DAFTAR PUSTAKA
ASTM. 1979. Standard method of laboratory determination of moisture content of soil: Procedure D2216-71. pp. 290–291. In Annual book of ASTM standards. Am. Soc. Test. Mater., Philadelphia, PA.
Muhida, R., Salami, M.J.E., Astuti, W., Amalina, N., Rahayu, N. 2011, Sistem Kecerdasan Fuzzy
Untuk Penyiram Tanaman Menggunakan Tenaga Surya, Journal of
Mechatronics, Electrical Power, and Vehicular Technology, Vol. 02 No. 2, pp.
65-72.
Topp, G.C. and Ferré.P.A. 2002.Thermogravimetric method using convective oven-drying. pp. 422–424. In J.H. Dane and G.C. Topp (ed.) Methods of Soil Analysis: Part 4. Physical methods.SSSA, Madison, WI.
Topp, G.C., Davis J.L., and Annan A.P. 1982. Electromagnetic determination of soil water content using TDR: 1. Applications to Wetting Fronts and Step Gradients
Soil Sci. Soc. Am. J.,Vol.46, pp. 672-678.
Topp, G.C, and Reynolds W.D. 1998, Time domain reflectometry: A seminal technique for measuring mass and energy in soil. Soil Tillage Res. Vol 47, pp.125–132.
Wobschall, D. 1978. A frequency shift dielectric soil moisture sensor, IEEE Trans.
Geosci.Elec., GE-16, pp.112-118.
Pamungkas, H.Y. 2011.Alat Monitoring Kelembaban Tanah dalam Pot Berbasis
Twitter untuk Pembudidaya dan Penjual Tanaman Hias Anthurium, Tugas Akhir,
PENS-ITS.
Sanglerat, G., Olivari, G., dan Cambov, B. 1989. Mekanika Tanah dan Teknik
Pondasi, Erlangga, Jakarta.
Hakim, A. 2012.Pengukur Kelembaban Tanah dan Suhu Udara sebagai Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan melalui Wireless Sensor Network (WSN) Hardware, e-Journal
Teknik Elekronika Telekomunikasi, Vol. 1 No. 40.
______, LM2907 Datasheet, National Semiconductor, 2008.
BAB III
PERANCA NGAN AL AT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari system atau komponen yang memiliki kesatuan kerja sendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok memrupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu system. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Rancangan system pengukur kelembaban tanah berikut ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu : bagian sensor kelembaban tanah (YL 69), bagian pengolah mikrokontroler (ATMega 32A), display LCD H1 602B (16x2), dan PSA .
Adapun diagram blok dari sisstem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3. 1
Mikrokontroler
a. Sensor yl 69 berfungsi untuk mendeteksi kelembaban tanah
b. AVR Atmega 32A merupakan pusat kendalikan dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroller akan mengecek sinyal yang dikirimkan oleh sensor
c. PSA berfungsi sebagai sumber tegangan dari seluruh sistem agar dapat bekerja. d. ADC berfungsi pengubah sinyal analog menjadi sinyal digital
e. LCD sebagai indikator dalam bentuk tampilan
3.2 Perancangan Rangkaian Catu Daya
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan keseluruh rangkaian yang ada. Rangkaian Catu daya (Power Supply Adaptor) ini terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt. Keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke rangkaian mikrokontroller AVR Atmega 32A, sensor kelembaban dan LCD.Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar 3.2 berikutini:
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya
Baterai merupakan sumber tegangan C, selanjutnya akan diratakan oleh kapasitor 220 µ F. Regulator tegangan 5 volt digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.
3.3. Rangkaian Mikrokon troler AT Mega 32A
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 32A d apat dilihat pada gam bar 3.3 di bawah ini :
Gambar 3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 32A
ATMega 32A. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 16,000 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega32A dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.
Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.4 Rangkaian Sensor Yl 69
Moisture Probeadalah suatu alat yang terbuat dari materi logam dengan bahan tertentu.Moisture Probeyang terbuatdari logam ini digunakan sebagai sensor untuk pengukurankadar air di dalam tanah.Moisture Probeyang dibuat terdiri dari dua batang logamtembaga, seperti pada gambar 3.4.Moisture probeini berperan seperti sebuah kapasitor dengan tanah sebagai dielektriknya. Moisture probeini disebutjuga sebagai capacitance probe.Moisture probeyang dibuatinisangat sederhana, sehingga harganya relatif murah.
Prinsip kerja penggunaan sensor ini untuk pengukuran kelembaban tanah adalah sebagai berikut, moisture probedimasukkan dalam tanah yang akan diukur
kelembabannya dan dihubungkan dengan generator sinyal. Bila kadar air (kelembaban) tanah berubah, maka probeakan menghasilkan perubahan nilai kapasitansi, akibat permitivitas dielektriknya berubah. Perubahan nilai kapasitansi (impedansi) ini akan mengubah besarnya frekuensi gelombang keluaran generator sinyal. Dengan demikian, frekuensi gelombang keluaran generator sinyal akan berubah sesuai dengan kelembaban tanah. Perubahan frekuensi yang terjadi ini selanjutnya akan diproses untuk mengetahui persentase kelembaban di dalam tanah.
Gambar 3.4 Skema rangkaian sensor kelembaban tanah
3.5 Display LCD Character 2x16
Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai jarak sensor ultrasonic yang terukur oleh alat. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16, dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:
Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.
Gambar 3.6 Peta Memory LCD character 2x16
Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) adalah display yang tampak. jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar.Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h dan karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h.
Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h.Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan peta memory, posisi karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h + 4Ah = 0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 10.
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt.Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak jika diukur,
4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 32A
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega 32A ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 32A, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
while (1)
4.3 Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor kelembaban tanah
Sebagai standar atau acuan dalam mengukur kadar air (kelembaban) tanah, pada penelitian ini digunakan American Standard Method (ASM). Prinsip dari metoda ini adalah dengan cara melakukan perbandingan antara massa air dengan massa butiran tanah (massa tanah dalam kondisi kering), yang ditunjukkan oleh persamaan berikut :
%
Massa butiran tanah diperoleh dengan cara memasukkan contoh tanah ke dalam pemanggang dengan lamanya waktu pemanggangan ditentukan dari massa contoh tanah yang akan dipakai untuk percobaan. Sedangkan massa air adalah selisih dari massa butiran tanah yang telah diberi air dengan massa butiran tanah.
Hasil realisasi dari Alat Pengukur Kelembaban Tanah Berbasis Mikrokontroler PIC 16F84 dapat dilihat pada Gambar 4.1 .
Tabel 4.1 data hasil uji coba pengukuran kelembapan tanah
Massa butiran tanah (kg)
Massa butiran tanah + air (kg)
O,29 0,53 82,759 81 1,759
Rata-rata perbedaan 1,042
Tabel 4.2 Percobaan Sinyal Kendali on – off
Kelembapan Tanah Keluaran Logika Keterangan
0 1 on
terhadap American Standard Method adalah sebesar 1,042%. Rata–rata perbedaan hasil pengukuran ini dapat diperkecil dengan menggunakan ADC yang memiliki jumlah bit lebih besar.
Tabel 2 merupakan data hasil percobaan sinyal kendali on–off yang dihasilkan alat, dengan batas minimum = 40% dan batas maksimum = 65%. Dari percobaan sinyal kendali
on– off ini, keluaran logika yang dihasilkan sesuai dengan batas nilai minimum dan
maksimum yang telah ditentukan.Keluaran logika pada alat dapat digunakan untuk mengendalikan perangkat luar, misalnya pompa air.
Dari data hasil percobaan pada Tabel 1 dan Tabel 2, diperoleh bahwa alat ukur kelembaban tanah yang dibuat dengan menggunakan sensor soil moisture yang terbuat dari dua batang logam dapat bekerja dengan baik.Ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan sensor yang relatif murah, berhasil dibuat alat ukur kelembaban tanah dengan hasil pengukuran yang relatif baik. Rata-rata perbedaan hasil pengukuran alat yang dibuat sebesar 1,042 % terhadap American Standard Method.
4.5 . Pengujian Interfacing LCD 2x16
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.
Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
TCCR2=0x00;
Program ini telah berjalan dengan baik dan sesuai dengan kebutuhan pada
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
2.5 Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian hasil pembacaan kelembaban tanahuntuk
mengetahuikelembaban tanah dengan sensor yl 69 berbasis AVR ATmega8535, dapat diambil beberapa
kesimpulan:
1. Alat ukur kelembaban tanah ini dikemas secara portable sehingga mudah dibawa dan digunakan.
2. Semakin kecil tegangan dari sensor, maka semakin besar Vout yang dihasilkan op-amp modul sensor.
3. Perbandingan hasil pengukuran antara American Standard Method dan alat yang telah dibuat adalah sebesar 1,042%.
4. Rata–rata perbedaan hasil pengukuran ini dapat diperkecil dengan menggunakan ADC yang memiliki jumlah bit lebih besar.
Saran:
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah: 1. Penempatan sensor diperhatikan, agar sensor aman dari kerusakan yang diakibatkan
oleh aquator seperti sensor harus ditempatkan agar tidak terkena langsung air.
2. Pengembangan projek ini dapat diperluas menjadi pengukuran kelembaban tanah yang bisa diaplikasikan sebagai sensor peringatan bencana lama seperti longsor.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengenalan Tanah
Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar.Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernapas dan tumbuhan.Tanah juga menjadi habitathidup berbagai mikroorganisme.Bagi sebagian hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak.Ilmu yang mempelajari berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu tanah.Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat erosi.
Komposisi tanah yang berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lalin.Air dan udara merupakan bagian dari tanah.Pedologi Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organism, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembetukan tanah dikenal sebagai “pedogenesis”. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut.
lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan. Usia tanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tua daripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masa Pleistosen.
Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah organik (organosol/humosol) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi.
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut dan kelak dapat menjadi batu bara. Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan organik.Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral, pasokan mineral berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup. Tanah organik dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum.
Tanah non-organik didominasi oleh mineral.Mineral ini membentuk partikel pembentuk tanah.Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah: pasir, lanau (debu), dan lempung. Tanah pasiran didominasi oleh pasir, tanah lempungan didominasi oleh lempung.Tanah dengan komposisi pasir, lanau, dan lempung yang seimbang dikenal sebagai geluh (loam).
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang.Warna tanah sangat bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih. Selain itu, tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam atau gelap seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi, baik karena
pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa. Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran mangan, belerang, dan nitrogen. Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya. Suasana aerobik/oksidatif menghasilkan warna yang seragam atau perubahan warna bertahap, sedangkan suasana anaerobik/reduktif membawa pada pola warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi.
Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat. Tanah tersusun dari tiga fasa: fasa padatan, fasa cair, dan fasa gas. Fasa cair dan gas mengisi ruang antaragregat.Struktur tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini. Ruang antaragregat disebut sebagai porus (jamak pori). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang seimbang.Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan makropori.
2.2 Sensor Kelembaban Tanah
Tegangan ini nantinya akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses ke dalam mikrokontroler.
2.3 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal– alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer.Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
4. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris. 5. Mempunyai 192 karakter tersimpan. 6. Terdapat karakter generator terprogram. 7. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit. 8. Dilengkapi dengan back light.
2.3.1. Cara Kerja LCD Secara Umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit.Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap
nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD.Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Gambar 2.1 : Skematik LCD 16 x 2.
2.4 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil, Lebih lanjut, mikrokontroler merupakan system computer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi.
Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM –nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan
sementara , termasuk register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega32A
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535 2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega8535
Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut:
3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah, jika ADC tidak digunakan.
4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6 dan PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang dipergunakan pada proses downloading. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega 32A”.
5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain port ini selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.
6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan PD1 juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk komunikasi serial. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.
7. RESET Input reset.
8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock internal. 9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.
10.AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC. 11.AREF Tegangan referensi untuk ADC.
2.4.2 Fitur Mikrokontroler ATMega8535
Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan
3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar
512 byte.
4. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
5. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 bps. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.
2.4.3 Arsitektur ATMega8535 Blok diagram
Dari gambar blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,Port B,Port C dan Port D. 2. ADC 8 channel 10 bit.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdogtimer dengan osilator internal.
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write. 8. Interruptinternal dan eksternal
9. Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11.Antarmuka komparator analog.
12.Port USART untuk komunikasi seria
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Sejalan dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan juga dengan bertambahnya populasi manusia, menyebabkan terjadinya krisis kebutuhan air karena penggunaan secara terus menerus dalam jumlah besar oleh manusia.Ironisnya air merupakan kebutuhan yang paling utama bagi seluruh mahluk hidup.Pada saat musim kemarau keberadaan air semakin langka untuk digunakan pada lahan pertanian.Untuk mendapatkan hasil pertanian yang maksimal dan mengurangi penggunaan air yang sia-sia, pemberian air pada lahan pertanian tidak boleh kurang atau lebih.Karena pemberian air yang kurang atau berlebihan pada tumbuhan dapat menyebabkan tumbuhan tersebut kering atau busuk. Salah satu cara untuk mengetahui apakah air yang dibutuhkan tanaman sesuai dengan kebutuhannya, dapat dilihat dari kelembaban tanahnya.
maupun global tersebut, telah mengancam keberadaan seluruh makhluk hidup di bumi. Perkembangan suatu wilayah umumnya diikuti oleh perubahan kondisi lingkungannya sebagai konsekuensi pembangunan dan segala aktivitas penduduknya. Kelembaban tanah merupakan salah satu variabel kunci dalam proses hidrologi yang berperan penting dalam menentukan ketersediaan air sebagai unsur yang sangat fundamental dalam kehidupan manusia. Secara umum, kelembaban tanah adalah air yang ditahan pada ruang di antara partikel tanah.
Kelembaban tanah merupakan salah satu parameter penting untuk banyak proses hidrologi, biologi dan kimia. Informasi kelembaban tanah diperlukan untuk kalangan luas di pemerintahan maupun swasta yang antara lain berkaitan erat dengan cuaca dan iklim, potensi runoff dan kontrol banjir, erosi tanah dan kemiringan lereng, manajemen sumber daya air, geo-teknik, dan kualitas air. Informasi kelembaban tanah juga bias digunakan untuk prediksi cuaca, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi, dan perkiraan panen.
Penentuan kadar air tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya adalah metode gravimetrik. Metode gravimetrik merupakan metode konvensional yang memiliki akurasi yang cukup baik. Dalam metode gravimetrik dilakukan pengukuran berat tanah sebagai variabel dalam pengukuran kelembaban tanah. Prinsip metode ini adalah membandingkan berat air tanah terhadap berat tanah kering. Meskipun cara ini sederhana, namun metode gravimetrik harus dilakukan di laboratorium sehingga penerapannya membutuhkan waktu dan tenaga yang banyak untuk mendapatkan satu nilai kelembaban tanah.
Metode pengukuran kelembaban tanah yang lain adalah metode penginderaan jauh. Metode penginderaan jauh mampu memberikan informasi kelembaban tanah pada area yang lebih luas. Pemanfaatan penginderaan jauh dalam studi kelembaban tanah didasarkan
pada data citra satelit kemudian dintegrasikan dengan data lapangan. Kelemahan metode penginderaan jauh yaitu metode ini tidak secara langsung memberikan informasi kelembaban tanah, sehingga variabel elektromagnetik yang diukur oleh penginderaan jauh harus dikaitkan dengan kelembaban tanah menggunakan algoritma tertentu.
Selain itu untuk memperoleh data citra satelit di Indonesia membutuhkan biaya yang mahal. Pemanfaatan kapasitor silinder sebagai sensor kelembaban tanah merupakan suatu inovasi sederhana dan efektif. Sensor kelembaban tanah adalah sensor yang digunakan untuk melakukan pengukuran kelembaban tanah. Prinsip kerja sensor kelembaban tanah ini adalah memberikan luaran berupa besaran listrik sebagai akibat adanya air yang berada di antara lempeng kapasitor silinder. Keunggulan metode ini yaitu pengukuran dapat langsung dilakukan secara mudah di lapangan dan nilai kelembaban tanah langsung dapat diketahui. Berdasarkan pemaparan di atas, maka penelitian yang akan dilakukan adalah pembuatan sensor kelembaban tanah menggunakan sensor probe.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penulis tertararik untuk mengangkat permsalahn tersebut kedalam Proyek ini dengan judul “ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 32A”. Pada alat ini akan digunakan sebuah sensor yang menggunakan dua probe, sebuah mikrokontroler ATMega 32A yang berfungsi untuk mengontrol dan membaca data.
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini hanya mencakup beberapa point utama, diantaranya adalah sebagai berikut.
kelembaban tanah.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 32A yang hanya difungsikan sebagai pengontrol dari tegangan yang masuk.
3. Display LCD yang digunakan hanya berfungsikan sebagai penampil hasl proses input dan output.
4. Pengujian sistem dilakukan dengan beban yang rendah. 1.4 Tujuan Penulisan
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (D-III) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3. Mengetahui cara kerja sensor kelembaban tanah berbasis Mikrokontroler AtMega 32A.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat sistematika penulisan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari pengukuran alat ukur kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 32A, maka penulis menulis tugasakhir ini dengan urutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah,tujuan, sistematika penulisan dari penulisan tugas akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakanuntuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antaralain tentang
Mikrokontroler Atmega 32A, sensor yl 69, bahasa programyang dipergunakan, serta cara kerja dari mikrokontroler Atmega 32Adan komponen pendukung. BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.dll
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan kemungkinan pengembangan alat.
MIKROKONTROLER ATMega 32A
ABSTRAK
Dalam makalah ini disajikan perancangan dan realisasi alat pengukur kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 32A. Sensor kelembaban tanah berupa dua buah probe bertipe yl-69. Sensor kelembaban ini dihubungkan pada generator sinyal. Bila kelembaban tanah berubah, maka impedansi sensor akan berubah, sehingga frekuensi sinyal keluaran generator berubah sesuai dengan kelembaban tanah. Perubahan frekuensi ini yang kemudian dideteksi dan digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban tanah.Dari hasil uji coba diperoleh bahwa alat yang dibuat dapat beroperasi sesuai dengan yang diharapkan. Alat yang dibuat juga dilengkapi sinyal kendali on-off, sehingga alat yang dibuat dapat digunakan untuk pengendalian kelembaban tanah.
Kata kunci: Kelembaban Tanah, MikrokontrolerATMega 32A, sensor yl-69
vi
SOIL MOISTURE BASED
MICROCONTROLLER WITH ATMEGA 32A
ABSTRACT
This paper presents the design and realization of a ATMega 32A microcontroller based instrument for measuring soil moisture. Two probe for soil moisture sensor. This soil moisture sensor is connected to signal generator. When the soil moisture changes, then the impedance of sensor will change. This the frequency of output signal generator changes according to the soil moisture. This frequency change is then detected and used for knowing the soil moisture level. The instrument is also equipped with an on-off control signal that can be used for controlling the soil moisture level.
Keywords: Soil Moisture, Microcontroller ATMega 32A, Sensor yl-69
v
ALAT UKUR KELEMBAPAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER
AT MEGA 32A
TUGAS AKHIR
OLEH
Joko Priyanto
112411043
PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ALAT UKUR KELEMBAPAN TANAH BERBASIS
MIKROKONTROLER AT MEGA 32A
TUGAS AKHIR
OLEH
Joko Priyanto
112411043
PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS
SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Yang bertandatangan di bawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir menyatakan bahwa laporan tugas akhir dari:
JOKO PRIYANTO NIM:
112411043
Dengan judul:
ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMega 32A
Telah selesai diperiksa dan dinyatakan selesai, serta dapat diajukan dalam sidang pertanggung jawaban laporan tugas akhir.
Diluluskan di Medan, Juli 2015
Ketua Program Studi Dosen Pembimbing
D3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir
Drs. Diana A BarusM,Sc
NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 196002031986011001 Dr. Kerista Tarigan, M.Eng,.Sc
PERNYATAAN
ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 32A
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2015
JOKO PRIYANTO
112411043
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkah, rahmat-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan.
Projek akhir 1 ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma 3 Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah
“ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMega 8535”
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Laporan Projek Akhir ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus MS.c selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam sekaligus pembimbing yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan laporan Akhir ini.
3. Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng, Sc. selaku dosen pembimbing saya yang menbantu dalam menyelesaikan alat dan penulisan laporan ini.
iv
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Rekan Satu perjuangan Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat ny membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Juli 2015 Hormat Saya,
Penulis
MIKROKONTROLER ATMega 32A
ABSTRAK
Dalam makalah ini disajikan perancangan dan realisasi alat pengukur kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 32A. Sensor kelembaban tanah berupa dua buah probe bertipe yl-69. Sensor kelembaban ini dihubungkan pada generator sinyal. Bila kelembaban tanah berubah, maka impedansi sensor akan berubah, sehingga frekuensi sinyal keluaran generator berubah sesuai dengan kelembaban tanah. Perubahan frekuensi ini yang kemudian dideteksi dan digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban tanah.Dari hasil uji coba diperoleh bahwa alat yang dibuat dapat beroperasi sesuai dengan yang diharapkan. Alat yang dibuat juga dilengkapi sinyal kendali on-off, sehingga alat yang dibuat dapat digunakan untuk pengendalian kelembaban tanah.
Kata kunci: Kelembaban Tanah, MikrokontrolerATMega 32A, sensor yl-69
vi
SOIL MOISTURE BASED
MICROCONTROLLER WITH ATMEGA 32A
ABSTRACT
This paper presents the design and realization of a ATMega 32A microcontroller based instrument for measuring soil moisture. Two probe for soil moisture sensor. This soil moisture sensor is connected to signal generator. When the soil moisture changes, then the impedance of sensor will change. This the frequency of output signal generator changes according to the soil moisture. This frequency change is then detected and used for knowing the soil moisture level. The instrument is also equipped with an on-off control signal that can be used for controlling the soil moisture level.
Keywords: Soil Moisture, Microcontroller ATMega 32A, Sensor yl-69
v
DAFTAR ISI
1.1 LatarBelakang ... 1
1.2 RumusanMasalah ... 3
1.3 BatasanMasalah ... 4
1.4 TujuanPenulisan ... 4
1.5 SistematikaPenulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI ...
6
2.1 Pengenalan Tanah ... 6
2.2 Sensor Kelembaban Tanah... 8
2.3 LCD (Liquid Crystal Display) ... 9
2.3.1 Cara Kerja LCD ... 9
2.4 Mikrokontroler ATMega8535... 11
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ... 13
2.4.2 Fitur Pin ATMega 8535 ... 14
2.4.3 Arsitektur ATMega8535 ...15
BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN ...17
3.1 Perencanaan Blok Diagram Sistem ... 17
3.2PerancanganRangakaianCatuDaya ... 18
3.3 RangkaianMikrokontroler ATMega8535 ... 19
3.4 Rangkaian Sensor Yl 69 ... 20
3.5 Display LCD Character 2x 16 ... 21
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN ... 23
4.1 PengujianRangkain Power Supply ... 23
4.2 PengujianRangkainMikrokontroler ATMega8535 ... 23
4.3 PengujiandanAnalisaRangkaian Sensor Ultrasonic ... 24
4.5 Pengujian Interfacing LCD 2 x 16 ... 28
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil uji coba pengukuran kelembaban tanah ...25 Tabel4.2.Percobaan Sinyal Kendali on – off ...26
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Skematik LCD 16 x 2 ... 11
Gambar 2.2Mikrokontroler ATMega 8535 ... 12
Gambar 2.3 Konfigurasi PIN ATMega8535 ... 13
Gambar 2.4 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 ... 15
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 17
Gambar 3.2 RangkaianCatuDaya ... 18
Gambar 3.3 RangkaianSistem Minimum ATMega8535 ... 19
Gambar 3.4 Skemarangkaian sensor kelembabantanah ... 21
Gambar 3.5 LCD Character ... 21
Gambar 3.6PetaMemori LCD Charater 2 x 16... 22
x
