6
BAB 2 DASAR TEORI
2.1 KAJIAN PUSTAKA
Penelitian sebelumnya dalam Tugas Akhir (TA) Ida Fitriana Damayanti pada tahun 2015 yang berjudul “PERANGKAT PENGUKUR KELEMBABAN UDARA PADA TANAMAN JAMUR TIRAM DENGAN PELAPORAN SMS SECARA WAKTU NYATA” membuat alat pengukur kelembaban udara pada tanaman jamur tiram dan melaporkannya ke petani dengan pelaporan sms secara waktu nyata.
Didalam penelitiannya dilakukan untuk mengetahui hasil kelembaban dan suhu dari tanaman jamur tiram. Dengan DHT22 yang digunakannya untuk mengukur dan mengetahui kelembaban serta suhu udara pada tanaman jamur tiram. Jika tanaman tersebut kurang lembab atau kurang dari suhu yang telah ditentukan, maka mikrokontroller secara otomatis memberikan pelaporan berupa SMS (Short Message Service) kepada petani. Maka selanjutnya ketika kelembaban dan suhu tidak sesuai dengan yang ditentukan , pelaporan sms akan dikirimkan oleh petani dan petani akan segera ke tempat kumbung jamur dan menyemprot tanaman jamur tiram agar kelembaban dan suhu udara sesuai dengan ketentuan agar tanaman jamur tiram memiliki hasil yang unggul[7].
Sedangkan dalam Penelitian Dosen Pemula Kemristek Dikti Sigit Pramono, Risa F C, dan Danny K pada tahun 2017 yang berjudul “ SISTEM PEMANTAU DAN PENGENDALI SUHU DAN KELEMBABAN KUMBUNG JAMUR TIRAM BERBASIS ANDROID” membuat alat pengukuran kelembaban udara pada tanaman jamur tiram dan melaporkan ke petani dengan menggunakan sistem Internet of Things (IoT) dengan berbasis Android. Didalam penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hasil kelembaban dan suhu dari kumbung jamur tiram dan mengendalikan sprayer secara otomatis tanpa campur tangan manusia. Jika kumbung jamur tiram kurang kelembaban dan suhu tidak sesuai dari yang telah ditentukan , maka secara otomatis sprayer akan menyala dan akan mati ketika suhu dan kelembaban sudah sesuai dengan ketentuan. Sensor DHT22 dirancang untuk mendeteksi suhu dan kelembaban pada ruangan rumah jamur tiram. Mikopegendali melakukan instalisasi ethernet dan sensor
7
DHT22, selanjutnya sensor membaca data suhu dan kelembaban rumah jamur.
ATmega mengirimkan perintah konek ke server, apabila sudah konek maka akan mengirimkan data ke server yang sudah disiapkan yaitu data suhu dan kelembaban melalui web dengan menggunakan protokol HTTP dan akan diakses menggunakan android dan akan disimpan didalam database[8].
Penelitian yang selanjutnya berasal dari jurnal Seminar Riset Teknologi Infromasi (SRITI) pada tahun 2016 oleh Totok Budioko dengan judul “ SISTEM MONITORING SUHU JARAK JAUH BERBASIS INTERNET OF THINGS MENGGUNAKAN PROTOKOL MQTT” membuat alat monitoring suhu untuk penetas telur. Dalam penelitian ini dilakukan untuk memantau suhu penetas telur.
Menggunakan sensor LM35 untuk mendeteksi suhu didalam penetas telur. Penelitian menggunakan monitoring yang disambungkan dengan broker mosquitto ptorokol MQTT. Dengan hasil penelitian bahwa protokol MQTT menggunakan arsitektur publish/subcribe yang dirancang secara terbuka dan mudah untuk diimplementasikan, yang mampu menangani ribuan client jarak jauh dengan hanya satu server. MQTT meminimalkan bandwidth jaringan dan kebutuhan sumber daya perangkat ketika mencoba untuk menjamin kehandalan dan pengirimannya[9].
2.2 DASAR TEORI
2.2 .1 JAMUR TIRAM
Jamur tiram (Pleurotus ostreatus) adalah jamur kayu yang tumbuh berbaris menyamping pada batang kayu yang telah lapuk dan dimasukan ke bag log. Tumbuh mekar membentuk corong dangkal seperti kulit kerang dan memiliki tudung serta tangkai adalah tumbuhnya buah pada jamur tiram. Suhu pertumbuhan jamur tiram pada saat inkubasi lebih tinggi dibandingkan dengan suhu pada saat pertumbuhan atau pembentukan tubuh buah jamur. Suhu yang dibutuhkan pada saat inkubasi pada jamur tiram berkisar antara 22 – 28 ºC sedangkan untuk kelembabannya berkisar 60 – 70%.
Saat pembentukan tubuh buah jamur tiram ini membutuhkan suhu yang berkisar 16 – 22 ºC dengan kelembaban yag dibutuhkan 80 – 90%. Pengaruh suhu dan kelembaban udara di dalam ruangan tersebut dapat diatasi dengan menyemprotkan air bersih ke dalam ruangan. Kondisi pengaturan lingkungan terhadap tanaman jamur tiram ini sangat penting bagi pertumbuhan tubuh buah jamur [1][10].
8
Kondisi lingkungan sangat mempengaruhi pertumbuhan jamur tiram ,sehingga diperlukannya lingkungan yang optimal seperti tempat-tempat yang teduh dan tidak terkena pancaran sinar matahari secara langsung dengan sirkulasi udara lancar.
Keterbatasan kandungan oksigen udara disekitar kubung jamur sangat mengganggu pembentukan akan tumbuh buah. Efek dari kekurangan oksigen akan mendapatkan hasil tumbuh buah yang kecil dan tidak normal. Dan apabila suhu terlalu tinggi, sedangkan kelembaban terlalu rendah maka bakal jamur akan kering dan mati. Selain itu, suhu dan kelembaban juga sirkulasi udara perlu diperhatikan dalam masa pertumbuhan jamur tersebut. Agar dapat menghasilkan jamur tiram yang baik dan unggul. Jamur tiram termasuk golongan yang memiliki spora berwarna. Di antara ribuan species, jamur kayu telah dikenal beberapa jenis jamur tiram yang biasa dikonsumsi sebagai makanan yang lezat dan bermanfaat sebagai pengobatan, anatara lain meningkatkan sel darah merah, menurunkan kolestrol, serta untuk mengobati kanker. Selain itu jamur tiram juga memiliki nilai gizi yang tinggi, kandungan lemak yang rendah, nutisi yang terbilang lengkap, fosfor, besi, kalisium, kalium, dan magnesium, lebih tinggi dibandingkan dengan jenis jamur lainnya[10][11].
Ciri-ciri khusus jamur tiram ini memiliki warna putih bersih memiliki tudung berwarna putih susu atau putih ke kuning – kuningan dengan garis tengah 3 – 14cm.
Jamur tiram termasuk dalam tanaman “heterotropik” yang hidupnya tergantung pada lingkungan tempat jamur hidup. Faktor lingkungan yang mempengeruhi pertumbuhan jamur adalah air, keasaman (pH), substrat, kelembaban, suhu udara, dan kestabilan sumber nutrisi. Air dibutuhkan untuk kelancaran transportasi atau aliran partikel kimia antar sel yang menjamin pertumbuhan serta perkembangan miselium membentuk tubuh buah sekaligus menghasilkan spora. Pada umumnya, pertumbuhan spora dan miselium jamur membutuhkan kelembaban udara yang optimal, jamur memiliki toleransi dan ketahanannya terbatas terhadap keasaman (pH) substrat (media tumbuh) dan suhu udara lingkungannya[10].
Sebaliknya, tubuh buah jamur tidak tumbuh pada tempat-tempat yang gelap melaikan bisa tumbuh bauh jamur tiram tumbuh optimal pada kondisi lingkungang yang agak terang dan kondisi keasaman agak netral.Cahaya matahari dibutuhkan untuk merangsang pertumbuhan tubuh buah jamur pada bagian tangkai dan tudung. Tangkai jamur tumbuh kecil dan tudung tumbuh tidak normak jika saat pembentukan primordia tidak memperoleh penyinaran. Tetapi, ketika cahaya matahari yang menembus
9
permukaan tubuh buah jamur akan merusak dan menyebabkan kelayuan. Jamur tiram yang tumbuh pada lingkungan banyak menerima penyinaran matahari akan memiliki tudung yang relatif kecil[10].
Gambar 2.1 Jamur Tiram Putih[1]
Gambar 2.2 Pertumbuhan Miselium Jamur yang Baik dan Buruk[1]
2.2.2 INTERNET OF THINGS (IoT)
Internet of Things (IoT) merupakan sebuah konsep yang menggambarkan teknologi pada masa depan yang bertujuan untuk memperluaskan manfaat dari konektivitas internet yang selalu tersambung secara terus – menerus dan di mana perkembangan teknologi masa depan mengarah pada hubungan benda fisik dengan benda fisik melalui jaringan internet, dan benda-benda fisik tersebut dapat mengindentifikasi dirinya sendiri. Pertama kali mulai dikenalkannya IoT pada tahun 1999 oleh Kevin Ashton. Dengan pesatnya perkembangan infrastruktur internet, dimana sekarang bukan hanya smartphone atau komputer saja yang bisa terkoneksi dengan internet melainkan banyak objek-objek cerdas seperti peralatan elektronik, peralatan apa aja melalui sensor yang sudah aktif dan tersambungkan dengan jaringan
10
lokal ataupun jaringan global. Secara umum IoT dapat diartikan sebagai sebuah kemampuan untuk menghubungkan sebuah objek cerdas agar dapat berinteraksi dengan objek lainnya melalui internet secara terus-menerus. IoT sudah mulai banyak diaplikasikan kedalam beberapa aspek kehidupan manusia, meluasnya penerapan dari IoT ini membuat kehidupan manusia menjadi lebih mudah dan nyaman. Objek-objek dalam IoT dapat digunakan maupun mengasilkan layanan-layanan dan saling bekerjasama untuk mencapai sebuah tujuan bersama dengan tertanamnya perangkat keras dalam berbagai macam benda nyata sehingga benda tersebut dapat tersambungkan dengan internet [12].
Prinsip kerja IoT sangat sederhana, seperti yang terlihat pada gambar 2.3 IoT dapat bekerja dengan menghubungkan benda fisik dengan modul IoT seperti sensor suhu, sensor gas, dan sensor cahaya dan lain sebagianya. Cara kerja Internet of Things (IoT) yaitu dengan memanfaatkan sebuah argumentasi pemrogrman yang dimana setaip perintah atas pemrogrman itu menghasilkan sebuah interaksi atau perintah – perintah antar sesama mesin yang terhubung secara otomatis tanpa adanya campur tangan manusia dalam jarak seberapa pun. Kemudian benda-benda fisik yang sudah memiliki modul IoT tersebut masih memerlukan gateway antara jaringan internal sensor yang bertugas mengumpulkan data dengan jaringan internet yang bertugas sebagai media utama dalam IoT.
Dalam menghubungkan jaringan internal dengan jaringan internet, gateway menggunakan media nirkabel seperti WiFi, Bluetooth, dan jaringan seluler. Kemudian data yang sudah dikumpulkan oleh sensor dikirimkan melalui gateway ke cloud server.
Cloud server berfungsi sebagai penyimpan data yang sudah dikumpulkan oleh sensor.
Sedangkan pada sisi pengguna, layanan IoT dimanfaatkan dengan bantuan aplikasi bergerak yang ada pada user device masing-masing pengguna untuk memantau dan memonitor benda-benda fisik yang terhubung dengan IoT dari jarak jauh. Dengan internetlah yang menjadikan penghubung antara ke dua perangkat tersebut, sementara manusia hanya bertugas untuk mengatur dan mengawasi sistem kerja alat tersebut secara langsung. Maka prinsip kerja IoT inilah sangat memungkinkan bagi IoT untuk digunakan pada berbagai sektor, seperti sektor pembangunan , kesehatan, energi, rumah tangga, perdagangan, transportasi, industri, pariwisata, pertanian, peternakan, hingga pemerintahan [13].
11
Gambar 2.3 Diagram Sistem Kerja IoT
2.2.3 MESSAGE QUEUE TELEMATRY TRANSPORT (MQTT)
Message Queue Telematry Transport (MQTT) merupakan protokol yang dibuat oleh Andy Stanford dan Arlen Nipper pada tahun 1990-an dan telah distandarkan pada tahun 2013 di OASIS . Karakteristik protokol ini dapat digunakan dibanyak situsi , seperti penggunaanya dalam komunikasi mesin-ke-mesin (M2M) dan Internet of Things (IoT), berjalan diatas TCP/IP yang sangat sederhana, terbuka dan ringan. Dikatakan ringan karena dapat digunakan dengan koneksi bandwidth yang sangat rendah . Dirancang untuk perangkat yang terbatas yang artinya didesain dengan meminimalkan bandwidth jaringan atau lalu lintas jaringan dan sumber daya perangkat seperti daya baterai sangat menjadi keuntungan pertama , namun dilain pihak juga berusaha untuk memastikan keandalan dan jaminan pengiriman data [14].
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Protokol MQTT [6]
Prinsip kerja yang paling mendasar dapat dilihat pada Gambar 2.4 Komunikasi dengan protokol ini dilakukan secara langsung antara endpoint dengan sistem atau pola publish dan subscribe. Keutungannya dari penggunaan publish/subcribe yaitu diantara klient dan sumber informasi tidak mengetahui satu sama lain karena ada penghalang antara mereka yang disebut dengan broker dan bisa juga disebut dengan space
12
decoupling, dan yang paling penting dalam komunikasi MQTT adalah adanya time decoupling yang artinya antara klient dan sumber informasi tidak perlu saling terkoneksi secara bersamaan. Dapat dicontohkan dengan analogi klien bisa saja disconnect setelah melakukan subcribe ke broker dan beberapa saat kemudian klien connect kembali, maka client akan tetap menerima data yang telah terpending[6].
Didalam protokol MQTT ada 2 komponen perangkat lunak utama yang dibutuhkan untuk berlangsungnya kerja dalam protokol tersebut atara lain:
1. MQTT Client adalah yang akan nantinya akan diinstall pada di device (komputer / android). Untuk Arduino bisa menggunakan pubsubclient, pustaka seperti mqtt.js dan juga bisa menggunakan platform Node.js di Raspberry Pi ataupun laptop.
2. MQTT Broker berfungsi untuk mengatasi publish dan subscribe data yang telah dikirimkan dari hardware yang digunakan. Untuk MQTT broker ini bisa menggunakan platform Node.js dan bisa menggunakan broker mosca, sedangkan untuk platform yan lain banyk broker yang tersedia seperti mosquitto, HiveMQ dll[15].
2.2.3.1 Alur Komunikasi Protokol MQTT
Alur kerja komunikasi protokol MQTT dimulai dengan ketika client mengirimkan paket CONNECT ke broker seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.5 Komunikasi pada protokol MQTT Paket ini berisi informasi seperti clientid, client session, username, password, topic, message dan lain-lain. Broker yang menerima pesan dari client, kemudian mengidentifikasi paket. Selanjutnya broker mengirimkan kembali balasan paket CONNACK sebagai ketersediaan broker dalam melakukan koneksi antara client dan broker[16].
13
Gambar 2.5 Komunikasi Pada Protokol MQTT [16]
Pada saat koneksi terjalin, client dapat mengirim paket lain seperti SUBSCRIBE, PUBLISH, PINGREQ, DISCONNECT. Paket SUBSRIBE berfungsi untuk menyimak topik tertentu yang berisi pesan yang disampaikan oleh broker. Sebaliknya dengan SUBSCRIBE, paket PUBLISH digunakan untuk mengirimkan atau mempublikasikan pesan ke dalam topik di dalam broker. Sedangkan untuk paket PINGRE berfungsi sebagai paket yang digunakan untuk menjaga koneksi antara client dengan broker. Dan yang terakhir yaitu paket DISCONNECT yang memiliki fungsi untuk mengakhiri koneksi antara client dan broker . Dari masing-masingpaket yang telah dikirim client kemudian dibalas oleh broker dengan paket SUBACK untuk paket SUBSCRIBE, PUBLISH untuk paket PUBLISH, dan PINGRESP untuk paket PINGREQ[16].
2.2.3.2 Cayenne (cayenne.mydevices.com)
Cayenne adalah platform pengembangan dengan sistem drag-and-drop milik myDevices, didalam platform ini menyediakan akses untuk fitur-fitur Arduino yang akan digunakan dengan sistem Internet of Things dan ini menjadikan board Internet of Things alternatif. Dengan mudahnya pengguna dapat memanfaatkan berbagai macam shield untuk digunakan sebagai platform Internet of Things (IoT) dengan
14
pengaturan yang sangat mudah, dan pastinya didalam platform ini menyediakan berbagai protokol dalam pengiriman datanya , seperti protokol HTTP dan MQTT[4].
Platform yang dibangun guna untuk mempermudah pengembangan ekosistem dengan prinsip IoT, menyediakan berbagai alat yang dapat digunakan untuk memvisualisasikan data yang didapatkan dari sensor, ataupun dapat mengendalikan aktuaor yang terhubung dengan layanan, melalui web dashboard maupun aplikasi mobile sesuai dengan keinginan pengguna. Hal ini sangat dimungkinkan karena Cayenne menawarkan banyak layanan cloud yang dapat terkoneksi dengan berbagai macam jenis arduino dengan variasi shield-nya yang sangat banyak. Selain itu, sebagai fitur unggulan Cayanne menawarkan kemudahan dalam mengatur, melakukan konfigurasi, serta integrasi dengan hanya menggunakan metode drag-and-drop untuk papan pengelolanya[4].
Platform Internet of Things (IoT) project builder ini juga menyediakan berbagai macam sketch untuk Arduino IDE yang dapat digunakan untuk menghubungkan platform tersebut dengan perangkat Arduino dengan mudah dan aman. Selain itu, platform ini juga dapat digunakan untuk membangun peringatan serta pemicu antara kedua platform board yang akan digunakan. Pada platform pengembangan ekosistem Internet of Things (IoT) ini juga diberikan kemudahan untuk membuat widget baru untuk sensor ataupun aktuator yang terkoneksi dengan layanan[4]. Pada gambar 2.6 merupakan tampilan awal myDevices Cayenne.
Gambar 2.6 Tampilan Awal myDevices Cayenne
2.2.4 ARDUINO
Arduino merupakan platfrom elektronik yang open source yang berbasis pada perangkat keras serta perangkat lunak yang dengan mudahnya untuk digunakan. Papan
15
ini dapat membaca masukan-masukan untuk menyalakan sensor, menyalakan LED, mempublikasikan sesuatu secara online. Untuk melakukannya dapat menggunakan bahasa pemrograman arduino (berdasarkan Wiring), dan Arduino Software (IDE), berdasarkan Processing[17].
Arduino dikembangkan di Ivrea Interaction Design Institute sebagai alat mudah untuk prototipe cepat, ditujukan untuk siswa dan mahasiswa yang memiliki latar belakang atau basic dalam bidang elektronika dan pemrograman. Begitu sampai pada komunitas yang lebih luas, Arduino mulai berubah untuk menyesuaikan diri dengan kebutuhan dan tantangan baru, membedakan tawarannya dari papan 8-bit sederhana hingga produk untuk mengimplementasikan aplikasi yang berbasis IoT, pencetakan 3D, dan lingkungan tertanam. Semua papan Arduino open-source, memberdayakan pengguna untuk membangunnya secara mandiri dan pada akhirnya menyesuaikannya dengan kebutuhan khusus mereka. Perangkat lunak juga open source, dan berkembang melalui kontribusi pengguna di seluruh dunia agar dapat memudahkan para pengguna[17].
2.2.4.1 Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler yang berbasis ATmega328. Arduino board ini memiliki 14 digital pin input/output (6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 analog, , sebuah 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, header ICSP, dan tombol reset. Hanya dengan menghubungkan ke computer melalui kabel USB atau menyalakan dengan adaptor AC-ke-DC atau dengan menggunakan baterai maka aplikasi sudah bisa berjalan atau bekerja[18]. Seperti pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Arduino Uno [17]
16
Tabel 2.1 Karakteristik Rangkaian Pada Board Arduino Uno [18]
No. Bagian Pada Board Arduino Keterangan
1. 14 pin input/output digital (0-13) Berfungsi sebagai input/output yang dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10, 11 dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur.
Nilau sebuah pin output analog dapat diprogram antara 0-225,
2. USB Berfungsi untuk :
Memuat program dari komputer ke dalam papan.
Komunikasi serial antara papan dan komputer.
Memberi daya listrik kepada papan.
3. LED- Power ON ON akan menyala ketika papan Arduino Uno diberi sumber tegangan.
4. LED Load / L LED yang terhubung ke pin 13.
5. Tombol Reset Button Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk
menghapus program atau
mengkosongkan microcontroller.
6 Atmega328P Microcontroller Otak papan Arduino ,Sebuah IC (Integrated Circuit) yang dipasangkan ke header soket sehingga memungkin kan untuk dilepas.
7 DC Power Jack Penghubung ke sumber tegangan eksternal ,digunakan ketika konektor USB tidak dihubungkan ke PC. Konektor ini dapat menerima tegangan dari +7 hingga +12 V.
8 6 pin input analog (0-5) V 10-bit ADC
Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0-1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0-5 V.
17
Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Uno [18]
2.2.4.2 ATMega 328
ATMega328 merupakan suatu mikropengendali yang dikeluarkan oleh atmel dengan arsitektur RISC (Reduse Intructrion Set Computer) AVR yang disempurnakan.
Untuk menjalankan instruksi kuat dalam satu siklus clock, ATmega 328 / P mencapai throughtput mendekati 1MIPS per MHz. Hal ini membudidayakan system perancangan untuk mengoptimalkan perangkat untuk daya dengan pemprosesan kecepatan. ATmega328 ini memiliki fitur cukup lengkap mulai dari kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, PWM, USART, TWI, analog comparator, EEPROM internal, juga ADC internal dan setiap proses eksekusi datanya lebih cepat dibandingkan dengan arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikropengendali ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1.130 instruksi yang dieksekusi dalam kurun satu siklusclock.
2. 32 x 8-bit register yang dapat digunakan.
3. Memiliki kecepatan hingga 20MIPS dengan clock 20MHz.
4. 32 KB Flash Memory dengan 2 KB digunakan untuk arduino sebagai boot loader.
Mikrokontroller Atmega328
Tegangan Pengoprasian 5V
Tegangan Input yang disarankan 7 – 12 V
Batas Tegangan Input 6 - 20 V
Jumlah pin I/O digital 14 pin digital (6pin untuk PWM)
Jumlah pin input Analog 6 pin
Arus DC tiap pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3,3 V 50 mA
Memory Flash 32 KB (Atmega 328) dan 0,5 KB (Bootloader)
SRAM 2 KB (Atmega 328)
EPROM 1 KB (Atmmega 328)
Kecepatan 16 MHz
18
5. Mempunyai EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 KB untuk tempat penyimpanan data semi permanen dikarenakan EEPROM dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6. Mempunyai kapasitas SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Mempunyai pin digital Input- Output sebanyak 14 pin dengan 6 pin dapat berfungsi sebagai PWM (Pulse Width Modulation) [19].
Pada mikropengendali ATMega328 juga terdapat arsitektur Harvard, yang memisahkan antara memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga sistem kerja dapat maksimal. Dalam suatu memori program segala intruksi dieksekusi pada satu alur tunggal ,ketika satu instruksi sedang dikerjakan maka instruksi berikunya sudah diambil dari memori program yang tersimpan[19]. Pada gambar 2.8 merupakan board mikropengendali Atmega328 dengan pin Arduino Uno.
Gambar 2.8 Mikropengendali Atmega328 dengan Pin Arduino Uno [19]
2.2.5 LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)
Liquid Crystal Display (LCD) 16 x 2 merupakan sebuah modul tampilan elektonik yang berfungsi untuk menampilkan suatu ukuran besaran,angka serta teks, sehingga dapat dilihat dan diketahui melalui tampilan layar kristalnya yang mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom dengan nilai ASCII mulai dari 0 sampai 255. LCD 16 x 2 yaitu modul yang sangat mendasar dan sangat umum digunakan diberbagai perangkat dan sirkuit[20]. Seperti pada gambar 2.9 merupakan rangkaian skematik LCD dan gambar 2.10 merupakan diagram pin LCD 16x2.
19
Gambar 2.9 LCD 16x2
Gambar 2.10 Blok Pin LCD 16x2 [20]
Adapun konfigurasi pin yang ada pada LCD terdapat pada Tabel 2.3 merupakan Konfigurasi pin LCD 16x2 sebagai berikut :
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD 16x2 [20]
Pin No. Symbol Level Description
1 GND 0 V Ground
2 VCC 5 V Supply Voltage for Logic
3 VEE (Variabel) Operating Voltage for LCD
4 RS H/L H : Data, L : Instruction Code
5 R/W H/L H : Read, L : Write
6 E H, H→L Chip Enable Signal
20
7 DB0 H/L Data bus 0
8 DB1 H/L Data bus 1
9 DB2 H/L Data bus 2
10 DB3 H/L Data bus3
11 DB4 H/L Data bus 4
12 DB5 H/L Data bus 5
13 DB6 H/L Data bus 6
14 DB7 H/L Data bus 7
15 A 4,2 – 4,6 V Tegangan backlight positif
16 K 0 V Tegangan backlight negatif
2.2.6 INTER INTEGRATED CIRCUIT (I2C)
Inter Integrated Circuit atau disingkat dengan I2C merupakan standar komunikasi serial dua arah jalur bus sebuah rangkaian data serial (SDA) dan serial clock line (SCL) menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk mengirim ataupun menerima data. Pada awal tahun 1980-an I2C didesain oleh Philips dengan bus standar untuk memudahkan komunikasi antar komponen pada suatu rangkaian elektronika. I2C yaitu Inter IC atau komunikasi antar IC, sering disebut juga dengan IIC atau I2C. Pada awal pembuatanya, kecepatan komunikasi maksimumnya diatur pada 100kbps karena pada awalnya kecepatan tinggi belum dibutuhkan seperti ini pada transmisi data. Untuk yang membutuhkan kecepatan tinggi, menggunakan mode 400kbps dan pada tahun 1998-an ada mode kecepatan tinggi 3,4Mbps. Tidak hanya digunakan pada komponen yang terletak pada satu board saja, tetapi juga digunakan untuk menghubungkan komponen yang terhubung menggunakan kabel[21]. Berikut gambar 2.11 merupakan gambar I2C.
21
Gambar 2.11 Inter Integrated Circuit (I2C) [22]
Kesederhanaan serta fleksibilitas merupakan ciri utama dari I2C ini, kedua hal tersebut membuat bus ini mampu menarik perhatian penggunaanya dalam berbagai macam aplikasi. Fitur-fitur spesifik yang ada pada bus ini antara lain :
1. Hanya memiliki 2 jalur atau kabel yang dibutuhkan yaitu garis data serial (SDA) dan a serial clock line (SCL).
2. Serial 8-bit oriented, transfer data dua arah dapat dilakukan sampai 100 kbit / s dalam mode standar atau sampai 400 kbit/ s di mode cepat.
3. Hubungan master atau slave berlaku antara komponen satu dengan yang lain, setiap perangkat yang terhubung dengan bus mempunyai alamat yang unik dan langsung diset melalui software.
4. Peranan I2C juga sebagai master mengontrol seluruh jalur komunikasi dengan mengatur clock dan menentukan siapa yang menggunakan jalur komunikasi. Jadi IC yang berperan sebagai slave tidak perlu mengirim data jika tidak diberi perintah oleh Master.
5. I2C yaitu bus yang mendukung multi-master yang memiliki kemampuan arbitrasi dan pendeteksi tabrakan data.
6. Jumlah IC yang dapat dihubungkan ke bus yang sama yaitu dibatasi hanya dengan kapasitansi bus maksimum 400 pF[23].
Gambar 2.12 Alur Data SCL dan SDA [23]
22
Pada gambar 2.12 alur data SCL dan SDA dapat didefinisikan sebagai kondisi star dan stop. Sebuah transisi high dan low pada garis SDA sementara SCL high adalah satu kasus unik. Pada situasi ini menunjukan kondisi start. Low dan high mendefinisikan kondisi stop. Kondisi start dan stop selalu dihasilkan oleh master. Bus ini dianggap sibuk setelah kondisi start. Itu bus dianggap bebas lagi beberapa saat setelah pada kondisi stop[23].
2.2.7 SENSOR DHT22
Sensor DHT22 merupakan sensor suhu dan kelembaban serta sensor digital dan terdiri dari dua bagian yaitu sensor kelembaban kapasitif dan thermistor. Sensor ini tidak memerlukan rangkaian pengendali sinyal dan ADC karena sudah menggunakan chip mikrokontroler dengan keluaran sinyal digital. Sensor DHT22 memiliki stabilitas dalam jangka panjang yang baik dan keandalan yang tinggi, hal ini dikarenakan sensor DHT22 memiliki teknologi modul akuisisi yang tertanam di dalamnya [24]. Sensor DHT11 hampir sama dengan sensor DHT22 tetapi sensor DHT22 memiliki kelebihan sebagai berikut :
a. Keluaran dari sensor DHT22 sudah berupa sinyal digital dengan konversi dan perhitungan dilakukan oleh MCU 8-bit.
b. Sensor terkalibrasi secara akurat dengan kompensasi suhu diruang penyesuaian dengan nilai koefisien kalibrasi tersimpan dalam memori OTP terpadu (DHT-22 lebih akurat dan presisi dibandingkan dengan DHT11).
c. Single-row dikemas dengan empat pin, membuat koneksi sangat nyaman.
d. DHT22 mampu mentransmisikan sinyal keluaran melewati kabel panjang (hingga 20 meter) maka sangat cocok untuk ditempatkan dimana saja [24].
Gambar 2.13 Konfigurasi Pin Sensor Suhu dan Kelembaban DHT22 [24]
23
Berikut ini merupakan spesifikasi sensor suhu dan kelembaban udara DHT22 sebagai berikut:
1. Rentang catu daya 3,3 - 6 Volt DC (tipikal 5 VDC)
2. Konsumsi arus pada saat pengukuran antara 1 hingga 1,5 mA 3. Konsumsi arus pada moda siaga antara 40-50 µA
4. Sinyal keluaran: digital lewat bus tunggal dengan kecepatan 5ms / operasi (MSB- first)
5. Elemen pendeteksi: kapasitor polimer (polymer capacitor) 6. Jenis sensor: kapasitif (capacitive sensing)
7. Rentang deteksi kelembapan (humidity sensing range) : 0-100% RH (akurasi ±2%
RH)
8. Rentang deteksi suhu (temperature sensing range) : -40° ~ +80° Celcius (akurasi
±0,5°C)
9. Resolusi sensitivitas (sensitivity resolution) : 0,1%RH; 0,1°C 10. Pengulangan (repeatibility) : ±1% RH; ±0,2°C
11. Histeresis kelembaban: ±0,3% RH
12. Stabilitas jangka panjang: ±0,5% RH / tahun 13. Periode pemindaian rata-rata: 2 detik
14. Ukuran: 25,1 x 15,1 x 7,7 mm [24]
2.2.8 METODE NUMBERIK UNTUK PERHITUNGAN ERROR
Didalam metode numberik tidak semua permasalahan matematis atau perhitungan itu dapat terselesaikan dengan mudah, dalam prinsip matematik melihat permasalahan yang terlebih dahulu diperhatikan apakah permasalahan tersebut mempunyai penyelesaian atau tidak. Maka hal tersebutlah menjelaskan bahwa permasalahan tidak semuanya bisa diselesaikan dengan menggunakan perhitungan biasa[25].
Pendekatan yang digunakan dalam metode numerik ini merupakan pendekatan analisis matematis, sehingga dasar pemikirannya tidak keluar jauh dari dasar pemikiran analitis, hanya saja jika pemakaian grafis dan teknik perhitungan yang gampang merupakan pertimbangan dalam pemakaian metode numerik. Didalam algoritma yang dikembangkan metode numerik adalah algoritma pendekatan maka dalam algoritma tersebut akan muncul istilah iterasi yaitu pengulangan pada saat
24
proses perhitungan. Perhitungan dengan metode numerik yaitu perhitungan yang dilakukan secara berulang-ulang untuk terus- menerus yang diperoleh hasil yang paling mendekati nilai penyelesaian exact[25].
Dengan menggunakan metode pendekatan semacam ini, tentunya setiap nilai hasil perhitungan akan mempunyai nilai error atau nilai kesalahan yang terjadi pada permasalahan. Dalam analisa metode numerik, kesalahan ini menjadi penting yang artinya didalam kesalahan pemakaian algoritma pendekatan akan menyebabkan nilai kesalahan yang besar, tentunya ini tidak mungkin diharapkan. Sehingga pendekatan metode analitik ini selalu membahas tentang tingkat kesalahan dan tingkat kecepatan proses yang akan terjadi pada permasalahan atau persoalan. Seperti macam – macam error yang biasanya terjadi dalam perhitungan numerik, salah satunya adalah relative error. Relative error (kesalahan relative) adalah perbandingan antara kesalahan mutlak dengan nilai yang sebenarnya. Dibawah ini merupakan rumus dalam perhitungan relative error adalah sebagai berikut :[25]
𝑒 =𝐸
𝑃 = |(𝑃−𝑃∗)
𝑃 | [2.1]
Sedangkan untuk presentase kesalahan pada besarnya relative error dikalikan dengan 100% seperti rumus dalam perhitungan relative error sebagai berikut :
𝑒 = 𝐸
𝑃 = |(𝑃−𝑃∗)
𝑃 | X 100% [2.2]
Keterangan :
e = Kesalahan relatif terhadap nilai eksak E = Kesalahan Absolut
P = Nilai eksak P* = Nilai perkiraan 2.2.9 ETHERNET SHIELD
Ethernet Shield merupakan sebuah perangkat keras yang berfungsi untuk komunikasi. Dengan menggunakan Ethernet Shield ini Arduino dapat terkoneksi ke internet dengan menggunakan jaringan Ethernet yang sudah terdapat pada Ethernet Shield tersebut. Ethernet Shield ini memakai WIZnet W5100 Ethernet Chip yang dapat memberi kemudahan untuk Arduino diakases secara online atau terhubung dengan
25
internet. W5100 adalah pengontrol Ethernet 10/100 Ethernet berfitur ganda dengan fitur lengkap dirancang untuk aplikasi embedded dimana kemudahan integrasi, stabilitas, kinerja, area dan pengendalian biaya sistem diperlukan[26].
Ethernet Shield ini disertai dengan Library Arduino untuk menulis sketch. Chip WIZnet W5100 mendukung hingga empat koneksi soket secara simultan. Dalam menggunakan perangkat ini cukup dengan menancapkan Ethernet Shield diatas Arduino Mega. W5100 telah dirancang untuk memudahkan implementasi konektivitas internet tanpa OS. W5100 mencakup tumpukan TCP / IP yang teruji dan teruji di pasaran dan Ethernet terintegrasi MAC & PHY. Kemudian menghubungkan Ethernet Shield dengan laptop, hub, atau router, dapat menggunakan kabel UTP Cat5 dengan konektor RJ45[26]. Berikut adalah gambar Ethernet Shield dan mapping yang ditunjukan pada gambar 2.13, Serta spesifikasi informasi Ethernet shield yang ditunjukan pada tabel 2.4.
Gambar 2.14 Ethernet Shield[27]
Tabel 2.4 Spesifikasi Informasi Ethernet Shield[27]
PWR Menunjukkan bahwa papan dan perisai bertenaga atau memiliki tegangan
LINK Menunjukan adanya tautan jaringan dan berkedip saat perisai mentransmisikan atau menerima data
FULLD Menunjukkan bahwa koneksi jaringan adalah full duplex 100M Menunjukkan adanya koneksi jaringan 100 Mb / s
(berlawanan dengan 10 Mb / s) RX Berkedip saat perisai menerima data TX Berkedip saat perisai mengirim data COLL Berkedip saat tabrakan jaringan terdeteksi
26 2.2.10 RELAY
Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar (switch) elektrik yang bekerja berdasarkan medan magnet atau beroperasi menggunakan listrik. Relay juga disebut dengan komponen elektromekanikal yang terdiri dari dua bagian utama antaranya yaitu coil (elektromagnet) serta saklar (mekanikal). Komponen relay terdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, maka dengan adanya arus listrik yang mengalir melalui lilitan yang kecil atau low power dapat menghantarkan arus listrik yang mempunyai tegangan tinggi. Beban kapasitas daya DC harus lenih besar, seperti penggunaan motor 1A, tenaga 3-5A untuk memilih lebih masuk akal, karena motor mulai lancar adalah 3-7 kali dari arus pengenal. Susunan kontak pada relay adalah:
1. Normally Open (NO): Relay akan menutup jika dialiri arus listrik.
2. Normally Close (NC) : Relay akan membuka jika dialiri arus listrik.
3. Change Over (CO) : Relay ini memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri dan membuat kontak lainnya berhubungan [28].
Gambar 2.15 Relay DC [28]
Untuk lebih detailnya dapat dilihat seperti pada gambar 2.15, relay mempunyai lilitan. Lilitan yang membuat saklar relay dapat menutup dan membuka. Pada gambar 2.15, bagian C dan E akan terhubung pada saat ada arus mengalir dari A ke B atau sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik yang mengalir maka C terhubung ke D.
2.2.11 POMPA
Pompa merupakan suatu mesin atau peralatan mekanis yang dapat digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari tempat yang satu ke tempat yang lain dengan cara menaikan tekanan cairan sehingga dapat mengalir dari dataran rendah ke dataran tinggi, atau untuk mengalirkan cairan dari daerah bertekanan rendah ke daerah yang
27
bertekanan tinggi. Tujuan utama dari pompa ini membuat suatu tekanan yang rendah pada sisi masuk atau suction dan tekanan tinggi pada sisi keluar atau discharge dari suatu pompa. Prinsip kerja pompa adalah mengubah energi mekanik motor menjadi energi aliran fluida. Energi yang diterima oleh aliran fluida akan pergunakan untuk menaikkan tekanan dan mengatasi hambatan yang terdapat pada saluran atau jalan yang akan dilaluinya[29].
Pompa tidak dapat bekerja sendiri menjadi sebuah alat yang dapat digunakan secara otomatis, dalam hal ini maka dibutuhkan alat yang dinamakan dengan motor DC. Motor DC atau disebut juga dengan motor listrik pasti akan mengubah energi listriknya menjadi energi mekanik dan itu yang akan tersambungkan dengan pompa.
Tabel 2.5 merupakan spesifikasi mesin pompa DC, dan gambar 2.16 merupakan gambar pompa DC.
Tabel 2.5 Spesifikasi Mesin Pompa DC [29]
Nama Pompa Mesin Pompa Air Dengan sistem Recharging
Operasi Continue
Fungsi Alat Pemompa Air
Bentuk Alat Keseluruhan Dimensi :
-Panjang -Lebar -Tinggi
Kubus
500 nm 280 nm 350 nm
Kecepatan Putaran Berkedip saat 1958 Rpm Daya Hisap Pompa 2,7 liter/menit dengan kedalaman 4
meter Bahan dan Kontruksi
-Kerangka -Dinding
Besi L, siku 50 x 50, 5 nm
Daya Motor utilitas 180 Watt
Motor Listrik DC
Daya Baterai 600 Watt
28
Gambar 2.16 Pompa DC
2.2.12 WIRESHARK
Wireshark yaitu salah satu dari sekian banyak tool Network Analyzer yang biasa digunakan oleh para administrator jaringan untuk mengcapture dan menganalisa kinerja jaringan. Banyak peminat yang menggunakan software Wireshark dikarenakan memiliki interface yang menggunakan Graphical User Interface (GUI) atau menggunakan tampilan grafis, serta salah satu analisa terbaik paket open source.
Software ini mampu menangkap paket-paket data atau informasi yang ada didalam jaringan, sehingga data tersebut dapat kita analisa untuk berbagai keperluan[30].
Fungsi dari software ini yaitu untuk menganalis suatu jaringan, baik jaringan kabel maupun jaringan nirkabel. Salah satu nya yaitu dapat memecahkan masalah jaringan, analisis, perangkat lunak dan perkembangan protokol komunikasi, serta pendidikan. Wireshark dapat menangkap paket-paket data atau informasi dalam satu jaringan komputer, dari semua jenis paket data termasuk protokol akan dengan mudah dapat dianalisa menggunakan software wireshark[30].
