Perancangan Alat Penyiraman Tanaman Otomatis Dengan Smartphone Android Menggunakan Mikrokontroler Arduino

14 

Teks penuh

(1)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mikrokontroler

Mikrokontroler atau kadang dinamakan pengontrol tertanam (embedded controller) adalah suatu sistem yang mengandung masukan atau keluaran, memori, dan prosesor yang digunakan pada produk seperti mesin cuci, pemutar video, mobil dan telepon. Pada prinsipnya, Mikrokontroler adalah sebuah komputer berukuran kecil yang dapat digunakan untuk mengambil keputusan, melakukan hal-hal bersifat berulang dan dapat berinteraksi dengan peranti-peranti eksternal, seperti sensor ultrasonik untuk mengukur jarak terhadap suatu objek, penerima GPS untuk memperoleh data posisi kebumian dari satelit dan motor untuk mengontrol gerak pada robot. Sebagai komputer yang berukuran kecil, Mikrokontroler cocok diaplikasikan pada benda-benda yang berukuran kecil, misalnya sebgaai pengendali pada robot (Kadir, A. 2015).

Perusahaan yang terkenal sebagai pembuat Mikrokontroler antara lain adalah Atmel, Cypress semikonduktor, Microchip Technology, dan Silicon Laboratories. Contoh nama-nama mikrokontroler untuk vendor masing-masing seperti berikut:

- Atmel: AVR (8 bit), AVR32 (32 bit), AT912SAM (32 bit) - Cypress Semiconductor : M8C Core

(2)

2.1.1. Arduino

Arduino adalah suatu jenis papan (board) yang berisi Mikrokontroler. Dengan perkataan lain, Arduino dapat disebut sebagai sebuah papan Mikrokontroler. Salah satu papan Arduino yang terkenal adalah Arduino Uno. Papan Mikrokontroler ini seukuran kartu kredit, dilengkapi dengan sejumlah pin yang digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan lain (Kadir, A, 2015).

Para pemula sering bingung ketika mereka menemukan proyek Arduino.Bila mencari Arduino, mereka sering menemukan nama-nama aneh seperti Uno, Duemilanove, Diecimila, LilyPad, atau Seeduino. Masalahnya adalah bahwa Arduino bukanlah satu barang saja.

Beberapa tahun yang lalu tim Arduino merancang sebuah papan mikrokontroler merilisnya di bawah secara open source. Anda bisa membeli papan-papan elektronik yang telah dirakit sepenuhnya di beberapa toko-toko elektronik, namun orang orang juga bisa mendownload skematiknya dan merancang sendiri papan tersebut. Selama bertahun-tahun tim Arduino meningkatkan desain papan dan merilis beberapa versi baru. Mereka biasanya memiliki nama-nama Italia seperti Uno, Duemilanove, atau Diecimila.

Selain itu juga masih banyak lagi jenis – jenis dari arduino seperti arduino mega dimana ukurannya lebih besar dari arduino uno dan memiliki 54 pin digital dan 16 pin analog. Ada juga arduino Lilypad yaitu jenis arduino yang dapat dipasamg dibaju. Kemudian ada arduino nano dimana jenis ini memiliki ukuran yang kecil yaitu 0.7 x 1.7 inchi, dan masih banyak jenis arduino yang lain seperti arduino BT, arduino Leonardo, arduino intel galile (Agung, M. B, 2014).

(3)

2.1.2. Arduino Uno

Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Boar ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini 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..

Gambar 2.1 Arduino Uno

(Sumber: http://www.tested.com/tech/robots/456466-know-your-arduino-guide-most-common-boards/)

(4)

Gambar 2.2 Bagian – bagian di Arduino Uno

(Sumber: http://www.erekutoro.com/2015/12/yuk-kita-kenali-arduino-uno.html)

Penjelasan singkat beberapa bagian penting di papan Arduino Uno sebagai berikut : 1. Mikrokontroler Atmega328 adalah “otak” papan Arduino Uno.Komponen Ini

adalah sebuah IC (Integrated Cercuit), yang dipasangkan ke header socket sehingga memungkinkan untuk di lepas.

2. Konektor USB (Universal Serial Bus) berfungsi sebagai penghubung ke PC. Konektor ini sekaligus berfungsi sebagai pemasok tegangan bagi papan Arduino.

3. Konektor catu daya berfungsi penghubung ke sumber tegangan eksternal. Hal ini diperlukan sekiranya konektor USB tidak dihubungkan ke PC. Adaptor AC ke DC atau baterai dapat dihubungkan ke konektor ini. Konektor ini dapat menerima tegangan dari +7 hingga +12V.

(5)

5. Pin analog adalah pin yang dipakai untuk menerima nilai analog. Jika dinyatakan dalam tegangan, nilai analog akan berkisar antara 0 hingga 5V. 6. Pin sumber tegangan adalah pin yang memberikan catu daya kepada pin-pin lain

yang membutuhkan . pin yang tersedia yaitu VIN, GND, 5V, dan 3.3V. VIN berasal dari voltage in, yaitu pin yang memberikan tegangan sama dengan tegangan luar yang diberikan ke papan Arduino. Sedangkan GND berasal dari ground. Total GND adalah 3. Satu pin terletak di sebelah pin digital 13.

7. Tombol Reset akan membuat sketch dijalankan ulang. Kadangkala, instruksi yang diberikan di Arduino menimbulkan hal yang tidak normal. Pada keadaan

Bootloader SRAM (Static Random Access Memory) 2 KB

EEPROM 1 KB

Kecepatan 16 Mhz

2.2. Sensor Kelembaban YL-69 (soil moisture sensor)

(6)

Sensor ini menggunakan dua konduktor untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca nilai resistensi untuk mendapatkan tingkat kelembaban (Oktafani, et al, 2014).

Lebih banyak air dalam tanah akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (nilai resistensi lebih besar), sedangkan tanah kering akan mempersulit untuk menghantarkan listrik (nilai resistensi kurang). Sensor soil moisure dalam penerapannya membutuhkan daya sebesar 5v dengan keluaran tegangan sebesar 0-4,2v.

Gambar 2.3 Soil Moisture Sensor YL-69

2.3. Rangkaian LCD

(7)

Gambar 2.4 Rangkaian LCD

Disini hubungan pin-pin dari LCD ke mikrokontroler Arduino Uno R3 : - Pin 5 V terhubung ke pin 5 v dari mikrokontroler.

- GND terhubung ke ground sistem mikrokontroler.

- Pin RS (register select) terhubung ke pin 2 pada mikrokontroler. - Pin E (enable) terhubung ke pin 3 pada mikrokontroler.

- Pin D4,D5,D6,D7 terhubung ke pin 4, 5, 6, 7 pada mikrokontroler

2.4. Bluetooth

Bluetooth merupakan sebuah teknologi komunikasi nirkabel (tanpa kabel) yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz unlicensed Industrial, Scientific and Medical (ISM) dengan menggunakan frequency hopping spread spectrum untuk teknik penyebaran spektrum serta mampu menyediakan layanan komunikasi data, dan suara secara real-time antara host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas.

(8)

jarak jangkauan mulai dari 1 hingga 100 meter. Komunikasi pada bluetooth, sangat erat kaitannya dengan jaringan piconet. Sebuah piconet paling sederhana terdiri atas dua buah peralatan bluetooth di mana salah satu yang menginisiasi koneksi disebut sebagai master, sedangkan peralatan lain yang menerima inisiasi dinamakan sebagai slave. Untuk bisa bertukar data melalui bluetooth, maka kedua perangkat yang akan dihubungkan harus melakukan pairing terlebih dahulu. Pairing adalah proses pencarian perangkat oleh discover (pencari) pada discoverable (yang dicari), serta melakukan autentikasi (kemampuan suatu perangkat di dalam mengenali perangkat lain ketika saling berkomunikasi).

2.5. Bluetooth Module HC-05

Bluetooth Module HC-05 merupakan module komunikasi nirkabel pada frekuensi 2.4GHz dengan default koneksi hanya sebagai SLAVE. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi wireless. Interface yang digunakan adalah serial RXD, TXD, EN, STATE, VCC dan GND, RX adalah pin yang berfungsi untuk menerima data yang dikirim ke modul HC-05. Tegangan sinyal pada pin sama dengan tegangan sinyal pada pin TX, yaitu 3.3V. TX adalah pin yang berfungsi untuk mengirimkan data dari modul ke perangkat lain (mikrokontroler). Tegangan sinyal pada pin ini adalah 3.3V. Vcc adalah pin yang berfungsi sebagai input tegangan. Hubungkan pin ini dengan sumber tegangan 5V.GND adalah pin yang berfungsi sebagai ground. Hubungkan pin ini dengan ground pada sumber tegangan. EN fungsinya untuk mengaktifkan mode AT Command Setup pada modul HC-05. Jika pin ini ditekan sambil ditahan sebelum memberikan tegangan ke modul HC-05, maka modul akan mengaktifkan mode AT Command Setup. Secara default, modul HC-05 aktif dalam mode Data. STATE adalah pin yang berfungsi untuk memberikan informasi apakah modul terhubung atau tidak dengan perangkat lain. Built in LED sebagai indikator koneksi bluetooth. Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2 mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode.AT mode berfungsi untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth

(9)

Gambar 2.5 Bluetooth Module HC-05

Tegangan input antara 3.6 ~ 6V, jangan menghubungkan dengan sumber daya

lebih dari 7V. Arus saat unpaired sekitar 30 mA, dan saat paired (terhubung) sebesar

10 mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke berbagai macam

mikrokontroler (khusus Arduino, 8051, 8535, AVR, PIC, ARM, MSP430, etc.). Jarak

efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat mencapai lebih dari 10 meter,

namun kualitas koneksi makin berkurang.

2.6. Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup.

(10)

anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya (Siregar, J, 2010).

Gambar 2.6 Relay 12V

(Sumber: https://johnhendyofmars.com/2016/01/06/cara-untuk-mengetahui-angka-pada-pin-relay-mini-12v).

2.7. Android

Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak.Android memiliki berbagaikeunggulan sebagai software yang memakai basis kode komputer yang bisa didistribusikan secara terbuka(open source) sehingga pengguna bisa membuat aplikasi baru di dalamnya. Beberapa bagian penting dalam pengembangan Android (Murya, Y, 2014).

2.8. Software Pendukung

Untuk merancang program dan menulis data hex pada memori flash mikrokontroler digunakan dua software utama, yaitu bahasa pemrograman C dengan software Arduino IDE dan Cadsoft Eagle. Untuk perancangan aplikasi kontrolnya menggunakan software App Inventor.

(11)

Arduino IDE (Integrated. Development. Environtment) adalah sebuah editor yang digunakan untuk menulis program, mengcompile, dan mengunggah ke papan Arduino. Arduino development environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, area pesan, console teks, toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi umum, dan sederetan menu.

Software yang ditulis menggunakan Arduino dinamakan sketches. Sketches ini ditulis di editor teks dan disimpan dengan file yang berekstensi .ino. Editor teks ini mempunyai fasilitas untuk cut/paste dan search/replace. Area pesan berisi umpan balik ketika menyimpan dan mengunggah file, dan juga menunjukkan jika terjadi error(Oktofani, Y, et al. 2014).

(12)

2.8.2. Cadsoft Eagle

Cadsoft Eagle merupakan software untuk mendesign sebuah rangkaian elektronika kedalam sebuah papan projek yang biasa di sebut PCB (Printable Circuit Board). PCB yang biasa dilihat di dalam sebuah prangkat elektronik biasanya berbentuk petak berwarna hijau dengan banyak garis di dalamnya seperti pada mainboard computer salah satu software untuk membuat desigen jalur-jalur pada papan itu bisa mengunakan software ini.

Gambar 2.8 Tampilan Software Cadsoft Eagle

2.8.3. App Inventor

(13)

App Inventor menggunakan antarmuka grafis, serupa dengan antarmuka pengguna pada Scratch dan StarLogo TNG, yang memungkinkan pengguna untuk men-drag-and-drop objek visual untuk menciptakan aplikasi yang bisa dijalankan pada perangkat Android. Dalam menciptakan App Inventor, Google telah melakukan riset yang berhubungan dengan komputasi edukasional dan menyelesaikan lingkungan pengembangan online Google. Pada App Inventor ini terdapat beberapa komponen yang terdiri dari: (1) Komponen desainer berjalan pada browser yang digunakan untuk memilih komponen yang dibutuhkan dan mengatur propertinya. Pada komponen desainer sendiri terdapat 5 bagian, yaitu palette, viewer, component, media dan properties; (2) Block Editor berjalan di luar browser dan digunakan untuk membuat dan mengatur behaviour dari komponen-komponen yang kita pilih dari komponen desainer; (3) Emulator yang digunakan untuk menjalankan dan menguji project yang telah dibuat. (Sari, M.W, et.al.2016)

Gambar 2.9 Tampilan Software App Inventor Secara Online

2.9. Pengairan pada Tanaman

(14)

diperhitungkan dalam pengairan, artinya kita akan mengukur tingkat kadar PH dalam air demi memperoleh kecocokan yang berkesinambungan dengan tanah untuk memudahkan perkembangan akar.

Pemberian air yang cukup dapat membantu menstabilkan kelembaban tanah sebagai pelarut pupuk. Kelembapan tanah jangan kurang dari 60 – 70% dari kapasitas lapangan jadi sebagian besar lahan memerlukan pengairan tambahan agar pertumbuhan dapat terjadi secara optimal.

Dalam melakukan pengairan hal yang harus diperhatikan antara lain: Jumlah air yang di siram tidak menyebabkan tanaman tergenang, sebaiknya dilakukan per periodik yang disesuaikan dengan fase pertumbuhan dan jenis tanaman yang ditanam, dan waktu penyiraman paling baik dilakukan sewaktu suhu masih rendah pada waktu awal pagi atau sore hari.

Hubungan kelembaban dan suhu udara sangat berkaitan. Apabila suhu udara berubah, maka kelembaban tanah pun turut berubah. Semakin sedikit volume air pada tanah dapat menyebabkan suhu udara meningkat. Hal ini dikarenakan kandungan air dalam tanah dan di udara tidak dapat mempertahankan suhu dan kelembaban. Oleh karena itu, penambahan volume air sangat erat hubungannya dengan ketersediaan air dalam tanah (Nasrullah, E, et al. 2011).

Figur

Gambar 2.1 Arduino Uno
Gambar 2 1 Arduino Uno . View in document p.3
Gambar 2.2  Bagian – bagian di Arduino Uno
Gambar 2 2 Bagian bagian di Arduino Uno . View in document p.4
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno
Tabel 2 1 Deskripsi Arduino Uno . View in document p.5
Gambar 2.3 Soil Moisture Sensor YL-69
Gambar 2 3 Soil Moisture Sensor YL 69 . View in document p.6
Gambar 2.4 Rangkaian LCD
Gambar 2 4 Rangkaian LCD . View in document p.7
Gambar 2.5 Bluetooth Module HC-05
Gambar 2 5 Bluetooth Module HC 05 . View in document p.9
Gambar 2.6  Relay 12V
Gambar 2 6 Relay 12V . View in document p.10
Gambar 2.7 Tampilan Arduino IDE
Gambar 2 7 Tampilan Arduino IDE . View in document p.11
Gambar 2.8 Tampilan Software Cadsoft Eagle
Gambar 2 8 Tampilan Software Cadsoft Eagle. View in document p.12
Gambar 2.9 Tampilan Software App Inventor Secara Online
Gambar 2 9 Tampilan Software App Inventor Secara Online . View in document p.13

Referensi

Memperbarui...