BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini penulis akan menjelaskan teori-teori penunjang yang diperlukan
dalam merancang dan merealisasikan tugas akhir ini. Teori-teori yang digunakan adalah
mikrokontroler jenis arduino mega 2560 sebagai pengendali utama dari sistem, sensor
suhu DS18B20, sensor EC, sensor DHT22, sensor ultrasonik, RTC DS3231, LCD 20×4,
keypad 4×4, pompa wiper, pompa air gallon, driver motor, buzzer, relay 5v, penjelasan
tentang larutan EC dan data base 10 tanaman konsumsi.
2.1. Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 adalah papan mikrokontroler yang dikembangkan oleh Atmel
yang semula adalah mikrokontroler. Arduino mega 2560 lebih praktis dalam
penggunaannya dibanding dengan mikrokontroler karena Arduino mega 2560 adalah
modul mikrokontroler yang siap dipakai dan memiliki USB to serial, jadi tidak
memerlukan downloader untuk menyambungkan ke pc/laptop.
Arduino mega 2560 sangat mudah pengaplikasiannya karena memiliki power jack
hingga 12V yang dapat memudahkan pengunaan pwm pin, memiliki tombol reset,
terdapat pin SCL dan SDA yang dapat digunakan untuk Real Time Clock yang berguna
untuk mengetahui jam secara nyata.
Arduino Mega 2560 memiliki beberapa spesifikasi yaitu :
1. Tegangan operasi sebesar 5v.
2. Tegangan input/power jack sebesar 6-20v dan lebih direkomendasikan tegangan
inputnya sebesar 7-12v.
3. Memiliki pin digital I/O sebanyak 54 pin dan 14 diantaranya pin PWM.
4. Memiliki input analog sebanyak 16 pin.
5. Memiliki arus DC pin I/O sebesar 20 mA.
6. Memiliki memori flash sebesar 256 KB, dan 8 KB digunakan untuk bootloader.
7. SRAM sebesar 8 KB.
serial pada board arduino atau bisa dengan menggunakan adaptor maupun power supply
eksternal, bahkan dapat menggunakan baterai tegangan yang direkomendasikan adalah
7-12v karena jika supply kurang dari 7v maka rangkaian tidak dapat bekerja dengan
sempurna dan jika diberi supply lebih dari 12v maka regulator menjadi over heat dan bisa
merusak board Arduino Mega2560.
Arduino Mega 2560 memiliki pin terbanyak dari semua perkembangan arduino
yang sudah ada yaitu 54 buah pin digital I/O. Dengan menggunakan fungsi pinMode( ),
digitalWrite(), digitalRead(), maka pin tersebut dapat bekerja pada tegangan 5v, tiap-tiap
pin arduino dapat memberi dan menerima arus sebesar 20mA.
2.2. Sensor Suhu DS18B20
Sensor suhu DS18B20 adalah sensor suhu digital yang mampu membaca suhu,
sensor DS18B20 menggunakan protocol one wire communication. Sensor DS18B20
Arduino Mega 2560. Sensor ini dapat bekerja pada rentang suhu -55ºC hingga +125ºC
dengan ketelitian ± 0,5ºC dan resolusi sensor ini dapat mencapai 12 bit.
Gambar 2.2. Sensor suhu DS18B20
2.3. Sensor EC
EC adalah singkatan dari Electrical Conductivity yang berarti tingkat kepekatan
suatu larutan menggunakan indikator nilai konduktivitas listrik. Unsur hara yang terdapat
pada larutan berupa ion positif (kation) dan ion negative (anion), maka sensor EC adalah
suatu sensor yang dapat mengukur nilai kepekatan suatu larutan.
Pada modul sensor EC ini memiliki beberapa spesifikasi antara lain :
1. Sensor dapat bekerja pada tegangan operasi 5v.
2. Ukuran pcb : 45×32mm.
3. Jarak ukur : 1mS/cm-20mS/cm.
4. Sensor dapat bekerja pada suhu 5º-40ºC.
5. Akurasi sensor <±10%.
6. Panjang kabel 60cm.
2.4. Sensor DHT22
Sensor DHT22 adalah sensor yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara
relatif. Sensor DHT22 tidak memerlukan ADC karena keluaran dari sensor DHT22
berupa data digital dan sudah terkalibrasi otomatis. Sensor ini memiliki range pengukuran
yang sangat luas, untuk kelembaban adalah 0% hingga 100% dan untuk suhu dari -40ºC
hingga mencapai 125°C.
Gambar 2.4. Sensor DHT22
2.5. Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor yang dapat mengirimkan gelombang suara dan memantau pantulannya
sehingga dapat mengetahui jarak antara sensor dengan objek.
Spesifikasi sensor HC-SR04 antara lain :
1. Tegangan operasi 5V.
2. Jangkauan deteksi jarak berkisar antara 2cm sampai kisaran 300cm.
3. Sudut deteksi adalah 15°.
4. Frekuensi ultrasonik adalah 40kHz.
5. Ralat jarak sebesar 1cm.
2.6. RTC DS3231
RTC DS3231 adalah chips jam elektronik yang dapat menunjukan waktu dengan
sangat akurat dan dapat menyimpan serta mengupdate data waktu secara real time. RTC
memiliki pasokan baterai sendiri untuk dapat menyimpan data waktu dan tanggal jika
arduino atau catu daya lain mati maka waktu dan tanggal dari RTC tetap terupdate.
RTC DS3231 memiliki spesifikasi antara lain :
1. Tegangan operasi DC 3,3-5v.
2. Ukuran board : 38mm × 22mm × 14mm.
3. RTC( Real Time Clock ) menggunakan chip DS3231.
4. Menyediakan informasi berupa detik, menit, jam, tanggal, minggu bulan dan
tahun.
5. Memiliki IC AT24C32 dengan kapasitas memory 32k.
6. Dapat dikondisikan menjadi AM/PM ataupun 24jam.
7. Komunikasi : I2c bus interface SDA, SCL.
8. Battery menggunakan CR2032.
9. Berat : 10gr.
Gambar 2.6. RTC DS3231
2.7. LCD 20×4
LCD adalah display elektronik yang berfungsi sebagai penampil data baik dalam
bentuk huruf, karakter, angka, maupun grafik. Berikut adalah spesifikasi LCD 20×4 :
1. Jumlah karakter : 20 karakter × 4 line.
3. Dimensi : 98×60×13,6mm.
4. Dot size : 0.55 × 0.55mm.
5. Backlight type : LED.
6. LCD type : STN,Positive.
7. Driver : HD 44780 / sejenis.
Gambar 2.7. LCD 20x4
2.8. Keypad 4×4
Keypad adalah salah satu bagian terpenting dalam perangkat elektronika karena
menghubungkan manusia dengan perangkat elektronika atau bisa disebut dengan HMI
(Human Machine Interface), keypad memiliki tombol-tombol yang disusun secara baris ×
kolom atau matriks. Sehingga dapat mengurangi pin input pada arduino karena keypad
4×4 menggunakan 8 pin untuk 16 tombol.
Gambar 2.8. Keypad 4×4
2.9. Motor DC
Pompa wiper adalah pompa air yang biasa digunakan untuk mobil yang berfungsi
menghisap air dari tangki dan menyemprotkannya pada kaca mobil dan diseka oleh wiper
mobil.
Spesifikasi dari pompa wiper antara lain :
1. Tegangan operasi 12V DC.
2. Dapat dihubungkan langsung dengan aki/adaptor 12V.
3. Terdapat 2 flat pin pada body sehingga memudahkan dalam pemasangan
kabel.
Gambar 2.9. Motor DC
2.10. Pompa air galon
Pompa yang digunakan untuk memompa air minum, biasa digunakan untuk
kebutuhan rumah tangga karena penggunaannya mudah. Spesifikasi pompa air galon
antara lain :
1. Catu daya 3V.
2. Flowrate : 3,5 sampai dengan 4 liter/menit.
3. Ukuran : 9 cm × 73 cm.
4. Material : ABS, P.E, Nylon, P.C, Sus316.
2.11. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah getaran listrik
menjadi getaran suara. Berikut adalah spesifikasi dari buzzer :
1. Tegangan operasi 4-8V DC (optimal 5V)
2. Arus maksimal : 30mA.
3. Kekuatan suara maksimal : 85dB pada jarak 10cm
4. Frekuensi resonansi 2500 ± 300 Hz.
5. Suhu kerja 20-70ºC.
Gambar 2.11. Buzzer
2.12. Relay 5V
Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar,
relay terdiri dari 2 bagian yaitu koil dan switch.
Berikut beberapa spesifikasi dari modul relay 5V :
1. Tipe relay adalah Normally Open (NO) dengan maksimum beban AC
250v/10A, DC 30v/10A.
2. Memakai SMD Opto Coupler Isolation dengan arus picu sebesar 5mA.
3. Tegangan operasi 5V DC.
4. Dapat dikondisikan untuk mendeteksi high atau low dengan mengubah
jumper.
5. Dirancang dengan toleransi keamanan, jika arus pemicu putus maka relay
6. Dilengkapi dengan lampu indikator power berwarna hijau, dan status relay
berwarna merah.
7. Mudah dipasang dengan menggunakan terminal untuk pemasangan kabel.
8. Ukuran modul : 50×26×18mm dan dilengkapi 4 lubang baut berdiameter
3.1mm berjarak 44.55×20.5mm.
Gambar 2.12. Relay 5v
2.13. Larutan EC (Electrical Conductivity)
Electrical Conductivity atau sering disebut EC adalah tingkat kepekatan nutrisi
hidroponik sering menggunakan indikator nilai konduktivitas listrik atau EC tersebut.
Unsur-unsur hara yang terlarut dalam air berupa ion bermuatan positif (kation) dan ion
bermuatan negatif (anion). Keberadaan ion-ion tersebut yang memungkinkan
konduktivitas listrik dalam larutan nutrisi dan dapat terukur oleh sensor EC. Satuan
pengukurannya adalah mS/cm (miliSiemens per cm). Misalnya EC 2,5 mS/cm bisa
disebut EC 2,5 mS, atau sering hanya diucapkan EC 2,5.
2.14. Data Base 10 tanaman konsumsi
Setiap tanaman memiliki kebutuhan nutrisi yang berbeda-beda tergantung jenis
tanamannya, karena struktur dan fungsi tanaman berpengaruh terhadap kebutuhan unsur
bahkan setiap tanaman membutuhkan habitat yang berbeda pula karena dapat
berpengaruh pada pertumbuhan dan hasil dari tanaman tersebut. Berikut data base 10
Tabel 2.1. Data base 10 tanaman konsumsi
NO Tanaman Target EC (mS/cm) Toleransi EC
(mS/cm)
Suhu
Lingkungan
1 Selada 2.5 2.0-3.0 15-20ºC
2 Brokoli 3,25 3.0-3.5 15-20ºC
3 Kubis 2,75 2.5-3.0 10-24ºC
4 Seledri 2,75 2.5-3.0 15-24ºC
5 Mentimun 1,75 1.0-2.5 21-27ºC
6 Bayam 1,6 1.4-1.8 16-20ºC
7 Pagoda 1,75 1.5-2.0 25-30ºC
8 Kangkung 1,75 1.5-2.0 20-27ºC
9 Pakcoi 1,75 1.5-2.0 17-29ºC
