SISTEM
GREENHOUSE
TANAMAN KANGKUNG (
IPOMEA
AQUATICA
)
TUGAS AKHIR
Program Studi
S1 Sistem Komputer
Oleh:
MOCHAMMAD NORCA ADILAYAHYA
11.41020.0076
FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA
x
Halaman
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan ... 3
1.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Rumah Kaca (Greenhouse) ... 6
2.2 Kangkung ... 8
2.3 Hidroponik ... 10
2.4 Arduino UNO ... 11
2.4.1 Hardware ... 13
2.4.2 Software ... 16
2.5 Relay ... 21
xi
2.7 LCD ... 27
2.7.1 Kominikasi I2C (Inter Integrate Circuit) ... 29
2.8 Motor Driver EMS 5 A H-Bridge ... 30
2.8.1 Spesifikasi ... 30
2.8.2 Keterangan antarmuka ... 31
2.9 Power Supply ... 32
2.10 Motor DC ... 34
2.11 Sistem Pendingin ... 35
2.11.1 Sistem fan dan pad ... 35
BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Metode Penelitian ... 37
3.2 Model Perancangan ... 38
3.3 Perancangan Sistem ... 39
3.4 Desain Greenhouse ... 40
3.5 Perancangan Perangkat Keras ... 43
3.5.1 Perancangan kipas/fan ... 44
3.5.2 Perancangan switching humidity ... 45
3.5.3 Perancangan Liquid Crystal Display (LCD) ... 46
3.6 Perancangan Perangkat Lunak ... 47
3.6.1 Algortima Sistem Greenhouse ... 48
xii
4.1.1 Tujuan pengujian ... 50
4.1.2 Alat yang dibutuhkan ... 50
4.1.3 Prosedur Pengujian ... 51
4.1.4 Hasil Pengujian ... 51
4.2 Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) ... 52
4.2.1 Tujuan pengujian ... 52
4.2.2 Alat yang dibutuhkan ... 52
4.2.3 Prosedur Pengujian ... 52
4.2.4 Hasil Pengujian ... 53
4.3 Pengujian Sensor Kelembaban dan Suhu (DHT11) ... 54
4.4 Pengujian Kerja On-Off Aktuator terhadap Sensor DHT11 ... 59
4.5 Pengujian Kinerja Sistem Pengendalian Suhu dan Kelembaban 61 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 72
5.2 Saran ... 73
DAFTAR PUSTAKA ... 74
LAMPIRAN Lampiran 1. Listing Program ... 75
6
2.1 Rumah Kaca (Greenhouse)
Greenhouse atau yang lebih dikenal dengan istilah kumbung di Indonesia
ditinjau dari bentuknya, bahan bangunan dan sistem kontrolnya sangat beragam.
Pembangunan greenhouse belum sepenuhnya disesuaikan dengan iklim di tempat
pembangunnya. Sehingga harapan terpenuhinya kuantitas, kualitas dan kontinuitas
produksi belum optimal. Oleh karenanya diperlukan upaya-upaya perbaikan
kualitas greenhouse. Namun, untuk kontrol pada greenhouse itu sendiri
memerlukan peralatan untuk memonitor dan mengontrol kondisi lingkungan agar
dapat memberikan produk hasil yang optimal. Lingkungan yang dikontrol adalah
di antaranya suhu dan kelembaban udara serta kontrol distribusi air dan pupuk.
Kebutuhan terhadap sistem monitor dan kontrol lingkungan ini yang menyebabkan
bangunan greenhouse tergolong bangunan yang mahal, sehingga menjadi kendala
dalam mengimplementasikan greenhouse ini (Sudibyo K., 2002). Struktur ini
memiliki ukuran dari mulai gudang kecil sampai berukuran bangunan industri.
Miniatur rumah kaca atau greenhouse sering juga disebut sebagai cold frame.
Interior sebuah rumah kaca yang terkena sinar matahari menjadi lebih hangat
daripada suhu lingkungan eksternal, melindungi isinya dari cuaca dingin. Rumah
kaca atau greenhouse dipenuhi dengan peralatan termasuk pemeriksaan instalasi,
penghangat ruangan, pendinginan, pencahayaan, dan dapat dikendalikan oleh
Rumah kaca memiliki bentuk yang menyerupai dengan rumah-rumahan
yang tertutup dan transparan yang bisa ditembus oleh cahaya matahari. Lalu cahaya
matahari dimanfaatkan untuk menanam tanaman agar tanaman tersebut tumbuh
secara optimal tanpa dipengaruhi adanya iklim luar. Untuk tujuan tersebut, rumah
kaca sebaiknya mempunyai transmisi cahaya yang tinggi, konsumsi panas yang
rendah, ventilasi yang cukup dan efisien, struktur yang kuat, konstruksi, dan biaya
operasional yang murah serta berkualitas tinggi (Diw Satrio, Dimas, 2012).
Rumah kaca merupakan media yang digunakan untuk mengendalikan dan
menjaga keadaan iklim, serta lingkungan di dalam suatu ruangan atau bisa disebut
dengan iklim buatan untuk menjaga kelembaban udara, tanah, suhu, dan intensitas
cahaya. Sehingga besarnya suhu, tingkat kelembaban, dan kadar asam dalam tanah
di dalam rumah kaca tersebut akan berbeda dengan kondisi suhu, kelembaban, dan
tanah di luarnya. Beberapa parameter yang diperhatikan di dalam rumah kaca, di
antaranya adalah suhu ruangan, suhu tanah, kelembaban udara, pengairan,
pemupukan, kadar cahaya, dan pergerakan sirkulasi udara (ventilasi).
Rumah kaca untuk daerah beriklim tropis sangat memungkinkan dan
mempunyai banyak keuntungan dalam produksi dan budidaya tanaman. Produksi
dapat dilakukan sepanjang tahun tanpa dipengaruhi perubahan cuaca, di mana
produksi dalam lahan yang terbuka tidak memungkinkan karena adanya berbagai
faktor yang tidak menunjang dalam budidaya tanaman seperti curah hujan yang
2.2 Kangkung
Genus Ipomoea termasuk dalam Familia Convolvulaceae
(Kangkung-kangkungan), Sub-ordo Convolvuliineae, Ordo Tubiflorae, Kelas Dicotyledoneae,
Sub divisi Angiospermae, Divisi Spermathophyta. Familia Covolvulaceae berupa
herba atau semak berkayu, kebanyakan merayap atau membelit, daun tunggal,
duduk tersebar tanpa daun penumpu. Familia ini memiliki sekitar 50 genera dan
lebih dari 1200 spesies, di mana 400 spesies di antaranya termasuk dalam genus
Ipomoea. Tumbuhan ini kebanyakan tumbuh di daerah tropis dan subtropis,
beberapa tumbuh di daerah sedang. Kangkung termasuk tumbuhan hidrofit yang
sebagian tubuhnya di atas permukaan air dan akarnya tertanam di dasar air,
mempunyai rongga udara dalam batang atau tangkai daun sehingga tidak tenggelam
dalam air dan daun muncul ke permukaan air. Anggota genus Ipomoea yang banyak
dikenal antara lain Ipomoea aquatica (kangkung air) dan Ipomoea reptans
(kangkung darat), keduanya berhabitus herba. I. aquatica memiliki daun panjang,
ujung agak tumpul, berwarna hijau tua, bunga putih kekuningan/kemerah-merahan
(Lihat Gambar 2.1). I. Reptans memiliki daun panjang, ujung agak runcing, warna
hijau keputih-putihan dan bunga putih.
Berdasarkan tempat hidupnya, tanaman kangkung dapat dibedakan
menjadi kangkung darat (Ipomea reptans) dan kangkung air (Ipomea aquatiqa).
Akan tetapi, jumlah varietas kangkung darat lebih banyak dibandingkan kangkung
air. Varietas kangkung darat terbagi menjadi varietas Bangkok, biru, cinde,
Sukabumi, dan sutra. Sedangkan varietas kangkung air terbagi menjadi varietas
Sumenep dan varietas Biru. Secara alamiah, Kangkung ini dapat ditemukan di
percabangan. Sistem perakarannya tunggang dengan cabang-cabang akar yang
menyebar ke berbagai penjuru. Tangkai daun melekat pada buku-buku batang dan
bentuk helainya seperti hati. Bunganya menyerupai terompet. Bentuk buahnya bulat
telur dan di dalamnya berisi 3 butir biji. Perbedaan antara kangkung darat dan
kangkung air hanya terletak pada warna bunga. Kangkung air berbunga putih
kemerah-merahan, sedangkan kangkung darat berbunga putih bersih. Perbedaan
lainnya pada bentuk daun dan batang. Kangkung air berbatang dan berdaun lebih
besar daripada kangkung darat. Warna batangnya juga berbeda. Kangkung air
berbatang hijau, sedangkan kangkung darat putih kehijau-hijauan. Kangkung darat
lebih banyak bijinya daripada kangkung air, itu sebabnya kangkung darat
diperbanyak lewat biji, sedangkan kangkung air dengan stek pucuk batang.
Tanaman ini merambat di lumpur dan tempat-tempat yang basah, seperti
tepi kali, rawa-rawa, atau terapung di atas air. Biasa ditemukan di dataran rendah
hingga 1.000 meter di atas permukaan laut. Tanaman bernama Latin Ipomoea
reptans ini terdiri atas dua varietas, yakni kangkung darat yang disebut kangkung
cina dan kangkung air yang tumbuh secara alami di sawah, rawa, atau parit.
Kangkung merupakan tanaman menetap yang dapat tumbuh lebih dari satu
tahun, di dataran rendah sampai dataran tinggi 2000 mdpl. Ipomoea crassiculatus,
kangkung hutan, berhabitus semak dan tinggi dapat mencapai lebih dari 2 m.,
tumbuh pada ketinggian sekitar 1-1000 mdpl. Tumbuhan yang berasal dari Amerika
Tengah ini, dulunya banyak ditanam sebagai tanaman hias, namun kini telah
mengalami naturalisasi dan tumbuh di sembarang tempat. Ipomoea leari tumbuh
liar, berhabitus semak, merambat, batang kompak tanpa bulu-bulu, tidak bergetah,
Kangkung dapat tumbuh di daerah dengan iklim panas dan tumbuh
optimal pada suhu 25 – 30 °C (Palada dan Chang, 2003). Kangkung membutuhkan
penyinaran matahari yang cukup dan kelembaban di atas 60%. Tanaman kangkung
dapat tumbuh dan berproduksi baik di dataran rendah dan tinggi (± 2000 meter di
atas permukaan laut) dan diutamakan lokasi lahan terbuka agar cukup mendapat
sinar matahari.
Gambar 2.1 Kangkung air (Ipomoea aquatica)
(Sumber : Vymazal et al. 2008)
2.3 Hidroponik
Istilah hidroponik berasal dari bahasa latin “hydro” (air) dan “ponous”
(kerja), di satukan menjadi “hydroponic” yang berarti bekerja dengan air. Jadi
istilah hidroponik dapat diartikan secara ilmiah yaitu suatu budidaya tanaman tanpa
menggunakan tanah tetapi dapat menggunakan media seperti pasir, krikil, pecahan
genteng yang diberi larutan nutrisi mengandung semua elemen esensial yang
Budidaya dengan sistem hidroponik memiliki kelebihan tersendiri maka
dapat berkembang lebih cepat. Kelebihan yang utama adalah keberhasilan tanaman
untuk tumbuh dan berproduksi lebih terjamin. Selain itu, perawatan lebih praktis,
pemakaian pupuk lebih efisien, tanaman yang mati lebih mudah diganti dengan
tanaman yang baru, tidak diperlukan tenaga yang kasar karena metode kerja lebih
hemat, tanaman lebih higienis, hasil produksi lebih kontinu dan memiliki hasil yang
lebih baik dibandingkan secara konvensional, dapat dibudidayakan di luar musim,
dan dapat dilakukan pada ruangan yang sempit.
2.4 Arduino UNO
Papan Arduino UNO menggunakan mikrokontroler ATmega328P. Papan
ini mempunyai 14 pin input/output digital (enam di antaranya dapat digunakan
untuk output PWM), enam buah input analog, 16 MHz crystal oscillator,
sambungan USB, ICSP header, dan tombol reset. Hampir semua yang dibutuhkan
untuk mendukung mikrokontroler sudah tersedia, penggunaannya cukup dengan
menghubungkan ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau dengan
memberikan daya menggunakan adaptor AC ke DC atau dengan baterai.
Arduino UNO ini memiliki perbedaan dengan papan-papan Arduino yang
lain, di mana pada versi-versi Arduino sebelumnya digunakan chip FTDI
USB-to-serial, namun pada Arduino UNO digunakan ATmega8U2 yang diprogram sebagai
converterUSB-to-serial. Kata “UNO” merupakan bahasa Italia yang artinya adalah
satu, dan diberi nama demikian sebagai penanda peluncuran Arduino 1.0. Arduino
Arduino USB. Arduino UNO bersama dengan Arduino 1.0 selanjutnya menjadi
acuan untuk pengembangan Arduino versi selanjutnya.
Arduino UNO mempunyai beberapa fasilitas untuk dapat berkomunikasi
dengan komputer, Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lain. Mikrokontroler
ATmega328P pada Arduino UNO menyediakan komunikasi serial UART TTL (5
V), yang tersedia pada pin 0 (RX) dan 1 (TX). ATmega8U2 pada papan Arduino
UNO menyalurkan komunikasi serial ini melalui USB dan hadir sebagai com port
virtual pada software di komputer. Firmware dari Atmega8U2 menggunakan driver
USB COM standar, dan tidak dibutuhkan driver eksternal. Software Arduino
memiliki serial monitor yang memungkinkan data teks sederhana dikirim ke dan
dari Arduino. LED RX dan TX akan berkedip ketika data sedang ditransmisikan
melalui chip USB-to-serial. ATmega328P juga mendukung komunikasi I2C (TWI)
dan SPI. Software Arduino mempunyai library Wire dan SPI untuk
menyederhanakan penggunaan bus I2C dan komunikasi SPI.
Mikrokontroler Arduino Uno sendiri merupakan perangkat yang dapat
dimanfaatkan untuk membuat suatu rangkaian elektronik, mulai dari yang
sederhana hingga kompleks. Arduino Uno ATmega328P adalah sebuah keping atau
papan elektronik yang secara fungsional bekerja seperti sebuah komputer (Kadir,
2013), serta terdapat pin-pin dengan fungsi yang berbeda-beda (Utami, 2010).
2.4.1 Hardware
Berupa board yang berisi I/O, seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2Board Arduino Uno
(Sumber : https://www.arduino.cc/)
Spesifikasi Arduino Uno dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini :
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno
Microcontroller Atmega328P
Operating Voltage 5 V
Input Voltage (recommended) 7 - 12 V Input Voltage (limit) 6 - 20 V
Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM Output)
PWM Digital I/O Pins 6
Analog Input Pins 6
DC Current per I/O Pin 20 mA DC Current for 3.3 V Pin 50 mA
Flash Memory 32 KB (Atmega328P)
of which 0.5 KB used by bootloader
EEPROM 1 KB (Atmega328P)
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat
berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan
dengan menancapkan plug 2.1 mm pusat-positif ke colokan listrik board. Baterai
dapat dimasukkan dalam Gnd dan Vin pin header dari konektor daya.
Board dapat beroperasi pada pasokan eksternal 6 sampai 20 V. Jika
tegangan kurang dari 7 V, tegangan pada board kemungkinan akan tidak stabil. Jika
menggunakan lebih dari 12 V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board.
Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 V.
Pin daya adalah sebagai berikut :
VIN :Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya
eksternal (sebagai lawan 5 V dari koneksi USB atau sumber daya diatur
lain). Kita dapat memasok tegangan melalui pin ini.
5 V :Pin output 5 V diatur dari regulator di board. Board dapat diaktifkan
dengan daya baik dari colokan listrik DC (7-12 V) , konektor USB (5 V),
atau pin VIN dari board (7-12 V). Jika tegangan diberikan melalui 5 V
atau 3.3 V melewati regulator, dan dapat merusak board, maka tidak
disarankan.
3.3 V :Sebuah pasokan 3.3 V dihasilkan oleh regulator on-board yang dapat
GND :Pin tanah.
IOREF :Pin pada board Arduino memberikan tegangan referensi saat
mikrokontroler sedang beroperasi. Sebuah shield dikonfigurasi dengan
benar agar dapat membaca pin tegangan IOREF dan memilih sumber daya
yang tepat atau mengaktifkan penerjemah tegangan pada output untuk
bekerja dengan tegangan 5 V atau 3.3 V. (arduino.cc)
B. Memori
Atmega328P memiliki Flash Memory 32 KB (0,5 KB digunakan untuk
bootloader), 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis
dengan library EEPROM). (Arduino.cc)
C. Input-Output
Masing-masing dari 14 digital pin (pin header) pada Arduino Uno dapat
digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi dari pinMode(),
digitalWrite( ), dan digitalRead( ). Dan beroperasi pada tegangan 5 V. Setiap pin
dapat memberikan atau menerima arus maksimum 20 mA dan memiliki resistor
pull-up internal yang (terputus secara default) dari 20-50k Ohm. Selain itu,
beberapa pin memiliki fungsi khusus :
Serial : 0(RX) dan 1(TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan
(TX) TTL data serial. Pin juga terhubung ke pin yang sesuai dari ATmega16U2
USB–to–TTL chip Serial.
Eksternal Interupsi : Pin 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu
interrupt pada nilai yang rendah, naik atau jatuh tepi, atau perubahan nilai.
PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Menyediakan 8-bit PWM output dengan analogWrite
SPI (Serial Peripheral Intervace) : 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK). Pin
ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI.
LED : 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin dengan nilai
TINGGI, LED menyala, ketika pin yang dipakai RENDAH, lampu akan mati.
TWI (Two–Ware Inteerface) : Pin A4(SDA) dan pin A5(SCL). Dukungan
komunikasi TWI menggunakan library Wire.
Arduino Uno memiliki 6 input analog, dengan label A0 hingga A5, yang
masing-masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara
default mereka mengukur dari ground sampai 5 V, meskipun mungkin untuk
mengubah jangkauan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference ().
(Arduino.cc)
2.4.2 Software
Arduino IDE adalah sebuah editor yang digunakan untuk menulis
program, mengcompile, dan mengunggah ke papan Arduino. Arduino Development
Environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, area pesan, console teks,
toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi umum, dan sederet menu.
Software yang ditulis menggunakan Arduino dinamakan sketches.
Sketches ini ditulis di editor teks dan disimpan dengan file yang berekstensi .ino.
Editor teks ini mempunyai fasilitas untuk cut/paste dan search/replace. Area pesan
berisi umpan balik ketika menyimpan dan mengunggah file, dan juga menunjukkan
Gambar 2.3 Tampilan IDE Arduino
Beberapa fitur yang sering digunakan dalam menulis program pada
Arduino IDE :
Editor Program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan
mengedit program dalam bahasa processing.
Verify/Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode
biner.
Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
mikrokontroler di dalam papan arduino.
A. Bahasa Pemrograman Arduino
Perangkat keras Arduino dapat bekerja secara maksimal dengan bantuan
program. Program untuk Arduino berbasis C/C+. Agar program dapat berjalan
a. Void setup() { ... } , semua kode di dalam kurung kurawal akan dijalankan
hanya satu kali ketika program arduino dijalankan untuk pertama kalinya.
b. Void loop() { ... } , fungsi ini dijalankan setelah setup (fungsi void setup)
selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan kembali, dan
lagi secara terus menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.
Syntax, berikut ini adalah elemen bahasa c yang dibutuhkan untuk format
penulisan :
a. // (komentar satu baris), kadang diperlukan untuk memberi catatan pada diri
sendiri apa arti dari kode-kode yang dituliskan. Cukup menuliskan dua buah
garis miring dan apapun yang kita ketikan di belakangnya akan diabaikan
oleh program.
b. /* (komentar banyak baris), jika Anda mempunyai banyak catatan, maka hal
tersebut dapat dituliskan pada beberapa baris sebagai komentar. Semua hal
yang terletak di antara dua simbol tersebut akan diabaikan oleh program.
c. { ... } atau kurung kurawal, digunakan untuk mendefinisikan kapan blok
program mulai dan berakhir (digunakan juga pada fungsi dan pengulangan).
d. ; (titik koma), setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma jika
ada titik koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan.
Variabel, sebuah program secara garis besar didefinisikan sebagai
instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang
digunakan untuk memudahkannya.
a. Int (integer), digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit).
Tidak mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -23.768 s/d
b. Long, digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte (32
bit) dari memori RAM dan mempunyai rentang nilai dari -2.147.648 s/d
2.147.483.647.
c. Boolean, variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE
(benar) atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit
dari RAM.
d. Float, digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32
bit) dari RAM dan mempunyai rentang nilai dari -3,4028235E+38 s/d
3,4028235E+38.
e. Char (character), menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII
(misalnya ‘A’ = 65). Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.
Operator Matematika, operator yang digunakan untuk memanipulasi
angka (bekerja seperti matematika yang sederhana).
a. = (sama dengan), membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain
(misalnya: x = 10 * 2, x = 20).
b. % (persen), menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka yang lain
(misalnya : 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2).
c. + (plus), operasi penjumlahan.
d. - (minus), operasi pengurangan.
e. * (asteris), operasi perkalian.
f. / (garis miring), operasi pembagian.
Operator Pembanding, digunakan untuk membandingkan nilai logika.
a. == (sama dengan), misalnya: 12 == 10 adalah FALSE (salah) atau 12 == 12
b. != (tidak sama dengan), misalnya: 12 != 10 adalah TRUE (benar) atau 12 !=
Struktur Pengaturan, program sangat tergantung pada pengaturan apa yang
akan dijalankan berikutnya. Berikut ini adalah elemen dasar pengaturan.
a. If ... else, dengan format seperti berikut ini :
If (kondisi) { ... }
Else if (kondisi) { ... } Else
{ ... }
Dengan struktur seperti di atas program akan menjalankan kode yang ada di
dalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka
akan diperiksa apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya FALSE maka
kode pada else yang akan dijalankan.
b. For, dengan format penulisan sebagai berikut :
For(int i = 0; i < #pengulangan; i++) { ... } Digunakan bila Anda
ingin melakukan pengulangan kode program di dalam kurung kurawal
beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang
diinginkan. Melakukan perhitungan ke atas (++) atau ke bawah (--).
Digital
a. pinMode(pin, mode), digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin
0 s/d 5 adalah 14 s/d 19). Mode yang bisa digunakan adalah INPUT atau
OUTPUT.
b. digitalWrite(pin, value), ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin
tersebut dapat dijadikan HIGH (+5 V) atau LOW (ground).
c. digitalRead(pin), ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT, maka Anda
dapat menggunakan kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah
HIGH (+5 V) atau LOW (ground).
Analog, arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk
beroperasi di dalam analog.
a. analogWrite(pin, value), beberapa pin pada arduino mendukung PWM
(pulse width modulation) yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin
hidup (on) atau mati (off) dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat
berfungsi layaknya keluaran analog. Value (nilai) pada format kode tersebut
adalah angka antara 0 (0% duty cycle ~ 0 V) dan 255 (100% duty cycle ~ 5
V).
b. analogRead(pin), ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT Anda dapat
membaca keluaran voltase-nya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0
V) dan 1024 (untuk 5 V).
2.5 Relay
Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara
elektronik (elektromagnetik) (Suharmon, Recky, 2014). Saklar pada relay akan
terjadi perubahan posisi OFF ke ON pada saat diberikan energi elektromagnetik
bagian kumparan dan contact point. Ketika kumparan diberikan tegangan DC atau
AC, maka akan terbentuklah medan elektromagnetik yang mengakibatkan contact
point akan mengalami switch ke bagian lain. Keadaan ini akan bertahan selama arus
masih mengalir pada kumparan relay. Contact point akan kembali switch ke posisi
semula jika tidak ada lagi arus yang mengalir pada kumparan relay.
2.5.1 Prinsip kerja relay
Bagian utama relay elektromagnetik adalah sebagai berikut :
1. Kumparan elektromagnet
2. Saklar atau kontaktor
3. Swing armature
4. Spring (pegas)
Relay elektromagnetik memiliki 3 kondisi saklar, ketiga posisi saklar atau
kontaktor relay tersebut akan berubah ketika relay mendapatkan tegangan sumber
pada elektromagnetnya. Ketiga posisi saklar tersebut adalah :
1. Posisi Normally Open (NO)
Posisi saklar relay terhubung ke terminal NO, kondisi ini akan terjadi pada
saat relay mendapatkan sumber tegangan pada elektromagnetnya. Gambar
2.4 menjelaskan tentang kondisi saklar relay pada posisi NO.
2. Posisi Normally Close (NC)
Pada posisi ini saklar relay terhubung ke terminal NC. Kondisi ini terjadi
ketika relay tidak mendapatkan sumber tegangan pada elektromagnetnya.
Gambar 2.5 menjelaskan tentang kondisi saklar relay pada posisi NC.
Gambar 2.5 Kondisi saklar relay pada posisi NC
3. Posisi Change Over (CO)
Kondisi perubahan armature saklar relay yang berubah dari posisi NC ke NO
atau sebaliknya dari NO ke NC. Kondisi ini terjadi ketika sumber tegangan
diberikan ke elektromagnet atau ketika sumber tegangan diputus dari
elektromagnetnya.
2.5.2 Jenis-jenis relay
Dilihat dari desain saklarnya maka relay dibedakan menjadi:
1. SPST (Single Pole Single Throw), relay ini memiliki 4 terminal yaitu 2
terminal untuk input kumparan elektromagnetik dan 2 terminal saklar. Relay
2. SPDT (Single Pole Double Throw), relay ini memiliki 5 terminal yaitu terdiri
dari 2 terminal untuk input kumparan elektromagnetik dan 3 terminal saklar,
relay, jenis ini memiliki 2 kondisi NO dan NC.
3. DPST (Double Pole Single Throw), relay jenis ini memiliki 6 terminal yaitu
terdiri dari 2 terminal untuk input kumparan elektromagnetik dan 4 terminal
saklar untuk 2 saklar yang masing-masing saklar hanya memiliki kondisi NO
saja.
4. DPDT (Double Pole Double Throw), relay jenis ini memiliki 8 terminal yang
terdiri dari 2 terminal untuk kumparan elektromagnetik dan 6 terminal untuk
2 saklar dengan 2 kondisi NC dan NO untuk masing-masing saklarnya.
Penulis menggunakan relay dengan catuan tegangan 12 V DC berjenis
SPDT (Single Pole Double Throw) seperti yang terlihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Relay Tipe SPDT (Single Pole Double Throw) merek Huigang
2.6 Sensor DHT11
Sensor DHT11 merupakan sensor suhu dan kelembaban udara yang
memiliki jangkauan pengukuran suhu antara 0-50 °C dan jangkauan pengukuran
kelembaban udara 20-95 %RH. Setiap sensor DHT11 memiliki fitur kalibrasi
sangat akurat dari kelembaban ruang kalibrasi. DHT11 merupakan sensor suhu dan
sensor kelembaban udara di mana dilengkapi suhu & kelembaban sensor kompleks
dikalibrasi dengan output sinyal digital. Dengan menggunakan teknik khusus
digital-signal-akuisisi, teknologi suhu dapat melakukan penginderaan kelembaban,
memastikan keandalan yang tinggi dan stabilitas jangka panjang yang sangat baik.
Sensor ini mencakup pengukuran kelembaban resistif-jenis komponen dan
komponen pengukuran suhu NTC, dan menghubungkan ke high-kinerja 8-bit
mikrokontroler, menawarkan kualitas yang sangat baik, respon cepat, anti
gangguan kemampuan dan efektivitas biaya.
Dengan ukuran yang kecil (Lihat Gambar 2.7) dan menekan daya listrik
yang kecil modul sensor ini mudah untuk di implementasikan menggunakan
mikrokontroler. DHT11 cukup ekonomis namun memadai untuk aplikasi
monitoring suhu dan kelembaban udara.
Tabel 2.2 Spesifikasi Teknis DHT11
Measurement
Tabel 2.3 Spesifikasi Detail DHT11
Parameters Conditions Minimum Typical Maximum Humidity
8 Bit
Repeatability ±1%RH
Accuracy 25℃ ±4%RH
0-50℃ ±5%RH
Interchangeability Fully Interchangeable
Measurement Range 0℃ 30%RH 90%RH
Tabel 2.4 Karakteristik Kelistrikan DHT11
Gambar 2.7 Sensor DHT11
(Sumber :
http://digiwarestore.com/en/temperature-humidity/dht11-temperature-and-humidity-sensor-board-297007.html)
2.7 LCD
LCD merupakan suatu komponen yang berfungsi sebagai penampil
(display) baik karakter maupun angka. LCD yang dipakai adalah jenis M1632 yang
merupakan LCD 2x16 karakter (Lihat Gambar 2.8). LCD ini memerlukan tiga jalur
kontrol dan delapan jalur data (untuk mode 8 bit) serta empat jalur data (untuk mode
4 bit). Ketiga jalur kontrol yang dimaksud adalah pin EN, RS dan RW.
EN adalah pin Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD kalau
kita akan berkomunikasi dengannya. Sebelum mengirim data ke LCD jalur ini di
buat berlogika tinggi dahulu. Kemudian jalur kontrol yang lain di setting, pada saat
bersamaan data yang akan dikirim ditempatkan pada jalur data. Setelah semua siap,
jalur EN dibuat berlogika rendah. Transisi dari logika tinggi ke logika rendah ini
RS adalah pin Register select. Pada saat pin RS berlogika rendah, data
yang dikirim adalah perintah-perintah seperti membersihkan layar, posisi kursor,
dan lain-lain. Sedangkan jika berlogika tinggi data yang dikirim adalah teks data di
mana teks ini yang harus ditampilkan pada layar.
RW adalah pin Read/Write. Pada saat pin RW berlogika rendah, informasi
pada jalur data berupa pengiriman data ke LCD (write). Sedangkan ketika pin RW
berlogika tinggi, berarti sedang dilaksanakan pengambilan data dari LCD (read).
Sedangkan untuk jalur data terdiri dari delapan bit, data ini disebut D0, D1, D2, D3,
D4, D5, D6 dan D7 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.5.
Gambar 2.8 LCD 16X2
Tabel 2.5 Fungsi dan Konfigurasi Pin LCD 16X2 (Syahrul, 2014)
Pin Nama Fungsi
1 VSS Ground
2 VCC +5V
3 VEE Tegangan kontras
2.7.1 Komunikasi I2C (Inter Integrate Circuit)
I2C (Inter Integrate Circuit) adalah standar komunikasi serial dua arah
menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk pengontrolan IC (Lihat
Gambar 2.9). Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial
Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti
yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan
Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan
membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop,
dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master.
Sinyal Start merupakan sinyal untuk memulai semua perintah,
didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari “1” menjadi “0” pada saat SCL
“1”. Sinyal Stop merupakan sinyal untuk mengakhiri semua perintah, didefinisikan
sebagai perubahan tegangan SDAdari “0” menjadi “1” pada saat SCL “1”.Kondisi
sinyal Start dan sinyal Stop.Sinyal dasar yang lain dalam I2C Bus adalah sinyal
acknowledge yang disimbolkan dengan ACK. Setelah transfer data oleh master
berhasil diterima slave, slave akan menjawabnya dengan mengirim sinyal
acknowledge, yaitu dengan membuat SDA menjadi “0” selama siklus clock ke-9.
Inimenunjukkan bahwa Slave telah menerima 8 bitdata dari Master.
1. Hanya melibatkan 2 kabel yaitu serial data line.
2. Setiap IC yang terhubung dalam I2C memiliki alamat masing-masing yang
dapat diatur secara Software dengan master/slave protocol yang sederhana,
dan mampu mengakomodasikan multi master. 14 DB7 Data Bit 7
15 BPL Back Plane Light
3. I2C merupakan serial bus dengan orientasi data 8 bit, komunikasi 2 arah,
dengan kecepatan transmisi data sampai 100Kb/s pada modestandar dan
3,4Mb/s pada modekecepatan tinggi (Sulistyo, 2014).
Gambar 2.9 I2C/SPI LCD Backpack
2.8 Motor Driver EMS 5 A H-Bridge
Embedded Module Series (EMS) 5 A H-Bridge merupakan driver H
-Bridge yang didesain untuk menghasilkan drive 2 arah dengan arus kontinu sampai
dengan 5 A pada tegangan 5 V sampai 40 V (Lihat Gambar 2.10). Modul ini
dilengkapi dengan rangkaian sensor arus beban yang dapat digunakan sebagai
umpan balik ke pengendali. Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif
seperti misalnya relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan berbagai macam
beban lainnya.
2.8.1 Spesifikasi
1. Terdiri dari 1 driver fullH-Bridge beserta rangkaian current sense.
2. Mampu melewatkan arus kontinu 5 A.
3. Range tegangan output untuk beban : 5 V sampai 40 V.
5. Jalur catu daya input (VCC) terpisah dari jalur catu daya untuk beban (V
Mot).
6. Output tri-state.
7. Dilengkapi dengan dioda eksternal untuk pengaman beban induktif.
8. Frekuensi PWM sampai dengan 10 KHz.
9. Active Current Limiting.
10. Proteksi hubungan singkat.
11. Proteksi over temperature.
12. Under voltage Shutdown.
Gambar 2.10 Motor Driver EMS 5 A H-Bridge
2.8.2 Keterangan antarmuka
Modul H-Bridge memiliki 1 set header (J2) dan 1 set terminal konektor
(J1). Tabel 2.6 akan menjelaskan deskripsi dan fungsi dari masing-masing header
dan konektor tersebut. Interface Header (J2) berfungsi sebagai input untuk
antarmuka dengan input-output digital serta output analog dari modul H-Bridge.
Tabel 2.6 Pin pada Interface Header
Output digital yang melaporkan adanya kondisi fault pada modul. Berlogika Low jika ada fault pada modul atau output
4 MEN I Pin enable untuk output H-Bridge (MOUT 1 dan
MOUT 2)
5 MCS O Output tegangan analog yang berbanding lurus dengan arus beban (Rangeoutput 0 – 2,5V)
6 MSLP I
Pin input untuk mengatur kerja modul H-Bridge. Diberi logika High untuk Full Operation, diberi logika Low untuk Mode Sleep
7,9 VCC - Terhubung ke catu daya untuk input (5V) 8,10 PGND - Titik referensi untuk catu daya input
Arus (dalam Ampere) yang dilewatkan oleh H-Bridge dapat dihitung
dengan rumus :
I=Tegangan_output_pada_pin_MCS×375
180
Power & Motor Con (J1) berfungsi sebagai konektor untuk catu daya dan beban.
2.9 Power Supply
Sistem power supply merupakan faktor yang paling penting dalam suatu
sistem, baik yang bersifat analog maupun digital. Karena suatu sistem tidak akan
berfungsi atau berjalan dengan baik tanpa mendapat sumber tegangan dan bisa
dikatakan sebagai suatu rangkaian yang menyediakan daya. Arus yang dikeluarkan
juga kecil hanya beberapa volt saja, beda dengan tegangan listrik PLN yaitu 220V
(Suseno, Anang Ari, 2013). Contoh power supply ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Bagian-bagian yang terdapat pada rangkaian power supply adalah sebagai
berikut :
1. Step Down
Power supply menerima input dari jala-jala PLN sebesar 220V. Tegangan AC
tersebut masuk ke input transformator, bagian primer trafo berfungsi
menurunkan daya listrik dan tegangan yang ada bersifat bolak-balik atau
Alternating Current (AC) dan belum rata.
2. Rectifier
Dengan menggunakan dioda silikon, maka tegangan AC akan disearahkan
atau diubah menjadi tegangan DC, tetapi tegangan yang dihasilkan belum
rata.
3. Filter
Tegangan yang belum rata, diratakan oleh tapis perata berupa kapasitor
bipolar atau electrolit condensator (Elco), sehingga dihasilkan tegangan DC
yang rata.
4. Stabilisator atau regulator
Tegangan yang melewati kapasitor tidaklah benar-benar rata atau stabil, dapat
lebih tinggi dari input sekunder trafo ataupun dapat lebih rendah. Sehingga
diperlukan rangkaian stabilisator atau regulator untuk mengatasinya,
sehingga keluaran yang dihasilkan benar-benar sesuai dengan yang
diharapkan atau sesuai dengan input sekunder trafo. Komponen yang
Gambar 2.11 Power/Adaptor
2.10 Motor DC
Motor DC merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang
searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan
medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan
jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan
jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang
berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan
bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phase tegangan dari
gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan
demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam
medan magnet.
Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah
tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun
sini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai
tempat berlangsungnya proses perubahan energi daerah tersebut (Zuhal, 1988).
Motor DC yang digunakan adalah kipas yang biasa digunakan untuk
Personal Computer (PC) dengan catu daya 12 VDC/0,3 A seperti pada Gambar
2.12.
Gambar 2.12 Fan PC 12 VDC/0,3 A
2.11 Sistem Pendingin
Meskipun dengan ventilasi yang cukup, suhu tanaman dapat mencapai 10
°C lebih tinggi dari suhu udara. Parameter lain yang dapat dikendalikan oleh sistem
pendingin adalah kelembaban.
2.11.1 Sistem fan dan pad
Sistem ini beroperasi dengan meniup udara dari luar dan menghisap
melalui dry pads/fan, yang harus memiliki permukaan yang besar (Lihat Gambar
2.13). Ini adalah sistem yang sederhana dan murah, yang tidak memerlukan air atau
Gambar 2.13 Sistem fan dan pad
Sistem kipas dan pad memiliki kesulitan mencapai tingkat kelembaban
yang dibutuhkan di lingkungan kering dan semi-kering. Sistem ini dapat
ditambahkan ke pad sistem pendingin (Lihat Gambar 2.14), dan tidak memerlukan
air yang berkualitas juga tidak memerlukan tekanan tinggi untuk bekerja.
37
3.1 Metode Penelitian
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah cara mengatur suhu dan
kelembaban di dalam rumah kaca (greenhouse), dengan memonitor perubahan suhu
udara dan kelembaban udara yang ditampilkan pada layar LCD, serta pendeteksian
perubahan suhu udara dan kelembaban udara menggunakan sensor DHT11. Untuk
mengendalikan suhu di dalam greenhouse menggunakan aktuator kipas, yang
berfungsi untuk menghembuskan udara panas keluar greenhouse dan
menggantikannya dengan udara di dalam greenhouse yang lebih dingin. Adapun
aktuator ultrasonic humidifier yang akan mengendalikan kelembaban udara sesuai
parameter setting point yang telah ditentukan.
Sensor DHT11 sebagai masukan input akan mengambil data dan diproses
oleh mikrokontroler. Apabila nilai yang dibaca oleh sensor DHT11 (yang dalam hal
ini berupa nilai suhu) melebihi batas, maka mikrokontroler akan mengirimkan
sinyal ke motor driver dengan nilai PWM yang telah diatur setting pointnyauntuk
mengaktifkan aktuator berupa fan. Jika nilai yang dibaca oleh DHT11 (yang dalam
hal ini berupa nilai kelembaban) kurang dari batas, maka mikrokontroler akan
mengirimkan sinyal ke relay untuk mengaktifkan aktuator berupa ultrasonic
humidifier. Data-data sensor akan ditampilkan pada layar LCD.
Mikrokontroler sebagai pengendali, mendapatkan masukan range
temperatur dan kelembaban yang akan dijadikan acuan di dalam proses. Range
dipertahankan, sedangkan nilai yang akan dijadikan pembanding adalah temperatur
dan kelembaban ruangan yang di indera oleh sensor secara berkala dan terus
menerus (real-time). Hasil penginderaan temperatur dan kelembaban oleh sensor
yang berupa data analog dikonversikan terlebih dahulu oleh ADC (analog to digital
conversion) ke dalam bentuk data digital. Dalam sistem ini sensor dan ADC
berfungsi sebagai elemen ukur. Bila temperatur dan kelembaban ruangan yang di
indera tidak sesuai dengan setting point, maka mikrokontroler akan
mengendalikannya sesuai dengan setting point yang telah ditentukan. Saat mulai
diaktifkan, sistem ini akan mengontrol temperatur dan kelembaban ruangan secara
terus-menerus sampai setting point sistem terpenuhi.
3.2 Model Perancangan
Gambar 3.1 Model Perancangan
Untuk dapat melakukan pengaturan suhu dan kelembaban pada
greenhouse penulis harus memperhatikan deteksi input dari sensor DHT11.
Perhatikan pada Gambar 3.1, tahap pertama yang diperlukan yaitu deteksi input
suhu dan kelembaban dari sensor DHT11, selanjutnya input dari sensor DHT11
motor driver untuk mengatur kecepatan fan pada greenhouse sesuai dengan setting
point yang telah ditentukan. Proses selanjutnya Arduino mengaktifkan relay ketika
tingkat kelembaban kurang dari setting point yang telah ditentukan. Hasil input dari
sensor DHT11 ditampilkan pada LCD.
3.3 Perancangan Sistem
Adapun perancangan blok diagram sistem ditunjukkan pada Gambar 3.2
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem
Dari gambar Blok Diagram di atas dijelaskan beberapa input dan output
yang digunakan antara lain :
A. Input (Sensor)
DHT11 : Berfungsi di mana dalam keadaan suhu tinggi dan kelembaban
rendah maka akan dilakukan pengkabutan otomatis berdasarkan tinggi atau
rendahnya nilai dari sensor tersebut. Sensor ini akan mengirimkan sinyal ke
mikrokontroler arduino yang selanjutnya akan menjalankan program untuk
menyalakan ultrasonic humidifier, ultrasonic humidifier akan terus menyala
B. Output (Aktuator)
1. LCD : Digunakan untuk menampilkan suhu dan kelembaban pada
bangunan greenhouse.
2. FAN : Untuk mendinginkan suhu pada bangunan greenhouse.
3. Ultrasonic Humidifier : Mengatur kelembaban pada bangunan greenhouse
dengan menggunakan relay sebagai media on dan off.
3.4 Desain Greenhouse
Gambar 3.3 Desain Greenhouse
Dari Gambar 3.3, terlihat gambar model greenhouse yang akan dibuat.
bahan yang didapatkan dari toko dan bahan dari toko tersebut dipotong-potong
sedemikian rupa. Komponen yang dibuat dari material besi holo, mur dan baut
sebagai pengikat/penguat.
Adapun tahapan-tahapan yang dilakukan dalam desain greenhouse ini
yaitu :
a. Mendesain Greenhouse.
Tahap mendesain greenhouse merupakan tahapan di mana greenhouse
dirancang dalam bentuk gambar dua dimensi dan tiga dimensi dengan
kelengkapan ukuran yang diskalakan dengan menggunakan program desain
SketchUp Make 2016 sehingga memudahkan dalam proses pembuatan
konstruksi mekanik greenhouse (Lihat Gambar 3.4).
Gambar 3.4 Desain Greenhouse
Pada pembuatan rangka greenhouse disesuaikan dengan ukuran rak tanaman
yang ada di dalamnya. Pada rak tanaman tersebut jumlah tanaman kangkung
air yang ditanam sebanyak 32 buah. Selanjutnya adalah pembuatan rangka
(konstruksi) greenhouse dari besi holo berdasarkan dari desain yang telah
dibuat, greenhouse terdiri dari :
a. Atap berfungsi sebagai penutup greenhouse yang terbuat dari jaring
yang disebut paranet. Di mana bahan tersebut mampu menghantarkan
cahaya sekitar 75-80% cahaya dan mengurangi kehilangan panas
sekitar 40%. Dimensi atap dengan panjang 1015 mm dan lebar 1200
mm
b. Dinding yang terbuat dari jaring atau paranet. Dinding depan dengan
dimensi panjang 800 mm dan lebar 1000 mm, dinding belakang dengan
dimensi panjang 800 mm dan lebar 1000 mm dan dinding samping
dengan dimensi panjang 1000 mm dan lebar 1150 mm (Lihat Gambar
3.5). Di mana pada dinding menggunakan jaring atau net agar
hewan-hewan pengerat (predator) tidak dapat masuk ke greenhouse dan
memudahkan terjadinya sirkulasi udara, dan menghemat pemakaian
Gambar 3.5 Greenhouse
Dinding dari jaring atau net digunakan untuk menjaga agar suhu dan
kelembaban di dalam greenhouse tidak terlalu cepat berubah-ubah.
3.5 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan tugas akhir ini diawali dengan melakukan perancangan
Perancangan perangkat keras (Hardware) yang digunakan antara lain perancangan
kipas/fan, perancangan rangkaian ultrasonic humidifier, perancangan sensor
DHT11, pengalamatan sensor input, pengalamatan sensor output dan pengalamatan
aktuator.
3.5.1 Perancangan kipas/fan
Untuk mengendalikan suhu lingkungan di dalam greenhouse dilakukan
dengan menggunakan aktuator kipas/fan karena lebih efisien dalam penggunaan
energi dibanding Air Conditioner. Aktuator kipas pada penelitian ini menggunakan
empat buah kipas DC. Sistem kerja dari aktuator ini yaitu menghembuskan udara
panas keluar greenhouse dan menggantikannya dengan udara di sekitar aktuator
yang lebih dingin.
Penggunaan kipas pada proyek tugas akhir ini difungsikan sebagai
pembantu proses mengatur aliran udara keluar dan masuk yang di harapkan dapat
untuk mengontrol tingkat suhu pada greenhouse. Jumlah kipas yang digunakan
sebanyak 2 buah kipas untuk kontrol aliran udara keluar dan 2 buah kipas untuk
kontrol aliran udara masuk. Kedua fungsi kipas dirangkai paralel sehingga
kecepatan kipas yang satu dengan kipas yang lain dapat diharapkan sama.
Kontrol kecepatan kipas 12 V ini dapat dikendalikan menggunakan motor
driver DC EMS-5 A sehingga kecepatan berputar kipas dapat disesuaikan dengan
tingkat suhu yang dideteksi oleh sensor suhu DHT11 yang terjadi pada greenhouse
yang difungsikan sebagai tempat pembudidayaan tanaman hidroponik. Pada bagian
inilah pembagian kecepatan kipas akan diterapkan agar mendapatkan kombinasi
sehingga sesuai dengan parameter suhu yang telah ditentukan. Rangkaian kontrol
kipas menggunakan motor driver EMS-5 A (Lihat Gambar 3.6).
Gambar 3.6 Rangkaian kontrol kipas menggunakan motor driver EMS-5 A
3.5.2 Perancangan switching humidity
Perancangan rangkaian switching humidity ini difungsikan untuk
mengatur ultrasonic humidifier yang difungsikan sebagai alat untuk mengatur
tingkat kelembaban dalam greenhouse. Rangkaian ini diaktifkan ketika tingkat
kelembaban pada ruangan yang terdeteksi oleh sensor kurang dari setting point
maka mikrokontroler akan mengirim data aktif dan mengaktifkan coil pada relay
Gambar 3.7 Rangkaian Switching Humidity
3.5.3 Perancangan Liquid Crystal Display (LCD)
LCD yang digunakan untuk sistem ini adalah liquid LCD dengan ukuran
16x2 yang menggunakan jenis komunikasi I2C. Pada LCD ini terdapat dua output
yaitu pin SDA dan pin SCL yang merupakan pin output dari jenis komunikasi I2C.
Pada sistem ini LCD digunakan sebagai informasi untuk pemakaian daya yang telah
terpakai. Pada Tabel 3.1 dapat dilihat penjelasan dari pin-pin display LCD I2C dan
pada Gambar 3.8 dapat dilihat bagaimana Schematic Perancangan LCD (Liquid
Tabel 3.1 Penjelasan Pin-Pin Display LCD I2C
Gambar 3.8 Schematic Perancangan LCD (Liquid Crystal Display)
3.6 Perancangan Perangkat Lunak
Dari perancangan sistem di atas, selain perancangan hardware (perangkat
keras), juga dibutuhkan perancangan perangkat lunak (Software) untuk
menjalankan perancangan hardware yang telah dibuat.
Algoritma/flowchart yang digunakan untuk dapat mengatur suhu dan
3.6.2 Diagram Blok Pengendalian Sistem pada Greenhouse
Gambar 3.10 Diagram Blok Kontrol Suhu
Gambar 3.11 Diagram Blok Kontrol Kelembaban
Suhu Error Fan Output
50
Pada bab ini akan dibahas tentang pengujian berdasarkan perencanaan dari
sistem yang dibuat. Pengujian sistem ini terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dari
pengujian terhadap tiap-tiap bagian pendukung sistem hingga pengujian sistem
secara keseluruhan. Tahap pengujian sistem dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui hasil dari perancangan yang telah dibuat pada Bab sebelumnya. Dari
hasil pengujian, maka dapat dianalisis kinerja-kinerja dari tiap-tiap bagian sistem
yang saling berinteraksi sehingga terbentuklah sistem pengendali suhu dan
kelembaban pada greenhouse. Pengujian terhadap keseluruhan sistem berguna
untuk mengetahui bagaimana kinerja dan tingkat keberhasilan dari sistem tersebut.
4.1 Pengujian Arduino UNO
4.1.1 Tujuan pengujian
Pengujian Arduino Uno bertujuan mengetahui apakah Arduino Uno dapat
melakukan proses upload program sehingga dapat dinyatakan bahwa Arduino Uno
dapat digunakan dan berjalan dengan baik.
4.1.2 Alat yang dibutuhkan
1. Rangkaian Arduino Uno.
2. Rangkaian Power.
3. Adaptor 12 V.
4.1.3 Prosedur pengujian
1. Hubungkan adaptor 12 V dengan rangkaian power.
2. Hubungkan Arduino Uno dengan rangkain power.
3. Hubungkan Arduino Uno dengan komputer menggunakan komunikasi serial.
4. Buka aplikasi Arduino IDE.
5. Buka sketch yang akan di upload.
6. Tekan menu upload pada aplikasi Arduino IDE dan tunggu hingga proses
upload selesai.
4.1.4 Hasil pengujian
Dari percobaan di atas apabila terjadi proses upload program (Lihat
Gambar 4.1) dan tidak ada comment yang menunjukkan kegagalan dalam
sambungan antara komputer dan Arduino Uno maka proses upload program akan
berjalan dengan baik yang di tandai dengan tampilan comment (Lihat Gambar 4.2).
Gambar 4.2 Tampilan Comment saat Arduino Berhasil di Download
4.2 Pengujian LCD (Liquid Crystal Display)
4.2.1 Tujuan pengujian
Pengujian LCD (Liquid Cristal Display) bertujuan untuk mengetahui
apakah LCD (Liquid Cristal Display) dapat terkoneksi dengan mikrokontroler dan
dapat berjalan dengan baik sesuai dengan tampilan yang diharapkan program yang
telah dibuat dan dapat digunakan.
4.2.2 Alat yang dibutuhkan
1. Rangkaian Arduino Uno.
2. LCD (Liquid Crystal Display).
3. Komputer.
4. Rangkaian I2C.
4.2.3 Prosedur pengujian
1. Hubungkan rangkaian Arduino Uno dengan komputer.
3. Sambungkan rangkaian I2C dengan Arduino Uno.
4. Pastikan sketch telah di upload.
4.2.4 Hasil pengujian
Dari percobaan di atas apabila LCD (Liquid Crystal Display)
menunjukkan tampilan yang sesuai dengan sketch yang telah dibuat dan di upload
sebelumnya pada Arduino Uno (Lihat Gambar 4.3), maka dapat dikatakan LCD
(Liquid Crystal Display) dapat berfungsi dengan baik dan dapat digunakan dalam
penelitian ini.
4.3 Pengujian Sensor Kelembaban dan Suhu (DHT11)
Sensor DHT11 (sensor kelembaban dan suhu) adalah bagian penting yang
difungsikan untuk mendeteksi kelembaban dan suhu yang ada di dalam greenhouse.
Pengujian sensor di sini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar sensitivitas
sensor tersebut, dengan mendapatkan nilai sebenarnya dan nilai hasil pengukuran
maka akan didapatkan error (galat) dalam persentase.
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Sensor DHT11 terhadap Alat Ukur Pembanding
20. 28 28 0,00 58 55 5,17
Tabel 4.1 merupakan data hasil pengujian temperatur dan kelembaban
pada greenhouse. Pengambilan data berlangsung selama 150 menit dengan
pengambilan data setiap 5 menit dan membandingkan langsung dengan
Temperature Clock Humidity HTC-1 yang didalamnya terdapat termometer dan
hygrometer serta dilakukan pengamatan secara langsung. Pengujian menggunakan
tumbuhan kangkung air. Terlihat pada Tabel 4.1 persentase error suhu yang
tertinggi adalah 10,71% dan yang terendah 0%, sedangkan persentase error
kelembaban yang tertinggi adalah 16,95% dan yang terendah 0% dengan nilai error
suhu rata-rata adalah 4,21% dan nilai error rata-rata kelembaban adalah 5,44%.
Pada hasil pengujian tersebut terdapat perbedaan nilai temperatur dan kelembaban
DHT11 dengan Temperature Clock Humidity HTC-1. Perbedaan tersebut
dikarenakan sensitivitas serta keakuratan pada tiap sensor berbeda-beda. Pada
dasarnya perubahan nilai sensor DHT11 dan alat pembanding dalam hal ini
Temperature Clock Humidity HTC-1 hampir sama nilainya meskipun terdapat
menunjukkan bahwa semakin rendah suhu maka semakin tinggi kelembabannya,
begitu juga sebaliknya semakin tinggi suhu maka semakin rendah kelembabannya.
Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Suhu Sensor DHT11 terhadap Suhu
Termometer
Gambar 4.4 menunjukkan grafik perbandingan suhu sensor DHT11
sebagai suhu sebenarnya terhadap suhu termometer sebagai suhu terukur.
Pembacaan error suhu yang terlalu besar dikarenakan tingkat kepekaan untuk
mendeteksi suhu yang dideteksi oleh termometer dan sensor DHT11 berbeda, selain
itu suhu didalam dan diluar greenhouse terdapat perbedaan yang dapat
mempengaruhi temperatur di daerah sekeliling sensor. Hal ini menyebabkan
terganggunya sensing dari sensor (mengukur temperatur melalui udara yang masuk
ke dalam sensor), karena tingkat kepekaan sensor digital (DHT11) lebih tinggi dan
lebih cepat dibandingkan dengan alat ukur suhu pembanding (termometer).
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Kelembaban Sensor DHT11 terhadap
Kelembaban Hygrometer
Gambar 4.5 menunjukkan grafik perbandingan antara kelembaban DHT11
sebagai kelembaban sebenarnya terhadap kelembaban hygrometer sebagai
kelembaban terukur. Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa tingkat
relativitas kelembaban udara yang diterima oleh sensor DHT11 itu berubah-ubah
tergantung dari nilai suhu yang ada pada ruang rumah kaca. Hal ini diakibatkan
oleh banyak faktor yang dapat mempengaruhi dari aliran udara pada ruangan serta
uap air yang terdapat pada ruangan. Error terbesar terjadi karena tingkat sensitivitas
pembacaan sensor DHT11 dengan hygrometer sangat berbeda.
Gambar 4.6 Sensor DHT11
4.4 Pengujian Kerja On-Off Aktuator terhadap Sensor DHT11
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kondisi dari masing-masing
aktuator yang dikendalikan oleh sensor DHT11 (sensor kelembaban dan suhu).
Pengujian juga bertujuan untuk melihat kondisi on-off aktuator kipas dan ultrasonic
humidifier berjalan dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dari pukul 18.00
WIB sampai pukul 20.30 WIB.
Tabel 4.2 Pengujian Kerja On-Off Aktuator terhadap Sensor DHT11
21. 19.45 36 29 off on on
Tabel 4.2 menunjukkan pengukuran suhu dan kelembapan dengan sensor
DHT11. Data di atas dapat dianalisis bahwa setiap kenaikan nilai suhu sesuai
25-30 °C dan kelembaban di bawah 60 %RH maka kondisi kipas mati (Off), kondisi
ultrasonic humidifier (On), jika suhu di bawah 25 °C maka kipas hidup (On) dengan
kondisi maju (menghembuskan udara ke dalam greenhouse), jika suhu di atas 30
°C dan kelembaban di atas 60 %RH maka kipas hidup (On) dengan kondisi mundur
(menghembuskan udara keluar greenhouse) dan kondisi ultrasonic humidifier
(Off). Perlakuan kondisi ini dimaksudkan untuk mengembalikan atau
menyesuaikan kondisi suhu sesuai dengan seting point yakni 25-30 °C dan kondisi
kelembaban 60-80 %RH. Data yang terdapat block merah menandakan suhu di
kondisikan. Tabel 4.3 merupakan kondisi yang dibutuhkan aktuator saat Setting
Point.
Tabel 4.3 Kondisi Aktuator saat Setting Point
Temperature Humidity Fan Maju Fan Mundur ultrasonic humidifier
L L –
O L – –
4.5 Pengujian Kinerja Sistem Pengendalian Suhu dan Kelembaban
Pengujian kinerja sistem pengendalian suhu dan kelembaban bertujuan
untuk mendapatkan waktu respon (respon time) kinerja sistem, dari keadaan awal
sebelum alat dihidupkan menuju ke setting point suhu (25-30 oC) dan setting point
kelembaban (60-80 %RH), selain itu setelah mencapai setting point seberapa baik
sistem menjaga keadaan stabil pada setting point tersebut.
Tabel 4.4 Pengujian 1 Suhu dan Kelembaban sesuai Setting Point
7. 25 47-48 11 menit 36 detik
sesuai Setting point. Pengujian 1 berlangsung selama 60 menit mulai dari jam 16.24
WIB sampai jam 17.24 WIB dan tanpa dikondisikan serta dicatat setiap perubahan
nilai sensor. Tabel di atas menjelaskan suhu tetap sesuai range setting point sebesar
25 oC dan kelembaban kurang dari setting point dengan nilai perubahan terbesar
sebesar 48 %RH.
Pengujian selanjutnya yaitu Pengujian 2 Suhu dan Kelembaban sesuai
Setting Point (2) yang berlangsung selama 30 menit mulai dari jam 12.18 WIB
sampai jam 12.48 WIB.
Tabel 4.5 Pengujian 2 Suhu dan Kelembaban sesuai Setting Point (2)
3. 25 50-51 1 menit 16 detik
Tabel 4.5 di atas menjelaskan terdapat perubahan nilai suhu sebesar 1 °C
dari 25 °C menjadi 26 °C dengan rentang waktu 7 menit 5 detik dari pengujian awal
dibanding dalam Pengujian 1 yang tidak terdapat perubahan nilai suhu . Sedangkan
perubahan nilai kelembaban naik 1 %RH dalam pengujian awal sebesar 49 %RH
dibandingkan dengan nilai terbesar pada Pengujian 1 sebesar 48 %RH dan
perubahan nilai terbesar pada Pengujian 2 ini berlangsung selama 6 menit 29 detik
Pengujian selanjutnya yaitu Pengujian 3 Suhu dan Kelembaban tanpa
Aktuator fan Mundur yang berlangsung selama 30 menit mulai dari jam 14.09 WIB
sampai dengan jam 14.39 WIB.
Tabel 4.6 Pengujian 3 Suhu dan Kelembaban tanpa Aktuator Fan Mundur
20. 25 49-50 1 menit 44 detik
21. 25 50-51 16 detik
Tabel 4.6 di atas menjelaskan bahwa perubahan nilai suhu tetap seperti
pada Pengujian 2 hanya pada rentang waktu saja yang berbeda. Rentang waktu yang
dibutuhkan pada perubahan nilai suhu di Pengujian 3 ini berlangsung selama 7
menit 37 detik dari nilai pengujian awal sebesar 25 °C menjadi 26 °C. Sedangkan
perubahan nilai kelembaban tetap dari nilai terbesar pada Pengujian 2 sebesar 52
%RH sebagai nilai pengujian awal pada Pengujian 3. Tidak butuh waktu lama untuk
mencapai nilai terbesar pada Pengujian 3 ini, perubahan nilai terbesar pada
Pengujian 3 ini berlangsung selama 2 menit 19 detik sebesar 54 %RH dari
pengujian awal sebesar 52 %RH naik 2 %RH.
Pengujian selanjutnya yaitu Pengujian 4 Suhu dan Kelembaban dengan
Lampu tanpa Aktuator Ultrasonic Humidifier yang berlangsung selama 30 menit
mulai dari jam 16.08 WIB sampai dengan jam 16.38 WIB.
Tabel 4.7 Pengujian 4 Suhu dan Kelembaban dengan Lampu tanpa Aktuator
6. 28 52-51 3 menit 18 detik
Tabel 4.7 di atas menjelaskan bahwa terdapat perubahan nilai awal suhu
yang cukup tinggi dikarenakan penambahan Lampu sebagai penghangat di dalam
greenhouse. Perubahan nilai awal Pengujian 4 mempunyai perubahan nilai sebesar
1 °C dari nilai terbesar Pengujian 3 yang sebesar 26 °C. Rentang waktu perubahan
nilai terbesar pada Pengujian 4 ini berlangsung selama 1 menit 20 detik dari nilai
pengujian awal sebesar 27 °C dan selama rentang waktu 26 menit 4 detik nilai
terbesar Pengujian 4 ini tetap konstan sebesar 28 °C sebelum akhirnya turun
menjadi 27 °C. Sedangkan perubahan nilai kelembaban naik-turun namun nilai
terbesar pada Pengujian 4 ini lebih kecil dari nilai Pengujian 3 sebesar 54 %RH.
Nilai pengujian awal pada Pengujian 4 ini lebih kecil 1 %RH dari nilai terbesar
Pengujian selanjutnya yaitu Pengujian 5 Suhu dan Kelembaban tanpa
Aktuator hanya Lampu yang berlangsung selama 30 menit mulai dari jam 18.00
WIB sampai dengan jam 18.30 WIB.
Tabel 4.8 Pengujian 5 Suhu dan Kelembaban tanpa Aktuator hanya Lampu
46. 31-30 43-44 6 detik
Tabel 4.8 di atas menjelaskan bahwa pengujian Lampu tanpa aktuator
dapat menaikkan suhu sampai sesuai range tertinggi pada Setting Point. Nilai awal
suhu pada Pengujian 5 kali ini sama dengan nilai awal pada Pengujian 4 sebesar 28
°C. Sempat turun ke nilai 27 °C namun naik kembali menjadi 28°C dengan rentang
waktu 4 menit 3 detik menjadi 29 °C. Kemudian berangsur-angsur naik hingga
mencapai nilai suhu tertinggi pada Pengujian 5 sebesar 31 °C dengan rentang waktu
14 detik. Sedangkan perubahan nilai kelembaban naik-turun namun di awal-awal
naik menjadi 54 %RH ini merupakan nilai terbesar pada pengujian 5, kemudian
berangsur-angsur turun seiring dengan naiknya nilai suhu. Nilai kelembaban
terkecil menyentuh angka 43 %RH dan merupakan nilai kelembaban terkecil pada
semua Pengujian Suhu dan kelembaban.
Pengujian selanjutnya yaitu Pengujian 6 Suhu dan Kelembaban dengan
Lampu tanpa Aktuator Ultrasonic Humidifier (2) yang berlangsung selama 30
menit dan berkelanjutan dari hasil Pengujian 5 mulai dari jam 18.30 WIB sampai
dengan jam 19.00 WIB.
Tabel 4.9 Pengujian 6 Suhu dan Kelembaban dengan Lampu tanpa Aktuator
