BAB 2
LANDASAN TEORI
Dalam Bab ini penulis akan membahas tentang komponen- komponen yang di gunakan dalam seluruh unit alat ini. Agar pembahasan tidak melebar dan menyimpang dari topik utama laporan ini, maka setiap komponen hanya di bahas sesuai fungsinya pada masing- masing unitnya.
2.1. Pengenalan Tanah
Tanah adalah lapisan permukaan bumi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya perakaran penopang tegak tumbuhnya tanaman dan menyuplai kebutuhan air dan udara. Tanah terbentuk dari proses pelapukan batuan yang dibantu oleh organisme membentuk tekstur unik yang menutupi permukaan bumi. Proses pembentukan tanah ini akan membentuk lapisan-lapisan yang menutupi seluruh permukaan bumi.
2.1.1 Tanah Kompos
Tanah kompos adalah hasil dekomposisi bahan-bahan organik (tanaman, sisa bangkai binatang) yang diurai oleh mikroorganisme di dalam tanah. Prosesnya disebut juga pengomposan. Proses dekomposisi ini dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor. Misalnya penambahan mikroorganisme pengurai dan penyesuaian lingkungan yang dilakukan dengan tujuan untuk mempercepat proses penguraian/dekomposisi. Hal ini tentunya dilakukan atas campur tangan manusia, bentuk fisik tanah kompos dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Manfaat tanah kompos bagi pertanian, yaitu : 1. Meningkatkan kesuburan tanah
2. Memperbaiki struktur dan karakteristik tanah 3. Meningkatkan kapasitas penyerapan air oleh tanah 4. Meningkatkan aktivitas mikroba tanah
5. Meningkatkan kualitas hasil panen (rasa, nilai gizi, dan jumlah panen) 6. Menyediakan hormon dan vitamin bagi tanaman
7. Menekan pertumbuhan/serangan penyakit tanaman 8. Meningkatkan retensi/ketersediaan hara di dalam tanah.
2.1.2 Kelembaban Tanah
Kelembaban tanah adalah air yang mengisi sebagian atau seluruh pori – pori tanah yang berada di atas water table (Jamulya dan Suratman, 1993). Definisi yang lain menyebutkan bahwa kelembaban tanah menyatakan jumlah air yang tersimpan di antara pori – pori tanah. kelembaban tanah sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan tanah, transpirasi dan perkolasi (Suyono dan Sudarmadil, 1997). Kelembaban tanah memiliki peranan yang penting bagi pemerintah untuk mengetahui informasi seperti potensi aliran permukaan dan pengendali banjir, kegagalan erosi tanah dan kemiringan lereng, manajemen sumber daya air, geoteknik, dan kualitas air. Kelembaban tanah merupakan salah satu variabel kunci pada perubahan dari air dan energi panas di antara permukaan dan atmosfer melalui evaporasi dan transpirasi (Arnold, 1999).
Untuk mengetahui kadar kelembaban tanah dapat digunakan banyak macam teknik, diantaranya dapat dilakukan secara langsung melalui pengukuran perbedaan berat tanah (disebut metode gravimetri) dan secara tidak langsung melalui pengukuran sifat-sifat lain yang berhubungan erat dengan air tanah (Gardner, 1986). Metode langsung secara gravimetri memiliki akurasi yang sangat tinggi namun membutuhkan waktu dan tenaga yang sangat besar. Kebutuhan akan metode yang cepat dalam memonitor fluktuasi kadar air tanah menjadi sangat mendesak sebagai jawaban atas tingginya waktu dan tenaga yang dibutuhkan oleh metode gravimetri.
kerja kedua metode tersebut adalah pengukuran dinamika sebaran neutron atau waktu hantaran listrik di dalam tanah akibat adanya sejumlah air (Nadler et al., 1991). Kendala yang dihadapi dalam memanfaatkan neutron probe dan TDR untuk memonitor fluktuasi kadar air tanah adalah harga kedua alat tersebut yang sangat mahal. Oleh sebab itu, perlu dilakukan penelitian tentang sifat-sifat tanah lain yang dapat diukur sebagai penduga kadar air tanah.
Penelitian yang dilakukan Hermawan et al. (2000) menemukan adanya hubungan yang erat antara sifat-sifat dielektrik tanah seperti konduktivitas, kapasitansi dan impendensi listrik pada suatu media berpori dengan kadar air. Kontribusi air tanah terhadap keragaman air tanah terhadap keragaman nilai impendensi listrik, misalnya jauh lebih besar dibandingkan kontribusi dari kepadatan tanah yang sebenarnya menjadi aspek utama dari penelitian tersebut. Air tanah cenderung meningkat dan sebaliknya udara di dalam pori cenderung menghambat laju konduktivitas listrik di dalam tanah, laju konduktivitas menurun dengan semakin rendahnya kadar air tanah (Kittel,1991). Fenomena tersebut sejalan dengan teori hubungan dielektrik dan air tanah yang dikembangkan Friendman (1997).
2.2. Irigasi
Irigasi berarti mengalirkan air secara buatan dari sumber air yang tersedia kepada sebidang lahan untuk memenuhi kebutuhan tanaman. Dengan demikian tujuan irigasi adalah mengalirkan air secara teratur sesuai kebutuhan tanaman pada saat persediaan lengas tanah tidak mencukupi untuk mendukung pertumbuhan tanaman, sehingga tanaman bisa tumbuh secara normal. Pemberian air irigasi yang efisien selain dipengaruhi oleh tatacara aplikasi, juga ditentukan oleh kebutuhan air guna mencapai kondisi air tersedia yang dibutuhkan tanaman.
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
beberapa penyederhanaan dan modifikasi. Untuk perangkat lunak IDE yang dibangun berbasis Proccessing. Arduino ditemukan dan dikembangkan pertama kali di Ivrea, italia oleh Massimo Banzi dan David Cuertilles.
Ide terciptanya Arduino didasari dari mahalnya komponen perangkat keras elektronik yang tersedia. Hal ini menjadi penghambat utama para mahasiswa dan pelajar dalam bereksplorasi. Selain harga yang murah, kemudahan dan fleksibilitas penggunaan menjadi pertimbangan oleh pengguna-pengguna Arduino masa kini. Pengguna tidak lagi terkendala waktu untuk mendalami elektronika dan mikrokontroler. Pengguna juga tidak akan disulitkan dalam merancang suatu sistem eletktronika karena banyak komunitas yang menyediakan tutorial proyek berbasis Arduino secara gratis di dunia maya.
Munculnya Arduino menjadikannya sebagai tren teknologi yang revolusioner. Arduino terbuka untuk semua orang yang ingin mengembangkan suatu sistem interaktif berbasis mikrokontroler, baik untuk kalangan mahasiswa, pelajar, profesional bahkan pemula sekalipun.
Pengguna dapat memiliki Arduino sesuai kebutuhannnya karena Arduino dibuat dalam beberapa jenis diantaranya yaitu Arduino Diecimila, Duemilanove, UNO, Lenardo, Mega, Nano, Due, Yun dan berbagai jenis Arduino lainnya.
2.3.1 Arduino Leonardo
suplai tegangan, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya.
Leonardo berbeda dari semua papan Arduino yang lainnya karena ATmega32u4 secara terintegrasi (built-in) telah memiliki komunikasi USB, sehingga tidak lagi membutuhkan prosesor sekunder (tanpa chip ATmega16U2 sebagai konverter USB-to-serial).
Hal ini memungkinkan Arduino Leonardo yang terhubung ke komputer digunakan sebagai mouse dan keyboard, selain bisa digunakan sebagai virtual (CDC) serial/COM port. Adapun spesifikasi singkat mengenai Arduino Leonardo adalah sebagai berikut :
1. Mikrokontroler : ATmega32U4
2. Kapasitas memori program / Flash Memory : 32 KB (4 KB sudah digunakan untuk bootloader)
3. Kapasitas SRAM : 2,5 KB
4. Kapasitas NVRAM/ EEPROM: 1 KB (dapat diakses menggunakan
5. Kecepatan detak : 16 MHz 6. Tegangan Operasional : 5V (TTL) 7. Tegangan Catu Daya : 7 - 12 Volt
10. Jumlah pin masukan analog (ADC) : 12 kanal
11. Maksimum arus per pin : 40 mA
12. Maksimum arus yang dapat ditarik dari pin 3v3 : 50 mA
Gambar 2.2 Arduino Leonardo
Arduino Leonardo dalam penelitian ini telah dikemas dalam satu papan modul bernama WiDO bersamaan dengan modul WiFi seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.3 sehingga papan modul ini memudahkan proses integrasi modul WiFi dengan Mikrokontroller Arduino.
2.3.2 Pemetaan Pin Arduino Leonardo
Mikrokontroler yang digunakan pada Arduino Leonardo ini adalah Mikrokontroler ATMega32U4. Mikrokontroler ini menjadi komponen utama dari sistem minimum Arduino Leonardo. Setiap pin mikrokontroler ATMega32U4 dipetakan sesuai dengan kebutuhan standarArduino pada umumnya. Pemetaan pin (pin mapping) ATMega32U4 dapat dilihat pada Gambar 2.3 dan Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Daftar Pin Arduino Leonardo
Nomor Pin Nama Pin Pemetaan Nama Pin
1 PE6 (INT.6/AIN0) Digital pin 7
10 (PDI/PCINT2/MOSI) PB2 MOSI
11 (PDO/PCINT3/MISO) PB3 MISO
12
18 (OC0B/SCL/INT0) PD0
Nomor Pin Nama Pin Pemetaan Nama Pin
26 (T1/#OC4D/ADC9) PD6 Digital pin 12 27 (T0/OC4D/ADC10) PD7 Digital Pin 6 (PWM)
28 (ADC11/PCINT4) PB4 Digital pin 8
29 32 (ICP3/CLK0/)C4A) PC7 Digital Pin 13 (PWM)
Gambar 2.4 Pemetaan Pin Arduino Leonardo
2.3.3 Memori
2.3.4 Pin Input dan Output
Pada Arduino Leonardo, 20 pin digital I/O dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal sebesar 20-50 kOhm yang terputus secara default. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
1. Serial : Pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL menggunakan hardware ATmega32U4 yang memiliki kemampuan serial didalamnya. Perhatikan bahwa pada Leonardo, kelas Serial mengacu pada komunikasi USB (CDC); untuk TTL serial pada pin 0 dan 1, menggunakan kelas Serial 1.
2. TWI : Pin 2 (SDA) dan pin 3 (SCL). Dukungan komunikasi TWI menggunakan perpustakaan Wire.
3. Eksternal Interupsi : Pin 3 (interrupt 0), pin 2 (interrupt 1), pin 0 (interrupt 2), pin 1 (interrupt 3) dan pin 7 (interrupt 4). Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau merubah nilai.
4. PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11, dan 13. Menyediakan 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite().
Ini berarti bahwa jika Anda memiliki shield yang menggunakan SPI, tetapi tidak terdapat 6 pin konektor ICSP yang terhubung ke 6 pin ICSP header Leonardo, maka shield tidak akan bekerja.
6. LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino ATmega2560. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala (ON), dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam (OFF).
7. Input Analog : Pin A0-A5, Pin A6 - A11 (pada pin digital 4, 6, 8, 9, 10, dan 12). Leonardo memiliki 12 input analog, berlabel A0 sampai A11, yang semuanya juga dapat digunakan sebagai digital I/O. Pin A0-A5 terdapat di lokasi yang sama seperti pada Arduino Uno; Pin input A6-A11 masing-masing ada pada digital I/O pin 4, 6, 8, 9, 10, dan 12. Masing-masing pin menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference().
Masih ada beberapa pin lainnya pada Arduino Leonardo, yaitu:
1. AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
2.3.5. Sumber Daya
Arduino Leonardo dapat diaktifkan melalui koneksi USB mikro atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Sumber daya Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan steker 2.1 mm denan pusat-positif ke jack power pada papan. Sumber tegangan dari baterai dapat dihubungkan ke header pin Gnd dan Vin pin sebagai konektor sumber daya tegangan papan.
Papan Arduino Leonardo dapat beroperasi dengan pasokan daya eksternal 6 Volt sampai 20 volt. Jika diberi tegangan kurang dari 7 Volt, maka, pin 5 Volt mungkin akan menghasilkan tegangan kurang dari 5 Volt dan ini akan membuat papan menjadi tidak stabil. Jika sumber tegangan menggunakan lebih dari 12 Volt, regulator tegangan akan mengalami panas berlebihan dan bisa merusak papan. Rentang sumber tegangan yang dianjurkan adalah 7 Volt sampai 12 Volt. Pin tegangan yang tersedia pada papan Arduino Leonardo adalah sebagai berikut:
1. VIN : Adalah input tegangan untuk papan Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai ‘saingan’ tegangan 5 Volt dari koneksi USB atau sumber daya ter-regulator lainnya). Anda dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika memasok tegangan untuk papan melalui jack power, kita bisa mengakses/mengambil tegangan melalui pin ini. 2. 5V : Tegangan listrik ter-regulator yang digunakan untuk daya
dapat menggunakan pin VIN melalui regulator on-board, atau dipasok oleh USB atau power suplai lain dengan besar tegangan 5V ter-regulator.
3. 3V3 : Sebuah pin yang menghasilkan tegangan 3,3 Volt. Tegangan ini dihasilkan oleh regulator yang terdapat pada papan (on-board). Arus maksimum yang dihasilkan adalah 50 mA.
4. GND : Pin Ground atau Massa.
5. IOREF: Pin ini pada papan Arduino berfungsi untuk memberikan referensi tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler (atau VCC untuk papan). Pin ini bertegangan 5V pada Leonardo.
2.3.6. Arduino IDE
Arduino leonardo dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. Pada Gambar 2.4 IDE Arduino terdiri dari:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengeditprogram dalam bahasa processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata “sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya memiliki arti yang sama.
Gambar 2.5 Tampilan Arduino IDE
2.4. Komunikasi Serial
Kemampuan untuk bisa melakukan komunikasi data antara 2 atau lebih peralatan elektronik adalah hal yang sangat penting yang harus dimiliki oleh sebuah mikrokontroler. Dan yang lebih penting lagi, kemampuan komunikasi tersebut tidak boleh sampai mengurangi fungsi dari mikrokontroler itu sendiri. Ada 2 jenis komunikasi data yang bisa dilakukan oleh mikrokontroler, yaitu komunikasi parallel dan komunikasi serial. Komunikasi parallel memiliki kelebihan dari sisi kecepatan transfer data, namun efisiensi penggunaan pin dari mikrokontroler juga menjadi berkurang.
port komunikasi serial ini bisa digunakan secara independen, artinya bisa digunakan satu per satu ataupun digunakan keseluruhan secara bersama.
Komunikasi serial yang dimiliki oleh arduino bisa kita manfaatkan untuk berkomunikasi dengan Personal Computer, Bluetooth Modul, Wifi atau bahkan dengan Arduino yang lain. Yang perlu menjadi catatan utama adalah, jika port dari arduino mikrokontroler sudah difungsikan sebagai sarana komunikasi serial, maka port tersebut tidak dapat difungsikan sebagai port input/output digital.Ada 5 Fungsi utama dalam proses komunikasi serial oleh Arduino :
1. Fungsi Transmit Data –> lebih dikenal dengan fungsi Tx 2. Fungsi Receiving Data –> lebih dikenal dengan fungsi Rx 3. Fungsi Grounding System Komunikasi Serial –> Atau GND 4. Kecepatan Transfer Data –> lebih dikenal dengan Baudrate.
5. Format Data –> biasa digunakan 8 bit data, No Parity, dan 1 bit untuk stop bit
Sebelum menjalankan perintah pengiriman data, maka pengguna diharuskan untuk melakukan setting dari baudrate. Karena baudrate yang berbeda antara 2 peralatan komunikasi, akan menyebabkan sistem menerima data yang salah. Secara default hampir keseluruhan mikrokontroler menggunakan format komunikasi serial dengan data 8 bit data, No Parity, dan 1 bit untuk stop bit.Software Arduino, menyediakan perintah khusus untuk prosess setting baudrate yaitu :Serial.begin(9600);maka software Arduino akan menterjemahkan
perintah tersebut menjadi :
2.4.1. Perintah Mengirim Data
Ada 3 jenis perintah untuk proses pengiriman data dalam Arduino yaitu : 1. print();
2. println(); 3. write();
Perintah print() dan println() hampir sama fungsi, hanya saja perintah prinln() dilengkapi dengan carriage return dan baris baru pada akhir pengiriman
atau yang lebih dikenal dengan linefeed dan new line command. Sedangkan perintah write() sudah hampir tidak pernah digunakan. Anda dapat menambahkan parameter didalam kurung dari masing-masing perintah tersebut, seperti data yang akan dikirim ataupun isi dari variable data yang akan dikirim melalui port serial.
2.4.2. Perintah Menerima Data
Untuk menerima data/mengambil data yang ada di Buffer serial dari Arduino, bisa menggunakan 2 perintah berikut :
1. read(); 2. readbytes();
2.4.3. Perintah Recheck Data
Selain perintah mengirim dan menerima data, Arduino juga menyediakan perintah untuk recheck apakah data yang diinginkan siap diambil di Buffer serial ataukah tidak. Perintah tersebut antara lain adalah :
1. available(); 2. find();
2.5. Bahasa Pemograman C
Bahasa C dikembangkan pada Lab Bell pada tahun 1978, oleh Dennis Ritchi dan Brian W. Kernighan. Pada tahun 1983 dibuat standar C yaitu stnadar ANSI ( American National Standards Institute ), yang digunakan sebagai referensi dari berbagai versi C yang beredar dewasa ini termasuk Turbo C. Dalam beberapa literature, bahasa C digolongkan bahasa level menengah karena bahasa C mengkombinasikan elemen bahasa tinggi dan elemen bahasa rendah.
Kemudahan dalam level rendah merupakan tujuan diwujudkanya bahasa C. Pada tahun 1985 lahirlah pengembangan ANSI C yang dikenal dengan C++ (diciptakan oleh Bjarne Struostrup dari AT % TLab). Bahasa C++ adalah pengembangan dari bahasa C. Bahasa C++ mendukung konsep pemrograman berorientasu objek dan pemrograman berbasis windows.
Hal ini karena di C++ sebuah prosedur pada dasanyaadalah sebuah fungsi yang tidak memiliki tipe data kembalian (void). Hingga kini bahasa ini masih populer dan penggunaannya tersebar di berbagai platform dari windows samapi linux dan dari PC hingga main frame.
Arduino sendiri menggunakan bahasa C, walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic,cobol, dan lainnya.Para programer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
1. Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah Gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.
2. Bahasa C merupakan bahasa yang porTabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
3. Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah.
fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.
5. Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras.
6. Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila ada fungsi lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan. Kekurangan Bahasa C, yaitu :
1. Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadangkadang membingungkan pemakai.
2. Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.
2.5.1. Struktur Bahasa C
Program bahasa C tersusun atas sejumlah blok fungsi.
1. Setiap fungsi terdiri dari satu atau beberapa pernyataan untuk melakukan suatu proses tertentu.
2. Tidak ada perbedaan antara prosedur dan fungsi.
3. Setiap program bahasa C mempunyai suatu fungsi dengan nama “main” (Program Utama).
2.5.2. Pengenal
Pengenal (identifier) merupakan sebuah nama yang didefenisikan oleh pemrograman untuk menunjukkan indetitas dari sebuah konstanta, variable fungsi, label atau tipe data khusus. Pemberian nama sebuah pengenal dapat ditentukan bebas sesuai keinginan pemrogram tetapi harus memenuhi atura berikut :
1. Karakter pertama tidak boleh menggunakan angka.
2. Karakter kedua dapat berupa huruf, angka, atau garis bawah.
3. Tidak boleh menggunakan spasi. Bersifat Case Sensitive, yaitu huruf kapital dan huruf kecil dianggap berbeda.
4. Tidak boleh mengunakan kata – kata yang merupakan sitaks maupun operator dalam pemrograman C, misalnya : Void, short, const, if, static, bit, long, case, do, switch dll.
2.5.3. Tipe Data
Macam-macam tipe data pada bahasa C seperti yang terlihat pada Tabel 2.2, yaitu :
1. Tipe Data Karakter
dasarnya setiap karakter memiliki nilai ASCII, nilai inilah yang sebetulnya disimpan pada variabel yang bertipe data karakter ini.
2. Tipe Data Bilangan Bulat
Tipe data bilangan bulat atau dapat disebut juga bilangan desimal merupakan sebuah bilangan yang tidak berkoma. Pada bahasa C terdapat bermacam-macam tipe data yang dapat kita gunakan untuk menampung bilangan bulat. Kita dapat menyesuaikan penggunaan tipe data dengan terlebih dahulu memperhitungkan seberapa besar nilai yang akan kita simpan. Contohnya seperti berikut, kiata akan melakukan operasi penjumlahan nilai 300 dan 100 dan hasilnya akan disimpan pada variabel c. Jika dilihat, hasil dari penjumlahan tersebut nilainya akan lebih besar dari 255 dan nilainya pasti positif, oleh karena itu sebaiknya kita menggunakan tipe data unsigned int. Namun berbeda halnya jika saya ingin melakukan operasi pengurangan -5 - 300, jika dilihat hasilnya akan negatif maka selayaknya digunakan variabel dengan tipe data int.
3. Tipe Data Bilangan Berkoma
Tabel 2.2 Tipe Data
Tipe Lebar Jangkauan Nilai
int 16 bit -32768 s/d 32767
unsigned int 16 bit 0 s/d 65535
long int 32 bit -2147483648 s/d 2147483649
unsigned long int 32 bit 0 s/d 4294967296
float 32 bit 3.4E-38 s/d 3.4E+38
double 64 bit 1.7E-308 s/d 1.7E+308
char 8 bit -128 s/d 127
unsigned char 8 bit 0 s/d 255
2.5.4. Konstanta Dan Variabel
Konstanta dan variable merupakan sebuah tempat untuk menyimpan data yang berada di dalam memori. Konstanta berisi data yang nilainya tetap dan tidak dapat diubah selama program dijalankan, sedangkan variable berisi data yang bisa berubah nilainya pada saat program dijalankan.
Identifier atau nama pengenal adalah nama yang ditentukan sendiri oleh pemrogram yang digunakan untuk menyimpan nilai, misalnya nama variable, nama konstanta, nama suatu elemen (misalnya: nama fungsi, nama tipe data, dll).
Identifier punya ketentuan sebagai berikut :
1. Maksimum 32 karakter (bila lebih dari 32 karakter maka yang diperhatikan hanya 32 karakter pertama saja).
2. Case sensitive: membedakan huruf besar dan huruf kecilnya.
3. Karakter pertama harus karakter atau underscore ( _ ) . selebihnya boleh angka.
4. Tidak boleh mengandung spasi atau blank.
2.6. Grove Moisture Sensor SEN0100
Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air di dalam tanah (moisture). Seperti tampak padaGambar 2.5sensor 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 (resistansi besar). Kedua probe ini merupakan media yang akan menghantarkan tegangan analog yang nilainya relatif kecil.
Gambar 2.6 Grove Moisture Sensor SEN0100
Sensor kelembaban ini dapat digunakan untuk mendeteksi kelembaban tanah atau kandungan air di dalam tanah di sekitar sensor. Sensor ini sangat mudah digunakan yaitu dengan memasukkan ke dalam tanah pada kedalaman 1-5 cm dan kemudian membaca data hasil pengukuran sensor. Spesifikasi sensor ini dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Spesifikasi Grove Moisture Sensor SEN0100
Item Parameter Min Khas Maks Satuan
Arus - 0 ~ 35 mA Nilai Output Sensor di tanah kering 0 ~ 300 /
Sensor di dalam tanah lembab 300 ~ 700 / Sensor dalam air 700 ~ 950 /
2.7. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan. Penampil LCD seperti yang tampak pada Gambar 2.6, mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil Gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Konfigurasi pin LCD dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD 20x4
No.Pin Nama Keterangan
1 GND Ground
2 VCC +5V
3 VEE Contras
4 RS Register Select
5 RW Read/write
6 E Enable
7-14 D0-D7 Data bit 0-7
15 A Anoda (back light)
16 K Katoda (back light)
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.
Dibawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Register yang terdapat di LCD adalah sebagai berikut: 1. IR (Intruction Register)
Digunakan untuk menentukan fungsi yang harus dikerjakan oleh LCD serta pengalamatan DDRAM atau CGRAM.
2. DR (Data Register)
Digunakan sebagai tempat data DDRAM atau CGRAM yang akan ditulis atau dibaca oleh komputer atau sistem minimum. Saat dibaca, DR menyimpan data DDRAM atau CGRAM, setelah itu data alamatnya secara otomatis masuk ke DR. Pada waktu menulis, cukup lakukan inisialisasi DDRAM atau CGRAM, kemudian untuk selanjutnya data dituliskan ke DDRAM atau CGRAM sejak awal alamat tersebut.
3. BF (Busy Flag)
Digunakan untuk bahwa LCD dalam keadaan siap atau sibuk. Apabila LCD sedang melakukan operasi internal, BF diset menjadi 1, sehingga tidak akan menerima perintah dari luar. Jadi, BF harus dicek apakah telah diriset menjadi 0 ketika akan menulis LCD (memberi data pada LCD). Cara untuk menulis LCD adalah dengan mengeset RS menjadi 0 dan mengeset R/W menjadi 1.
4. AC (Address Counter)
Digunakan untuk menunjukan alamat pada DDRAM atau CGRAM dibaca atau ditulis, maka AC secara otomatis menunjukan alamat berikutnya. Alamat yang disimpan AC dapat dibaca bersamaan dengan BF.
Digunakan sebagai tempat penyimpanan data yang sebesar 80 byte atau 80 karakter. AC menunjukan alamat karakter yang sedang ditampilkan.
6. CGROM (Character Generator Read Only Memory)
Pada LCD terdapat ROM untuk menyimpan karakter-karakter ASCII (American Standart Code for Interchage Intruction), sehingga cukup memasukan kode ASCII untuk menampilkanya.
7. CGRAM (Character Generator Random Access Memory)
Sebagai data storage untuk merancang karakter yang dikehendaki. Untuk CGRAM terdapat kode ASCII dari 00h sampai 0Fh, tetapi hanya 8 karakter yang disediakan. Alamat CGRAM hanya 6 bit, 3 bit untuk mengatur tinggi karakter dan 3 bit tinggi menjadi 3 bit rendah DDRAM yang menunjukan karakter, sedangkan 3 bit rendah sebagai posisi data CGRAM untuk membuat tampilan baris dalam dot matriks 5x7 karakter tersebut, dimulai dari atas. Sehingga karakter untuk kode ASCII 00h sama dengan 09h sampai 07h dengan 0Fh. Dengan demikian untuk perancangan 1 karakter memerlukan penulisan data ke CGRAM samapai 8 kali.
8. Cursor and Blink Control circuit
2.8. Relay
Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrolsecara elektronik (elektro magnetik). Saklar pada relay akan terjadiperubahan posisi OFF ke ON pada saat diberikan energi elektro magnetikpada armatur relay tersebut.
Relay pada dasarnya terdiri dari 2 (dua) bagian utama yaitu saklar mekanik dan sistem pembangkit elektromagnetik (induktor inti besi). Saklar atau kontaktor relay dikendalikan menggunakan tegangan listrik yang diberikan ke induktor pembangkit magnet untuk menarik armatur tuas saklar atau kontaktor relay. Relay yang ada dipasaran terdapat berbagai bentuk dan ukuran dengan tegangan kerja dan jumlah saklar yang bervariasi, pada Gambar 2.7 adalah salah satu bentuk relay yang ada dipasaran.
Gambar 2.8 Relay
supplynya. Secara fisik antara saklar atau kontaktor dengan elektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol terpisah. Bagian utama relay elektro mekanik adalah sebagai berikut :
1. Kumparan elektromagnet 2. Saklar atau kontaktor Swing 3. Armatur Spring (Pegas).
Gambar 2.9 Konstruksi Relay Posisi NC
Gambar 2.10 Konstruksi Relay Posisi NO
Relay elektro mekanik memiliki kondisi saklar atau kontaktor dalam 3 posisi. Ketiga posisi saklar atau kontaktor relay ini akan berubah pada saat relay mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya. Ketiga posisi saklar relay tersbut adalah :
1. Posisi Normally Open (NO), yaitu posisi saklar relay yang terhubungke terminal NO (Normally Open). Kondisi ini akan terjadi pada saatrelay mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya.
2. Posisi Normally Colse (NC), yaitu posisi saklar relay yangterhubung ke terminal NC (Normally Close). Kondisi ini terjadi padasaat relay tidak mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya.
3. Posisi Change Over (CO), yaitu kondisi perubahan armatur saklarrelay yang berubah dari posisi NC ke NO atau sebaliknya dari NO keNC. Kondisi ini terjadi saat sumber tegangan diberikan keelektromagnet atau saat sumber tegangan diputus dari elektromagnetrelay.
Mini Water Pumpadalah peralatan mekanis yang digunakan untuk
menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari daerah bertekanan rendah ke daerah yangbertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran pada suatu sistemjaringan perpipaan. Hal ini dicapai dengan membuat suatu tekanan yangrendah pada sisi masuk atau suction dan tekanan yang tinggi pada sisikeluar atau discharge dari pompa.
Pada prinsipnya, pompa mengubah energi mekanik motor menjadienergi aliran fluida, bentuk fisik mini water pump dapat dilihat pada Gambar 2.10. Energi yang diterima oleh fluida akan digunakanuntuk menaikkan tekanan dan mengatasi tahanan-tahanan yang terdapatpada saluran yang dilalui.
Gambar 2.11 Mini Water Pump DC 12V
Mini water pump DC ini menggunakan motor DC 12V. Motor DC merupakan
perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Spesifikasi mini water pump DC 12V, yaitu :
1. Merk/Model : Mabuchi RS-360SH
4. Torsi maksimum (stall torque): 420 g.cm 5. Arus maksimum (stall current): 8,6 A
6. Konstruksi : Shunt Wound
7. Daya Keluaran : 0,7 W - 40 W (aproksimasi) 8. Diameter Saluran : 2,3 mm
9. Dimensi Keseluruhan : 49,6 mm x 27,7 mm
Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
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.
Gambar 2.12 Motor DC
Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada Gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.
2.10. Power Supply
Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC , menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC ,menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor/condensator.
adalah kapasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar kapasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yangberfungsi untuk memotong tegangan ripple.Power supply diharapkan dapat melakukan fungsi berikut ini :
1. Rectification: konversi input listrik AC menjadi DC.
2. Voltage Transformation: memberikan keluaran tegangan / voltage DC yang sesuai dengan yang dibutuhkan.
3. Filtering: menghasilkan arus listrik DC yang lebih "bersih", bebas dari ripple ataupun noise listrik yang lain.
4. Regulation: mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga, tergantung pada tingkatan yang diinginkan, beban daya, dan perubahan kenaikan temperatur kerja juga toleransi perubahan tegangan daya input. 5. Isolation: memisahkan secara elektrik output yang dihasilkan dari sumber
input.
6. Protection: mencegah lonjakan tegangan listrik (jikaterjadi), sehingga tidak terjadi pada output, biasanya dengan tersedianya sekering untuk auto shutdown jika hal terjadi.
2.10.1.Konversi AC ke DC
Komponen tambahan lain adalah kapasitor untuk meratakan tegangan. Tambahan komponen yang mungkin disertakan adalah linear regulation, yang bertugas menjaga tegangan sesuai yang diinginkan, meski daya output yang dibutuhkan bertambah.Linear supply dapat anda temukan pada DC power adapter sederhana. Kelemahan utamanya pada tingkat power conversion dengan efisiensi yang rendah. Berikutnya adalah dibutuhkannya ukuran transformer yang besar, untuk daya ampere yang besar. Tingkat efisiensi konfersi yang rendah (sekitar 50%) juga menyebabkannnya mengeluarkan panas yang besar saat beroperasi.
2.10.2.Transistor
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian transistor digunakan sebagai dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.Transistor secara umum dibagi menjadi 2 macam, yaitu :
1. Tansistor NPN
Gambar 2.14 Transistor NPN
ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.
2. Tansistor PNP
Gambar 2.15 Transistor PNP
2.10.3.Transformer
Transformer atau trafo adalah kompone mengubah taraf suatu teganga merupakan piranti yang menggunakan transformator step-down.Transformator step-downdapat dilihat pada Gambar 2.16
Gambar 2.16Trafo
Gambar 2.17 Hubungan Primer - Sekunder
2.11. Saklar
Saklar listrik adalah suatu komponen atau perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran listrik. Saklar yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Switch ini merupakan salah satu komponen atau alat listrik yang paling sering digunakan. Hampir semua peralatan Elektronika dan Listrik memerlukan Saklar untuk menghidupkan atau mematikan alat listrik yang digunakan.
terjadi sambungan aliran listrik sedangkan Open adalah terjadinya pemutusan aliran listrik.
Gambar 2.18 Saklar Open dan Close
Berdasarkan dua keadaan tersebut, saklar pada umumnya menggunakan istilah Normally Open (NO) untuk Saklar yang berada pada keadaan Terbuka (Open) pada kondisi awal. Ketika ditekan, Saklar yang Normally Open (NO) tersebut akan berubah menjadi keadaan Tertutup (Close) atau “ON”. Sedangkan Normally Close (NC) adalah saklar yang berada pada keadaan Tertutup (Close)
pada kondisi awal dan akan beralih ke keadaan Terbuka (Open) ketika ditekan. Saklar Listrik dapat digolongkan berdasarkan jumlah Kontak dan Kondisi yang dimilikinya. Jumlah Kontak dan kondisi yang dimiliki tersebut biasanya disebut dengan istilah “Pole” dan “Throw”.Pole adalah banyaknya Kontak yang dimiliki oleh sebuah saklar sedangkan Throw adalah banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Saklar.Berikut ini adalah beberapa contoh jenis Saklar Listrik yang digolongkan berdasarkan Pole dan Throw :
2. SPDT : Single Pole Double Throw, yaitu Saklar yang memiliki 3 Terminal. Saklar jenis ini dapat digunakan sebagai Saklar Pemilih. Contohnya Saklar pemilih Tegangan Input Adaptor yaitu 110V atau 220V. 3. DPST : Double Pole Single Throw, yaitu saklar yang memiliki 4 Terminal.
DPST dapat diartikan sebagai 2 Saklar SPST yang dikendalikan dalam satu mekanisme.
4. DPDT : Double Pole Double Throw, yaitu saklar yang memiliki 6 Terminal. DPDT dapat diartikan sebagai 2 Saklar SPDT yang dikendalikan dalam satu mekanisme.
5. SP6T : Single Pole Six Throw, yaitu saklar yang memilki 7 Terminal yang pada umumnya berfungsi sebagai Saklar pemilih. Jenis Saklar ini banyak ditemui dalam Rangkaian Adaptor yang dapat memilih berbagai Tegangan Output, misalnya pilihan output 1,5V, 3V, 4,5V, 6V, 9V dan 12V.
2.12. WiFi (Wireless Fidelity)
Wi-Fi atau Wireless Fidelity adalah satu standart Wireless Networking tanpa kabel,hanya dengan komponen yang sesuai dapat terkoneksi ke jaringan. (Jaringan WI-FiTeori dan Implementasi ,Tri Kuntoro Priyambono dan Dodi Heriadi).
untuk terhubung dengan Internet denganmenggunakan titik akses (atau dikenal dengan Hotspot) terdekat.
Wi-Fi yang digunakan pada sistem ini adalah type WG-1300-B0 802.11 b/g WLAN Module. Modul ini telah dipasang secara built-in dalam Arduino WiDO.
2.13. Ubidots
Ubidots merupakan layanan cloud computingyang menyediakan secara khusus akses bagi pengembang, peneliti, ataupun perusahaan untuk dengan mudah membuat aplikasi berbasis IoT (Internet of Things). Dari pemantau kesehatan, minyak dan gas dengan sistem SCADA, sampai dengan analisis ritel, Ubidots menyediakan platform untuk mengumpulkan data sensor dan mengubahnya menjadi nilai yang dapat diolah menjadi beragam bentuk data, termasuk data grafis sehingga mudah diamati.
