Perangkat Pengontrol Rumah Kaca Berbasis Mikrokontroler.

(1)

iv Universitas Kristen Maranatha PERANGKAT PENGONTROL RUMAH KACA BERBASIS

MIKROKONTROLER

Wisnu Panjipratama / 1027036

Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Teknik,

Universitas Kristen Maranatha

Jalan Prof. drg. Suria Sumantri, MPH. No 65

Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Dibidang pertanian, proses budidaya dan penelitian tanaman banyak dilakukan di dalam rumah kaca. Rumah kaca merupakan media yang tepat untuk proses pembuatan parameter iklim mikro buatan. Dalam penelitian, dirancang suatu perangkat pengaturan rumah kaca berbasis mikrokontroler untuk mendeteksi perubahan suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya pada rumah kaca serta mengatur perubahan nilai suhu, kelembaban dan intensitas cahaya agar tetap dalam batasan yang diinginkan. Perangkat yang digunakan terdiri dari Sensor LDR, Sensor SHT11, ATmega16, LCD, kipas, lampu bohlam, dan pompa. Hasil penelitian adalah perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler dapat membaca perubahan suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya dengan baik. Pengontrolan suhu, intensitas cahaya, dan penyiraman pada perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler bekerja dengan baik.

(2)

v Universitas Kristen Maranatha GREENHOUSE CONTROL DEVICE BASED ON

MICROCONTROLLER Wisnu Panjipratama / 1027036

Department of Computer Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University

Prof. drg. Suria Sumantri, MPH. No 65

Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

In agriculture, cultivation and plant research done in the greenhouse. The greenhouse is the right medium for the process of making artificial microclimate parameters. In this study, designed a greenhouse control device based on microcontroller to detect changes in temperature, humidity, and light intensity in the greenhouse and set the value changes in temperature, humidity and light intensity in order to stay within the desired limits. The device used consists of LDR Sensor, SHT11 Sensor, ATmega16, LCD, fans, light bulbs, and pumps. The results of this study are greenhouse control device based on microcontroller can read the changes in temperature, humidity, and light intensity well. Controlling temperature, light intensity, and watering the greenhouse control devices based on microcontroller works well.

(3)

viii Universitas Kristen Maranatha DAFTAR ISI

Hal

LEMBAR PENGESAHAN ..………..

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN TUGAS AKHIR …... PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR ……….

ABSTRAK ...……….……….. 1.6 Sistematika Penulisan ………...

BAB II LANDASAN TEORI .……….….………

2.1 Rumah Kaca ……….. 2.2 Sensor ……….………..…. 2.2.1 Sensor LDR (Light Dependent Resistor) ………... 2.2.2 Sensor SHT11 ………...………..………

2.3 Mikrokontroler ………..

(4)

ix Universitas Kristen Maranatha 2.3.1 Fitur ATmega16 ………...…… 2.3.2 Konfigurasi Pin ATmega16 ……….…... 2.3.3 Diagram Blok ATmega16 ………... 2.3.4 General Purpose Register ATmega16 ……… 2.3.5 Port Input / Output ATmega16 ………... 2.4 PWM (Pulse Wide Modulation) ……… 2.5 Penguat Operasional (Op-Amp) ……….………... 2.5.1 Rangkaian Penguat Non Inverting ………..

2.5.2 Rangkaian Penguat Inverting……….. 2.5.3 Rangkaian Penguat Diferensial ………... 2.6 Code Vision AVR ………..

BAB III PERANCANGAN ……….………..………… 3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ……….…….. 3.1.1 Rangkaian Keseluruhan ………..

3.1.5.2 Modul Transistor ………... 3.1.5.3 Modul Relay……….. 3.1.6 Desain Alat ………. 3.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ……….

(5)

x Universitas Kristen Maranatha 3.2.2 Perancangan Software Pengatur Suhu ……… 3.2.3 Perancangan Software Pengatur Kelembaban …… 3.2.4 Perancangan SoftwarePengatur Penyiraman …….

BAB IV PENGAMATAN DATA DAN ANALISA ………

4.1 Sensor LDR………

4.2 Sensor SHT11 ………

4.3 Relay………..

4.4 Tingkat Keterangan LED ……….. 4.5 Percobaan Alat ………...

DAFTAR PUSTAKA ……….

(6)

xi Universitas Kristen Maranatha DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Greenhouse……….. Gambar 2.2 LDR (Light Dependent Resistor) ……….. Gambar 2.3 Sensor suhu dan kelembaban SHT11 ………. Gambar 2.4 Konfigurasi pin ATmega16 ………. Gambar 2.5 Diagram blok ATmega16 ………. Gambar 2.6 General purpose register ATmega16 ……….. Gambar 2.7 PWM = 50% ………. Gambar 2.8 PWM = 30% ………. Gambar 2.9 PWM = 60% ………. Gambar 2.10 Simbol penguat operasional ………. Gambar 2.11 Rangkaian penguat Non Inverting………

Gambar 2.12 Rangkaian penguat Inverting ………

Gambar 2.13 Rangkaian penguat diferensial ………. Gambar 2.14 Tampilan Code VisionAVR ………

Gambar 3.1 Diagram blok alat secara keseluruhan ……….. Gambar 3.2 Skematik alat secara keseluruhan ………. Gambar 3.3 Skematik modul sensor LDR………

Gambar 3.4 Skematik modul sensor SHT11 ……….... Gambar 3.5 Skematik modul mikroprosesor ATmega16 ………. Gambar 3.6 Skematik modul LCD………... Gambar 3.7 Skematik modul driver……….

(7)

xii Universitas Kristen Maranatha Gambar 3.10 Desain alat ……… Gambar 3.11 Flowchart perancangan software……….……

Gambar 3.16 Flowchartsoftware pengaturan cahaya ……….... Gambar 3.17 Flowchartsoftware pengaturan suhu ………... Gambar 3.18 Flowchartsoftware pengaturan kelembaban …………... Gambar 3.19 Flowchartsoftware pengatur penyiraman ………

(8)

xiii Universitas Kristen Maranatha DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Fungsi khusus port B ……… Tabel 2.2 Fungsi khusus port C ……… Tabel 2.3 Fungsi khusus port D ……… Tabel 2.4 Konfigurasi port ATmega16 ……….. Tabel 3.1 Pengelompokan tingkat intensitas cahaya ………. Tabel 4.1 Data hasil pengamatan sensor LDR………

Tabel 4.2 Data hasil pengamatan suhu pada sensor SHT11 ……….. Tabel 4.3 Data hasil pengamatan relay……….. Tabel 4.4 Hasil Pengamatan tingkat keterangan LED………

Tabel 4.5 Hasil pengamatan suhu ………... Tabel 4.6 Hasil pengamatan kelembaban ………... Tabel 4.7 Hasil pengamatan nilai intensitas cahaya ……….. Tabel 4.8 Hasil pengamatan waktu penyiraman ………

(9)

xiv Universitas Kristen Maranatha DAFTAR LAMPIRAN

Hal

Lampiran A Source Code Program ………... Lampiran B Tabel Data Pengamatan ……… Lampiran C Gambar Alat ……….

(10)

A-1

LAMPIRAN A

SOURCE CODE PROGRAM

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Professional Automatic Program Generator

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm

(11)

A-2

sfrb DDRD=0x11;

#define SDDOut PORTD.0 #define SDDIn PIND.0 #define SCLK PORTD.1

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

// Declare your global variables here

unsigned char TimeOut,AckBit,buf[33],detik=50, menit=0, jam=17; //Ackbit : '0' (ACK), '1' (NOACK)

unsigned int DataTempSHT,DataRHSHT,DataRead,LightAdc; float RH,Temp,Light;

/*Membuat kondisi "start" ke SHT11 _____ _____

(12)

A-3

SDDOut = 1;

SCLK = 0; //Pin Clock = '0' DDRD = DDRDTemp; }

// Reset komunikasi: 9 clock cyle dengan ShtData '1', lalu kondisi start void ResetSHT (void)

{

unsigned char i,DDRDTemp; DDRDTemp = DDRD;

// Tunggu sampai SHT11 selesai melakukan pengukuran (pin Data ='0') // Timeout pengukuran sekitar 1/4 detik (TimeOut = '0' --> measure OK) void SHTWait (void)

{

(13)

A-4

void SHTWriteByte (unsigned char data) {

//Receive Data dan kirim bit "AckBit" ('0' untuk ACK atau '1' untuk NACK) void SHTReadByte (void)

(14)

A-5

DDRD = DDRDTemp; }

// Pembacaan Temperature dari SHT11 void SHTReadTemp (void)

{

// Pembacaan Kelembapan dari SHt11 void SHTReadHumidity (void) {

StartSignal();

(15)

A-6

} } }

// Menghitung pembacaan Sensor void HitungSensor (void)

{

(16)

A-7

//Mengatur Lampu dengan PWM void AturCahaya (void)

{

if(jam>=6 && jam<18) {

else if(Light<=60 && Light>40) {

else if(Light<=40 && Light>20) {

(17)

A-8

//Pengaturan Suhu void AturSuhu (void) {

(18)

A-9

{

if(jam==7 && menit==0 && detik==0) {

PORTC.6=0xff; delay_ms(10000); }

// Tampilan pada LCD void Tampil (void) {

lcd_clear(); detik++;

//menampilkan jam digital JamDigital();

lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(buf,"%d:%d:%d",jam,menit,detik); lcd_puts(buf);

//menampilkan pengukuran cahaya lcd_gotoxy(9,0);

(19)

A-10

//menampilkan pengukuran temperatur lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("T:");

sprintf(buf,"%0.1f",Temp);

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

(20)

A-11

// State7=T State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x32;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x71;

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 11059.200 kHz // Mode: Fast PWM top=00FFh // OC1A output: Non-Inv. // OC1B output: Non-Inv. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0xA1;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

(21)

A-12

TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00; // ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84;

(22)

B-1

LAMPIRAN B

(23)

(24)

(25)

C-1

LAMPIRAN C

GAMBAR ALAT

(26)

C-2

Perangkat Pengontrol

(27)

C-3

Modul Sensor SHT11

(28)

C-4

Modul LCD

(29)

C-5

Modul Transistor

(30)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin berkembangnya teknologi dan banyaknya kesibukan manusia membuat orang berpikir untuk dapat bekerja lebih efektif dan efisien. Oleh karena itu hampir semua peralatan manusia telah dikembangkan untuk dapat membuat pekerjaan manusia menjadi lebih ringan. Salah satu cara mempermudah pekerjaan adalah dengan menjadikan suatu alat yang bekerja secara manual menjadi alat yang bekerja secara otomatis. Alat yang bekerja secara otomatis dapat membuat pekerjaan lebih efektif dan efisien. Peralatan otomatis yang digunakan sekarang ini tidak hanya terbatas pada mesin-mesin perusahaan, namun hampir semua alat yang digunakan untuk aktifitas sehari-hari.

Dibidang pertanian, proses budidaya dan penelitian tanaman banyak dilakukan di dalam rumah kaca (greenhouse). Rumah kaca merupakan media yang tepat untuk proses pembuatan parameter iklim mikro buatan (suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya) yang berperan penting dalam budidaya tanaman.

Dalam proses pembuatan iklim mikro buatan tersebut membutuhkan banyak peralatan elektronika yang bekerja secara bersama-sama agar didapatkan kondisi lingkungan di dalam rumah kaca yang sesuai kebutuhan.

(31)

2

Universitas Kristen Maranatha kelembaban dan intensitas cahaya secara langsung, serta mengatur nilai suhu, kelembaban dan intensitas cahaya agar tetap dalam batasan yang ditetapkan.

Untuk mewujudkan hal tersebut perlu adanya beberapa perangkat elektronika. Perangkat elektronika yang digunakan terdiri dari sensor, mikrokontroler, dan aktuator. Sensor berfungsi untuk mendeteksi perubahan lingkungan dan mengubahnya menjadi besaran listrik. Mikrokontroler berfungsi mengolah dan memproses masukan yang didapat dari sensor. Aktuator berfungsi menjalankani hasil proses dari mikroprosesor.

1.2 Identifikasi Masalah

Bagaimana merancang perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler untuk mendeteksi perubahan suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya pada rumah kaca serta mengatur perubahan nilai suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya agar tetap dalam batasan yang ditetapkan.

1.3 Tujuan Penelitian

Merancang perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler untuk mendeteksi perubahan suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya pada rumah kaca serta mengatur perubahan nilai suhu, kelembaban dan intensitas cahaya agar tetap dalam batasan yang ditetapkan.

1.4 Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam pembuatan perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler ini adalah sebagai berikut:

1. Parameter iklim yang diamati adalah suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya.

(32)

3

Universitas Kristen Maranatha 3. Pemrograman mikrokontroler dilakukan dengan menggunakan software

Code Vision AVR.

4. Batasan suhu yang ditetapkan adalah 26-28oC.

5. Batasan kelembaban yang ditetapkan adalah 50-80%. 6. Batasan intensitas cahaya yang ditetapkan adalah 60-100%

1.5 Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat yang terdapat pada perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler adalah sebagai berikut:

1. SHT11 digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban.

2. Sensor LDR (Light Dependent Resistor) digunakan untuk mengukur intensitas cahaya.

3. ATmega16 sebagai pengontrol mikro.

4. LCD untuk menampilkan waktu, suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya. 5. Sebuah kipas yang berfungsi sebagai pendingin.

6. Sebuah lampu bohlam 5 watt yang berfungsi sebagai pemanas.

7. Sebuah lampu bohlam 15 watt yang berfungsi mengurangi kelembaban. 8. Sebuah pompa yang berfungsi menambah kelembaban.

9. Sebuah pompa yang berfungsi sebagai alat penyiraman.

1.6 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika dalam penulisan laporan ini, terdiri dari 5 BAB, yaitu sebagai berikut :

BAB I: PENDAHULUAN

(33)

4

Universitas Kristen Maranatha BAB II: LANDASAN TEORI

Bab ini berisi teori-teori penunjang yang diperlukan dalam merancang dan merealisasikan perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler.

BAB III : PERANCANGAN

Bab ini berisi perancangan perangkat perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler yang meliputi perancangan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).

BAB IV : PENGAMATAN DATA DAN ANALISA

Bab ini berisihasil pengamatan sensor, pengujian sistem, dan analisa sistem agar dapat bekerja sesuai dengan yang ditetapkan.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

(34)

55 Universitas Kristen Maranatha BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah menyelesaikan pembuatan perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler beserta pembahasannya, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler dapat mendeteksi perubahan suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya dengan baik.

2. Pengontrolan suhu pada perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler dapat bekerja dengan baik sehingga suhu di dalam maket tetap berada pada batasan yang ditetapkan.

3. Pengontrolan kelembaban pada perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler memiliki selisih nilai kelembaban yang kecil dengan nilai kelembaban yang ditetapkan di dalam maket

4. Pengontrolan intensitas cahaya pada perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler bekerja dengan baik sehingga intensitas cahaya di dalam maket tetap berada pada batasan yang ditetapkan.

5. Pengontrolan penyiraman pada perangkat pengontrol rumah kaca berbasis mikrokontroler bekerja dengan baik. Waktu alat melakukan penyiraman sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan untuk melakukan penyiraman.

5.2 Saran

(35)

56

Universitas Kristen Maranatha 1. Untuk dapat melakukan proses pembacaan nilai intensitas cahaya secara

lebih presisi diperlukan sensor khusus yang dapat menghitung perubahan intensitas cahaya dalam Candela (Cd).

2. Agar proses perhitungan waktu pada alat tetap dapat bekerja dengan baik meskipun terjadi error pada timer internal mikrokontroler Atmega16 diperlukan rangkaian real time clock.

3. Untuk dapat melakukan pengontrolan kelembaban secara baik diperlukan aktuator yang dapat mempengaruhi nilai kelembaban secara baik pada kondisi kelembaban yang sangat tinggi.

(36)

57 Universitas Kristen Maranatha DAFTAR PUSTAKA

Budiharto, Widodo.,2005.Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Elex Media Competindo, Jakarta.

Straten, Gerrit V., Willigenburg, Gerard V., Henten, Eldert V., Ooteghem, Rachel V., 2010.Optimal Control of Greenhouse Cultivation, CRC Press, New York. http://edutelekomunikasi.wordpress.com/2011/05/31/opamp_ep1, terakhir diakses 10

Desember 2012.

http://edutelekomunikasi.wordpress.com/2012/03/06/penguat-operasional-lanjutan-episode-2/, terakhir diakses 10 Desember 2012.

http://edutelekomunikasi.wordpress.com/2012/03/07/penguat-operasional-lanjutan-ep3/, terakhir diakses 10 Desember 2012.

http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/menjual-sensor-sht11, terakhir diakses 4 Desember 2012.

http://tutorial.cytron.com.my/2011/08/10/project-9-%E2%80%93-analog-sensor-light-detection-using-ldr, terakhir diakses 4 Desember 2012.

http://www.atmel.com/Images/doc2466.pdf, terakhir diakses 12 Desember 2012. http://www.bestgreenhousestips.wordpress.com, terakhir diakses 14 November 2012. http://www.futurlec.com/Atmel/ATMEGA16.shtml, terakhir diakses 12 Desember