikan data waktu yang datanya dapat di olah oleh ESP 32. Sumber tegangan modul RTC berasal dari pin 3,3V pada ESP 32. Pin SCL (Serial