Alat Ukur Kelembaban Tanah Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535

46  25 

Loading.... (view fulltext now)

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)
(2)
(3)

ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMega 8535

PERSETUJUAN

Yangbertandatangan di bawahini,

DosenPembimbingTugasAkhirmenyatakanbahwalaporantugasakhirdari:

NAIMAH

NIM:

112411021

Dengan judul:

ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMega 8535

Telah selesai diperiksa dan dinyatakan selesai, serta dapat diajukan dalam siding

pertanggung jawaban laporan tugas akhir.

Diluluskan di

Medan, Juli 2014

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing

D3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir

Drs. Diana A BarusM,Sc Junedi Ginting SS.i, MS.i

(4)

PERNYATAAN

ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535

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 2014

(5)

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. Kedua Orang Tua penulis serta saudara kandung yang telah memberikan

bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada

penulis.

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 juneidi Ginting SS.i,MS.i selaku dosen pembimbing saya yang menbantu

(6)

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 perjuanganProgram 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 2014

Hormat Kami,

(7)

ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535

ABSTRAK

Dalam makalah ini disajikan perancangan dan realisasi alat pengukur

kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 8535. 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.

(8)

SOIL MOISTURE BASED

MICROCONTROLLER WITH ATMEGA 8535

ABSTRACT

This paper presents the design and realization of a ATMega8535 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.

(9)

DAFTAR ISI

1.5SistematikaPenulisan ... 4

BAB II DASAR TEORI ... 6

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 ... 23

3.5 Display LCD Character 2x 16 ... 24

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN ... 26

4.1 PengujianRangkain Power Supply ... 26

4.2 PengujianRangkainMikrokontroler ATMega8535 ... 24

4.3 PengujiandanAnalisaRangkaian Sensor Ultrasonic ... 27

(10)

DAFTAR TABEL

(11)

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

(12)

ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535

ABSTRAK

Dalam makalah ini disajikan perancangan dan realisasi alat pengukur

kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 8535. 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.

(13)

SOIL MOISTURE BASED

MICROCONTROLLER WITH ATMEGA 8535

ABSTRACT

This paper presents the design and realization of a ATMega8535 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.

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar 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.

Untuk mengukur kelembaban, metode yang paling umum digunakan adalah

thermogravimetric, time domain reflectometry (TDR), dan pergeseran

frekuensi.Penelitian yang berkaitan dengan pengukuran kelembaban tanah berbasis

mikrokontroler telah dilakukan oleh beberapa peneliti.Alat ukur kelembaban tanah yang

ada sekarang di pasaran umumnya relatif mahal, karena harga sensor soil moisture yang

mahal.Oleh karena itu, muncul ide untuk membuat alat ukur kelembaban tanah yang

relatif murah dengan hasil pengukuran yang baik menggunakan sensor soil moisture

yang relatif murah.Berbagai isu lingkungan telah menarik perhatian masyarakat luas,

terutama yang berkaitan dengan permasalahan akibat perubahan kondisi lingkungan

(15)

terjadi dalam skala nasional 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 bisa

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

(16)

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.

1.2Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, penulis tertararik untuk mengangkat permsalahn tersebut kedalam Proyek ini dengan judul “ALAT PENGUKUR

KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535”.

Pada alat ini akan digunakan sebuah sensor yang menggunakan dua probe, sebuah

(17)

1.3Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini hanya mencakup beberapa point

utama, diantaranya adalah sebagai berikut.

1. Pembahasan sensor kelembaban tanah bertipe yl 69 sebagai pengukur

kelembaban tanah.

2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 8535 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.

1.4Tujuan 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 8535.

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat

(18)

kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 8535, maka penulis menulis tugas

akhir 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 digunakan

untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara

lain tentang Mikrokontroler Atmega 8535, sensor yl 69, bahasa program

yang dipergunakan, serta cara kerja dari mikrokontroler Atmega 8535

dan 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

(19)

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.

Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di

Amerika Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah

mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organism (termasuk

(20)

Tubuh tanah (solum) tidak 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).

(21)

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

Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas

air di dalam tanah ( moisture ). Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus

melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat

kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik

(resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik

(22)

tegangan analog yang nilainya relatif kecil. 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 :

a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

b. Mempunyai 192 karakter tersimpan.

c. Terdapat karakter generator terprogram.

d. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.

e. 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

(23)

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.

Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu

beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”.

Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD

dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar,

posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan

adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan

huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus

berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke

LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan

melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu,

yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi

penulisan.Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset

ke “0”.Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih

pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7.Mengirim data

secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk

membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan

(24)

Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan

dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk

kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan

7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih

apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD.

Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat

dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang

dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.

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,

(25)

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.

(26)

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535

2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega8535

Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat

dijelaskan sebagai berikut

1. VCC Input sumber tegangan (+)

2. GND Ground (-)

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

(27)

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

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

Memori) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal

(28)

5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya

listrik.

2.4.3 Arsitektur ATMega8535

Blok diagram

(29)

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 serial

(30)
(31)

a. Sensor yl 69 berfungsi untuk mendeteksi kelembaban tanah

b. AVR ATmega8535 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 Atmega8535,sensor kelembaban

dan LCD.Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar 3.2 berikutini:

(32)
(33)

ATMega8535.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 ATMega8535 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

(34)

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:

(35)

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

(36)

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 ATMega8535

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 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 8535, program yang diberikan

adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h>

#include <delay.h>

(37)

while (1)

{

// Place your code here

PORTC=0x00;

Delay_ms(1000);

PORTC=0xFF;

Delay_ms(1000);

}

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

(38)
(39)

0,29 0,47 62,069 64 1,931

0,29 0,48 65,517 65 0,517

0,29 0,49 68,966 69 0,034

0,29 0,50 72,414 72 0,414

0,29 0,51 75,862 75 0,862

0,29 0,52 79,31 79 0,310

0,29 0,53 82,759 81 1,759

0,29 0,54 86,207 85 1,207

0,29 0,55 89,655 87 2,655

0,29 0,56 93,103 91 2,103

0,29 0,57 96,552 95 1,552

0,29 0,58 100 98 2

Rata-rata perbedaan 1,042

Tabel 4.2.Percobaan Sinyal Kendali on – off

Kelembaban

Tanah (%)

Keluaran

Logika

Keterangan

0 1 on

10 1 on

20 1 on

30 1 on

40 1 on

(40)

60 1 on

65 1 on

66 0 off

60 0 off

50 0 off

40 0 off

39 1 on

Tabel 1 merupakan data percobaan hasil pengukuran dari alat yang dibuat dibandingkan

dengan hasil pengukuran berdasarkan American Standard Method.Dari Tabel 1 ini dapat dilihat

bahwa rata–rata perbedaan hasil pengukuran dari alat yang dibuat 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

(41)

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.

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan

Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah

data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0”

dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol

Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada

layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori

dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 )

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:

#include <mega8535.h>

// Alphanumeric LCD Module functions

#include <alcd.h>

(42)

{

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

(43)

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

TIMSK=0x00;

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

lcd_init(16);

lcd_clear();

while (1)

{

// Place your code here

lcd_gotoxy(6,0);

lcd_putsf("naimah");

delay_ms(500);

}

}

Program ini telah berjalan dengan baik dan sesuai dengan kebutuhan pada perancangan.

(44)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukan pengujian hasil pembacaan kelembaban tanahuntuk mengetahui

kelembaban 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.

5.2. 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

(45)

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 Mikrokontroler

ATmega168 dengan Tampilan Output pada Situs Jejaring Sosial 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,

(46)

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.

Figur

Gambar 2.1Skematik LCD 16 x 2  ........................................................................
Gambar 2 1Skematik LCD 16 x 2 . View in document p.11
Gambar 2.1 : Skematik LCD 16 x 2.
Gambar 2 1 Skematik LCD 16 x 2 . View in document p.24
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega8535
Gambar 2 2 Mikrokontroler ATMega8535 . View in document p.25
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535
Gambar 2 3 Konfigurasi Pin ATMega8535 . View in document p.26
Gambar 2.4 Blok diagram fungsional ATmega8535
Gambar 2 4 Blok diagram fungsional ATmega8535 . View in document p.28
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya
Gambar 3 2 Rangkaian Catu Daya . View in document p.31
Gambar 3.3 Rangkaaian sistem minimum mmikrokontrooler ATMEGGA 8535
Gambar 3 3 Rangkaaian sistem minimum mmikrokontrooler ATMEGGA 8535 . View in document p.32
Gambar 3.4 Skema rangkaian sensor kelembaban tanah
Gambar 3 4 Skema rangkaian sensor kelembaban tanah . View in document p.34
Gambar 3.5 LCD Character 2x16
Gambar 3 5 LCD Character 2x16 . View in document p.34
Gambar 3.6 Peta Memory LCD character 2x16
Gambar 3 6 Peta Memory LCD character 2x16 . View in document p.35
Tabel 4.1.Data hasil ujicoba pengukuran kelembaban tanah
Tabel 4 1 Data hasil ujicoba pengukuran kelembaban tanah . View in document p.38
Tabel 4.2.Percobaan Sinyal Kendali on – off
Tabel 4 2 Percobaan Sinyal Kendali on off . View in document p.39
Tabel 1 merupakan data percobaan hasil pengukuran dari alat yang dibuat dibandingkan
Tabel 1 merupakan data percobaan hasil pengukuran dari alat yang dibuat dibandingkan . View in document p.40

Referensi

Memperbarui...