BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori dasar yang digunakan untuk menunjang perancangan dan pembuatan alat.
2.1 Tanaman
Tanaman adalah sumber kehidupan yang ada di sekitar kita. Ada akar, batang, daun, buah dan biji. Akar berfungsi sebagai penyangga dan menyerap air dari dalam tanah. Batang berfungsi sebagai tempat tumbuhnya daun. Daun yang berfungsi sebagai tempat fotosintesis. Buah berfungsi sebagai makanan untuk dikonsumsi dan biji berfungsi sebagai bakal tumbuhan baru. Dari bagian-bagian tumbuhan serta fungsinya tersebut dapat memberikan banyak manfaat.
Tumbuhan bisa dikonsumsi baik daun maupun buahnya. Tumbuhan mengandung karbohidrat, vitamin, serat, dan lemak. Dengan mengkonsumsi tumbuhan-tumbuhan tersebut bisa juga membuat kulit jadi lebih cerah dan sehat serta dapat mempercantik tubuh kita.
Dengan banyaknya tumbuhan yang kita tanam, dapat membuat udara yang kita hirup menjadi bersih dan lingkunganpun akan terasa sejuk sehingga selalu merasa adem dan nyaman.
Pada saat siang hari sang surya memancarkan sinarnya, cuaca akan terasa panas sekali. Mengingat sinar matahari tidak baik untuk kesehatan, jadi rajin-rajinlah menanam tumbuhan di berbagai pekarangan rumah anda. Maka anda akan merasakan kesejukannya dan sinar matahari pun tertutupi oleh tumbuhan.
2.2 Sensor Soil Moisture YL 69
Sensor YL 69 adalah sebuah sensor kelembaban yang difungsikan sebagai pendeteksi kelembaban pada berbagai bidang. Sensor YL 69 juga bias disambungkan dengan arduino. Berikut gambar pada 2.1
Gambar 2.1 Sensor YL 69 a. Pin definition
b. Vcc 5v c. GND GND
d. DO digital output interface ( 0 dan 1 ) e. A0 analog output interface
2.3 Wifi NRF24L01
Modul wifi NRF24L01 adalah sebuah modul komunikasi jarak jauh yang memanfaatkan pita gelombang RF 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical). Modul ini menggunakan antar muka SPI untuk berkomunikasi. Tegangan kerja dari modul ini adalah 5V DC.
NRF24L01 memiliki base band logic Enhanced Shock Burst™ hardware protocol accelerator yang support “high-speed SPI interface for the application controller”. NRF24L01 memiliki true ULP solution, yang memungkinkan daya tahan baterai berbulan-bulan hingga bertahun-tahun. Modul ini dapat digunakan untuk pembuatan pheriperal PC, piranti permainan, piranti fitnes dan olahraga, mainan anak-anak dan alat lainnya. Berikut gambar pada 2.2
Gambar 2.2 Wifi NRF24L01
Modul ini memiliki 8 buah pin, diantaranya :
2. GND 3. CE 4. CSN 5. MOSI 6. MISO 7. SCK 8. IRQ
Berikut adalah beberapa fitur dari Modul Wireless RF nRF24L01 : -Menggunakan frekuensi 2.4Ghz global ISM band yang bebas lisensi
-Data rate up 2MBps , modulasi GFSK efisien , kemampuan anti-gangguan , sangat cocok untuk aplikasi kontrol industri
-125 channel operation, untuk memenuhi komunikasi point to point atau multi-point
-True single chip transceiver
-Complet OSI layer in hardware, built-in hardware CRC , deteksi kesalahan FEC -Digital interface (SPI) speed 0-8MHz
-Short switching time enable frequency hopping -Fully RF compatible with nRF24XX
-5V tolerant signal input pads
-Tegangan kerja yang rendah 1,9 ~ 3.6V, konsumsi daya yang rendah.
2.4 Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada Atmega 328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin ( dimana 6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM ), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneki USB, jack listrik tombol reset. Pin – pin berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC – DC atau baterai untuk menggunakannya.
2.4.1 Pengertian Arduino 328
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal ( non – USB ) daya dapat datang baik dari AC – DC adaptor atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan cara menghubungkan plug pusat – positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik.
Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor power. Board dapat beropersi pada pasokan daya dari 6 – 20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimana pun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, regulator tegangan bisaa panas dan merusak board. Rentang yang di anjurkan adalah 7 – 12 volt. Bagian-bagian pada Arduino dapat dilihat pada Gambar 2.2.
2.4.2 Spesifikasi Arduino Uno 328
Mikrokontroler ATmega328.
Catu Daya 5V.
Teganan Input (rekomendasi) 7-12V.
Teganan Input (batasan) 6-20V.
Pin I/O Digital 14 (of which 6 provide PWM output).
Pin Input Analog 6.
Arus DC per Pin I/O 40 mA.
Arus DC per Pin I/O untuk PIN 3.3V 50 mA.
Flash Memory 32 KB (ATmega328) dimana 0.5 KB digunakan oleh bootloader.
SRAM 2 KB (ATmega328).
EEPROM 1 KB (ATmega328).
Clock Speed 16 MHz.
2.4.3 Konfigurasi Mikrokontroler AVR ATmega 328
AVR adalah mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, AVR mempunyai register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode copare, interupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam system menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega328. Konfigurasi pin
Atmega328 dapat dilihat pada Gambar 2.3 dan Blok Diagram dapat dilihat pada Gambar 2.4 dibawah ini.
Gambar 2.4 Pin Atmega 328
Gambar 2.5 Blog Diagram
AVR inti menggabungkan instruksi kaya set dengan register bekerja 32 tujuan umum. Semua 32 register langsung terhubung ke Arithmetic Logic Unit
(ALU), memungkinkan dua register independen untuk diakses dalam satu instruksi tunggal dieksekusi dalam satu siklus clock. Hasiling arsitektur lebih code efisien sementara mencapai through put hingga sepuluh kali lebih cepat dari mikrokontroler CISC konvensional.
2.5 Motor DC
Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Berikut gambar pada 2.6
Gambar 2.6 Motor DC
Sebuah motor dc memiliki tiga buah komponen utama: 1. Kutub Medan Magnet
Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Kumparan Motor DC
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
3. Commutator Motor DC
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam kumparan motor DC. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya. 2.6 Power Supply
2.6.1 Adaptor
Power supply digunakan sebagai catu daya dan merupakan bagian yang sangat penting karena tanpa adanya catu daya maka rangkaian elektronik tidak akan bekerja. Power supply adalah sebuah perangkat rangkaian yang berfungsi
membangkitkan, menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari sumber trafo yang akan di salurkan ke seluruh komponen. IC power ini menggantikan sebuah baterai. dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Power Supply 2.6.2 Baterai LiPo
Baterai Lithium Polimer atau biasa disebut dngan LiPo merupakan salah satu jenis baterai yang sering digunakan dalam dunia RC.Utamanya untuk RC tipe pesawat dan helikopter.
Ada tiga kelebihan utama yang ditawarkan oleh baterai berjenis LiPo daripada baterai jenis lain seperti NiCad atau NiMH yaitu :
Baterai LiPo memiliki bobot yang ringan dan tersedia dalam berbagai macam bentuk dan ukuran.
Baterai LiPo memiliki kapasitas penyimpanan energi listrik yang besar. Baterai LiPo memiliki tingkat discharge rate energi yang tinggi, dimana
Selain keuntungan yang dimilikinya, baterai jenis ini juga memiliki beberapa kelemahan yaitu:
Harga baterai LiPo masih tergolong mahal jika dibandingkan dengan baterai jenis NiCad dan NiMH.
Performa yang tinggi dari baterai LiPo harus dibayar dengan umur yang lebih pendek. Usia baterai LiPo sekitar 300-400 kali siklus 31 pengisian ulang. Sesuai dengan perlakuan yang diberikan pada beterai.
Alasan keamanan. Baterai LiPo menggunakan bahan elektrolit yang mudah terbakar.
Baterai LiPo membutuhkan penanganan khusus agar dapat bertahan lama. Charging, Discharging, maupuan penyimpanan dapat mempengaruhi usia dari baterai jenis ini.
Gambar 2.8 Baterai LiPo
Dunia RC sekarang ini telah banyak didominasi oleh baterai jenis LiPo ketimbang Li-Ion. Kedua baterai ini pada dasarnya dibuat menggunakan bahan kimia yang sama dan membutuhkan perhatian yang sama. Perbedaannya adalah pada pemaketan sel (cell) dan tipe elektronik yang digunakan.
Baterai LiPo tidak menggunakan cairan sebagai elektrolit melainkan menggunakan elektrolit polimer kering yang berbentuk seperti lapisan plastik film tipis. Lapisan film ini disusun berlapis-lapis diantara anoda dan katoda yang mengakibatkan pertukaran ion. Dengan metode ini baterai LiPo dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran. Diluar dari kelebihan arsitektur baterai LiPo, terdapat juga kekurangan yaitu lemahnya aliran pertukaran ion yang terjadi melalui elektrolit polimer kering. Hal ini menyebabkan penurunan pada charging dan discharging rate. Masalah ini sebenarnya bisa diatasi dengan memanaskan baterai sehingga menyebabkan pertukaran ion menjadi lebih cepat, namun metode ini dianggap tidak dapat untuk diaplikasikan pada keadaan sehari-hari. Seandainya para ilmuwan dapat memecahkan masalah ini maka risiko keamanan pada baterai jenis lithium akan sangat berkurang.
Hampir semua baterai jenis LiPo yang beredar diluar mulai tahun 2011 sebenarnya adalah jenis Hybrid Lithium Polymer. Nama yang biasa digunakan untuk baterai ini adalah Lithium-ion Polymer, namun dunia lebih sering menyebutnya dengan Lithium Polymer saja. Padahal beterai jenis ini tidak sepenuhnya menggunakan elektrolit kering seperti yang telah dijelaskan diatas. Dengan menggunakan elektrolit tipe gel terhadap polimer, pertukaran ion yang terjadi meningkat pesat. Elektrolit gel menyebabkan berkurangnya tingkat kebocoran, namun tetap masih mudah terbakar. Baterai jenis itu tidak terlalu berbahaya jika dibandingkan dengan baterai Li-Ion, namun tetap apabila tidak diperlakukan dengan benar seperti terbakar api, overcharge, korslet, dll baterai ini masih dapat memicu ledakan.
2.7 Limit Switch
Limit switch adalah salah satu jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar berikut.
Simbol dan bentuk Limit Switch pada gambar 2.8
2.7.1 Fungsi Umum Limit Switch
a. dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain. b.Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil.
c. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.
2.7.2 Prinsip Kerja Limit Switch
Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.
2.8 Driver Motor
Driver motor DC dalam artikel ini adalah driver motor DC tipe H-Bridge menggunakan power driver berupa transistor. Rangkaian driver motor DC H-Bridge transistor ini dapat mengendalikan arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan metode PWM (pulse Width Modulation) maupun metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Untuk pengendalian motor DC dengan metode PWM maka dengan rangkaian driver motor DC ini kecepatan putaran motor DC dapat dikendalikan dengan baik. Apabila menggunakan metode logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran motor DC saja dengan kecepatan putaran motor DC maksimum. Rangkaian driver motor DC H-Bridge ini menggunakan rangkaian jembatan transistor 4 unit dengan
protesi impuls tegangan induksi motor DC berupa dioda yang dipasang paralel dengan masing-masing transistor secara reverse bias.
