Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS PADA POT BUNGA
DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR KELEMBABAN TANAH
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
ANA CARLINA SIRAIT
152408027
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS PADA POT BUNGA
DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR KELEMBABAN TANAH
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT
MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
ANA CARLINA SIRAIT
152408027
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYATAAN
PENYIRAM TANAMAN OTOMATIS PADA POT BUNGA
DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR KELEMBABAN TANAH
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya
sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing – masing
disebutkan sumbernya.
Medan, 02 Juni 2018
Ana Carlina Sirait
NIM. 152408027
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
i
Penyiram Tanaman Otomatis Pada Pot Bunga Dengan Menggunakan Sensor
Kelembaban Tanaman Berbasis Mikrokontrol Atmega 328
ABSTRAK
Teknologi semakin berkembang dengan pesat terutama pada bidang teknologi
informasi dan komunikasi dengan perangkat teknologi yang dimiliki, manusia dapat
menjadikannya sebagai alat bantu. Oleh karena itu terdapat berbagai perangkat
teknolgi yang semakin canggih, manusia juga menjadi termotivasi untuk
menciptakan ide-ide untuk membuat perangkat teknologi yang lebih baru. Tetapi,
tidak semua perangkat teknologi yang canggih itu berarti sangat membantu.
Perangkat teknologi yang dikonsep secara sederhana dan dirancang secara tepat guna
juga sangat membantu dalam memudahkan aktivitas manusia sehari-hari. Salh satu
perangkat pembantu tersebut adalah penerapan teknologi mikrokontroler. Perangkat
elektronik yang digunkan saat ini sudah dapat dikembangkan dan dikombinasikan
dengan beragai perangkat elektronik lainnya. Sebagai contohnya adalah perangkat
penyiram tanaman otomatis yang menggunakan mikrokontroler328 dan perangkat
elektronika lainnya.
Kata kunci : Mikrokontroler328, Lcd, Relay, Sensor kelembaban Tanah
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ii
Automaticly Sprinkles Of Plants In Intereset Pot With Hydrophy Sensor Based On
Atmega Microcontroller 328
ABSTRACT
Tecnology is growing fast, especially on information and communication technology.
With technology devices, people can use it as a tool. Because of many advanced
technology devices, people get motivated to create new ideas for making a newer
technology devices. However, not all advanced technology devices are helpful.
Simple conceptualized and appropriately designed technology devices are also very
helpful to ease everyday activities. One of that devices is a microcontroller
technology. The electronic devices used previously nowadays can be developed and
combined with different electronic devices. The example is automatic plant watering
devices which is using microcontroller and other supporting electronic devices.
Keywords : Lcd, Microcontroler328, Relay, Sensor soil moisture
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
memberikan berkat dan penyertaanNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Proyek ini dengan baik.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah
banyak membantu penulis dalam penyelesaian Laporan Proyek ini yaitu Kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M. Eng. Sc selaku Ketua Program Studi D-III
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara
3. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si selaku Sekertaris Program Studi
Pendidikan Fisika D3 FMIPA Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku dosen Pembimbing yang telah
banyak membimbing penulis sehingga laporan ini dapat diselesaikan
dengan baik.
5. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
6. Kedua orangtua tercinta W.Sirait dan R.Panjaitan, Abang tertua Frendi
Sirat, S.Sn, serta kakak dan abang penulis, Rina Pujiwati Sirait, Rico
Sumantri Sirait, Spd, Alfizar Sirait Amd, Lisa yanti sitorus, Desi Winna
Hutajulu, Spd, Novita Sari Sitepu. S.E, Nanny Pakpahan, S.kep, serta
Dolok Purba. yang selalu mendoakan, memberikan semangat dan bantuan
dalam banyak hal terutama dalam penyelesaian Laporan Proyek ini.
Terimakasih banyak.
7. Sahabat – sahabat penulis, Putri Diana Sibuea, Rika Margaretha
Panggabean, Widuri Riaulina Sitorus, Yuni Aloisa Ginting, Rita Novita
Sitio,Getmi Rajaguguk, Ritha Saragih, Julita Nainggolan, Riyani P
simanjuntak dan Yogi, joel yang telah memberikan semangat dan bantuan
doa dan tenaga dalam penyelesaian Laporan ini.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
iv
8. Rekan – rekan Fisika Instrumentasi D – III yang memberikan bantuan
penulisan untuk menyelesaikan Laporan
Penulis menyedari bahwa penyusunan Laporan Proyek ini masih terdapat
banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran
dari semua pihak guna penyempurnaan laporan dimasa yang akan datang.
Akhir kata, semoga Laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan – rekan
Mahasiswa dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan tentang Laporan
Proyek.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
v
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK..................................................................................... i
KATA PENGANTAR.................................................................... ii
DAFTAR ISI.................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR.................................................................... vii
DAFTAR TABEL………………………………………………… viii
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………. 1
1.1.Latar Belakang………………………………………. 1
1.2.Rumusan Masalah…………………………………… 2
1.3.Tujuan Penelitian……………………………………. 2
1.4.Batasan Masalah……………………………………. 2
1.5.Manfaat...............………………………………… 2
1.6.Sistematika Penulisan………………………………… 3
BAB II LANDASAN TEORI…………………………………….. 4
2.1.Tinjauan Pustaka............ ……………………... 4
2.1.1.Kelembaban Tanah ………………………. 5
2.1.2.Tanaman Hias Bunga ……………………............ 5
2.1.3.Mikrokontroler....…………………………........... 6
1.1.Pengenalan Mikrokontroler ………..........…… 6
1.2.Program Mikrokontroler ……………………… 7
1.3.Arduino.................................................................. 7
2.1.4.Relay..............................…...……………………... 10
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
vi
2.1.5.LCD (Liquid Crystal Display).........……………….. 10
2.1.6.Driver Motor Wiper …………………………….. 12
2.1.7.Fungsi Transistor Sebagai Saklar..………………. 13
A. Karakteristik area cut-off.................................. 13
B. Karakteristik area jenuh (saturation)............... 14
2.1.8. Bahasa Pemograman……………………………... 14
2.1.9. Sensor Soil Moisture kelembaban tanah YL69....... 14
2.1.10.Power Supply.......................................................... 16
2.1.11. Trafo........................................................................ 16
2.2.Analog to digital converter(ADC)............................................ 16
2.3.Regulator.................................................................................. 17
2.4.Motor servo.............................................................................. 17
2.5.Catu Daya.................................................................................. 19
2.6. Saklar Limiting Switch............................................................... 19
2.7. Perancangan Hardware ............................................................ 19
2.8.Pompa Air................................................................................. 19
2.9. IC Voltage Regulator......................................................... 20
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN………………. 22
3.1. Diagram Blok Sistem………………………………… 22
3.1.1.Fungsi-Fungsi Diagram Blog……………………. 23
3.2. Prinsip Kerja Alat Penyiram otomatis …………... 24
3.3. Spesifikasi Alat...................................……………..... 24
3.4. Pembuatan Perangkat Keras (Hardware)……………. 24
3.4.1.Rangkaian Power Supply................................ 24
3.4.2. Rangkaian Sensor Soil Moisture...................... 25
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
vii
3.4.3. Rangkaian Driver Motor................................. 25
3.4.4. Rangkaian LCD............................................... 26
3.4.5. Flowchart Penyiram Tanaman...................... 27
BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL……………………………... 28
4.1 Pengujian LCD...................................……………......... 28
4.2. Pengujian Rangkaian Power Supply.........…………….. 28
4.3. Software...............……………...................................... 29
4.4. Hsil Pengijian Keseluruhan Rangkaian...................... 29
4.5. Perancangan Program Keseluruhan.......................... 30
BAB V PENUTUP…………………….…………………………. 31
5.1.Kesimpulan…………………………………………… 31
5.2.Saran………………………………………………..... 31
DAFTAR PUSATAKA………………………………………….. 32
LAMPIRAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1.Mikrokontroler Atmega 328……………………………….. 8
2.2.Jenis-Jenis Perangkat Keras Arduino……..…………….. 9
2.3.Prangkat Keras Arduino..………………………………….... 9
2.4. Relay..............................…………………………………... 10
2.5. LCD (Liquid Crystal Display)……………………………... 11
2.6. Konfigurasi Pin LCD………………………………….......... 12
2.7. sistem kendali LCD……………………………................ 13
2.8. Karakteristik area cut-of………………………………. 14
2.9. Karakteristik area jenuh ………………………………….. 14
2.10. Sensor Moisture………………………………………. 15
2.11 .Regulasi voltase menggunakan IC 78xx……………… 18
2.12.Motor servo ………………………………………………. 18
2.13.Relay………………………. ………………………….. 19
2.14. Motor dc …………………………………………….... 20
2.15. Skema rangkaian catu daya……………….………...... 20
2.16. Pompa Air …………..……………………………….. 21
2.17. IC VR................................................................................ 21
3.1 Perencanaan Blok Diagram Sistem.......................................... 23
3.2 .Rangkaian Schematic Power Supply....................................... 24
3.3. Rangkaian Soil Moisture ke Arduino………………………. 25
3.4.Rangkaian Driver Motor……………………………………… 25
3.5 .Rangkaian LCD……………………………………………… 26
3.4.5. Flowchart Penyiram Tanaman……………………………. 28
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ix
DAFTAR TABEL
2.1 KonfigurasiLCD .................................................................. 12
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tanaman merupakan tumbuhan yang dibudidayakan agar dapat diambil manfaatnya.
Budidaya tanaman sendiri pada dasarnya dapat menjadi peluang usaha yang menjanjikan.
Mulai dari budidaya tanaman hias, sayur mayur dan lain sebagainya. Penyiraman tanaman
secara manual dapat mengganggu efisiensi waktu dan tenaga. Penyiraman pada tanaman
dengan kelebihan atau kekurangan air dapat pula mengurangi daya tahan maupun
menyebabkan kematian pada tanaman itu sendiri. Sehingga berpotensi kerugian pada petani
tanaman. Perkembangan teknologi khususnya komputer sudah demikian majunya merambah
setiap bidang kehidupan. Pemanfaatan teknologi moderen pada bidang pertanian diharapkan
dapat meningkatkan hasil pertanian terutama budidaya tanaman.
Mikrokontroler sebagai salah satu perkembangan teknologi sebagai kontrol sebuah sistem
otomatis. Yang diharapkan dapat mempermudah setiap kegiatan yang ingin dilakukan. Dan
mengefisien waktu serta tenaga menjadi pertimbangan utama manusia dalam melakukan
aktifitas. Dari waktu ke waktu kita dihadapkan pada perkembangan teknologi yang begitu
pesat, sehingga membuat pekerjaan manusia semakin mudah.oleh karena itu penulis berusaha
untuk membuat sistem penyiram tanaman secara otomatis. Dimana pada alat ini mengunakan
sebuah sensor soil moisture / kelembaban tanah dan Mikrokontroler ATMega328 sebagai
kendali dan kontrol utama dalam alat tersebut. Alat ini dibuat berfungsi untuk menyiram
tanaman secara otomatis mengunakan sensor kelambaban tanah dan Mikrokontrol
ATMega328. berdasarkan kelembaban tanah yang sudah di set sesuai kebutuhan tanaman
bunga pada pot bunga, alat ini juga dilengkapi LCD (Linquid Cristal Display) yang dapat
menampilkan kondisi tanah apakah lembab atau kering sesuai dengan pembacaan dari sensor
kelembaban tanah dalam bentuk nilai pada LCD dan juga dapat menampilkan waktu yang
yang sudah disetting pada program tu sendiri,. Alat ini juga dilengkapi dengan pompa air
guna penyiraman tanaman. Alat ini sangat bermanfaat bagi manusia sekarang ini, karena
dengan alat ini manusia tidak perlu lagi menyiram tanaman bunga pada pot bunga secara
manual setiap harinya, selain itu manusia juga tidak memerlukan tenaga yang lebih untuk
melakukan penyiraman, untuk itu alat ini bisa diaplikasikan pada manusia yang suka
menanam di dalam ruangan atau menanam di kebun kecil di depan teras rumah dan di tempat
lain nya yang besifat tertutup dan juga terbuka. Dengan latar belakang ini maka akan
dirancangkan sebuah alat penyiram tanaman otomatis mengunakan sensor kelembaban tanah
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2
kemudian diproses oleh Mikrokontroler ATMega328 dan di Instruksikan kepada LCD untuk
menampilkan nilai kelembaban, waktu yang tepat dan rutin di setting untuk melakuan
penyiraman tanaman tepat waktu. Tanaman yang bisa disiram oleh alat ini bermacam-macam
asalkan tinggi dari tanaman tersebut tidak melebihi tinggi alat yang sudah dibuat. Oleh karena
itu penulis membuat Alat :” Rancangan Bangun Penyiram Tanaman Buanga Dalam Pot
Secara Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega328 ”.Dibuatnya Alat ini memudahkan
proses penyiraman tanaman pada tanaman bunga dalam pot bunga.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang telah disampaikan, rumusan masalah yang
dibahas dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana konstruksi sistem kontrol temperatur dan kelembaban tanah pada pot
tanaman?
2. Bagaimana sistem pengontrolan pada alat ini untuk melakukan penyiraman secara
otomatis?
1.3 Tujuan
Berdasarkan permasalahan yang disampaikan, penelitian ini bertujuan untuk:
1. Melihat atau menentukan kegunaan sensor.
2. Membuat alat penyiram tanaman otomatis mengunakan arduino.
1.4 Batasan Masalah
Untuk mencapai sarana yang diinginkan dalam penelitian ini, maka permasalahan dibatasi
sebagai berikut:
1. Penyiraman tanaman menggunakan motor wiper .
2. Sensor soil moisture akan mendeteksi kelembaban pada tanah .
3. Tanaman yang digunakan untuk percobaan Proyek Tanaman Bunga.
1.5 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dari penelitian yang dilakukan adalah:
1. Secara otomatis dapat menjaga kondisi Tanaman atau lingkungan di dalam rumah baik di
luar rumah.
2. Untuk mengefisienkan tenaga bagi pengguna dengan menggunakan alat ini.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
3
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan Laporan Tugas Akhir ini dapat disusun sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang pembuatan, tujuan, perumusan masalah, pembatasan masalah,
sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Mencakup tentang Landasan teori penunjang dalam perancangan dan pembuatan Alat
tersebut.
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Susunan peralatan dan program, memuat tentang perancangan, dan pembuatan peragkat keras
dan perangkat lunak.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini memuat tentang data-data hasil percobaan sekaligus analisa dari sistem kerja
tiap-tiap blok rangkaian.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa serta saran dan rekomendasi untuk
penyempurnaan selanjutnya.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Pada penelitian yang dilakukan oleh Niken Ira Widodo (2013), dalam jurnal Laporan Akhir
dengan judul Prototype Alat Pengontrol dan Monitoring Suhu Serta Kelembaban Pada Ruang
Budidaya Jamur Tiram. Jurnal ini berisi penjelasan mengenai alat pengontrol suhu dan
kelembaban pada ruang budidaya jamur tiram menggunakan sensor suhu dan kelembaban.
Alat ini berfungsi untuk mengendalikan dan mengawasi suhu serta kelembaban pada
prototype ruangan budidaya jamur tiram agar dapat membuat ruangan seperti habitat aslinya.
Cara kerjanya adalah dengan memasukkan jamur tiram pada tempat / prototype. Prototype
tersebut telah dilengkapi dengan pompa, pemanas serta sensor suhu dan kelembaban. Pompa
dan pemanas akan diaktifkan secara otomatis berdasarkan hasil yang dideteksi oleh sensor
suhu dan kelembaban. Pompa digunakan untuk penyemprotan air sedangkan pemanas
digunakan untuk menghangatkan jamur tiram agar suhu tetap berada pada rentang 23oC -
28oC serta kelembaban pada 80% - 85%. Keadaan suhu dan kelembaban pada ruang tersebut
akan terus diawasi dengan adanya grafik menggunakan visual basic.
Pada penelitian yang dilakukan oleh viktorianus Ryan junirdi, Dedi Triyanti, Yulrio
Brianorman (2014) dengan judul prototype Alat Penyemprot Air Otomatis Pada Kebun
Pembibitan Sawit Berbasis Sensor Kelembaban Dan Mikrokontroler. Jurnal ini membahas
mengenai alat penyemprotan Air otomatis menggunakan ATMega8 dan sensor kelembaban
tanah untuk mendeteksi Kadar kelembaban tanah. Alat penyemprotan otomatis pada kebun
pembibitan sawit terdiri dari system minimum mikrokontroler ATMega8, sensor kelembaban
tanah, relay, tiga unit tombol fungdi, kabel, dan LCD yang berfungsi sebagai media
menampilkan.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Tia Ayu Pratama (2015) pada jurnal Laporan Akhir
dengan judul Rancang Bangun Alat Penyiram Air Tanaman Mawar Berbasis Android
Berdasarkan Kelembaban Tanah. Jurnal ini membahas mengenai perancangan alat
penyiraman air tanaman mawar berdasarkan sensor kelembaban tanah. Alat ini beroperasi
sesuai dengan data inputan sensor kelembaban tanah dikirim ke mikrokontroler yang akan
digunakan untuk mengaktifkan led dengan tiga keadaan, setelah itu perintah penyiraman akan
dikendalikan melalui android.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
5
Untuk membuat alat ini agar dapat beroperasi sebagaimana semestinya, maka terlebih dahulu
mempelajari dan mengetahui teori-teori dasar dari peralatan atau komponen yang akan
dipergunakan.
2.1.1 Kelembaban Tanah
Tanah adalah suatu sistem tiga fase yang mengandung air, udara, dan bahan-bahan mineral
lain, dan jasad hidup dan berbagai faktor dan membentuk perubahan membentuk ciri-ciri
morfologi yang khas. Kemudian sistem itu berperan menjadi sistem tumbuh dan berkembang
berbagai tanaman. Jadi, sederhananya tanah tersusun dari beberapa material alam baik dalam
material bahan organik maupun bahan material anorganik. Bahan organik tersebut mengalami
proses perubahan alami sebagai akibat bekerjanya gaya-gaya alami atau kekuatan alam, dan
akhirnya terbentuk susunan lapisan-lapisan tanah. Definisi yang lain menyebutkan bahwa
kelembaban tanah menyatakan jumlah air yang tersimpan di antara pori – pori tanah.
kelembaban tanah sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan
tanah, transpirasi dan perkolasi. Kadar air tanah dinyatakan dalam persen volume yaitu
persentase volume air terhadap volume tanah.Untuk dapat mengetahui kondisi kelembaban
tanah dapat dilakukan pengukuran menggunakan alat pengukur kelembaban tanah yaitu soil
tester serta dapat pula dilakukan perhitungan manual untuk mengetahui kelembaban tanah.
2.1.2 Tanaman Hias Bunga
Banyak Orang yang hobi menanam bahkan mengoleksi tanaman hia. Beragam macam
tanaman hias dapat ditemukan ditoko-toko tanaman maupun penjual ditepi jalan. Bentuk dan
warna pada keragaman tanaman menjadi daya tarik tersendiri bagi pecinta tanaman. Pada
umumnya tanaman hias sengaja ditanam untuk tujuan memberikan kesan keindahan didalam
maupun diluar ruangan. Selain memberikan unsur keindahan tanaman hias juga memberikan
banyak manfaat. Tanaman hias itu sendiri yaitu semua dari jenis tanaman yang memiliki
fungsi sebagai penambah keindahan dan kecantikan. Yang menjadi salah satu
pengelompokan berdasarkan fungsi dari tanaman. Tanaman hias dapat mencakup semua jenis
tumbuhan baik dari tanaman yang merambat, semak-semak, bahkan pohon. Tanaman hias
dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu tanaman bisa bunga dan juga tanaman hias daun.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
6
2.1.3 Mikrokontroler
1.1 Pengenalan Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan chip mikrokomputernyang secara fisik berupa IC (
Integrated Circuit). Mikrokontroler biasanya digunakan dalam sistem yang kecil, murah dan
tidak membutuhkan perhitungan yang sangat kompleks seperti dalam aplikasi di PC.
Mikrokontroler biasanya digunakan atau banyak ditemukan dalam peralatan seperti
microwave, oven, keyboard, CD player, VCR, remote contrl, robot, dll. Mikrokontroler
berisikan bagian bagian utama yaitu CPU, RAM, ROM, dan port I/O. Selain beberapa bagian
utama tersebut terdapat beberapa perangkat keras yang dapat digunakan untuk banyak
keperluan seperti melakukan pencacahan, melakukan komunikasi serial, melakukan interupsi,
dll. Mikrokontroler tertentu bahkan menyertakan ADC ( Analog to digital Converter), USB
Cintroller, CAN ( Controller Area Network) dll. Mikrokontroler bekerja berdasarkan
program( perangkat lunak ) yang ditanamkan di dalamnya dan program tersebut dibuat sesuai
dengan aplikasi yang diinginkan. Aplikasi mikrokontroller normalnya terkait pembacaan data
dari luar dan atau pengontrolan peralatan diluarnya. Contoh aplikasi yang sangat sederhana
adalah melakukan pengendalian untuk menyalakan dan mematikan LED yang terhubung ke
kaki mikrokontroler.
Mikrokontroler memiliki jalur jalur masukan ( port masukan ) serta jalur jalur
keluaran (port keluaran) yang memungkinkan mikrokontroler tersebut bisa digunakan dalam
aplikasi pembacaan data, pengontrolan serta penyajian informasi. Port masukan digunakan
untuk memasukkan informasi atau data dari luar ke mikrokontroler. Contoh informasi yang
dimasukkan ke mikrokontroler ini adalah informasi kondisi saklar yang dihubungkan ke kaki
mikrokontroler, apakah sedang terbuka atau tertutup. Jalur masukan umumnya berupa jalur
digital, dimana jalur ini digunakan oleh mikrokontroler untuk membaca keadaan digital (
apakah logika 0 atau 1) yang diberikan oleh perangkat di luar mikrokontroler. Mikrokontroler
tertentu bersikan ADC dengan sebagian dari jalur jalur I/O-nya yang digunakan sebagai
masukan analog. Jalur jalur ini selanjutnya bisa digunakan untuk keperluan seperti
pembacaan tegangan dari sensor suhu analog. Port keluaran digunakan untuk mengeluarkan
data atau informasi dari mikrokontroler. Adanya port keluaran ini memungkinkan
mikrokontroler untuk mengendalikan perangkat seperti LED, motor, relay dan menyajikan
informasi melalui perangkat seperti seven segmen dan LCD. Untuk bisa bekerja
mikrokontroler perlu diberikan tegangan 5 v, namun demikian sebagian IC mikrokontroler
seperti AT mega A16L dapat dioperasikan dengan tegangan 3 V.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
7
1.2 Program Mikrokontroler
Program yang ditanamkan pada mikrokontroler merupakan instruksi instruksi dalam bentuk
kode kode yang dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman tertentu. Program ini
biasanya dibuat di komputer sampai dihasilkan kode programnya dan selanjutnya dituliskan
ke mikrokontroler menggunakan bantuan perangkat keras pemrogram sesuai dengan jenis
mikrokontroler yang digunakan. Program mikrokontroler bahkan dapat ditempatkan di luar
IC mikrokontroler itu sendiri, contohnya di IC EPROM dan inibiasanya dilakukan bila
tempat menampung progra, di dalam IC mikrokontroler tersebut masih dirasa tidak
mencukupi. Pemrograman mikrkontroler dapat dilakukan dengan menggunakan bahasa
tingkat rendah ( Assembly) ataupun bahasa tingkat tinggi( Nasic, pascal, C dan lainnya).
Bahasa tingkat rendah dan tingkat tinggi mempunyai kelebihan serta kekurangannya masing
masing. Kode kode indstruksi yang merupakan program di IC mikrokontroler diletakkan di
suatu lokasi yang dinamakan memori program. Seperti memori pada umumnya, memori ini
bisa dibayangkan sebagai kotak kotak lokasi penyimpanan data bilangan biner dengan
masing masing kotak yang diberi alamat sendiri-sendiri dan urut mulai alamat 0, alamat 2,
alamat 2, dst sampai alamat teratas bergantung pada besarnya ruang memori tersebut. Tugas
mikrokontroler terkait dengan program yang telah ditanamkan didalamnya adalah melakukan
pembacaan, penerjemahan dan pelaksanaan kode instruksi demi instruksi. Saat
mikrokontroler yang berisi program diberi catu daya, mikrokontroler pertama kali akan
membaca kode instruksi awal dari memori program. Program mikrokontroler merupakan
program yang dibuat untuk tidak pernah berhenti, selama catu daya diberikan pada
mikrokontroler. Jadi dalam program mikrokontroler selalu ada proses loopoing yang akan
terjadi secara terus menerus.
1.3 Arduino
Arduino merupakan prototyping platform yang bersifat open source menggunakan perangkat
keras dan perangkat lunak yang mudah digunakan. Hardware dan software arduino didesain
agar mudah digunakan oleh pemula yang tidak memiliki pengalaman programming dan
pengetahuan tentang elektronika. Hardware arduino hanya berupa papan pengembangan yang
berisi mikrokontroler AVR buatan Atmel. Software arduino terdiri dari bahasa pemrograman
dan Integrated development Environment ( IDE) yang gratis untuk didownload dan
digunakan. IDE ini memungkinkan kita untuk menulis, mengedit program dan
mengkonversikanya menjadi kode kode instruksi untuk selanjutnya diprogramkan di papan
Arduinno. Berikut ini adalah beberapa kelebihan Arduino :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
8
IDE Arduino bersifat multi-platform ( bisa dijalankan di windows, macntosh dan
linux) dan mudah digunakan. Tampilan IDE Arduino diperlihatkan pada Gambar
2.2.
Papan Arduino dapat diprogram menggunakan kabel USB bukan melalui port
serial
Hardware dan softwarenya bersifat opern sorce sehingga kita bisa menggunakan
skema rangkaiannya dan membuat sendiri papan Arduino tanpda membayar
kepada penciptanya.
Gambar 2.1 IDE Arduino
Terdapat banyak pilihan perangkat keras Arduino yang bisa berupa board, modul, shield
maupun kit. Gambar 2.3 memperlihatkan jenis perangkat keras Arduino yang ditawarkan saat
ini. Perangkat keras tersebut terbagi ke dalam kategori level pemula sampai ekspert.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
9
Gambar 2.2 Jenis Perangkat keras Arduino
Bila kita sebagai pemula ingin mempelajari Arduino, maka kita dapat memlihi papan
Arduino Uno sebagai sarana eksperimen. Arduino Uno merupakan mikrokontroler ATMega
328P. Board ini memiliki 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai masukan ataupun
keluaran serta 6 masukan analog. Di board ini tersedia koneksi USB, jack untuk sumber
tegangan dan header ICSP. Untuk menggunakannya, kita tinggal menghubungkan board
tersebut ke komputer melalui kabel USB, menjalankan IDF, Arduino dan mulai
bereksperimen. Board Ardunio Uno diperlihatkan pada Gambar 2.4
Gambar 2.3 Beberapa perangkat keras Arduino
Arduino Mega digunakan untuk kebutuhan yang lebih kompleks. Mikrokontroler yang
digunakan adalah mikrokontroler Atmega2560 ( untuk papan arduino mega 2560). Disini
terdapat pin digital input/output sebanyak 54 buah, masukan analog sebanyak 16 dan 4
UART untuk komunikasi serial. Koneksi yang tersedia adalah koneksi USB koneksi ke
sumber tegangan serta header ICSP. Gambar 2.4b memperlihatkan board Arduino Mega. Bila
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
10
dibutuhkan papan dengan ukuran yang kecil, kita bisa menggunakan Arduino Micro. Arduino
Micro menggunakan mikrokontroler Atmega32U dengan pin digital input/output sebanyak 20
buah dan masukan analog sebanyak 12 buah.Koneksi yang disediakan disini adalah koneksi
micro USB dan header ICSP. Papan ini mempunyai ukuran 48 mm x 18 mm dengan berat 13
gram.
2.1.4 Relay
Relay merupakan komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan logika switching.
Relay yang digunakan sebelum tahun 70an, merupakan “otak” dari rangkaian pengendali.
Setelah tahun 70-an digantikan posisi posisinya oleh PLC. Relay yang paling sederhana ialah
relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.
Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai alat yang menggunakan gaya
elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar.
Gambar.2.4 Relay
2.1.5 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk
menampilkan suatu karakter, baik itu angka, huruf atau karakter tertentu, sehingga tampilan
tersebut dapat dilihat secara visual. Pemakaian LCD sebagai tampilan banyak digunakan
karena daya yang dibutuhkan LCD relatif kecil (orde mikro watt), meskipun pada modul ini
dibatasi oleh sumber cahaya eksternal/internal, suhu dan jangka hidup, untuk lebih jelas
berikut dibawah ini konfigurasi modul LCD 20 x 4, sbb:
Gambar 2.5 LCD
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
11
Sebuah panel LCD akan terhubung pada mikrokontroller untuk mengatur titik-titik untuk
mengatur karakter huruf atau angka, data akan dikirim dalam bentuk kode ASCII, kode ini
akan diterima dan diolah sehingga terbentuk matrik matrik yang dapat terbaca secara visual.
Karakteristik LCD (Liquid Crystal Display) Berikut adalah karakteristik dari LCD 20 x 4:
1. 20 Karakter dan 4 Baris tampilan kristal cair (LCD) dari dot matrik.
2. ROM pembangkit karakter untuk 192 tipe karakter (5x7 dot matrik)
3. Mempunyai 2 jenis RAM, yaitu RAM pembangkit karakter dan RAM data tampilan
4. RAM pembangkit karakter untuk 8 tipe karakter program tulis dengan bentuk 5 x7 dot
matrik
5. RAM data tampilan dengan bentuk 80 x 8 matrik titik (maksimum 80 karakter).
6. Mempunyai pembangkit clock internal.
7. Catu daya 5 Vdc.
8. Rangkaian otomatis riset saat daya dinyalakan.
9. Jangkauan suhu pengoperasian 0 - 50 derajat.
Konfigurasi LCD (Liquid Crystal Display)
Ada 2 cara untuk berkomunikasi dengan LCD, yaitu 8 bit dan 4 bit jalur data, selain bit data
tersebut juga dibutuhkan 3 jalur lagi untuk kontrol, yaitu : RS, RW dan E Untuk memperjelas
konfigurasi pin LCD dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Gambar 2.6. Tabel LCD
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
12
Cara Kerja LCD (Liquid Crystal Display)
LCD mempunyai 2 bagian karakter utama yaitu :
1. Panel atau display yang berfungsi sebagai media penampil informasi huruf atau angka
sebanyak 4 baris dan masing-masing baris bisa menampung 20 karakter huruf atau
angka
2. sistem kontroller yang ditempelkan dibalik panel LCD, yang berfungsi mengatur
tampilan informasi serta mengatur komunikasi LCD dengan mikrokontroller.
Contoh sistem kendali LCD sebagai berikut :
Gambar 2.7 sistem kendali LCD
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa input pada LCD yang berupa 8 bit data (D0 - D7)
diterima terlebih dahulu oleh rangkaian kontroller LCD yang bertugas untuk mengatur data
inputan sebelum tampil di LCD, selain itu juga dilengkapi dengan input (RS, R/W dan E)
yang digunakan sebagai kendali kontroller LCD, pada proses pengiriman data (R/W = 1) dan
proses pengambilan data (R/W = 0). Pin RS dipakai untuk membedakan jenis data yang
dikirim, jika (RS = 0) data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja modul LCD,
sedangkan jika (RS = 1) data yang dikirim adalah kode ASCII yang akan ditampilkan.
Demikian pula saat pengambilan data jika (RS = 0) data yang diambil dari modul merupakan
data status yang mewakili aktifitas modul LCD, sedangkan saat (RS = 1) maka data yang
diambil merupakan kode ASCII dari data yang ditampilkan.
2.1.6 Driver Motor Wiper
Rangkaian driver motor ini digunakan untuk menggerakan motor wiper sebagai penyiram air
ke tanaman . Rangkaian driver motor menggunakan transistor yang berfungsi sebagai saklar
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
13
dan beberapa buah resistor yang berfungsi untuk pembatas arus yang masuk pada rangkaian .
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
gambar 12 rangkain driver motor :
Gambar 12. Rangkaian Driver Motor
2.1.7 Fungsi Transistor Sebagai Saklar
Saklar adalah suatu alat dengan dua sambungan dan bisa memiliki dua keadaan, yaitu
keadaan on dan off.Keadaan off/ menutup merupakan suatu keadaan dimana tidak ada arus
yang mengalir. Keadaan on/ terbuka merupakan suatu keadaan yang mana arus bisa mengalir
dengan bebas atau dengan kata lain (secara ideal) yang resitivitas dan besar voltase pada
saklar sama dengan nol. Cara kerja transistor sebagai saklar atau biasa disebut sebagai saklar
solid state adalah satu aplikasi utama untuk penggunaan transistor, dan transistor sebagai
saklar dapat digunakan untuk mengendalikan perangkat elektronika dengan daya tinggi
seperti motor, solenoid atau lampu, tetapi transistor sebagai saklar juga dapat digunakan
dalam elektronika digital dan sirkuit gerbang logika digital. Dapat ketahui bahwa area kerja
dari sebuah transistor adalah area aktif, area jenuh dan area cut-off. Dalam aplikasi transistor
sebagai saklar, yang mana area kerja transistor akan berada di area jenuh dan area cut-off
A. Karakteristik area cut-off
Gambar 2.8 .Karakteristik area cut-off.
Keterangan gambar:
Input basis dan basis dibuat ground atau V = 0 volt
Tegangan basis ke emitor ( Vce < 0.7 volt)
Arus yang lewat kolektor = 0 (IC=0 volt)
Tegangan keluaran (Vout) = Vce = Vcc = 1
Gambar 2.6 merupakan skema rangkaian kerja dari transistor sebagai saklar. Arus masuk
dari kaki basis (Ib) pada transistor adalah nol dan arus keluaran pada kaki kolektor (Ic) juga
adalah nol, dan tegangan maksimum berada di kaki kolektor (Vce), kondisi di atas membuat
arus tidak bisa memasuki komponen ini, oleh karena itu kondisi ini adalah dimana transistor
berada dalam kondisi “full-off” atau kondisi tidak aktif secara penuh. Jadi bisa definisikan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
14
bahwa kondisi di atas adalah kondisi dimana transistor sebagai saklar berada dalam area kerja
cut-off atau tidak aktif secara umum.
B. Karakteristik area jenuh (saturation)
Dalam kondisi ini arus yang di kaki basis akan dibuat maksimum sehingga menghasilkan
arus maksimum pada kaki kolektor dan membuat tegangan di kaki emitor mengecil atau
minimum. Hal ini membuat arus yang maksimal mengalir pada transistor ini, kondisi ini
disebut membuat transistor sebagai saklar menjadi “full-on”
Gambar 2.9 . Karakteristik area jenuh.
Keterangan gambar:
Input dan basis dihubungkan ke Vcc.
Tegangan basis ke emitor Vbe > 0.7 volt.
Transistor dalam kondisi full-on.
Arus maksimal mengalir melewati kaki kolektor (Ic =Vcc / Rl).
Tegangan yang lewat kaki emitor (Vce) = 0.
Seperti gambar 2.7 , dimana transistor beroperasi dalam kondisi saklar tertutup atau closed
switch bisa mendefinisikan bahwa area jenuh atau saturasi adalah kondisi dimana transistor
dalam “mode on”, ketika menggunakan transistor bipolar sebagai saklar dua persimpangan
mengalami bias maju dimana Vb > 0.7 volt dan arus di dari kolektor Ic = maksimum. Dalam
penggunaan transistor sebagai saklar membutuhkan atau menggunakan
jenis transistor yang berbeda, misalnya untuk tegangan yang tinggi bisa menggunakan
transistor jenis darlington.
2.1.8 Bahasa Pemrograman C/C++
Bahasa Tingkat tinggi merupakan bahasa yang mudah dipahami oleh manusia, C dan C++
merupakan contoh dari bahasa tingkat tinggi. Sedangkan bahasa tingkat rendah merupakan
bahasa mesin atau bahasa assembly.
2.1.9 Sensor Soil Moisture kelembaban tanah YL69
Sensor soil moisture YL-69 adalah sensor yang mampu mengukur kelembaban suatu tanah.
Cara menggunakannya cukup mudah, yaitu membenamkan probe sensor ke dalam tanah dan
kemudian sensor akan langsung membaca kondisi kelembaban tanah. kekurangan dari sensor
ini adalah sensor ini tidak dapat bekerja dengan baik di luar ruangan dikarenakan sensor ini
rawan korosi atau karat. Versi baru dari sensor kelembaban tanah ini ialah probe sensornya
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
15
sudah dilengkapi dengan lapisan kuning pelindung nikel. Sehingga nikel pada sensor
kelembaban ini bias terhindar dari oksidasi yang menyebabkan karat. Lapisan ini dinamakan
Electroless nickel immersion gold (ENIG).
Gambar 2.10. Sensor Moisture
Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca
resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat
tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering
sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Sensor ini sangat membantu untuk
mengingatkan tingkat kelembaban pada tanaman atau memantau kelembaban tanah di
kebun . IO Expansion Shield adalah shield yang sempurna untuk menghubungkan Sensor
dengan Arduino.
Spesifikasi
Power supply: 3.3v or 5v
Output voltage signal: 0~4.2v 20
Current: 35mA
Pin definition:
Analog output(Blue wire)
GND(Black wire)
Power(Red wire)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
16
Size: 60x20x5cm
2.1.10 Power Supply
Rangkaian elektronika biasanya membutuhkan voltase DC dengan voltase yang lebih rendah
dibanding dengan voltase sambungan listrik yang biasanya tersedia, yaitu sebesar 220V AC.
Sedangkan voltase yang dipakai dalam rangkaian elektronik biasanya hanya sekitar 3V
sampai 50V DC. Voltase tersebut biasanya bisa diperoleh dari baterai, tetapi penggunaan
baterai sebagai sumber daya listrik jauh lebih mahal dibanding dengan menggunakan sumber
daya listrik dari PLN. Untuk itu diperlukan satu alat yang dapat mengubah daya voltase 220V
AC menjadi voltase DC sebesar voltase yang dibutuhkan.
Sumber daya pada prinsipnya terdiri dari empat bagian: trafo, penyearah, kondensator
sebagai tapis lolos rendah dan regulasi elektronik. Trafo digunakan untuk
mentransformasikan voltase AC dari 220V menjadi lebih kecil sehingga bisa dikelola oleh
rangkaian regulasi linear. Penyearah yang terdiri dari dioda mengubah voltase bolak-balik
menjadi voltase searah, tetapi voltase hasil dari penyearah itu masih kurang konstan, artinya
masih mengalami perubahan periodik yang besar. Sebab itu diperlukan kondensator sehingga
voltase tersebut cukup rata untuk diregulasi oleh rangkaian regulasi yang bisa menghasilkan
voltase DC yang baik dan konstan.
2.1.11 Trafo
Sebuah trafo pada dasarnya terdiri dari dua kumparan yang digulung diatas satu kern (bahan
besi) yang dimiliki secara bersama-sama. Kumparan pertama disebut kumparan primer dan
kumparan kedua disebut kumparan sekunder. Perbandingan jumlah lilitan antara kedua
kumparan menentukan perbandingan voltase antara kedua kumparan tersebut. Jumlah
lilitan, tebal, bahan kawat lilitan, serta besar, bentuk dan bahan kern menentukan sifat trafo
ketika trafo dibebani, yaitu ketika ada arus yang keluar dari kumparan sekunder. Sifat dari
trafo adalah berapa banyak arus bisa keluar tanpa trafo menjadi terlalu panas dam berapa
besar resistivitas keluarannya. Karena setiap trafo memiliki resistivitas keluaran, maka kalau
ada arus yang mengalir keluar dari kumparan sekunder, maka voltase akan berkurang.
2.2 Analog to Digital Converter ( ADC )
Analog to Digital Converter adalah salah satu fasilitas mikrokontroller Atmega 328 yang
berfungsi untuk mengubah data analog menjadi data digital. ADC memiliki 2 karakter
prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi .Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan
seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu
tertentu. Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai contoh :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
17
ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input data dinyatakan
dalam 255 (2ⁿ -1) nilai diskrit. ADC 10 bit memiliki 10 bit output data digital, ini berarti
sinyal input dapat dinyatakan dalam 1023 (2ⁿ -1) nilai diskrit. Dari penjelasan diatas dapat
diambil kesimpulan bahwa ADC 10 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang
lebih baik daripada ADC 8 bit. Prinsip kerja ADC adalah mengkonversikan sinyal analog ke
dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan
referensi. Sinyal masukan analog ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai
keluaran digital untuk sinyal masukan ADC untuk resolusi 10 bit adalah:
ADC = ( Vin / Vreff ) x 1023
Ket : Vin = Tegangan dari sensor ( 0-5 Volt )
Vref = Tegangan referensi = 5 Volt
Data Digital (ADC) = Hasil data digital yang ditampilkan berdasarkan
pengukuran sensor.
2.3 Regulator
Regulasi voltase untuk catu daya seringkali dibutuhkan, tersedia berbagai jenis IC regulator.
Salah satu IC adalah seri 78xx, dimana xx menunjukkan voltase keluaran dari IC tersebut.
Terdapat xx = 05 untuk 5V, xx = 09 untuk 9V, xx = 12 untuk 12V, dan juga terdapat voltase
yang lebih tinggi. IC 78xx mempunyai tiga kaki, satu untuk Vin satu untu Vout dan satu
untuk GND. Sambungan tersebut diperlihatkan dalam gambar 2. Dalam IC ini selain
rangkaian regulasi voltase juga sudah terdapat rangkaian pengaman yang melindungi IC dari
arus atau daya yang telalu tinggi. Terdapat pembatasan arus ang mengurangi voltase keluaran
kalau batas arus terlampaui. Besar dari batas arus ini tergantung dari voltase pada IC
sehingga arus maksimal lebih kecil kalau selisih voltase antara Vin dan Vout lebih besar.
Dengan rangkaian-rangkaian pengaman ini IC terlindung dari kerusakan sebagai akibat beban
yang terlalu besar.
Gambar 2.11 . Regulasi voltase menggunakan IC 78xx
2.4 Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi dari
motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
18
Motor servo merupakan salah satu jenis motor DC. Berbeda dengan motor stepper, motor
servo beroperasi secara close loop. Poros motor dihubungkan dengan rangkaian kendali,
sehingga jika putaran poros belum sampai pada posisi yang diperintahkan maka rangkaian
kendali akan terus mengoreksi posisi hingga mencapai posisi yang diperintahkan. Motor
servo banyak digunakan pada peranti R/C (remote control) seperti mobil, pesawat, helikopter,
kapal, dan sebagai aktuator robot maupun penggerak pada kamera. Gambar motor servo
dapat dilihat pada gambar 6 dibawah ini:
Gambar 2.12. Motor servo
Motor servo mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan
rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM
pada bagian pin kontrolnya. Jenis Motor Servo:
1. Motor Servo Standar 180°
Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi
masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri
adalah 180°.
2. Motor Servo Continuous
Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut
putar (dapat berputar secara kontinyu). Pulsa Kontrol Motor Servo Operasional motor servo
dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms
menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Apabila motor servo diberikan pulsa dengan
besar 1.5 ms mencapai gerakan 90°, maka bila kita berikan pulsa kurang dari 1.5 ms maka
posisi mendekati 0° dan bila kita berikan pulsa lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180°.
2.5 Catu Daya
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
19
Catu daya adalah sebuah rangkaian elektonik yang mempunyai keluaran tegangan yang
teregulasi untuk memberikan tegangan pada rangkian elektronik lain. Dalam penelitian ini
Catu daya yang dibuat menggunakan transformator berkemampuan 3A dan difungsikan untuk
menurunkan tegangan dari sumber PLN AC 220 V. Bagian catu daya memiliki 2 buah output
tegangan, yaitu tegangan 12V, dan 8V. Skema rangkaian catu daya
Gambar 2.15 Skema rangkaian catu daya
2.6 Saklar Limiting Switch
Saklar digunakan untuk membalikan arah motor dc agar pengaturan motor dc lebih mudah karena
penggunanya tinggal mengatur kecepatan motor saja. Pin yang digunakan oleh Arduino UNO R3
sebagi input 2 saklar adalah pin 7 , 10. Konfigurasi rangkaian tombol ini dirangkai menggunakan
mode Aktif High, jadi sakalar dikatakan aktif jika menyentuh tegangan (+) 5 Volt, dan scalar
dikatakan tidak aktif ketika tersambuang ke ground(-).
2.7 Perancangan Hardware
Sesuai dengan namanya, sistem atau alat ini berupa prototype yang berati alat ini baru sebuah
contoh alat sistem penyiram tanaman pesemaian secara otomatis. Alat ini dikendalikan
sebuah board Arduino UNO R3 dan semua rangkian terpasang didalam box, yang terdapat
diluar hanya pompa, sensor kelembaban tanah dan motor DC sebagai penggerak mekaniknya.
2.8 Pompa Air
Pada prinsipnya, sebuah pompa air menyedot dan membuang air dengan menggunakan
putaran impeler sehingga menimbulkan tarikan, air yang ditarik akan terus menerus menarik
air dari dasar sumur untuk dialirkan menuju pipa out. kemudian pada pipa out, impeler akan
mendorong air untuk menuju kepenampungan atau pembuangan. Pompa air termasuk motor
listrik jenis kapasitor running Motor listrik ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri
dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama dan terhubung langsung
paralel dengan sumber listrik. Belitan utama, lilitan bantu dan kapasitor tetap terhubung pada
sirkuit jala-jala saat motor listrik bekerja. Jenis motor listrik ini banyak digunakan pada jenis-
jenis motor listrik 1 fasa yaitu pompa air, dimana lilitan utama dan bantu jumlah lilitannya
sama banyak tetapi diameter kawatnya berbeda diantara keduanya. Diameter kawat lilitan
utama lebih besar dibanding diameter lilitan bantunya. Type motor listrik ini kopel awalnya
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
20
kurang bagus, tetapi kopel jalan (torsi jalan) merata. Kebanyakan pompa air berbagai merek
banyak menggunakan jenis motor kapasitor running dengan kecepatan mendekati 3000 rpm.
Gambar 2.16 : motor Pompa Air
2.9 IC Voltage Regulator
stabil pada Tegangan 5 Volt DC. Regulator (Pengatur Tegangan)
Gambar 2.17 : IC VR
Jenis-jenis IC Voltage Regulator (IC Pengatur Tegangan) – Voltage Regulator atau Pengatur
Tegangan adalah salah satu rangkaian yang sering dipakai dalam peralatan Elektronika.
Fungsi Voltage Regulator adalah untuk mempertahankan atau memastikan Tegangan pada
level tertentu secara otomatis. Artinya, Tegangan Output (Keluaran) DC pada Voltage
Regulator tidak dipengaruhi oleh perubahan Tegangan Input (Masukan), Beban pada Output
dan juga Suhu. Tegangan Stabil yang bebas dari segala gangguan seperti noise ataupun
fluktuasi (naik turun) sangat dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan Elektronika
terutama pada peralatan elektronika yang sifatnya digital seperti Mikro Controller atau pun
Mikro Prosesor. Rangkaian Voltage Regulator ini banyak ditemukan pada Adaptor yang
bertugas untuk memberikan Tegangan DC untuk Laptop, Handphone, Konsol Game dan lain
sebagainya. Pada Peralatan Elektronika yang Power Supply atau Catu Dayanya diintegrasi ke
dalam unitnya seperti TV, DVD Player dan Komputer Desktop, Rangkaian Voltage
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
21
Regulator (Pengatur Tegangan) juga merupakan suatu keharusan agar Tegangan yang
diberikan kepada Rangkaian lainnya Stabil dan bebas dari fluktuasi. Terdapat berbagai jenis
Voltage Regulator atau Pengatur Tegangan, salah satunya adalah Voltage Regulator dengan
Menggunakan IC Voltage Regulator. Salah satu tipe IC Voltage Regulator yang paling sering
ditemukan adalah tipe 7805 yaitu IC Voltage Regulator yang mengatur Tegangan Output.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
22
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1 Blok Diagram Sistim
Agar tergambar dengan jelas bagian sistem yang dirancang, maka perlu dilakukan penjelasan
secara terperinci yaitu dengan menggunakan blok diagram. Sistem mesin penyiram dan
pemupukan tanaman ini terdiri dari beberapa blok yang saling terhubung satu sama lainnya.
Adapun blok diagram rancangan alat dapat dilihat pada gambar berikut :
POWER SUPPLY
ATMEGA328SENSOR SOIL MOISTURE
LCD
RELAY POMPA AIR
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
23
3.1.1 Fungsi masing-masing Blok Diagram
1. Sensor soil moisture sebagai pendeteksi kelembaban tanah.
2. Mikrokontroller Arduio, berfungsi untuk mengontrol dan memproses data yang
diterima dari input seperti sensor dan RTC sehingga semua bagian yang terpasang
pada alat tersebut dapat bekerja secara sinkron.
3. Lcd digunakan sebagai penampil waktu penyiraman dan pemupukan.
4. Driver motor digunakan sebagai mengaktifkan pompa air .
5. Motor Wiper yang berfungsi sebagai penyiram tanaman.
6. Power supply, merupakan blok rangkaian untuk memberikan supply tegangan DC
ke seluruh rangkaian .
3.2 Prinsip Kerja Alat Penyiram otomatis Tanaman dalam Pot Bunga
Sebuah sistem yang dapat melakukan penyiraman secara otomatis. Proses penyiraman
tanaman akan dilakukan jika sensor soil moisture mendeteksi tanah dalam keadaaan kering
jika tanah kering pada saat inilah motor wiper akan aktif mengaliri air untuk menyiram
tanaman sedangkan jika tanah dalam keadaan basah maka tidak dilakukan penyiraman.
3.3 Spesifikasi Alat
Rancang bangun penyiraman dan pemupukan tanaman ini memiliki spesifikasi sebagai
berikut:
1. Menggunakan sebuah casing berukuran 48 x 68 x 25 cm sebagai mekanik
alat.
2. Power supply dengan tegangan output yaitu 5 Vdan 12 V.
3. Menggunakan mikrokontroler IC Atmega 328.
4. Menggunakan LCD 16x2 sebagai media display.
5. Pompa Air sebagai penyiram tanaman .
6. Sensor soil moisture sebagai pendeteksi kelembaban tanah.
3.4 Pembuatan Perangkat Keras (Hardware)
3.4.1 Power Supply
Pada pembuatan tugas akhir ini menggunakan power supply penyearah gelombang penuh
dengan komponen utama yang digunakan yaitu dioda bridge 2 Ampere, 2 kapasitor 4700 uF/
25 Volt, IC Regulator 7805, 7812 dan beberapa komponen tambahan lainnya. Secara
keseluruhan rangkaian power supply tersebut diperlihatkan oleh gambar 3.4.1 berikut:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
24
3.4.2 Rangkaian Sensor Soil Moisture
Pada perancangan system ini, sensor yang digunakan untuk mendeteksi kondisi tanah adalah
Sensor soil moisture dimana dalam perancangan, sensor akan mendeteksi kondisi tanah
apakah dalam keadaan kering atau basah.Rangkaian sensor soil moisture yang terhubung ke
arduino dapat dilihat pada gambar 19 sebagai berikut.
Gambar 3.4.1. Rangkaian Soil Moisture ke Arduino
3.4.3 Relay
Perancangan relay dirancang untuk menggerakan pompa air apabila arduino memerintahkan
untuk aktif ketika asap bernilai = 1 dan api bernilai = 1. Berikut adalah gambar schematic
relay.
Gambar 3..4.2 Relay
3.4.4 Rangkaian LCD
LCD ini digunakan sebagai output untuk menampilkan data kelembaban tanah dan waktu
penyiraman dan pemupukan tanamann . LCD ini dihubungkan ke Port C dari mikrokontroler.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
25
Gambar 3.4.4 .Rangkaian LCD
Dari gambar diatas dapat dijelasakan fungsi dari setiap kaki pada LCD,
sebagai berikut:
1. Kaki 1 (VCC)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk sumber
daya(VCC).
2. Kaki 2 (GND)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan 0 volt (ground).
3. Kaki 3 (VEE/VLCD)
Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5. Kontras mencapai nilai
maksimum pada saat kondisi kaki ini padategangan 0 volt.
4. Kaki 4 (RS)
Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke register data,
logikadari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah, logikadari kaki iniadalah 0.
5. Kaki 5 (R/W)
Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode pembacaan dan
logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode penulisan.
6. Kaki 6 (E)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
26
Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini diberikan pada
saat penulisan atau pembacaan data.
7. Kaki 7-14 (D0-D7)
Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data sebanyak 4 bit
atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.
8. Kaki 15 (Anoda)
Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 volt (hanya untuk
backlight).
9. Kaki 16 (Katoda)
Tegangan negative backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk backlight).
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
27
3.4.5 Flowchart Penyiram Tanaman
Tidak
Ya
Ya
Tidak
START
Input : Soil
Moisture
Mendekteksi Kelembaban Tanah
Tanah Kering
LCD Tampilan, Motor
Wiper ON
Tanah Basa
Motor Off
Stop
Stop
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
28
BAB IV
PENGUJIAN DAN HASIL
4.1 Pengujian LCD
Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) Pengujian LCD bertujuan untuk mengetahui apakah
LCD bekerja atau tidak sehingga dapat menampilkan karakter sesuai dengan yang
diharapkan. Sebagai output dari rangkaian perlu dilakukannya pengujian terhadap LCD untuk
menentukan apakah LCD bekerja dengan baik. Besar tegangan sumber untuk rangkaian ini
adalah 5V DC dan kebutuhan tegangan tersebut dapat terpenuhi. Setelah dilakukan pengujian
pada rangkaian ini dengan menggunakan program sederhana, LCD dapat menampilkan
karakter dengan baik.
Gambar 4.1.Pengujian Tampilan LCD
LCD berfungsi untuk menampilkan suatu karakter. Karena itulah dilakukan pengujian untuk
mengetahui apakah LCD sudah berkerja sehingga
4.2 Pengujian Power Supply
Power Supply sebagai penyupply tegangan ke rangkaian yang digunakan pada alat. Tegangan
output dari rangkaian power supply ini sebesar 12V DC dan 5V DC. Tegangan 5V DC
digunakan untuk tegangan input dari mikrokontroler Atmega328 sebagai pengaktifan sensor
load cell, keypad, LCD dan modul DF Mini Player. Pengujian keluaran dari rangkaian power
supply dilakukan sebanyak empat titik pengukuran dimana titik pengukuran 1 (TP1) hasil
keluaran dari trafo, titik pengukuran 2 (TP2) hasil keluaran dari dioda, titik pengukuran 3
(TP3) hasil keluaran dari IC regulator 7805 dan titik pengukuran 4 (TP4) hasil keluaran dari
IC regulator 7812.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
29
4.3. Software
Untuk membuat supaya reangkaian elektronik nanti bisa berjalan dengan memasukkan
perintah berupa coding, maka dibutuhkan sebuah software. Software yang digunakan pada
proses Perancangan Alat Penyiram Tanaman Otomatis Dengan YL69 Berbasis Arduino Uno
R3 ini nanti adalah sebagai berikut :
#Arduino IDE
Software Arduino IDE berfungsi sebagai text editor, sebagai verify coding untuk mengetahui
apakah coding terdapat error dan sekaligus compiler yang akan di upload kedalam memori
mikrokontroler. Selain itu software arduino juga berfungsi untuk menyambungkan komputer
dan board arduino dengan menggunakan Sofware.
4.4 Hasil Data Pengujian keseluruhan Rangkaian
Pengujian dilakukan untuk melihat kerja sistem secara nyata yang dilakukan pada tanaman
Bunga didalam Pot, Untuk memulai penyiraman digunakan sensor kelembaban tanaman yang
akan mengukur kelembaban tanah dan popa sebagai penyalur air. Data sebagai berikut.
Tabel.4.1 Hail Data Pengujian Rangkaian
No Kelembaban Tanah (Relatif Humidity) Pompa LED
1 50 Menyala Menyala
2 60 Menyala Menyala
3 65 Menyala Menyala
4 70 Mati Mati
5 80 Mati Mati
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
30
4.5 Perancangan Program Keseluruhan
#include <EEPROM.h>
#include <LiquidCrystal.h>
const int pompa = 5;
const int led = 13;
const int tombol_merah = 2; // int0
const int tombol_hitam = 3; // int1
int sensor_1 = A0;
int sensor_2 = A1;
float rh_1, rh_2, rh;
float set_rh;
char myBuffer[16] = ""; // width of LCD
LiquidCrystal lcd(12, 11, 9, 10, 8, 7);
int cnt;
bool periksa = 0;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
lcd.begin(16, 2);
pinMode(tombol_merah, INPUT_PULLUP);
pinMode(tombol_hitam, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(0, t_tambah, FALLING);
attachInterrupt(1, t_kurang, FALLING);
pinMode(pompa, OUTPUT);
pinMode(led, OUTPUT);
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
31
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Penyiram POT");
delay(1000);
lcd.clear();
set_rh = EEPROM.read(0);
if (set_rh > 90) set_rh = 65;
EEPROM.write(0,set_rh);
EEPROM.update(0,set_rh);
snprintf(myBuffer, sizeof(myBuffer), "Rh_set: %02d %c",(int) set_rh,37);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(myBuffer);
rh_1 = analogRead (sensor_1);
rh_1 = map(rh_1,550,10,0,100);
rh_1 = rh_1 + 30;
rh_2 = analogRead (sensor_2);
rh_2 = map(rh_2,550,10,0,100);
rh_2 = rh_2 + 30;
rh = int((rh_1 + rh_2)/2);
if (rh < set_rh) periksa = 1;
snprintf(myBuffer, sizeof(myBuffer), "Rh12:%02d %02d %02d %c",(int) rh_1, (int) rh_2,
(int) rh, 37);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(myBuffer);
cnt = 0;
}
void loop() {
rh_1 = analogRead (sensor_1);
rh_1 = map(rh_1,550,10,0,100);
rh_1 = rh_1 + 30;
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
32
rh_2 = analogRead (sensor_2);
rh_2 = map(rh_2,550,10,0,100);
rh_2 = rh_2 + 30;
rh = int((rh_1 + rh_2)/2);
if (rh < set_rh) periksa = 1;
snprintf(myBuffer, sizeof(myBuffer), "Rh12:%02d %02d %02d %c",(int) rh_1, (int) rh_2,
(int) rh, 37);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(myBuffer);
if (periksa == 1)
{
digitalWrite(pompa, HIGH);
digitalWrite(led, HIGH);
delay(2000);
periksa = 0;
digitalWrite(pompa, LOW);
digitalWrite(led, LOW);
delay(5000);
delay(5000);
}
cnt++;
if (cnt > 600)
{
cnt = 0;
periksa = 0;
delay(1000);
}
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
33
delay(50);
}
void t_tambah (void)
{
set_rh = EEPROM.read(0);
set_rh = set_rh + 1;
if (set_rh > 90) set_rh = 90;
snprintf(myBuffer, sizeof(myBuffer), "Rh_set: %02d %c",(int) set_rh,37);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(myBuffer);
EEPROM.write(0,set_rh);
EEPROM.update(0,set_rh);
delay(1000);
}
void t_kurang (void)
{
set_rh = EEPROM.read(0);
set_rh = set_rh - 1;
if (set_rh < 45) set_rh = 45;
snprintf(myBuffer, sizeof(myBuffer), "Rh_set: %02d %c",(int) set_rh,37);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(myBuffer);
EEPROM.write(0,set_rh);
EEPROM.update(0,set_rh);
delay(1000);
}
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
34
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dalam hasil pengujian dari alat penyiram tanaman otomatis dengan sensor kelembaban tanah
YL69 berbasis arduino uno penulis dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Alat ini dapat membaca kelembaban tanah dengan soil moisture sensor yang didapatkan
dari inputan data analog pada probe soil. LCD sebagai output yang berfungsi menampilkan
persentase kelembaban tanah dalam bentuk Relatif Humidity(RH).
2. Alat ini membutuhkan perangkat untuk menjalakan alat Penyiram tanaman otomatis
dengan YL69 berbasis arduino uno
3. Sistem ini dapat melakukan penyiraman otomatis saat sensor Soil Moisture YL69
mendeteksi Kelembaban tanah, setelah itu Relatif Humidity di setting . Kemudian pompa
akan mengalirkan air. Jika kelembaban sudah kembali normal maka pompa akan mati..
5.2 Saran
Untuk penelitian yang akan datang penulis menyarakan agar dilakukan penelitian seperti
berikut :
1. Dapat meneliti tanaman yang membutuhkan perawatan khusus seperti bunga Anggrek.
2. Dapat menggunakan penyemprot yang lebih baik agar didapatkan penyiraman yang lebih
merata.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
35
DAFTAR PUSTAKA
Blocher, Richard. 2004. Dasar Elektronika. Andi : Yogyakarta
Raharjo.B.2005.Teknik Pemograman Pascal.Bandung:Informatika.
Muis. S.2007.Teknik Digital Dasar.Edisi Pertama.Yogyakarta:Graha Ilmu.
Petruzella, Frank D.1996. Elektronika Industri. Andi : Yogyakarta
Zuhal.1993. Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elekonika Daya.
PT Gramedia Pustaka utama : Jakarta
Syahrul, 2014. Pemograman Mikrokontroler AVR Bahasa Assembly dan
C.Informatika:Bandung
https://www.google.com/search?q=karakteristik+daerah+cut-off&client=firefox.
https://www.indo-ware.com/produk-284-moisture-sensor-.html
https://www.google.com/search?q=Regulasi+voltase+menggunakan+IC+78xx&clien
https://www.google.com/search?client=firefoxa&biw=1366&bih=608&tbm=isch&sa=1&ei=
Http://agronomiunhas.blogspot.co.id/2013/11/tabulampot.html
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar Penyiram Tanaman Otomatis Pada Pot Bunga
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Rangkaian Penuh
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA