Tinggi Rendahnya Suhu - Latar Belakang 1

1.1 Latar Belakang 1

2.1.3 Tinggi Rendahnya Suhu

Suhu yang terlalu rendah maupun terlalu tinggi akan mempengaruhi proses-proses fisiologis seperti pernafasan, pertumbuhan, perkembangbiakan dan metabolisme. Suhu rendah menyebabkan kokon sulit menetas. Suhu yang hangat (sedang) menyebabkan cepat menetas dan pertumbuhan cacing tanah setra perkembangbiakannya akan berjalan sempurna. Suhu yang baik antara 15^oC-25^oC.

Suhu yang lebih tinggi dari 25^oC masih baik asalkan ada naungan yang cukup dan kelembaban yang optimal.

2.2 Mikrokontroller Arduino Uno

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip.

Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input-output. Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian besar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan.

Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektivitas biaya.

Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” di mana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terousat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:

1. Sistem minimal mikrokontroler

2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader

Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi.

Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari dari 4 bagian, yaitu:

1. Prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri.

2. Rangkaian reset agar mkrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal.

3. Rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU.

4. Rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumber daya.

Mikrokontroler terdiri dari berbagai jenis mikrokontroler yang umum digunikan dalam penelitian ini menggunakan jenis mikrokontroler Arduino. Arduino adalah kit elektonik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IG (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronika dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai dengan yang diinginkan.

Jadi mikrokontroler bertugas sebagai „otak‟ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik. Secara umum, Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:

1. Hardware berupa papan input/output (I/O) yang open source.

2. Software Arduino yang juga open source, meliputi software Arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi dengan komputer.

2.2.1 Arduino Uno

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 yang memiliki 14 pin digital input/output (di mana 6 pin dapat dignakan sebagai output PWM), 6 input analog, clock speed 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Board ini menggunakan daya yang terhubung ke komputer dengan kabel USB atau daya eksternal dengan adaptor AC-DC atau baterai. Arduino Uno adalah pilihan yang baik untuk pertama kali atau bagi pemula yang ingin mengenal Arduino. Di samping sifatnya yang reliable juga harganya murah. Spesifikasi Board Arduino Uno:

 Mikrokontroler ATmega328

 Tegangan Operasi 5V

 Tegangan Input 7-12V

 Batas Tegangan Input 6-20V

 Pin Digital I/O 14 (di mana 6 pin output PWM)

Tabel 2.1 Spesifikasi mikrokontroller Arduino Uno

2.2.2 Sumber (Catu Daya)

Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal dari adapter AC-ke-DC atau baterai. Adaptor ini dapat pada power pin (Gnd dan Vin). Board Arduino Uno dapat beroperasi pada pasokan eksternal dari 6 sampai 20 volt. Jika suplai kurang 7V. meskipun, pin 5V dapat disuplai kurang dari

Mikrokontroller ATmega 328 Operasi Tegangan 5V

Input tegangan 7 – 12 V (Rekomendasi) Pin I/O digital 14 pin (6 PIN untuk PWM)

lima volt, board mugkin tidak stabil. Jika menggunakan tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 volt.

Gambar 2.1 Arduino Uno

2.2.3 Memory

ATmega328 mempunyai memori 32 KB (dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader), juga mempunyai 2 KB SRAM dan 1 KB EPROM .

2.2.4 Input dan Output

Setiap pin digital pada board Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output. Dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().

Pin-pin ini beroperasi pada tegangan 5 volts. Setiap pin mampu memberikan atau menerima arus maksimum dan memiliki resistor pull-up internal (secara default tidak terhubung) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

 Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-TTL Serial.

 Interupsi Eksternal: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, tepi naik atau turun, atau perubahan nilai.

 PWM 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite().

 SPPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI.

 LED: 13. Terdapat LED pin digital 13 pada board. Ketika pin bernilai TINGGI (HIGH), LED menyala (ON), ketika pin bernilai rendah (LOW), LED akan mati (OFF).

 Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampai A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 5 volt dari Ground.

2.2.5 Komunikasi

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan computer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX).

2.2.6 Bahasa Pemrograman Arduino

Banyak bahasa pemrograman yang biasa digunakan untuk program mikrokontroler, misalnya bahasa assembly. Namun dalam pemrograman Arduino bahasa yang dipakai adalah bahasa C. Bahasa C adalah bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal computer diciptakan dan sangat berperan dalam perkembangan software. Di internet banyak Library Bahasa C untuk Arduino yang bisa didownload dengan gratis. Setiap library Arduino biasanya disertai dengan contoh pemakaiannya, keberadaan library-library ini bukan hanya membantun kita membuat proyek mikrokontroler, tetapi bisa dijadikan sarana untuk mendalami pemrograman Bahasa C pada mikrokontroler. Berikut ini adalah penjelasan mengenai karakter bahasa C dan software Arduino:

a. Struktur : Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada.

 Void setup() { }

Semua kode di dalam kurung kuraal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

 Void loop() { }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus-menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

b. Syntax : Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variable inilah yang digunakan untuk memindahkannya. Integer, Long, Boolean, Float, Char, Byte, Unsignt int, Unsign long, Double, String, Array.

d. Operator Matematika : operator yang digunakan untuk memanipulasi angka.

e. Operator Pembanding : digunakan untuk membandingkan nilai logika.

f. Struktur Pengaturan : Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan berikutnya, berikut ini elemen dasar pengaturan: if…else dan for.

g. Digital : keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. Sensor pH berfungsi untuk mengukur pH tanah dan bias diaplikasikan untuk mengetahui kadar pH pada tanah. Unit pH diukur pada skala 0 sampai 14. Istilah pH berasal dari “p” lambang matematika dari negatif logaritma, dan “H” lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Definisi yang

formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktivitas ion Hidrogen. Yang dapat dinyatakan dengan persamaan: pH = - log [H+].

Gambar 2.2 Sensor pH Tanah

2.4 LCD 16x2

Liquid Crystal Display atau yang lebih dikenal dengan sebuatn LCD merupakan sebuah komponen yang sering digunakan dalam aplikasi mikrokontroler.

Arduino mendukung LCD keluarga Hitachi HD44780. Untuk aplikasi yang menggunakan LCD dibutuhkan pula sebuah potensiometer yang digunakan untuk mengatur tingkat kecerahan dari karakter yang akan ditampilkan di LCD. Pada sebuah LCD (Liquid Crystal Display) dapat ditampilkan angka-angka, huruf huruf, bahkan symbol tertentu.

LCD mempunyai kegunaan yang lebihdibandingkan dengan seven-segment LED. Ada banyak variasi bentuk dan ukuran LCD yang tersedia jumlah baris 1-4 dengan jumlah karakter per baris8,16, 20,40, dll. Display elektronik adalah salah satu

komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik.

Gambar 2.3 LCD 16x2

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.

Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul- molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) 16x2 :

1. DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.

2. RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.

3. R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.

4. Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 DIAGRAM BLOK

Diagram blok sangat efektif untuk menyederhanakan sistem yang rumit agar mudah dimengerti. Dalam tugas akhir ini sistem terdiri atas blok diagram yang terlihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Blok diagram sistem Pengukuran pH Tanah Pada Media Cacing Tanah Dalam proyek ini Sensor yang digunakan yaitu sensor pH yang digunakan untuk mengukur pH tanah. Sensor ini menerima arus dari power supply. Selanjutnya tegangan dari Sensor akan di proses pada Arduino , yang dimana arduino merupakan mikrokontroller yang digunakan pada alat ini . Setelah diproses pada arduino nilai dari sensor akan ditampilkan pada LCD , dan akan menghasilkan output yaitu nilai pH tanah tersebut.

3.2 Gambar Rangkaian

3.2.1 Gambar Rangkaian Arduino Uno

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet).

Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat

digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC. Skematik rangkaian arduino seperti pada Gambar 3.3.

Gambar 3.2 Rangkaian Arduino Uno

3.2.2 Gambar Rangkaian Arduino dengan Sensor pH

pH tanah adalah tingkat keasaman atau kebasaan suatu benda yang diukur dengan skala pH antara 0 hingga 14. Alat untuk mendeteksi pH disebut sensor pH.

Sensor pH adalah suatu satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan Rangkaiannya seperti pada Gambar 3.4

Gambar 3.3 Rangkaian Arduino dengan Sensor pH 3.2.4 Gambar Rangkaian Arduino dengan LCD 16x2

Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Rangkaiannya seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3.4 Rangkaian Arduino dengan LCD 16x2

3.2.5 Gambar Rangaian Keseluruhan

Gambar 3.6 adalah gambar keseluruhan rangakain sistem alat pH tanah pada media cacing tanah. Dengan memanfaatkan Arduino Uno sebagai pengatur setiap komponen yang digunakan. Sensor pH untuk mengukur pH yang ada pada tanah sehingga setiap komponen bekerja dengan baik.

Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan

3.3 FLOWCHART SISTEM

Diagram alir ini menggambarkan bagaimana urutan proses suatu sistem mulai dari pengolahan data serta prosedur pemecahan masalah dari beberapa sensor dan akan menampilkan nilai juga output dari sistem .

Gambar 3.6 Flowchart Sistem

3.4 PERANCANGAN PCB

Langkah-langkah Pembuatan PCB Rangkaian Keseluruhan Sistem

1. Pembuatan rangkaian menggunakan aplikasi EAGLE (Easily Applicable Graphical Layout Editor), merupakan sebuah aplikasi untuk mendesain skematik elektronika maupun PCB (Printed Circuit Board).

2. Buka aplikasi eagle, kemudian klik file → New. Maka akan muncul lembar skematik kerja eagle yang baru.

3. Klik ikon Add , yang berfungsi untuk mencari simbol komponen-komponen elektronika yang dibutuhkan. Adapun komponen elektronika yang digunakan yaitu :

 Arduino Uno

 LCD 16x2

Start

Inisialisasi Program

Sensor pH membaca nilai pH

LCD menampilkan nilai pH tanah

Selesai

 Sensor

 Symbol GND dan VCC

 Potensiometer

 Pinheader 1x04

Maka tampilan lembar kerja skematik akan seperti pada gambar dibawah ini.

4. Kemudian klik ikon Wire , yang berfungsi menghubungkan kompone yang satu dengan komponen yang lain.

5. Untuk rangkaian skematik sensor pH, dan Arduino uno seperti pada gambar.

Keterngan :

 Kaki sensor 1 dihubungkan ke VCC , kaki 2 dihubungkan ke pin A0 arduino, resistor dihubungkan ke GND.

6. Untuk rangkaian skematik LCD dengan Arduino uno seperti pada gambar dibawah ini.

7. Setelah semuanya terhubung seperti pada gambar dibawah ini.

8. Klik ikon switch to board , yang berfungsi mengubah rangkaian skematik menjadi board. Seperti gambar dibawah ini.

9. Kemudian masukkan semua komponen ke dalam kotak yang telah disediakan dan susunlah sesuai dengan keinginan agar terlihat rapi. Seperti pada gambar.

10. Klik ikon Route , yang menghubungkan komponen satu ke komponen lainnya. Seperti pada gambar dibawah ini.

11. Kemudian klik ikon polygon , berfungsi mengotaki daerah yang akan di

cetak. Kemudian klik ikon change , berfungsi mengatur isolate dan width.

Dan klik ikon ratsnest dan untuk mengatur gambar menjadi seperti dibawah ini.

Maka gambar rangkaian siap untuk dicetak.

BAB IV

PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengukuran dan Hasil Pengukuran

Pengukuran dilakukan dengan metode langsung dengan membandingkan nilai pada alat standar dengan nilai alat yang sudah dibuat. Pengukuran dilakukan selama 2 hari. Sehingga dapat diperoleh data percobaan sebagai berikut.

Tabel 4.1 Tabel Pengukuran Sensor pH Tanah Pada Hari-1

Waktu Sensor

Tabel 4.2 Tabel Pengukuran Sensor pH Tanah Pada Hari-2

Waktu Sensor

4.2 Analisis dan Pembahasan

Berikut tabel hasil pengukuran dan persentasi ralat.

Tabel 4.3 Tabel Pengukuran Sensor pH Tanah dan Persen Deviasi Pada Hari - 1

Waktu Sensor pH Alat Pembanding Persen Deviasi (%)

Gambar 4.1 Grafik Waktu-vs-pH hasil pembacaan sensor pH dengan alat pembanding

Gambar 4.1 menunjukkan perbandingan hasil pembacaan alat standar dengan alat yang telah dirancang. Bahwa hasil pembacaan alat standar linaer dengan alat yang telah dirancang, karena pada saat nilai di alat yang dirancang turun, di alat pembanding juga turun. Kinerja alat yang telah dirancang secara keseluruhan sudah

baik. Hal ini dapat dibuktikan dengan hasil perhitungan persen deviasi. Persen deviasi dihitung berdasarkan data hasil pengukuran alat standard an alat yang dirancang. Hal ini dapat dibuktikan dengan hasil perhitungan persen deviasi. Persen deviasi dihitung berdasarkan data hasil pengukuran alat standard an alat yang dirancang.

Tabel 4.4 Tabel Pengukuran Sensor pH Tanah dan Persen Deviasi Pada Hari - 2

Waktu Sensor pH Alat Pembanding Persen Deviasi (%)

Gambar 4.2 Grafik Waktu-vs-pH hasil pembacaan sensor pH dengan alat pembanding

Gambar 4.2 menunjukkan perbandingan hasil pembacaan alat standar dengan alat yang telah dirancang. Bahwa hasil pembacaan alat standar linaer dengan alat yang telah dirancang, karena pada saat nilai di alat yang dirancang turun, di alat pembanding juga turun. Kinerja alat yang telah dirancang secara keseluruhan sudah

(a) (b) Gambar 4.3 Pengukuran pH Tanah

(a) Pengukuran dengan Sensor pH Tanah (b) Pengukuran dengan alat Kalibrasi pH tanah

4.3 Pengujian Keseluruhan Sistem

Pengujian ini menggunakan media Cacing Tanah, yang dimana pada pengujian ini sensor yang digunakan adalah sensor pH Tanahdan berjalan secara otomatis dan akan di proses dengan arduino serta Output nya akan ditampilkan pada LCD. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar pH pada tanah yang cocok untuk pertumbuhan cacing tanah.

Adapun program yang digunakan pada alat ini adalah sebagai berikut : //tes sensor pH tanah

wiring:

kabel putih -> GND

kabel hitam -> output to A0

#include<LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);

//analog pin

#define analogInPin A0 //sambungkan kabel hitam (output) ke pin A0

//variable

int sensorValue = 0; //ADC value from sensor float outputValue = 0.0; //pH value after conversion

void setup() {

//initialize serial communications at 9600 bps:

Serial.begin(9600);

//Mathematical conversion from ADC to pH //rumus didapat berdasarkan datasheet

outputValue = -(-0.0203*sensorValue)+0.0855;

if(outputValue>14) {outputValue = 0;}

//print the results to the serial monitor:

Serial.print("sensor ADC= ");

Serial.print(sensorValue, 2);

Serial.print(" output Kelembaban= ");

Serial.print(outputValue, 2);

Serial.println(" %");

lcd.clear();

lcd.setCursor(4, 0);

lcd.print("PH TANAH");

lcd.setCursor(6, 1);

lcd.print(outputValue, 2);

delay(1000);

}

4.4 Gambar Fisik Keseluruhan Sistem Berikut tampak fisik keseluruhan system

Gambar 4.4 Tampak Fisik Keseluruhan Sistem

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :

1. Alat ukur pH tanah dapat dirancang dalam bentuk sederhana dan portable dengan menggunakan sensor pH dengan menggunakan ADC ADS1115 sebagai penguat . 2. Nilai pH pada tanah dapat ditampilkan ke LCD display dengan memprogram

mikrokontroller Arduino Uno menggunakan software Arduino.

4.2 Saran

Untuk pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:

1. Sebaikya dalam perancangan alat ukur pH tanah menggunakan sensor yang tingkat akurasinya lebih baik lagi dan biaya yang realtif lebih mahal agar nilai yang terdeteksi oleh sensor tersebut lebih akurat.

2. Sebaiknya dalam perancangan alat ukur pH tanah ini diperhatikan dalam kestabilan hasil outputnya yang belum stabil.

DAFTAR PUSTAKA

Kadir Abdul. 2013. “Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroller dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino”. Yogyakarta: Andi.

Susanto Indra.2018.”Microcontroller Menguasai Arduino”. Yogyakarta: Teknosain.

Syahwil Muhammad.2013.”Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikrokontroller Arduino”. Yogyakarta: CV ANDI OFFSET Halaman : 39-45 dan 53-87 Huda, S. (2016). Memonitor Kelembaban Tanah dan Suhu Pada Budidaya Cacing Tanah Menggunakan Arduino UNO.Tugas Akhir

Dalam dokumen ALAT UKUR ph TANAH PADA MEDIA CACING TANAH BERBASIS ARDUINO UNO LAPORAN TUGAS AKHIR DEVANI PURBA (Halaman 18-0)