ALAT PENDETEKSI SENSOR pH TANAH PADA MIKROKONTRULLER
ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
MUTIA MAWARDAH NIM: 152408013
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2019
ALAT PENDETEKSI SENSOR pH TANAH PADA MIKROKONTRULLER
ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
MUTIA MAWARDAH NIM: 152408013
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2019
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Judul : Alat pendeteksi sensor pH tanah pada mikrokontruller Arduino uno
kategori : Laporan Tugas akhir
Nama : Mutia Mawardah
Nim : 152408013
Program Studi : D-III Fisika
Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, 22 juli 2019
Ketua program studi D-III fisika Dosen Pembibing
Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si.,M.Sc NIP: 1960060311986011002 NIP: 197407162008121002
PERNYATAAN
ALAT PENDETEKSI SENSOR pH TANAH PADA MIKROKONTRULLER ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 22 juli 2019
Mutia Mawardah 152408013
PENGHARGAAN
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan limpahan rahmat-Nya penyusunan tugas akhir ini yang bejudul alat pendeteksi sensor pH tanah pada mikrokontruller Arduino Uno.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas akhir ini dari Doa, perhatian, bimbingan,motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya
1. Teristimewa buat kedua orang tua penuls tercinta, atas perhatian dan dukungannya serta doannya selama ini.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc, selaku Ketua program Studi D – III Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
3. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution S.Si, M.sc,selaku dosen pembibing yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis didalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Teman –teman dari stanbuk 2015 yang telah banyak membantu dalam penulisan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang.
Akhir kata, semoga laporan ini dapat beermanfaat bagi rekan rekan mahasiswa dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan bagi pembaca.
Medan, 22 juli 2019
ALAT PENDETEKSI SENSOR pH TANAH PADA MIKROKONTRULLER ARDUINO UNO
ABSTRAK
Alat pendeteksipH dan suhu tanah dengan menggunakan sensor pH tanah berbasis mikrokontroller Atmega 328 telah berhasil di ciptakan. Alat ini digunakan untuk mendeteksi kelembapan dan suhu ditanah organic, alat ini juga dapat menampilkan hasil pengukuran pada layar lcd dan alat ini juga menggunakan 3 buah led sebagai indicator pemberitahuan status pengukuran. Alat ini menggunakan sistem sensor pH tanah yang dimana sensor ini dapat digunakan untuk mengukur keasaman dan suhu tanah, alat ini juga mudah diintegrasikan dengan pompa air sebagai alat penyiraman otomatis. Tanah merupakan suatu media terpenting dalam kehidupan makhluk hidup baik hewan maupun tumbuhan. disamping itu tanah memiliki beberapa jenis, salah satunya tanah organik. Tanah organik dapat dijadikan sebagai suatu media untuk perkembangbiakan makhluk hidup dengan cara mengontrol kelembapan dan suhu tanah tersebut. Pemanfaatan tanah organic untuk perkembangbiakan makhluk hidup ialah salah satunya pada budidaya cacing. Tanah sangat cocok digunakan untuk budidaya hewan ataupun tumbuhan. tanah juga mudah untuk dikontrol kelembapan dan suhunya dengan menggunakan suatu alat penyiraman otomatis, sehingga alat ini cocok digunakan pada budidaya cacing yang menggunakan media tanah,
Kata kunci: sensor pH tanah Mikrokontroller ATMegs328,LCD,LED dan Ardino Uno
TOOLS FOR MEASURING SOIL pH SENSORS ON ARDUINO UNO- BASED SOIL WASTE MEDIA
ABSTRACT
Detection tool pH and soil temperature using a soil pH sensor based on the Atmega 328 microcontroller has been created. This tool is used to detect the humidity and temperature of organic soil, this tool can also display the measurement results on the LCD screen and this tool also uses 3 LEDs as a measurement indicator notification status. This tool uses a soil pH sensor system where this sensor can be used to measure acidity and soil temperature, this tool is also easily integrated with a water pump as an automatic watering tool. Land is an important element in the life of living things both animals and plants. besides that the soil has several types, one of which is organic soil. Organic soil can be used as a medium for the proliferation of living things by controlling the humidity and temperature of the soil. The use of organic land for the breeding of living things is one of them in the cultivation of worms. The land is very suitable for the cultivation of animals or plants. soil is also easy to control humidity and temperature by using an automatic watering device, so this tool is suitable for use in the cultivation of worms that use soil media,
Keywords: ATMegs328 microcontroller soil pH sensor, LCD, LED and Ardino Uno
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN ... i
PERNYATAAN... i
PENGHARGAAN ... iii
ABSTARAK ... iv
ABSTRACK ... v
DAFTAR ISI……….. iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Permasalahan ... 2
1.3.Tujuan Penelitian ... 2
1.4.Manfaat Penelitian ... 3
1.5.Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSATAKA ... 5
2.1.Mikrokontruler Arduino Uno ... 4
2.1.1.Daya power ... 6
2.1.2.Memori ... 6
2.1.3.Input dan otput ... 6
2.1.4.Komunikasi... 7
2.1.5.Programming ... 8
2.1.6.Bahasa Pemrograman Arduino ... 9
2.1.7.Reset Otomotis (Sofware) ... 10
2.1.8.Proteksi Arus Lebih USB ... 11
2.1.9.Karakteristik fisik ... 11
2.2 Sensor ... 11
2.2.1.Sensor pH tanah ... 12
2.3.Liquid Crystal Display (LCD) ... 14
2.3.1.Prinsip Kerja LCD ... 15
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN ... 21
3.1.Diagram Blok Rangkaian ... 21
3.2.Fungsi tiap Blok ... 21
3.3.Rangkaian Arduino ... 22
... 3.4.Rangkaian Sensor pH tanah ... 23
3.5. perancangan Rangkaian LCD 16x2 ... 23
3.6.Rangkaian Arduino Beserta Sensor ... 24
3.7.Flowchart sistem ... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27
4.1.pengukuran dan hasil pengukuran ... 27
4.2. analisis dan pembahasan... 30
4.3.pengujian keseluruhan sistem……… 29
4.4.Gambar fisik keseluruhan sistem... 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 36
5.1.Kesimpulan ... 36
5.2.Saran ... 36
DAFTAR PUSTAKA ... 37
LAMPIRAN... 38
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
HalamanGambar 2.1 Arduino uno……….. 7
Gambar 2.2 Sensor pH tanah………... 15
Gambar 2.3 diagram Blok pH Tanah ... 16
Gambar 2.5 LCD 2x16... 17
Gambar 2.6 LCD Seiko M1632 ... 18
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ... 21
Gambar 3.2 Rangkaian Arduino ... 22
Gambar 3.4 Rangakain Sensor pH Tanah ... 23
Gambar 3.5 Rangkaian LCD yang dihubungkan ke Arduino ... 24
Gambar 3.6 Arduino Uno Beserta Sensor ... 25
Gambar 4.3 Grafik pengukuran Sensor pH tanah ... 29
Gambar 4.4 Pengukuran dengan sensor pH tanah ... 29
Gambar 4.5 Pengukuran Dengan Alat pengkalibrasi pH tanah ... 30
Gambar 4.6 keseluruhan sistem ... 35
DAFTAR LAMPIRAN
NOMOR
Halaman
LAMPIRAN
1. Program sensor PH tanah ... 37
2. DATASHEET Atmega328 ... 38
3. Datasheet sensor PH tanah ... 39
4. Datasheet ArduinoUno ... 40
DAFTAR TABEL
Nomor Halaman
Tabel
2.1. Deskripsi Arduino ... 8
2.3.Operasi dasar LCD ... 19
2.4.Konfigurasi pin LCD ... 19
2.5.konfigurasi pin LCD ... 20
4.1.Pengukuran Sensor pH tanah ... 27
4.2.pengukuran Sensor pH tanah dan persentase Ralat ... 28
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tanah merupakan salah satu penunjang yang membantu kehidupan semua mahluk hidup yang ada di bumi. Tanah sangat mendukung terhadap kehidupan tanaman yang menyediakan hara dan air di bumi. selain itu, Tanah juga merupakan tempat hidup berbagai mikroorganisme yang ada di bumi dan juga merupakan tempat berpijak bagi sebagian mahluk hidup yang ada di darat.
Kelembaban tanah adalah jumlah air yang tersimpan di antara pori-pori tanah.
Kelembaban tanah sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan tanah, transpirasi dan perkolasi. 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 danatmosfermelalui evaporasi dan transpirasi. Informasi kelembaban tanah juga dapat dipergunakan untuk manajemen sumber daya air, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi, dan perkiraan cuaca. Selain itu, kelembaban tanah penting bagi para pakar pertanian.Defisit dalam kelembaban dapat menuju pada kelayuan tanaman dan tindakan perbaikan tepat pada waktunya melalui irigasi dapat menyelamatkan tanaman pertanian.Pertumbuhan vegetasi memerlukan tingkat kelembaban tanah tertentu.Oleh karenanya, dapat dikatakan bahwa kelembaban tanah pada tingkat tertentu dapat menentukan bentuk tata guna lahan.
Informasi kelembabantanah dari data penginderaan jauh merupakan informasi yang penting untuk mendukung kegiatan pertanian, banjir, dan kekeringan, dan erosi tanah karena kandungan kelembaban dari setiap jenis tanah berbeda – beda baik itu kadar air yang terkandung maupun kecepatan infiltrasi, karena akan berpengaruh untuk keadaan tanah dalam menyimpan ketersedian air untuk musim kemarau.
Dalam perancangan ini, Arduino berfungsi sebagai pusat pengendalian proyek dalam berkerja, yang akan menampilkan hasil pengukuran kelembaban tanah dari soil temperature/moisture sensor SHT10 ke dalam LCD serta akan mengirimkan perintah ke LED.
Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis membuat “Alat ukur sensor pH tanah pada media cacing tanah berbasis Arduino Uno.
Sebagai pembahasan Cacing tanah jenis lumbricus rubellus merupakan salah satu jenis cacing tanah yang memiliki peran penting bagi lingkungan dan kesejahteraan manusia.Meskipun cacing merupakan hewan yang menjijikkan, namun memiliki banyak manfaat diantaranya seperti sebagai pakan ternak, obat, kosmetik, dan bekas cacingnya pun (kascing) dapat dijadikan sebagai pupuk organik.Saat ini cacing tanah jenis ini adalah jenis yang banyak dibudidayakan, selain karena manfaat dan minimnya ketersediaan juga disebabkan karena harga jualnya yang relatif lebih mahal dibanding jenis cacing tanah lainnya sehingga menyebabkan menjadi peluang usaha baru yang sangat menjanjikan.
Proses pembudidayaan cacing tanah tidaklah sulit, pemeliharaan dan pemberian pakannyapun mudah dicari. Media tanah yang digunakan sebagai lokasi tempat budidaya cacing harus sesuai dengan habitat aslinya yaitu tanah yang sifatnya sedikit asam sampai netral yaitu dengan PH antara 6 – 7,2 serta mengandung bahan-bahan organik dalam jumlah besar. Bahan organik tersebut dapat berasal dari dedaunan yang sudah gugur, kotoran ternak, atau tanaman yang sudah mati.Kondisi tanah yang seperti ini sangat cocok untuk pertumbuhan cacing tanah. Ketika tanah tempat budidaya sudah memadat maka akan mengakibatkan cacing tanah menjadi cepat stres sehingga diperlukan penggemburan tanah setiap saat. Oleh sebab itu diperlukan alat pengembur tanah yang bekerja tergantung dengan kondisi tanah tempat media budidaya cacing.
Selain itu, pada budidaya cacing tanah diperlukan pemantauan yang ekstra karena sering dijumpai kendala-kendala yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangannya.Pemantauan yang dilakukan harus secara real time karena ketika terjadi perubahan dapat dilakukan penanganan yang cepat.Faktor cuaca juga sangat berpengaruh pada perkembangan cacing tanah. Pada saat kemarau panjang dengan suhu yang lumayan panas, cacing tanah tidak dapat berkembang
biak dengan baik. Hal ini disebabkan karena panas yang berlebih sangat berdampak terhadap produksi dan penetasan telur cacing.Kendala lainnya yaitu faktor kelembapan pada media tempat budidaya tersebut. Jika media terlalu kering ataupun basah maka cacing tanah akan berusaha keluar dari media untuk mencari tempat yang lebih lembab bagi cacing tanah.
Setelah cacing tanah telah berumur lebih dari 21 hari setelah bibit indukan cacing tanah dimasukkan kedalam media cacing tanah, maka cacing tersebut dapat dilakukan pemanenan.Umur cacing biasanya diketahui dari tulisan tanggal mulai pemasukan bibit indukan ke dalam media tempat budidaya.Cara ini cukup rumit apabila jumlah cacing tanah yang dibudidayakan dalam jumlah yang besar.Sehingga diperlukan alat yang mampu memberikan informasi umur cacing tanah yang telah dibudidayakan.Dari beberapa permasalahan di atas, dibutuhkan alat yang mampu melakukan pemantauan dan pengondisian suhu dan kelembaban tempat budidaya secara otomatis serta pemberi informasi umur cacing tanah yang telah dibudidayakan.Dengan adanya alat tersebut diharapkan mampu memudahkan para pembudidaya dalam membudidayakan cacing tanah serta dapat membantu meningkatkan produksi cacing tanah.Kondisi pencemaran udara karena asap rokok akan berpengaruh bagi kesehatan manusia. Pencemaran udara ini akan berpengaruh pada angka kesakitan (morbidity) dan angka kematian (mortality) dari berbagai jenis penyakit. Tepatnya polutan udara dapat menjadi sumber virus, bakteri, dan beberapa jenis cacing yang mendorong terjadinya penyakit polutan udara sehingga mengakibatkan seseorang menjadi alergi yang selanjutnya akan menjadi pintu masuknya bakteri.
Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai rangkaian alat pengukur pH tanah pada media cacing tanah yang menggunakan sensor pH sebagai sensor pHtanah dengan LCD sebagai display untuk membaca pH berbasis mikrokontroler arduino.. Alat ini diharapkan dapat meringankan pekerjaan peternak , meningkatkan produksi dan keuntungan dalam bisnis budidaya cacing tanah .Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut, bagaimana cara merancang dan membuat Alat pH tanah pada media cacing tanah. Apakah sensor pH tanah dapat diaplikasikan sebagai sensor untuk mengukur kandungan pH pada tanah.Apakah
mikrokontroller Arduino Uno dapat diaplikasikan sebagai pengontrol, penerima, dan pengolah data pada sistem elektronika pada Alat ukur pH tanah pada media cacing tanah. Metode apa yang digunakan untuk mendeteksi kandunganpH pada tanah.
1.2 Permasalahan
Berdasarkan hal tersebut diatas maka timbul permasalahan yaitu
• Bagaimana cara merancang dan membuat Alat pH tanah pada media cacing tanah.
• Bagaimana merancang mikrokontruler Arduino Uno dapat diaflikasikan sebagai pengontrol, penerima dan pengolah.
• Bagaimana metode untuk mengkalibrasi sensor sehingga sensuai dengan pembacaan alat ukur yang sudah berstandard.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini adalah :
1. Merancang dan membuat suatu alat ukur pH tanahpada media cacing tanah menggunakansensor, mikrokontroler Arduino Uno dan Bluetooth.
2. Untuk mengetahui kemampuan sensor pH tanah pada sistem alat ukur pH pada media cacing tanah.
3. Untuk mengembangkan aflikasi sensor pada bidang iptek instrumentasi.
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian Tugas Akhir ini adalah :
1. Sebagai pembelajaran tentang Arduino Uno dan sensor-sensor yang digunakan.
2. Mengukur pH tanah yang cocok untuk cacing lumbricus reubellus.
3. Mempermudah bagi pembudidayaan cacing lumbricus reu
1.5 Sistematika Penulisan
Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah,batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan.
3. BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang perancangan prototipe alat, pembuatan rangkaian prototipe, blok diagram, pengukuran dan cara kerja rangkaian yang dapat menghasilkan Alat Pengukur pH Tanah Melalui Media Cacing Tanah .
4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk
mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler.
5. BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikrokontroller Arduino Uno
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328.
Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller;
dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.
Gambar 2.1 Arduino Uno
Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding board mikrokontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramannya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkanketika memprogram mikrokontroler didalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial.
Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan
sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program.
Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. Dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroller. Deskripsi Arduio UNO:
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino
2.1.1 Daya (Power)
Arduino UNO dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal (non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya
2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER. Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO. Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt. Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:
• VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melalui pin ini.
• 5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power jack (7- 12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12). Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass regulator, dan dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
• 3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
• GND. Pin ground.
2.1.2 Memori
ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written) dengan EEPROM library).
2.1.3 Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(),digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi- fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up
(terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi- fungsi spesial:
• Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.
• External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite().
• SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport komunikasi SPI menggunakan SPI library.
• LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda).
Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:
• TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
• AREF.Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference().
• Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.
2.1.4 Komunikasi
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega 328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega 16U2 pada channel board serial komunikasinya melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software pada komputer.
Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, pada Windows, sebuah file inf pasti dibutuhkan. Software Arduino mencakup sebuah serial monitor yang memungkinkan data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui chip USB-to- serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah Software Serial library memungkinkan untuk komunikasi serial pada beberapa pin digital UNO. Atmega328 juga mensupport komunikasi I2C (TWI) dan SPI.
2.1.5 Programming
Arduino UNO dapat diprogram dengan software Arduino (download).
Pilih “Arduino Uno dari menu Tools > Board(termasuk mikrokontroler pada board). ATmega328 pada Arduino Uno hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan untuk mengupload kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan pemrogram hardware eksternal. ATmega328 berkomunikasi menggunakan protokol STK500 asli (referensi, file C header).
Dapat membypass bootloader dan program mikrokontroler melalui kepala/header ICSP (In-Circuit Serial Programming.Sumber kode firmware ATmega16U2 (atau 8U2 pada board revisi 1 dan revisi 2) tersedia.
ATmega16U2/8U2 diload dengan sebuah bootloader DFU, yang dapat diaktifkan dengan:
• Pada board Revisi 1: Dengan menghubungkan jumper solder pada belakang board (dekat peta Italy) dan kemudian mereset 8U2
• Pada board Revisi 2 atau setelahnya: Ada sebuah resistor yang menarik garis HWB 8U2/16U2 ke ground, dengan itu dapat lebih mudah untuk meletakkan
ke dalam mode DFU. Dapat menggunakan software Atmel’s FLIP (Windows) atau pemrogram DFU (Mac OS X dan Linux) untuk meload sebuah firmware baru. Atau dapat menggunakan header ISP dengan sebuah pemrogram eksternal (mengoverwrite bootloader DFU).
2.1.6 Bahasa Pemrograman Arduino
Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya.
Walaupun demikian, sebagian besar dari para programer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
• 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.
• Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasiyang berbeda. Sebagai contoh program yang ditulis dalam sistem operasi windows dapat dikompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
• 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.
• Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutin- rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.
• Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras.
• 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 kita mempunyai fungsi lainselain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan. Oleh karena itu bahasa C merupakan bahasa prosedural yang menerapakan konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke bawah secara berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut dibawah fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian prototipe (prototype), hal ini dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih dahulu kepada kompiler daftar fungsi yang akan digunakan di dalam program. Namun apabilamenuliskan fungsi-fungsi lain tersebut diatas atau sebelum fungsi utama, maka tidak perlu lagi untuk menuliskan bagian prototipe diatas.
2.1.7 Reset Otomatis (Software)
Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari tombol reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah cara yang memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan pada pada komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran hardware (DTR) dari ATmega8U2/16U2 dihubungkan ke garis reset dari ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip. Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkanmengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti bahwa bootloader dapat mempunyai sebuah batas waktu yang lebih singkat, sebagai penurunan dari DTR yang dapat menjadi koordinasi yang baik dengan memulai penguploadan.
Pengaturan ini mempunyai implikasi. Ketika Arduino Uno dihubungkan ke sebuah komputer lain yang sedang running menggunakan OS Mac X atau Linux, Arduino Uno mereset setiap kali sebuah koneksi dibuat dari software (melalui USB). Untuk berikutnya, setengah-detik atau lebih, bootloader sedang berjalan pada Arduino UNO.
Ketika Arduino UNO diprogram untuk mengabaikan data yang cacat/salah (contohnya apa saja selain sebuah penguploadan kode baru) untuk menahan beberapa bit pertama dari data yang dikirim ke board setelah sebuah koneksi dibuka. Jika sebuah sketch sedang berjalan pada board menerima satu kali
konfigurasi atau data lain ketika sketch pertama mulai, memastikan bahwa software yang berkomunikasi menunggu satu detik setelah membuka koneksi dan sebelum mengirim data ini.
Arduino Uno berisikan sebuah jejak yang dapat dihapus untuk mencegah reset otomatis. Pad pada salah satu sisi dari jejak dapat disolder bersama untuk mengaktifkan kembali. Pad itu diberi label “RESET-RN”dapat menonaktifkan reset otomatis dengan menghubungkan sebuah resistor 110 ohm dari tegangan 5V ke garis reset.
2.1.8 Proteksi Arus lebih USB
Arduino UNO mempunyai sebuah sebuah sekring reset yang memproteksi port USB komputer dari hubungan pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 mA diterima port USB, sekring secara otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban hilang.
2.1.9 Karakteristik Fisik
Panjang dan lebar maksimum dari PCB Arduino UNO masing-masingnya adalah 2.7 dan 2.1 inci, dengan konektor USB dan power jack yang memperluas dimensinya. Empat lubang sekrup memungkinkan board untuk dipasangkan ke sebuah permukaan atau kotak. Sebagai catatan, bahwa jarak antara pin digital 7dan 8 adalah 160 mil. (0.16"), bukan sebuah kelipatan genap dari jarak 100 mil
dari pin lainnya. (Jazi.2008)
2.2 Sensor
Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu.
Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya.
Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.
Sensor merupakan bagian dari transducer yang berfungsi untuk melakukan
sensing atau “merasakan dan menangkap” adanya perubahan energi eksternal yang akan masuk ke bagian masukan dari transducer , sehingga perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konvertor dari transducer untuk dirubah menjadi energi listrik. Beberapa sensor yang akan di gunakan dalam penelitian ini adalah sensor suhu, dan kelembaban yaitu: sensor DHT-22 dan Hygrometer.
(http://www.geraicerdas.com/sensor/temperature/dht22-sensor-suhu-dan- kelembaban-detail)
2.2.1 Sensor PH tanah
pH tanah adalah tingkat atau kebasaan suatu benda yang di ukur dengan skala pH antara 0 hingga 14. Alat untuk mendeteksi pH di sebut sensor pH.
Spesifikasi dari PH tanah ini adalah sebagai berikut:
• Berbasis sensor suhu dan ph relatif .
• Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran hingga 0,5oC dan ketepatan (akurasi) pengukuran ph relatif hingga 4,5%RH.
• Memiliki antarmuka serial synchronous 2-wire.
• Jalur antarmuka telah dilengkapi dengan rangkaian pencegah kondisi sensor lock-up.
• Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya rendah30 μW.
• Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6 sehingga memudahkan pemasangannya. "
Gambar sensor pH tanah
2.2.2 Prinsip Kerja Sensor PH tanah
PH tanah adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital.
Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip yang sama. Sensor ini mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat. SHT10 ini dikalibrasi pada ruangan dengan kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memory.
Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran.
Gambar 2.3 Blok Diagram PH tanah
Pengambilan data untuk masing-masing pengukuran dilakukan dengan memberikan perintah pengalamatan oleh mikrokontroler. Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data PH tanah “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011”
untuk pengukuran temperatur. PH tanah memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor PH tanah memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data PH tanah sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler.
2.3 Liquid Crystal Display (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.
Gambar 2.5 LCD 2x16
LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah:
• Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
• Mempunyai 192 karakter tersimpan.
• Terdapat karakter generator terprogram.
• Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
• Dilengkapi dengan back light.
2.3.1 Prinsip Kerja LCD
Cara kerja LCD adalah 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 ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu 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.
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.
Keunggulan dari LCD adalah hanya menarik arus yang kecil beberapa microampere, sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari.
Dibawah sianr cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu berupa LED harus dipasang dibelakang layar tampil.
Salah satu jenis dari LCD adalah seiko M1632 merupakan LCD dot matrix yang dapat menampilakan 16 karakter pada baris atas dan 16 karakter pada baris dibawahnya. Secara umum model LCD dot matrix yang dapat menampilakn 2 x 16 karakter dapat dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.6 LCD Seiko M1632
Tabel 2.3 Operasi Dasar LCD RS R/W Operasi
0 0 Input Intruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis data 1 1 Membaca Data
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD
Pin No. Keterangan Konfigurasi Hubung
1 GND Ground
2 VCC Tegangan +5V DC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5V DC)
16 K katoda (GND)
Tabel 2.5 Konfigurasi Pin LCD
Pin Bilangan Biner Keterangan
RS 0 Inisialisasi
1 Data
RW 0 Tulis LCD/W
(write)
1 Baca LCD/R
(read)
E 0 Pintu data terbuka
1 Pintu data tertutup
Lapisan film yang berisi kristal cair diletakkan diantara dua lempeng kaca yang ditanami elektroda logam transfaran. Saat tegangan dicatukan beberapa elektroda, molekul-moleul kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantauan atau penyerapan cayaha tersebut akan terbentuk pola huruf, angka atau gambar sesuai dengan bagian yang diaktifkan.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji, digital dan instrument elektronika lain seperti global positioning system (GPS), baragraph display dan multimeter digital.
LCD umumnya dibentuk dan dikemas dalam bentuk Dual In Line Packge (DIP) dan memiliki kemampuan untu menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan garis secara bersamaan digunakan metode screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolom dan suatu garis secara bergantian dan cepat sehinggan seolah-olah aktif semua.
Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, passive matrix LCD (PMLCD), hingga Thin Film Transistor Activa Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan dari yang monokrom hingga menampilakan ribuan warna.
BAB 3
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
3.2.Fungsi Tiap Blok
1. Blok Atmega328 :Mengkonversi data dari sensor dan modul GSM i kWavecom
2. Blok Sensor pH tanah :Sebagai input sensor untuk mendeteksi PH tanah 3. Indikator LED : Sebagai indikator pembacaan sensor
4. Blok LCD : Sebagai Output tampilan
5. Supply : Sebagai penyedia sumber arus listrik ke system dan sensor
Power Supply
Mikrokontroler Arduino Uno
Display LCD
Sensor PH Sensor pH tanah
3.3 Rangkaian Arduino
Rangkaian Arduino adalah mikrokontroler berbasis ATmega328. Uno memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Arduino dibangun berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, sumber daya bisa menggunakan power USB (jika terhubung ke komputer dengan kabel USB) dan juga dengan adaptor atau baterai.
Arduino berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega328 diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari arduino memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU. Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Untuk sumber daya Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan memasukkan 2.1mm jack DC ke colokan listrik board. Baterai dapat dimasukkan pada pin header Gnd dan Vin dari konektor daya.
Gambar 3.3 Gambar Rangkaian Arduino
3.4 Rangkaian Sensor PH tanah
Pin A3 arduino dihubungkan ke kaki 3, sck pada SHT10, Pin A4/SDA arduino dihubungkan ke kaki 2, data pada SHT10 juga diberi pull up resistor 10 k dan dihubungkan dengan kapasitor 1uf.
Vcc pada sensor PH tanah dihubungkan ke kaki 4 Gnd pada sensor PH tanah dihubungkan ke kaki 1
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor PH tanah
3.5 Perancang Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena arduino dapat memberikan data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi-M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensiometer sebesar `10 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Gambar 3.5 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 3.5 Rangkaian LCD yang dihubungkan ke arduino
Rangkaian ini terhubung ke PB.0-PB.6, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Arduino Uno.
3.6 Rangkaian Arduino Uno Beserta Sensor
Pada alat ini akan mengulas tentang bagaimana cara melakukan pengukuran kelembaban dan suhu tanah dengan menggunakan board Arduino Uno dan sensor SHT10. SHT10 merupakan sensor kelembaban dan suhu. Sensor SHT10 memiliki rentang jangkauan pengukuran mulai dari 0 % hingga 100 % untuk tingkat kelembaban, dan -40°C hingga 123,8°C untuk suhu. Selain itu sensor SHT10 memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga 0,5oC dan ketepatan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif hingga 4,5%RH. Konfigurasi pin dari SHT10 ialah Pin 1 untuk GND, Pin 2 untuk Serial Data, Pin 3 Serial Clock, dan Pin 4 VCC 5V
Tampak pada gambar Arduino dengan SHT10, bahwa pin 3 SHT10 terhubung dengan Pin 28 atmega328 atau analog input 5, sedangkan pin 2SHT10 terhubung dengan Pin 27 atmega328 atau analog input 4 dan pin 2SHT10 juga terhubung dengan resistor 10 k, kapasitor 1uf dan ground.
Gambar 3.6 Rangkaian Arduino Uno Beserta Sensor
3.7 FlowchartSystem
Diagram alir ini menggambarkan bagaimana urutan proses suatu sistem mulai dari pengolahan data serta prosedur pemecahan masalah dari beberapa sensor dan akan menampilkan nilai juga output dari sistem .
Gambar 3.7Flowchart Sistem Start
Inisialisasi Program
Sensor pH Membaca nilai pH
LCD menampilkan nilai pH tanah
Selesai
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran dan hasil pengukuran
Pengukuran dilakukan dengan metode langsung dengan membandingkan nilai pada alat standar dengan nilai alat yang sudah dibuat. Pengukuran dilakukan selama 3 hari. Sehingga dapat diperoleh data percobaan sebagai berikut.
Tabel 4.1 Tabel Pengukuran Sensor pH Tanah
Hari Sensor
pH
Alat
Pembanding Senin (siang) 5,51 5,5
Senin (sore) 5,54 5,5 Selasa(siang) 5,97 6 Selasa (sore) 5,22 5 Rabu (siang) 5,4 5,5 Rabu (sore) 6,2 6
4.2 Analisis dan Pembahasan
Berikut table hasil pengukuran dan persentasi ralat
Tabel 4.2 Tabel Pengukuran Sensor pH Tanah dan Persentasi Ralat
Hari Sensor
pH
Alat
Pembanding Ralat (%) Senin (siang) 5,51 5,5
0.1 Senin (sore) 5,54 5,5
0.7 Selasa(siang) 5,97 6
0.5 Selasa (sore) 5,22 5
4.4
Rabu (siang) 5,4 5,5
1.8 Rabu (sore) 6,2 6
3.3
Dari tabel diatas, maka hasil persenstasi ralat dapat kita hitung :
% =𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻 −ℎ𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻
ℎ𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻 × 100%
1. Senin (siang) → % = 5.5−5.515.5 × 100% = 0.1%
Senin (sore) → % = 5.5−5.545.5 × 100% = 0.7%
2. Selasa (siang) → % = 6.0−5.976.0 × 100% = 0.5%
Selasa (sore) →% = 5.0−5.225.0 × 100% = 4.4 %
3. Rabu (siang) → % = 5.5−5.405.5 × 100% = 1.8 %
Rabu (sore) → % = 6.6−6.206.6 × 100% = 3.3 %
Perbandingan hasil dua variabel tersebut dapat terlihat dari hasil perhitungan diatas pada alat yang dirancang sudah mendekati linier dengan alat standar dengan rata rata % ralat sebesar 1.8 % untuk pengukur pHtanah .Hal ini menunjukkan bahwa kalibrasi sudah dapat digunakan.
Berikut merupakan grafik dari persentase pengukuran pH tanah :
Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Sensor pH Tanah
Dari data grafik pengukuran dapat disimulkan sensor pH tanah linier dengan alat pembanding.
Gambar 4.4 Pengukuran dengan Sensor pH Tanah
0 1 2 3 4 5 6 7
Sensor pH Alat Pembanding
Gambar 4.5 Pengukuran dengan alat kalibrasi pH tanah
4.3 Pengujian Keseluruhan Sistem
Pengujian ini menggunakan media Cacing Tanah, yang dimana pada pengujian ini sensor yang digunakan adalah sensor pH Tanahdan berjalan secara otomatis dan akan di proses dengan arduino serta Output nya akan ditampilkan pada LCD. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar pH pada tanah yang cocok untuk pertumbuhan cacing tanah.
Adapun program yang digunakan pada alat ini adalah sebagai berikut : //tes sensor pH tanah
/*
wiring:
kabel putih -> GND
kabel hitam -> output to A0
*/
#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
//analog pin
#define analogInPin A0 //sambungkan kabel hitam (output) ke pin A0
//variable
int sensorValue = 0; //ADC value from sensor float outputValue = 0.0; //pH value after conversion
void setup() {
//initialize serial communications at 9600 bps:
pinMode(pH, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
lcd.clear();
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("MUTIA MAWARDAH");
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print("152408013");
delay(1000);
}
void loop() {
//read the analog in value:
sensorValue = analogRead(analogInPin);
//Mathematical conversion from ADC to pH //rumus didapat berdasarkan datasheet
outputValue = -(-0.0693*sensorValue)+7.3855;
//print the results to the serial monitor:
Serial.print("sensor ADC= ");
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(" output Ph= ");
Serial.println(outputValue);
delay(1000);
}
#include <LiquidCrystal.h> // memasukkan library lcd
#include <SHT1x.h>// memasukkan file.hex dari library SHT
#define dataPin A4 // inisialisasi pin sensor SHT
#define clockPin A5 // inisialisasi pin sensor SHT
LiquidCrystal lcd(8,6,5,4,3,2); // inisialisasi pin lcd
SHT1x feli(dataPin, clockPin);// menggabungkan inisialisasi SHT ke pin
void setup()// program utama yang dijalankan {
Serial.begin(9600);// inisialisasi baudrate komunikasi serial Serial.println("Arduino) menampilkan kalimat “Arduino”
lcd.begin(16, 2);// mengaktifkan 16 kolom 2 baris pada lcd lcd.setCursor(0, 0); // memilih kolom ke 0 baris ke 0 pada LCD
lcd.print("Arduino Uno"); // menampilkan kalimat “Arduino Uno” pada LCD delay(1000); // tunda waktu 1000 ms
pinMode(9, OUTPUT); // pin 9 sebagai output pinMode(10, OUTPUT); // pin 10 sebagai output pinMode(11, OUTPUT); // pin 11 sebagai output }
void loop()// PROGRAM PERULANGAN {
float temp_c;// memasukkan nilai temperature float humidity;// memasukkan nilai humidity
temp_c = feli.readTemperatureC(); // membaca nilai Temperature humidity = feli.readHumidity();// membaca nilai Humidity
Serial.print("DATA"); // memasukkan data ke software PLX-DAQ Serial.print(","); //meng-enterkan ke baris selanjutnya pada
Serial.print("TIME");// memasukkan data waktu ke software PLX-DAQ Serial.print(",");//meng-enterkan ke baris selanjutnya pada
Serial.print(temp_c); // memasukkan nilai temp_c ke software PLX-DAQ Serial.print(",");//meng-enterkan ke baris selanjutnya pada
Serial.println(humidity); // memasukkan nilai humidity ke software PLX-DAQ lcd.clear();// menghapus tampilan lcd
lcd.setCursor(0, 0); // memilih kolom ke 0 baris ke 0 pada LCD lcd.print("Suhu: ");
lcd.setCursor(6, 0); // memilih kolom ke 6 baris ke 0 pada LCD lcd.print(temp_c,2);
lcd.setCursor(0, 1); // memilih kolom ke 0 baris ke 1 pada LCD lcd.print("Rh: ");
lcd.setCursor(10, 1); // memilih kolom ke 10 baris ke 1 pada LCD lcd.print("%");
lcd.setCursor(4, 1); // memilih kolom ke 4 baris ke 1 pada LCD lcd.print(humidity,2);
delay(2000); // tunda waktu 20000 ms
if (humidity >= 70){digitalWrite(11, HIGH);digitalWrite(10, LOW);digitalWrite(9, LOW);} // logika if apabila nilai >=70 pin 11 HIGH, pin 10 dan 9 LOW
else if (humidity >= 50) {digitalWrite(10, HIGH);digitalWrite(11, LOW);digitalWrite(9, LOW);} // logika if apabila nilai >=50 pin 10 HIGH, pin 11 dan 9 LOW
else {digitalWrite(9, HIGH);digitalWrite(11, LOW);digitalWrite(10, LOW);} //
logika if apabila nilai <50 pin 9 HIGH, pin 11dan 10 LOW }
4.6 Gambar Fisik Keseluruhan Sistem
Berikut tampak fisik keseluruhan system
Gambar 4.5 Tampak Fisik Keseluruhan Sistem
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
1. Alat ukur pH tanah dapat dirancang dalam bentuk sederhana dan portable dengan menggunakan sensor pH dengan menggunakan ADC ADS1115 sebagai penguat.
2. Nilai pH pada tanah dapat ditampilkan ke LCD display dengan memprogram mikrokontroller Arduino Uno menggunakan software Arduino.
4.2 Saran
1. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan system dari alat ini akan dapat lebih sempurna lagi hasilnya.
2. Diharapkan pembaca dapat memberikan kritik dan saran terhadap penulis.
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo. 2005. Panduan Lengkap Belajar Mikrokontroler. Jakarta:
PT.Elex Media Komputindo.
Elektur. 1996. Rangkaian Elektronika. Penerjemah P.Pratomo dkk. Jakarta:
Percetakan PT.Gramedia.
Guslim. 2007. Agroklimatologi. Medan: USU Press
Kartasapoetra, G. 1995. Teknologi Konservasi Tanah dan Air. Jakarta: PT. Bina Aksara
Winoto, Ardi. 2008. Mikrokontroler AVR ATMEGAAA8/328535 dan Pemogramanya dengan bahasa c pada WinAVR. Jakarta: Penerbit Informatika.
Wisnubroto, Sukardi. Meterologi Pertanian Indonesia. Yogyakarta: Mitra Gama Widya.
Handoko. 2006. Klimatologi Dasar. Bogor : IPB
Kertasapoetra, Ance Gunrsih. 2005 Klimatologi. Jakarta : Bin Aksara Tiasiono, Bavong. 2006. Klimatologi Umum. Bandung : IPB
http://www.geraicerdas.com/sensor/temperature/dht22-sensor-suhu-dan- kelembaban-detail
https://referensiarduino.wordpress.com
http://www.caratekno.com/2015/07/pengertian-arduino-uno-mikrokontroler.html
http://www.geraicerdas.com/sensor/temperature/digital-temperature-ds18b20- waterproof-detail
https://id.wikipedia.org/wiki/Kompos
https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Sensors/Temp/DS18B20.pdf
https://www.sparkfun.cohttps://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LM78 05.pdfm/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdf
https://www.instrumart.com/assets/smr110-Datasheet.pdf
