RANCANG BANGUN ALAT SIRAM TANAMAN HIDROPONIK SECARA OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR
KELEMBABAN BERBASIS MIKROKONTROLER 328P
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
ESRA DIANA MALAU 172411033
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
RANCANG BANGUN ALAT SIRAM TANAMAN HIDROPONIK SECARA OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR
KELEMBABAN BERBASIS MIKROKONTROLER 328P
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
ESRA DIANA MALAU 172411033
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN ALAT SIRAM TANAMAN HIDROPONIK SECARA OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR
KELEMBABAN BERBASIS MIKROKONTROLER 328P
PROJEK AKHIR 2
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, 18 Agustus 2020
Esra Diana Malau NIM.1172411033
RANCANG BANGUN ALAT SIRAM TANAMAN HIDROPONIK SECARA OTOMATIS DENGAN MAMANFAATKAN SENSOR KELEMBABAN
BERBASIS MIKROKONTROLER 328P
ABSTRAK
Swasembada pangan adalah program pemerintah yang saat ini sedang gencar digalakan, agar Indonesia bisa mandiri dalam penyediaan pangan pada akhir tahun 2019. Indonesia selain sebagai negara maritim juga merupakan negara agraris dengan lahan yang subur dengan 2 musim yaitu musim penghujan dan musim kemarau. Pada musim penghujan biasanya tanaman pangan tidak perlu dilakukan penyiraman karena telah mendapatkan air hujan yang cukup.Sedangkan pada musim kemarau tanaman harus disiram dengan teratur sesuai dengan kondisi kelembaban tanah. Para petani biasanya tidak menanam tanaman pangan pada musim kemarau karena takut tidak akan tumbuh dengan baik dan gagal panen. Ketergantungan petani dengan musim menyebabkan produksi petani menurun dan menjadi kendala dalam menyukseskan program swasembada pangan. Untuk mengatasi kendala musim kemarau dan agar petani tetap bisa bercocok tanam pada musim kemarau maka diperlukan suatu produk alat pertanian berbasis teknologi informasi dan komunikasi berupa chip mircrocontroller yang diprogram sehingga bisa mengontrol penyiraman tanaman secara otomatis berdasarkan kelembaban tanah yang dideteksi menggunakan sensor kelembaban tanah buatan dalam negeri. Alat ini akan mendeteksi apakah tanah tempat bercocok tanam itu kering sehingga alat dapat mengontrol penyiraman secara otomatis saat tanah kekurangan unsur air. Jadi petani tidak perlu melakukan penyiraman secara manual.
Keywords: Soil Moisture Sensor, Microcontrolle
DESIGN OF AUTOMATIC HYDROPONIC PLANT TOOLS USING HUMIDITY SENSOR BASED ON MICROCONTROLLER 328P
ABSTRACT
Food self-sufficiency is a government program that is currently being actively promoted, so that Indonesia can independent in providing food at the end of 2019.
Indonesia is not only a maritime country is an agricultural country with fertile land with 2 seasons, rainy season and season dry. In the rainy season usually food plants do not need to be watered because they have get enough rainwater. While in the dry season the plants must be watered regularly according to soil moisture conditions.
Farmers usually do not grow food in the season drought for fear of not growing properly and crop failure. Farmer's dependence on the season causing farmers to decrease production and become an obstacle in the success of the self-sufficiency program food. To overcome the obstacles of the dry season and so that farmers can still plant crops in the season dry then we need a product of agricultural equipment based on information and communication technology in the form A programmable microcontroller chip that can control the watering of plants automatically based on soil moisture detected using a home-made soil moisture sensor. This tool will detect whether the soil where the farm is dry so the tool can control watering automatically when the soil lacks the element of water. So farmers do not need to do watering Manually.
Keywords: Soil Moisture Sensor, Microcontroller, Arduino
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, dengan
limpahan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir ini. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Rancang Bangun Alat Siram Tanaman Hidroponik Secara Otomatis Dengan Memanfaatkan Sensor Kelembaban Berbasis Mikrokontroller328P”
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis tidak dapat lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan rasa hormat dan mengucapkan terimakasih kepada,
1. Dr. Kerista Sebayang,M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
2. Dr. Diana AleminBarus, M.ScselakuKetua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi.
3. Junedi Ginting, S.Si, M.Si selaku Sekretaris Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi dan juga sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada Penulis.
4. Dr.Perdinan Sinuhaji,MS selaku Dosen Penguji
5. Kedua Orang Tua yang selalu mendoakan dan member dukungan doa maupun material.
6. Kakak saya Lisma Malau,Debi Malau, Hery Malau, Ponirin Malau,Dewi Manalu,Marita Butarbutar dan juga bang Wendi Sigalingging yang selalu mendukung saya menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Kakak Senior yaitu Adi dan Seluruh sahabat Sofi, Monica, Cici, Iga, Winda, Marince,Tita, Holy, Debora, Sofia dan yang lain yang tidak bisa saya sebut satu persatu yang senantiasa membantu dan memberikan semangat kepada Penulis.
Akhirnya diharapkan semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pembaca khususnya dan perkembangan dunia teknologi.
Medan, 18 Agustus 2020
Esra Diana Malau
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN i
PENGESAHAN ii
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL viii
BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penulis 2 1.4 Batasan Masalah 2 1.5 Metodologi Penulisan 2 1.6 SistematikaPenulisan 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1 Mikrokontroller ATMEGA 328p 4 2.2 Sensor kelembaban (soil moisture) 16
2.3 LCD (Liquid Crystal Display) 17
2.4 Regulator 20
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN 27 3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem 27 3.2 Fungsi Tiap Blok 28 3.3 Rangkaian PSA (5V Regulator) 28 3.4 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 328P 29
3.5 Rangkaian LCD16x2 30
3.6 Rangkaian Sensor Soil Moisture 31
3.7 Driver Relay 31
3.8 Flowchart Sistem 33 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 34 4.1 PengujianMikrokontroller ATMEGA 328P 34 4.2 Pengujian Port Serial 34 4.3Pengujian Power Supply 36 4.4 Pengujian LCD 16x2 38
4.5 Pengujian Sensor Soil Moisture 38 4.6 Pengujian Driver Relay 39
4.7 Pengujian Pompa Air 39
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 41
5.1 Kesimpulan 41
5.2 Saran 41
DAFTAR PUSTAKA 42
LAMPIRAN 43
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Architecture ATMEGA 328 7
2.2 Pin Mikrokontroller ATMEGA 328 8
2.3 Papan Pengembangan 12
2.4 Pemrograman 13
2.5 Keterangan sensor soilmoisture 16
2.6 Bentuk LCD 17
2.7 Regulator Tegangan Pada Power Supply 20 2.8 Rangkaian Dasar IC voltage Regulator (Fixed Voltage Regulator) 22 2.9 Rangkaian Dasar IC voltage Regulator (Adjustble Voltage Regulator) 23
3.1 Diagram Blok Sistem 27 3.2 Rangkaian PSA 28 3.3 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 328P 29
3.4 Sistem Kerja Rangkaian LCD 30
3.5 Rangkaian Sensor Soil Moisture 31
3.6 Rangkaian Driver Relay 31 3.7 Rangkaian Diagram Wiring 32
3.8 Flowchart Sistem 33
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 328P 34
4.2 Pengujian Terhubung Serial 35
4.3 Penguji Modul Interface Arduino 36
4.4 Pengujian LCD 37
4.5 Hasil Percobaan LCD 38
4.6 Pengujian Sensor Soil Moisture 38
4.7 Pengujian Driver Relay 39
4.8 Pengujian Pompa Air 40
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Kofigurasi Port B 9
2.2 Konfigurasi Port C 10
2.3 Konfigurasi Port D 11
4.1 Hasil Pengukuran Arduino 34
4.2 Pengujian Vin dan Vout 36
4.3 Hasil Pengujian LCD 37
4.4 Hasil Pengukuran Sensor Soil Moisture 38
4.5 Hasil Pengujian Driver Relay 39
4.6 Hasil Pengujian Pompa Air 39
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Pertanian merupakan salah satu sektor yang penting bagi kehidupan masyarakat Indonesia. Sektor ini berperan sebagai penunjang ketersediaan pangan bagi rakyatnya. Seiring dengan perkembangan teknologi, sektor pertanian juga ikut mengalami perkembangan. Salah satu perkembangannya adalah pengembangan pola cocok tanam media tanah (menanam didalam pot) . Pola cocok tanam ini dikenal dengan nama Hidroponik. Hidroponik berasal dari kata hydro yang berarti air dan ponos yang berarti daya. Dengan demikian hidroponik dapat diartikan sebagai memberdayakan air [1]. Pola cocok tanam sistem hidroponik merupakan pola cocok tanam yang memberdayakan air sebagai dasar pembangunan tubuh tanaman dan berperan dalam proses fisiologi tanaman..
Selain air yang berfungsi sebagai kebutuhan bagi tanaman, ada beberapa faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi kualitas tanaman. Beberapa faktor diantaranya adalah kelembaban dan suhu. Untuk dapat mengendalikannya, biasanya pola cocok tanam system hidroponik ditempatkan di dalam sebuah greenhouse.
Greenhouse yang dirancang pada umumnya menggunakan prinsip natural ventilasi, yaitu dengan mengatur ukuran dan ventilasi pada greenhouse agar dicapai nilai suhu dan kelembaban yang diinginkan.
Penelitian lain tentang penyiraman otomatis dengan sensor kelembaban berbasis ATEMEGA 328P, dalam penelitian ini penyiraman otomatisnya lebih difokuskan pada persemaian untuk bibit cabai.
Pada tugas akhir Esra Diana Malau direalisasikan sistem penyiraman otomatis berbasis mikrokontroler ATEMEGA 328P. Sistem penyiraman tanaman ini
menggunakan sensor kelembaban soil moisture
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dalam penyusunan tugas akhir ini terdapat permasalahan:
1. Bagaimana merancang sistem otomatisasi penyiraman tanaman media hidroponik?
2. Bagaimana memonitoring dan menganalisa tanaman pembibitan cabai dengan sensor Soil Moisture yang sistem penyiramannya dilakukan otomatis berbasis mikrokontroller ATEMEGA 328P?
1.3 TUJUAN PENULISAN
1 Terbuatnya sistem otomatisasi penyiraman tanaman media hidroponik.
2 Dapat memonitoring dan menganalisa tanaman pembibitan cabai dengan sensor Soil Moisture yang sistem penyiramannya dilakukan omatis berbasis mikrokontroller ATMEGA 328P.
1.4 BATASAN MASALAH
Pembatasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Penyiram tanaman otomatis menggunakan mikrokontroller 328P 2. Menggunakan sensor kelembaban Soil Moisture.
3. Media penanaman secara hidroponik.
1.5 METODOLOGI PENULISAN
Adapun metoda yang digunakan dalam merancang dan merealisasikan sistem adalah:
1. Studi literatur baik berupa buku dan laporan – laporan penelitian yang berhubungan dengan sistem yang akan dirancang.
2. Melakukan kunjungan ke kebun hidroponik.
3. Melakukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak.
4. Menguji dan menganalisis keseluruhan sistem.
Melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, tujuan, identifikasi masalah, batasan masalah, serta sistematika penulisan laporan.
BAB II HIDROPONIK,ATMEGA 328P, SENSOR KELEMBABAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori tentang pola cocok tanam hidroponik, pengendali, dan sensor yang digunakan pada perancangan.
BAB III RANCANG BANGUN
Pada bab ini berisi penjelasan tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak sistem.
BAB IV UJI COBA DAN ANALISIS
Pada bab ini berisi hasil pengujian dan analisis dari perangkat keras dan perangkat lunak serta integrasi sistem secara keseluruhan.
BAB V KESIMPULAN
Pada bab ini membahas kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian.
BAB II LANDASAN TEORI
Sensor adalah komponen yang di gunakan untuk mendeteksi suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat di analisa dengan rangkaain listrik tertentu. Hampir seluruh alat elektronik mempunyai sensor yang terdapat di dalamnya . sensor merupakakn bagian dari transduser yang berfungsi untuk melakukan sensing atau merasakan dan menangkap adanyaa perubahan energi eksternal yang akan masuk ke dalam bagian input dari transduser. Sehingga, perubahan kapasitas yang di tangkap segera di kirim pada konvertor dari transduser untuk di ubah menjadi energi listrik. Selanjutnya akan di analisa dan di terjemahkan ke dalam angka maupun data yang mudah di mengerti.
2.1 Mikrokontroller ATMega 328
Mikrokontroller merupakan sebuah single chip yang didalamya telah dilengkapi dengan CPU (Central Prosessing Unit); RAM ( RandomAcces Memory);
ROM ( Readonly Memory), Input, dan Output, Timer\ Counter, Serial com port secara spesifik digunakan untuk aplikasi –aplikasi control dan buka aplikasi serbaguna.Mikrokontroller umumnya bekerja pada frekuensi 4MHZ-40MHZ.
perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan kontrol tertentu seperti pada sebuah penggera motor.
Read only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, sesuai dengan susunan MCS-51.
Memorypenyimpanan program dinamakan sebagai memory program.Random Acces Memory (RAM) isinya akan begitu sirna IC kehilangan catu daya dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakaiuntuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Mikrokontroler biasanya dilengkapi dengan UART (Universal AsychoronousReceiver Transmitter) yaiut port serial komunikasi serial asinkron, USART (Universal Asychoronous\Asy choronous Receiver Transmitter) yaitu port yangdigunakan untuk komunikasi serial asinkron dan asinkron yang kecepatannya 16
kalilebih cepat dari Uart, SPI ( Serial Port Interface), SCI ( Serial CommunicationInterface ), Bus RC ( Intergrated circuit Bus ) merupakan 2 jalur yang terdapat 8 bit,CAN ( Control Area Network ) merupakan standard pengkabelan SAE (Society ofAutomatic Enggineers).
Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinyaprogram-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar,sedangkanrutin-rutin antar muka pernagkat keras disimpan dalm ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relative lebih besar,sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sedrhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada Microctroller yang bersangkutan.
Mikrokontroler saat ini sudah dikenal dan digunakan secar luas pada duniaindustri. Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai versi mikrokontroler yang dapat dibeli dengan harga yang relative murah.
Hal inidikarenakan produksi missal yang dilakukan oleh para produse chip seperti Atmel,Maxim, dan Microchip. Mikrokontroler saat ini merupakan chip utama pada hampirsetiap peralatan elektronika canggih.
Alat-alat canggih pun sekarang ini sangatbergantung pada kemampuan mikrokontroler tersebut. Mikrikontroler AVR memilkiarsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bitword) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda denganinstruksi MCS51 yang membutuhkan siklus 12 clock. Tentu saja itu terjadi karenakedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVRberteknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing).
Secara umum, AVR dapatdikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, danAT86RFxx. Pada dasarnya, yang membedakan masing-masing kelas adalah memori,peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsiektur dan instruksi yang digunakan, merekabias dikatakan hampir sama.
2.1.1. Fitur ATMega 328
ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data
lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
1. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register
control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
Berikut ini adalah tampilan architecture ATMega 328:
Gambar 2.1 Architecture ATMega 328 2.1.2. Konfigurasi ATMega 328
ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll).
Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan
periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.
Gambar 2.2 Pin Mikrokontroler Atmega328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki:
1. PORTB
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
Tabel 2.1 Konfigurasi port B
2. PORTC
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
Tabel 2.2 Konfigurasi port C
3. PORT D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan externalclock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
Tabel 2.3 Konfigurasi port D
2.1.3 Arduino Pro Mini
Arduino Pro Mini adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P dengan bentuk yang sangat mungil.
Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno. Perbedaan utama terletak pada ketiadaan jack power DC dan penggunaan konektor Mini-B USB.
Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai arena prototyping sirkuit mikrokontroller. Dengan menggunakan papan pengembangan, anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding jika anda memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard.
Gambar 2.3 Papan Pengembangan Tabel Spesifikasi
Chip mikrokontroller ATmega328P
Tegangan operasi 5V
Tegangan input (yang
direkomendasikan)
7V - 12V
Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM
Analog Input pin 6 buah
Arus DC per pin I/O 40 Ma
Memori Flash 32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock speed 16 Mhz
Dimensi 45 mm x 18 mm
Berat 5 g
2.1.4. Open Source Hardware
Arduino Nano adalah hardware open source (OSH - Open Source Hardware).
Dengan demikian anda dan siapapun diberi kebebasan untuk dapat membuat sendiri Arduino Nano.
2.1.5. Pemrograman
Pemrograman board Arduino Nano dilakukan dengan menggunakan Arduino Software (IDE). Chip ATmega328 yang terdapat pada Arduino Nano telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain. Cukup hubungkan Arduino dengan kabel USB ke PC, Mac, atau Linux anda, jalankan software Arduino Software (IDE), dan anda sudah bisa mulai memrogram chip ATmega328. Lebih mudah lagi, di dalam Arduino Software sudah diberikan banyak contoh program yang memanjakan anda dalam belajar mikrokontroller
Gambar 2.4 Pemrograman
Untuk pengguna mikrokontroller yang sudah lebih mahir, anda dapat tidak menggunakan bootloader dan melakukan pemrograman langsung via header ICSP (In Circuit Serial Programming) dengan menggunakan Arduino ISP
Development Board Arduino Nano dapat diberi tenaga dengan power yang diperoleh dari koneksi kabel Mini-B USB, atau via power supply eksternal. External power supply dapat dihubungkan langsung ke pin 30 atau Vin(unregulated 6V - 20V), atau ke pin 27 (regulated 5V). Sumber tenaga akan otomatis dipilih mana yang lebih tinggi tegangan
Beberapa pin power pada Arduino Uno :
GND. Ini adalah ground atau negatif.
Vin. Ini adalah pin yang digunakan jika anda ingin memberikan power langsung ke board Arduino dengan rentang tegangan yang disarankan 7V - 12V
Pin 5V. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut mengalir tegangan 5V yang telah melalui regulator
3V3. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator
2.1.6. Memori
Chip ATmega328 pada Arduino Uno R3 memiliki memori 32 KB, dengan 0.5 KB dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM 2 KB, dan EEPROM 1 KB, yang dapat di baca-tulis dengan menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.
2.1.7. Input dan Output (I/O)
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Arduino Nano memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, sengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut ekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50k ohm (secara default dalam posisi discconnect). Nilai maximum adalah 40mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller
Beberapa pin memiliki fungsi khusus :
1. Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.
2. External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt() 3. PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan
menggunakan fungsi analogWrite()
4. SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library
5. LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.
Arduino Pro Mini memiliki 8 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0 hingga A7. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 1024 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin REF dengan menggunakan fungsi analogReference().
Pin Analog A6 dan A7 tidak bisa dijadikan sebagai pin digital, hanya sebagai analog. Beberapa pin lainnya pada board ini adalah :
I2C : Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Pin ini mendukung komunikasi I2C (TWI) dengan menggunakan Wire Library.
AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.
Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller.
Biasanya digunakan untuk dihubungkan dengan switch yang dijadikan tombol reset.
2.1.8. Komunikasi
Arduino Pro Mini memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroller lain nya. Chip Atmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer.
Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Lampu led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan SoftwareSerial library
Chip ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.
2.1.9. Reset Otomatis Software
Biasanya, ketika anda melakukan pemrograman mikrokontroller, anda harus menekan tombol reset sesaat sebelum melakukan upload program. Pada Arduino Uno, hal ini tidak lagi merepotkan anda. Arduino Uno telah dilengkapi dengan auto reset yang dikendalikan oleh software pada komputer yang terkoneksi. Salah satu jalur flow control (DTR) dari ATmega16U pada Arduino Uno R3 terhubung dengan jalur reset pada ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100nF. Ketika jalur tersebut diberi nilai LOW, mikrokontroller akan di reset. Dengan demikian proses upload akan jauh lebih mudah dan anda tidak harus menekan tombol reset pada saat yang tepat seperti biasanya
2.2 Sensor Kelembaban (Sensor Soil Moisture)
Sensor soil moisture merupakan sebuah sensor yang dapat mengukur kadar air atau kelembaban tanah. Pengaplikasian sensor ini biasa digunakan pada suatu tanaman, ada jenis tanaman yang tidak boleh terlalu lembab atau kering contohnya adalah jamur, sehingga kita membutuhkan adanya alat yang dapat mengukur kelembaban tanah.
.
Gambar 2.5 Keterangan Sensor Soil Moisture
SpesifikasiSensor
Supply tegangan 3.3v-5v
Terdapat trimpot untuk mengatur sensitifitas
Menggunakan chip comparator LM393 yang stabil
Dimensi : 3.2cm x 1.4cm
Terdapat analog dan digital output 2.3 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid cristal display) adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Jenis LCD yang dipakai pada alat ini adalah LCD M1632. LCD terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/angka dua baris, masing–masing baris bisa menampung 16 huruf/angka. LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan tersebut.(Gamayel.Rizal, 2007). Di bawah ini adalah gambar LCD 2x16 karakter.
Pada sebuah LCD (Liquid Crystal Display) dapat ditampilkan angka-angka, huruf- huruf, bahkan symbol tertentu. LCD mempunyai kegunaan yang lebih dibandingkan dengan seven-segment LED. Ada banyak variasi bentuk dan ukuran LCD yang tersedia jumlah baris 1-4 dengan jumlah karakter per baris 8, 16, 20,40, dll
Gambar 2.6 bentuk LCD
Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup mengirimkan kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan.
Spesifikasi LCD M1632:
Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.
ROM pembangkit karakter 192 jenis.
RAM pembangkit karakter 8 jenis ( diprogram pemakai ).
RAM data tampilan 80 x 8 bit ( 8 karakter ).
Duty ratio 1/16.
RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit mikroprosesor.
Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan (display clear), posisi kursor awal ( crusor home ), tampilan karakter kedip (display character blink), penggeseran kursor ( crusor shift ) dan penggeseran tampilan (display shift).
Rangkaian pembangkit detak.
Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.
Catu daya tunggal +5 volt.
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen.
Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).
Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.4 Regulator
Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikanstabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanparegulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahanpada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilanpada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akanberakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulatortegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalahmenggunakan dioda zener.
2.4.1 Regulator Tegangan Pada Power Supply
Gambar 2.7 Regulator Tegangan Pada Power Supply
Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambarrangkaiandiatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengandioda zener. Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R . Regulator ini hanyamemerlukan sebuah diode zener terhubung seri dengan resistor RS . Perhatikan bahwa diodezener dipasang dalam posisi reverse bias.
Dengan cara pemasangan ini, diode zener hanyaakan berkonduksi saat tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener.Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan ataufilter berupa filter-RC.
Resistor seri pada rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor inimenghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagairesistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengansembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt. Teganganoutput transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untukpenggunaan dioda zener 9 volt maka gunakan output transformer 12 volt. Teganganbreakdown dioda zener biasanya tertulis pada body dari dioda tersebut.
2.4.2 Jenis-Jenis Regulator Tegangan
Fixed Voltage Regulator (Pengatur Tegangan Tetap)
IC jenis Pengatur Tegangan Tetap (Fixed Voltage Regulator) ini memiliki nilai tetap yang tidak dapat disetel (di-adjust) sesuai dengan keinginan Rangkaiannya.
Tegangannya telah ditetapkan oleh produsen IC sehingga Tegangan DC yang diatur juga Tetap sesuai dengan spesifikasi IC-nya. Misalnya IC Voltage Regulator 7805, maka Output Tegangan DC-nya juga hanya 5 Volt DC. Terdapat 2 jenis Pengatur Tegangan Tetap yaitu Positive Voltage Regulator dan Negative
Voltage Regulator.Jenis IC Voltage Regulator yang paling sering ditemukan di Pasaran adalah tipe 78XX. Tanda XX dibelakangnya adalah Kode Angka yang menunjukan Tegangan Output DC pada IC Voltage Regulator tersebut.
Contohnya 7805, 7809, 7812 dan lain sebagainya. IC 78XX merupakan IC jenis Positive Voltage Regulator.IC yang berjenis Negative Voltage Regulator memiliki desain, konstruksi dan cara kerja yang sama dengan jenis Positive Voltage Regulator, yang membedakannya hanya polaritas pada Tegangan Outputnya.
Contoh IC jenis Negative Voltage Regulator diantaranya adalah 7905, 7912 atau IC Voltage Regulator berawalan kode 79XX.IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator.Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar untuk IC LM78XX beserta bentuk Komponennya (Fixed Voltage Regulator).
Gambar2.8 Rangkaian Dasar IC Voltage Regulator (Fixed Voltage Regulator) Adjustable Voltage Regulator (Pengatur Tegangan yang dapat disetel)
IC jenis Adjustable Voltage Regulator adalah jenis IC Pengatur Tegangan DC yangmemiliki range Tegangan Output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhanRangkaiannya. IC Adjustable Voltage Regulator ini juga memiliki 2 jenis yaitu PositiveAdjustable Voltage Regulator dan Negative Adjustable Voltage Regulator.
Contoh IC jenisPositive Adjustable Voltage Regulator diantaranya adalah LM317 yang memiliki range atau rentang tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC.
Sedangkan contoh IC jenis Negative Adjustable Voltage Regulator adalah LM337 yang memiliki Range atau Jangkauan Tegangan yang sama dengan LM317. Pada dasarnya desain, konstruksi dan cara kerja pada kedua jenis IC Adjustable Voltage Regulator adalah sama. Yang membedakannya adalah Polaritas pada Output Tegangan DC-nya.IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage
Regulator.Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar IC LM317 beserta bentuk komponennya (Adjustable VoltageRegulator).
Gambar 2.9 Rangkaian Dasar IC Voltage Regulator
(Adjustable Voltage Regulator)Switching Voltage Regulator
Switching Voltage Regulator ini memiliki Desain, Konstruksi dan cara kerja yang berbeda dengan IC Linear Regulator (Fixed dan Adjustable Voltage Regulator).
Switching VoltageRegulator memiliki efisiensi pemakaian energi yang lebih baik jika dibandingkan denganIC Linear Regulator. Hal ini dikarenakan kemampuannya yang dapat mengalihkanpenyediaan energi listrik ke medan magnet yang memang difungsikan sebagai penyimpanenergi listrik. Oleh karena itu, untuk merangkai Pengatur Tegangan dengan systemSwitching Voltage Regulator harus ditambahkan komponen Induktor yang berfungsisebagai elemen penyimpan energi listrik.
2.4.3 Fungsi Regulator
FungsiRegulator adalah untuk memberikan tegangan output konstan untuk beban terhubung secara paralel dengan itu terlepas dari riak pada tegangan suplai atau variasi dalam arus beban dan dioda zener akan terus mengatur tegangan sampai saat ini dioda berada di bawah nilai minimum IZ (min) di wilayah rincian sebaliknya. Hal ini memungkinkan arus mengalir ke arah depan seperti biasa, tetapi juga akan memungkinkan untuk mengalir ke arah sebaliknya ketika tegangan berada di atas nilai tertentu - tegangan rusaknya dikenal sebagai tegangan Zener.
Dioda Zener khusus dibuat untuk memiliki gangguan tegangan balik pada tegangan tertentu. Karakteristiknya adalah sebaliknya sangat mirip dengan dioda biasa. Dalam rincian tegangan dioda Zener dekat konstan atas berbagai arus sehingga membuatnya berguna sebagai regulator tegangan shunt. Tujuan dari regulator tegangan adalah untuk menjaga
tegangan konstan pada beban terlepas dari variasi yang diterapkan tegangan input dan variasi arus beban.
Sebuah dioda Zener regulator shunt tipikal ditunjukkan padaResistor yang dipilih sehingga ketika tegangan input di VIN (min) dan arus beban di IL (max) bahwa arus yang melalui dioda Zener setidaknya Iz (min). Lalu untuk semua kombinasi lain dari tegangan input dan arus beban dioda zener melakukan kelebihan saat demikian mempertahankan tegangan konstan di seluruh beban. Zener tersebut melakukan sedikit arus ketika arus beban adalah yang tertinggi dan melakukan yang paling saat ini ketika arus beban adalah yang terendah.
Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator, yaitu : 1. Fluktuasi tegangan jala-jala
2. Perubahan tegangan akibat beban (loading)
3. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu.
2.4.4 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik, yang terbuat dari dua buah keping logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelas, vakum, dan lain-lain. Muatan positif dan negatif akan berkumpul pada kedua ujung berlainan tersebut,apabila kedua ujung metal (elektroda) dihubungkan dengan sumber tegangan. Fungsi Kapasitor adalah untuk menyimpan muatan listrik/elektron yang disebut dengan kapasitansi. Beberapa ilmuan menyatakan bahwa jika sebuah kapasitor yang diberi tegangan 1 volt dapat memuat elektron sebanyak 1 coloumb maka dikatakan bahwa kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 1 farad. Berikut secara matematis, jika dinyatakan secara rumus:
C= Q/V
C = Nilai kapasitansi,dalam F (Fared) Q = Muatan elektron,dalam C (Coloumb) V = Besar Tegangan,dalam V (Volt)
2.4.5 Jenis-Jenis Kapasitor Kapasitor Elektrostatis
Kapasitor jenis ini terbuat dari bahan keramik,film,dan mika.Namun banyak yang menggunakan bahan jenis keramik dan mika karena harganya lebih murah bila dibandingkan dengan yang lain. Kapasitor jenis ini termasuk dalam
kapasitor nonpolar.
Kapasitor elektrolitik
Kapasitor jenis ini terbuat dari lapisan metal-oksida.pada umumnya kapasitor jenis ini dalam pembuatannya menggunakan proses yang disebut denga
elektrolisis,sehingga dapat terbentuk kutub positif dan kutub negatif.
Kapasitor elektrokimia
Kapasitor yang terbuat dari campuran larutan atau bahan kimia ke-dalamnya.contoh kapisitor jenis ini dapat kita jumpai di sekitar kita seperti baterai dan
accumulator(aki).Baterai dan aki memiliki tingkat kebocoran arus yang sangat kecil dan kapaitansi yang besar.
2.4.6 Cara Kerja Kapasitor
Prinsip kerja kapasitor pada umunya hampir sama dengan resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Komponen pasif adalah jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Kapasitor sendiri terdiri dari dua lempeng logam (konduktor) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Penyekat atau isolator banyak disebut sebagai bahan zat dielektrik.
Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua komponen tersebut berguna untuk membedakan jenis-jenis kapasitor. Di dunia ini terdapat beberapa kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik, antara lain kertas, mika, plastik cairan dan masih banyak lagi bahan dielektrik lainnya. Dalam rangkaian elektronika, kapasitor sangat diperlukan terutama untuk mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan.
Selain itu, kapasitor juga dapat menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian, dapat memilih panjang gelombang pada radio penerima dan sebagai filter dalam catu daya (Power Supply). Fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronik sebagai penyimpan arus atau tegangan listrik. Untuk arus DC, kapasitor dapat berfungsi sebagai isulator (penahan arus listrik), sedangkan untuk arus AC, kapasitor berfungsi sebagai konduktor (melewatkan arus listrik). Dalam penerapannya, kapasitor banyak di manfaatkan sebagai filter atau penyaring, perata tegangan yang digunakan untuk mengubah AC ke DC, pembangkit gelombang AC (Isolator) dan masih banyak lagi penerapan lainnya.
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Blok Diagram Sistim
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem.
Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blokdari system yang dirancang,seperti yang diperlihatkanpadagambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 3.2 Fungsi Tiap Blok
1. Blok PSA 5 V : sebagai sumber tegangan DC pada rangkaian Tanah
PSA 5V
Sensor soil moisture
Mikrokontroller ATMEGA 328P
Display LCD 16X2
Relay Pompa air
2. Blok Sensor Soil Moisture : sebagai sensor megukur besaran kelembaban tanah
3. Blok ATMega328P : sebagai pengolah data dari sensor, memberi ouput dan pembacaan hasil dari sensor, mengkalibrasi pembacaan sensor
4. Blok LCD : sebagai pembacaan besara tegangan dari mikrokontroller
5. Relay : untuk memutusdan menyambungkan arus pada pompa air
6. Pompa Air : digunakan untuk mengambil air dari sumber air untuk menyiram tananman.
3.3 Rangkaian PSA (5V Regulator)
Pada rangkaian ini menggunakan 12.1V Adaptor sebagai sumber tegnagan, yang nantinya tegangan akan di turunkan menjadi 5V. berikut rangkaian regulator:
Gambar 3.2. Rangkaian PSA
Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supply tegangan ke mikrokontroller, sensor, LCD, dan driver Relay. Keluaran pada rangkaian regulator ini diharapkan5 volt.Karena pada rangkaian regulator ini menggunakan IC regulator 7805, yang dapat menstabilkan tegangan agar mendekati yang
1 VI
VO 3
GND2
U1
7805
D12
www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com
ATMEGA328PATMEL
D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 GND RST
< RX D0
> TX D1 VIN
GND RST 5V A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 REF 3V3 D13
SIM1
SIMULINO NANO
D714D613D512D411D310D29D18D07
E6RW5RS4
VSS1 VDD2 VEE3
LCD1
LM016L
50%
RV1
1k
C1
1uF
C2
1uF 1
2 3
SUPPLY
CONN-SIL3
1 2 3
DHT11
CONN-SIL3
R1
10k
Q1
BC547
R2
10k
RL1
NTE-R46-12
D1
1N4004
1 2 3
J1
CONN-SIL3
diharapkan yaitu 5V.
3.4 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 328P
Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328P. Semua program diisikan pada memori dari IC ini
Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328
sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program.
Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini. Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki
mikrokontroler ke ISPProgrammer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke computer melalui port paralel.
3.5 Rangkaian LCD16x2
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 20 x 4. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler. Merupakan output yang berfungsi untuk menampilkan nilai pembacaan pada sensor.
Gambar 3.4 Sistem kerja rangkaian LCD
Pada rangkaian LCD, kaki-kaki LCD di hubungkan ke pin 14 sampai 20 pada rangkaian sistem minimum Mikrokontroler ATMega8535.Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai kecapatan refferensi dan kecepatan aktual yang dikirim dari mikrokontroler. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16, dengan 16 pin konektor
3.6 Rangkaian Sensor Soil Moisture
Sensor kelembaban berfungsi untuk mengukur kadar air dalam tanah. Kedua lempeng logam sebagai penghantar tempat berpindahnya electron. Electron ini sebagai pendeteksi apakah ada air atau tidak. Ketika basah maka electron akan berpindah dari lempeng satu ke lempeng yang lainya, sehingga akan menimbulkan arus. Arus ini yang akan menghasilkan tegangan. Tegangan inilah yang akan diukur pada sensor dan hasilnya akan diproses pada arduino. Dibawah ini menunjukkan gambar rangkaian sensor kelembaban dengan arduino.
3.5 Gambar rangkaian soilmoisture
3.7 Driver Relay
3.6 gambar rangkaian driver relay
U1
7805
D12
ATMEGA328PATMEL
D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 A4
A3 A2 A1 A0 REF 3V3 D13
SIM1
D714D613D512D411D310D29D18D07
E6RW5RS4
VSS1 VDD2 VEE3
LCD1
LM016L
50%
RV1
1k 1
2 3
DHT11
CONN-SIL3
R1
10k
Q1
BC547
R2
10k
RL1
NTE-R46-12
D1
1N4004
1 2 3
J1
CONN-SIL3
Rangkaian driver relay atau sering disebut dengan penggerak relay atau saklar elektrik, ini menggunakan transistor BC547 sebagai saklar pada relay. Ketika basis diberikan supply maka colektor dan emitter dalam keadaan satu rasi. Sehingga relay hidup dan menutup katupnya. Diode berfungsi sebagai menghidari arus balik.
3.8 Wiring Diagram
3.7 gambar diagram wiring
3.9 Flowchart Sistem
NO
YA
NO
Ya
Star
Hidupkan power set ON
Inisialisasi sistem
Baca sensor soil moisture
ATMega 328P
Baca sensor LCD
Lembab
Kering
Relay On
Pompa On
Relay off
Pompa air off Siste
m
Terba ca
Kadar kelembab
END
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Mikrokontroller ATMEGA 328P
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega328P ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan.
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Arduino
NO Jenis Pengukuran Nilai (V)
1 Tegangan Operasional 4,93
4.1 Gambar pengukuran Arduino 4.2 Pengujian Port Serial
Pengujian dapat dilakukan dengan bantuan program sebelumnya yaitu membaca data sensor dan mengirimnya melalui port serial dengan catatan port serial dihubungkan dengan modul RS485 dan keluaran modul dihubungkan dengan kabel penghantar dengan panjang 15 meter. Ujung modul dihubungkan dengan modul RS485 lainnya.
Langkah pengujiannya adalah sebagai berikut:
Hubungkan rangkaian dengan adaptor.
1. Buka Arduino yang telah diinstal pada PC
2. Pilih menu tools => port serial => pilih serial port yang tersidia pada PC 3. Pilih COM 5 (yang tersedia pada PC)
4. Pilih menu tools => serial monitor
5. Setelah dijalankan maka data sensor pada mikrokontroler dapat dikirim ke PC.
Berikut adalah gambar modul percobaan atau pengujian yang dilakukan.
Gambar 4.2 Pengujian Terhubung Serial
Setelah dijalankan maka rangkaian akan bekerja mendeteksi berat, kemudian mengirim data tersebut pada computer melalui jaringan serial port. Seperti sebelumnya data akan ditampilkan pada input program hypeterminal, akan tetapi pengujian kali ini menggunakan program serial monitor yang ada pada program arduino. Data akan terlihat berupa berat yang dikirim tiap detik.
Gambar 4.3 Pengujian Modul Interface Arduino
4.3 Pengujian Power Supply
Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt. Tegangan awal atau masuk yang diberikan memiliki nilai yang lebih besar dari pada tegangan outputnya hal tersebut disebabkan oleh power supply dan terjadinya pembagian tegangan sehingga tegangan output memiliki nilai berkisaran dari 5 volt.
Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt.
Tabel 4.2 Pengujian Vin danVout Vin (V) Vout (V)
12,18 5.11
4.4 Pengujian LCD 16x2
LCD dihubungkan langsung ke Port B dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD. Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data.
Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low „0‟ dan set high „1‟ pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/Write. Ketika RW berlogika low „0‟, maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high „1‟, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low „0‟.
Tabel 4.3 Hasil Pengujian LCD
NO Jenis Pengukuran Nilai (V)
1 Tegangan Operasional 4,94
4.4 Gambar pengujian LCD
Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Esra Diana Malau");
lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("172411033");
delay_ms(1000);
lcd_clear();
Hasil percobaan dalam pengujian LCD
4.5 gambar percobaan LCD 4.5 Pengujian Sensor Soilmoisture
Sensor ini memiliki Keluaran sudah berupa sinyal digital dengan konversi dan perhitungan dilakukan oleh MCU 8-bit terpadu. Sensor terkalibrasi secara akurat dengan kompensasi suhu di ruang penyesuaian dengan nilai koefisien kalibrasi tersimpan dalam memori OTP terpadu , Mampu mentransmisikan sinyal keluaran melewati kabel yang panjang (hingga 20 meter) sehingga cocok untuk ditempatkan di mana saja.
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Sensor Soil Moisture
No Kondisi Nilai (V)
1 Basah 0.16
2 Kering 4.86
(a) pengukuran kodisi basah (b) pengukuran kondisi kering 4.6 gambar pengujian sensor soil moisture
4.6 Pengujian Driver Relay
Pada pengujian ini dapat dilakukan dengan pengecekan uotput yang telah dirangkai dengan sedemikian rupa, hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Driver Relay
NO Kondisi Nilai (V)
1 ON 4.51
2 OFF 0.16
(a)kondisi OFF (b)kondisi ON
4.7 gambar pengujian Driver Relay
4.7 Pengujian Pompa Air
Pompa air ini merupakan suatu perangkat keras yang digunakan sebagai keluaran dari program yang berupa data analog, pompa ini bekerja setelah mendapat signal data analog. Pompa ini terbagi dua yaitu pompa sebagai pembuangan dan pompa pengisian setelah membaca signal data analog dari mikrokontroler.
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Pompa Air
(a) kondisi ON (b) kondisi OFF 4.8 Gambar pengujian pompa air
NO Kondisi Nilai (V)
1 ON 2.21
2 OFF 0.00
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian dan analisanya, kesimpulan yang diambil dari hasil perancangan, realisasi dan pengukuran pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dengan terbentuknya alat siram tanaman otomatis ini petani lebih mudah dalam melakukan penyiraman terhadap persemaian cabai. Jadi petani tidak perlu melakukan penyiraman secara manual. Penentuan batas atas untuk proses penyiraman dilakukan dengan cara uji coba terhadap kondisi tanah yang berbeda- beda.
2. Alat penyiram tanaman otomatis ini menggunakan sensor soil moisture yang berfungsi sebagai elektroda untuk mengukur resistansi tanah dan diubah menjadi tegangan analog kemudian akan diubah menjadi data digital agar bisa diproses oleh prosessor Arduino Uno. Alat ini akan mendeteksi apakah tanah tempat bercocok
