bab ii landasan teori - perpustakaan digital...
TRANSCRIPT
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 5�
BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori yang mendukung dalam pembuatan
proyek akhir. Materi yang akan dibahas adalah jamur tiram, kumbung jamur,
definisi sistem kendali, mikrokontroler, sensor suhu dan kelembaban, Real Time
Clock (RTC), motor DC, valve elektrik, relay, transistor, keypad, Liquid Crystal
Display (LCD), Protokol I2C dan pemrograman BASCOM.
2.1. Jamur Tiram
Jamur tiram/shimeji dengan nama ilmiah Pleurotus ostreatus ysng dikenal
pula dengan nama oyster mushroom diperoleh dari ciri batangnya berada sedikit
di pinggir (Latin: Pleurotus) dan bentuk tudungnya menyerupai tiram (Latin:
ostreatus) dengan bagian tengah agak cekung dan berwarna putih hingga cream.
Jamur tiram disusun atas beberapa rumpun yang tersusun dari cabang yang
menyatu, daging buahnya yang berwarna putih pucat dan menjadi keras jika
bertambah tua seperti ditunjukan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Tubuh Buah Jamur Tiram
Jamur tiram yang tumbuh di daerah dingin biasanya memiliki ciri tudung
tebal dan lebar jika dibandingkan dengan jamur tiram yang tumbuh pada daerah
bersuhu lebih panas. Budi daya jamur tiram dapat tumbuh optimal sepanjang
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 6�
tahun di dataran yang letaknya antara 400-800 meter di atas permukaan laut
(dapl). Suhu optimal yang diperlukan untuk pertumbuhan vegetatif/miselium yaitu
sekitar 22-28ºC. Sementara itu, untuk pertumbuhan tubuh buah yang diperlukan
suhu lebih rendah yaitu sekitar 20-26ºC. Syarat tumbuh lainnya yaitu diperlukan
kelembaban yang tinggi. Pada pembentukan miselium diperlukan kelembaban
relatif 70-80%. Sementara itu, saat pembentukan tubuh buah diperlukan
kelembaban sekitar 80-90%.
Teknik budi daya jamur tiram termasuk yang paling mudah di antara jamur
konsumsi lainnya. Hal ini karena masa inkubasinya relatif pendek, masa panennya
terbilang cepat dan pasarnya sudah jelas. Jamur tiram biasanya dipelihara dengan
media tanam serbuk gergaji steril yang dikemas dalam kantong plastik sehingga
lebih praktis dan aman yang biasa disebut baglog jamur.[1]
Gambar 2.2 merupakan
baglog jamur yang sudah dalam masa pertumbuhan.
Gambar 2.2 Baglog Jamur Dalam Fase Miselium
2.2. Kumbung Jamur
Kumbung adalah bangunan yang dibuat untuk keperluan budi daya jamur.
Tujuan dibangun kumbung adalah untuk melindungi baglog jamur dari hujan,
sinar matahari langsung, dan kemungkinan kontaminasi spora jamur. Disamping
itu, kumbung juga berguna untuk merekayasa kondisi iklim secara mikro di dalam
ruangan kumbung, sehingga budidaya jamur yang dilakukan tidak tergantung
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 7�
kondisi musim dan cuaca di daerah sekitar. Dengan adanya bangunan kumbung
kita bisa merekayasa kondisi suhu dan kelembaban yang kita inginkan. Berikut
contoh bagian dalam dari kumbung jamur beserta susunan raknya pada Gambar
2.3.
Gambar 2.3 Susunan Rak Pada Kumbung Jamur[9]
Dalam menentukan lokasi untuk pembangunan kumbung harus
mempertimbangkan faktor-faktor penentu, antara lain ketinggian lahan, lokasi
yang dekat dengan sumber air, jauh dari sumber pencemaran, adanya pepohonan
di daerah sekitar, bahan baku pembuatan kumbung, jenis lantai yang digunakan
pada kumbung jamur, dan sebagainya. Fungsi tanah pada lantai kumbung jamur
sangatlah penting, karena sebagai pengatur kelembaban ruangan kumbung Maka
dari itu, lokasi dan keadaan lahan menentukan keberhasilan budidaya jamur tiram.
Bangunan kumbung bisa dibuat secara permanen atau semi permanen.
Bentuk, ukuran dan bahan yang digunakan untuk membuat kumbung disesuaikan
dengan jumlah baglog dan target produksi.[2]
Berikut pada Gambar 2.4 adalah
bangunan kumbung jamur semi-permanen.
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 8�
Gambar 2.4 Bangunan Semi-Permanen Kumbung Jamur[2]
2.3. Definisi Sistem Kendali
Menurut Katsuhiko Ogata, 1993, dalam bukunya yang berjudul Teknik
Kontrol Automatik : ‘Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang
bekerja bersama-sama dan melakukan suatu sasaran tertentu’. Sehingga sistem
kendali dapat didefinisikan sebagai kumpulan komponen fisik yang tersusun
sedemikian rupa dan saling bekerja sama untuk mencapai suatu kondisi yang
diharapkan.
Sistem kendali secara umum terbagi dua menurut jenisnya yaitu bersifat
terbuka (open loop) dan tertutup (close loop). (Norman S Nise. Control Sistem
Engineering 4th Edition., 2004). Gambar diagram blok sistem kendali terbuka dan
tertutup dapat dilihat pada Gambar 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.5 Diagram blok sistem kendali secara umum,(a) sistem kendali terbuka,
(b) sistem kendali tertutup.
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 9�
Pada sistem kendali terbuka, pengendali (controller) harus memberikan
sinyal ke aktuator sesuai nilai masukan (set-point). Kelemahan dari sistem kendali
terbuka adalah pengendali tidak mengetahui sebenarnya apakah aktuator telah
melaksanakan apa yang harus dilaksanaan sehingga apabila terjadi sesuatu
gangguan pada proses maka sistem tidak memperbaiki proses secara otomatis.
Pada sistem kendali tertutup, pengendali mengetahui kondisi sebenarnya dari
proses dari perbedaan kondisi proses (yang diberi tahu oleh sensor) dengan nilai
set-point sehingga apabila dalam proses terjadi gangguan maka pengendali akan
memperbaiki proses dengan memberi sinyal ke aktuator yang sesuai perhitungan.
Sistem kendali dapat diterapkanpada suatu sistem yang berfungsi mengambil
data-data terukur dari lapangan yang dimasukkan kedalam pusat pemroses data-
data masukan lalu pusat pemroses data tersebut menghasilkan nilai keluaran untuk
kendali di lapangan sehingga diharapkan nilai keluaran sistem dapat ideal atau
sesuai harapan. Sistem kendali dapat berupa komputer sebagai pusat pengolah
data dan penampil data sehingga data-data di lapangan dapat lebih mudah
dimengerti oleh manusia dan dapat dikendalikan jarak jauh melalui saluran
komunikasi jarak jauh.
2.4. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus
dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler sebenarnya hanya
membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip
yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan
efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" di
mana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-
komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan
akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan penggunaan
mikrokontroler ini maka :
• Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas
• Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar
dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 10�
• Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang
kompak.
Berikut Gambar 2.6 dan 2.7 menunjukan fisik dari IC AVR Atmega32 dan
Konfigurasi Pin ATmega32.
Gambar 2.6 IC AVR ATmega32[3]
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATmega32[3]
AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan AMEL,
berbasisarsitektur RISC (Reduced Instruction Set Komputer). Hampir semua
instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Alasan menggunakan ATmega32 ini
karena mikrokontroler mudah diperoleh di pasaran dan harganya yang terjangkau.
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler
Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas
besar yaitu
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
buah, yaitu
sebanyak 8 saluran.
ADC (
successive approximation
Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATm
Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas
besar yaitu 32Kbytes
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
buah, yaitu Port A,
sebanyak 8 saluran. Pada
ADC (Analog to Digital Converter
successive approximation
Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
ATmega32�
Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas
bytes sehingga dapat menampung banyak
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
A, Port B, Port
Pada Gambar 2.
Gambar 2.8
Analog to Digital Converter
successive approximation ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam
Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
�
Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas
sehingga dapat menampung banyak
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
Port C, Port
ambar 2.8 merupakan blok diagram dari IC Atmega32.
Gambar 2.8 Blok Diagram ATmega32
Analog to Digital Converter
ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam
Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas Flash Program Memory
sehingga dapat menampung banyak
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
Port D. selain itu memiliki ADC 10 bit
merupakan blok diagram dari IC Atmega32.
Blok Diagram ATmega32
Analog to Digital Converter) pada ATmega32 dibangun dari
ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam
Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Flash Program Memory
sehingga dapat menampung banyak routine
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
D. selain itu memiliki ADC 10 bit
merupakan blok diagram dari IC Atmega32.
Blok Diagram ATmega32[3]
) pada ATmega32 dibangun dari
ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam
Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Flash Program Memory yang cukup
program. Selain
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
D. selain itu memiliki ADC 10 bit
merupakan blok diagram dari IC Atmega32.
) pada ATmega32 dibangun dari
ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam
11�
yang cukup
program. Selain
itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32
D. selain itu memiliki ADC 10 bit
merupakan blok diagram dari IC Atmega32.
) pada ATmega32 dibangun dari
ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 12�
ATmega32 terdapat 8 jalur masukan untuk ADC yang dapat diaktifkan semuanya.
ADC tersebut dapat dikonfigurasi secara single ended input atau differential input.
Selain itu, ADC ATmega32 mempunyai keakurasian pembacaan mencapai +/- 2
LSB, maksimum kecepatan pengambilan sampel yaitu 15kSPS (15000 sampel per
detik), rentang kecepatan konversi satu jalur masukan ADC yaitu 13 – 260us dan
rentang tegangan masukan adalah 0V sampai VCC (5V).[3]
Pada ADC modus single ended input nilai desimal hasil dari konversi
analog ke digital adalah :
��� � �������
����
Vref = Tegangan referensi (5V)
Vin = Tegangan masukan
ADC = Nilai desimal hasil konversi ADC
TWI (Two-Wire Interface) pada mikrokontroler merupakan salah
satu perangakat komunikasi mikrokontroler tersebut ke perangkat luar yang
mendukung komunikasi TWI juga seperti serial EEPROM dan IC real
timeclock DS1307. Maksimum kecepatan pulsa yaitu sampai 400kHz.
Komunikasi TWI ini merupakan komunikasi dua arah (bi-directional)
antara master dan slave pada satu jalur (SDA) dan jalur SCL sebagai jalur
pulsanya. TWI dapat digunakan dalam sistem bus interconnection seperti
pada Gambar 2.3 yaitu beberapa perangkat yang mendukung TWI dapat
dihubungkan bersama-sama, satu perangkat harus menjadi master dan
perangkat lainnya harus menjadi slave.
AVR ATmega32 memiliki banyak fitur unggulan diantaranya:
• High-performance, Low-power Atmel® AVR® 8-bit Mikrokontroler
• Advanced RISC Architecture
• 131 Powerfull Instructions – Most Single-clock Cycle Execution
• 32 × 8 General Purpose Working Registers
• Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz
• 32Kbytes of In-Sistem Self-programmable Flash program memory
• 1024Bytes EEPROM
• 2Kbytes Internal SRAM
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 13�
• Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM
• Data retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C(1)
• In-Sistem Programming by On-chip Boot Program
• Operating Voltages = 4.5V - 5.5V
• Speed Grades = 0 - 16MHz
2.5. Sensor Suhu dan Kelembaban
Dalam kegiatan bertani jamur tiram, proses produksi tubuh buah jamur sangat
dipengaruhi oleh 2 hal, yaitu suhu dan kelembaban. Oleh karena itu dibutuhkan
sebuah sensor yang bisa mengetahui tingkat suhu dan kelembaban lingkungan
yang terukur di sekitar tubuh buah jamur.
2.5.1. Sensor Suhu
Yayan I.B, (1998), mengatakan suhu adalah kondisi penting dari suatu
substrat. Sedangkan “panas adalah salah satu bentuk energi yang
diasosiasikan dengan aktifitas molekul-molekul dari suatu substrat”.
Partikel dari suatu substrat diasumsikan selalu bergerak. Pergerakan
partikel inilah yang kemudian dirasakan sebagai panas. Sedangkan
menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia suhu adalah ukuran kuantitatif
terhadap temperatur; panas dan dingin, diukur dengan thermometer.
Jadi definisi sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk
mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan
mudah dianalisis besarnya.[12]
2.5.2. Sensor Kelembaban
Kelembaban adalah persentasi jumlah air dalam udara. Kelembaban
ini terkait dengan suhu. Semakin rendah suhu, umumnya akan menaikkan
nilai kelembaban. Kelembaban dibagi 2 jenis, yaitu :
• Kelembaban absolut
bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung
dalam satu meter kubik udara. Kelembaban absolut dapat diukur
dengan menggunakan rumus:
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 14�
dw=m/v…………………………………………………….. (2-1)
di mana, m = massa uap air , v = volum gas basah
• Kelembaban relatif
bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara
uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air
maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.
Kelembaban relatif dalam persen didefinisikan sebagai berikut:
H=100��
��………………………………………………….. (2-2)
Di mana:
Pw : tekanan uap parsial
Ps : tekanan uap air jenuh pada temperatur yang diberikan.
H : persentase konsentrasi dari kandungan uap
Jadi sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan
untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang
suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.[12]
2.5.3. Sensor SHT11
SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif
dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital.
Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk
sensor kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan
sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan
dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip
yang sama. Sensor ini mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan
waktu respon yang cepat. SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan dengan
kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya.
Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memory. Memori
OTP (One Time Programmable) adalah memori yang dapat ditulis 1 kali
oleh pengguna, setelah itu hanya dapat dibaca. Koefisien tersebut akan
digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor selama proses
pengukuran.[6]
Berikut Gambar 2.9 dan 2.10 menunjukan gambar sensor
SHT11 dan konfigurasi pin sensor SHT11
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 15�
Gambar 2.9 Sensor SHT11[6]
Spesifikasi dari SHT11 ini adalah sebagai berikut:
• Berbasis sensor suhu dan kelembaban Relative Sensirion SHT11.
• Mengukur suhu dari -40C hingga +123,8C, atau dari -40F hingga
+254,9F dan kelembaban relatif dari 0%RH hingga 100%RH.
• Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga 0,5C pada
suhu 25C dan ketepatan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif
hingga 3,5%RH.
• Memiliki atarmuka serial synchronous 2-wire, bukan I2C.
• Jalur antarmuka telah dilengkapi dengan rangkaian pencegah
kondisi sensor lock-up.
• Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya
rendah30 �W.
Gambar 2.10 Konfigurasi Pin Sensor SHT11 [6]
2.6.Real Time Clock (RTC)
Real time clock atau RTC adalah istilah untuk jam elektronik dalam bentuk
IC. RTC berfungsi untuk menyimpan informasi waktu yang dapat diatur ulang
oleh penggunanya. Oleh karena itu semua komputer menggunakan IC ini sebagai
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 16�
informasi waktu terkini dari komputer yang bersangkutan. RTC dilengkapi
dengan baterai sebagai supply chip, sehingga jam akan tetap up-to-date walaupun
komputer dimatikan.[10]
Berikut Gambar 2.11 merupakan modul Real Time Clock
(RTC) 1307.
Gambar 2.11 Modul Real Time Clock DS1307 [10]
IC DS1307 merupakan produksi Dallas Semiconductor. RTC DS1307 ini
memiliki fitur antara lain:
• Real-time clock (RTC) ini dapat menghitung detik, menit, jam, tanggal
satu bulan itu, bulan, hari dalam seminggu, dan tahun dengan lompatan-
tahun dengan kompensasi waktu berlaku hingga 2100.
• 56-byte, baterai yang didukung, nonvolatile (NV) RAM untuk
penyimpanan data.
• Menggunakan komunikasi antarmuka two-wire serial.
• Pendeteksi kegagalan sumber listrik dan langsung mengalihkanya ke
sumber baterai, baterai yang digunakan adalah baterei jam dengan
tegangan 3V.
• Mengkonsumsi kurang dari 500nA pada baterai cadangan.
• Memiliki batas suhu k -40 ° C sampai +85 ° C.
2.7. Motor DC
Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang
tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan
khusus di mana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 17�
tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.[13] Gambar 2.12 memperlihatkan sebuah
motor DC yang memiliki tiga komponen utama dan Gambar 2.13 menunjukan
contoh sebuah motor DC:
Gambar 2.12 Tiga Komponen Utama Pada Motor DC
• Kutub medan
Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan
yang stationer dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara
kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara
dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukan diantara
kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih
komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima
listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.[13]
• Dinamo
Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.
Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk
menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar
dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan
selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk
mengubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. [13]
Dinamo
Kutub
Medan
Commutator
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 18�
• Commutator
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah
untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga
membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. [13]
Gambar 2.13 Contoh Motor DC [13]
2.8. Valve Elektrik
Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai
kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang
dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve atau katup (valve)
solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust,
lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat cairan masuk atau supply,
lalu lubang keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar yang
dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran
untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi
ketika solenoid valve bekerja.[11]
Gambar 2.14 di bawah ini menunjukan selenoid
valve atau valve elektrik.
Gambar 2.14 Selenoid Valve[11]
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 19�
Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik
yang mempunyai koil sebagai penggeraknya di mana ketika koil
mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan
magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston
berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar
cairan yang berasal dari supply, pada umumnya solenoid valve mempunyai
tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja
DC. Gambar 2.15 menunjukan setiap bagian pada selenoid valve.
Gambar 2.15 Bagian-Bagian Pada Solenoid Valve[11]
Keterangan Gambar :
1. Valve Body
2. Terminal masukan (Inlet Port)
3. Terminal keluaran (Outlet Port)
4. Koil / koil solenoid
5. Kumparan gulungan
6. Kabel suplai tegangan
7. Plunger
8. Spring
9. Lubang / exhaust
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 20�
2.9. Relay
Relay adalah saklar elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC rendah
untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang terhubung
dengan tegangan DC yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling
sederhana terdiri atas kumparan kawat penghantar yang dugulung pada inti besi.
Susunan kontak relay, secara umum terdiri dari:
• Normally Open (NO) : posisi saklar berada pada keadaan terbuka saat
relay dalam keadaan tidak dialiri arus.
• Normally Close (NC) : posisi saklar berada pada keadaan tertutup saat
relay dalam keadaan tidak dialiri arus. Gambar di bawah menunjukkan
kondisi relay dengan normally open.
Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena
adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat
kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul
medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan
kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik
saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan
maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik
saklar ke kontak NC. Berikut Gambar 2.16 adalah konfigurasi pin relay.
Gambar 2.16 Konfigurasi Pin Relay
Pin Normally Close
(NC)
Pin Normally Open
(NO)
Pin Supply Relay
Common
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 21�
2.10. Transistor
Transistor merupakan komponen semikonduktor yang biasanya digunakan
sebagai penguat dan sebagai rangkaian sakelar atau penyambung dan pemutus
rangkaian. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitter
(E) dan Collector (C). Tegangan yang pada satu terminalnya misalnya Emitor
dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus
input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik
modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat).
Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator)
dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan
sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai
sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi
rangkaian-rangkaian lainnya.
2.10.1. Transistor Sebagai Sakelar
Telah dipaparkan sebelumnya bahwa salah satu fungsi dari transistor
adalah sebagai sakelar. Untuk menghasilkan kondisi on/off seperti pada
saklar, transistor dioperasikan pada salah satu titik kerjanya, titik saturasi
dan cut off.
Saat kondisi saturasi, transistor seperti sebuah saklar yg tertutup (on)
sehingga arus dapat mengalir dari kolektor menuju emitor. Sedangkan saat
kondisi cutoff, transistor seperti sebuah saklar yg terbuka (off) sehingga
tidak ada arus yg mengalir dari kolektor ke emitor.
Ic adalah arus beban yang akan mengalir dari kaki kolektor ke emitor.
Besarnya arus beban ini tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum yang
dapat dilewatkan oleh transistor. Arus beban ini dapat dicari dengan
persamaan berikut :
Syarat : ���������� � ��������
!�"#"$%� �&''
() ............................................................. (2-3)
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 22�
Setelah arus beban yang akan dilewatkan pada transistor diketahui
maka selanjutnya adalah menentukan transistor yg akan dipakai dgn syarat
seperti berikut :
*�� + ,� -�./��01023�
./�456� ................................................... (2-4)
Setelah transistor yang akan dipakai sebagai saklar telah ditentukan
maka selanjutnya adalah menentukan hambatan pada basis (Rb). Besarnya
Rb ini dapat dicari dengan persamaan berikut:
� 7 �./��01023�
89#.......................................................................... (2-5)
Untuk menentukan Rb rumusnya adalah sebagai berikut :
:7 ��&;;<&;=
.;......................................................................... (2-6)
2.11. Keypad
Keypad adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris x kolom)
sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, Keypad
Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol.[8]
Hal tersebut
dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk
baris dan secara vertikal membentuk kolom, berikut pada Gambar 2.17 adalah
contoh keypad 4x4.
Gambar 2.17 Keypad 4x4 [8]
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 23�
Namun demikian, sebagai konsekuensi dari penggunaan bersama satu jalur,
semisal baris satu (Row 1), maka tidak dimungkinkan pengecekkan dua tombol
sekaligus dalam satu slot waktu.
Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah
dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara
memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik)
pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada
bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat
pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi
inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di
kolom mana data tersebut terdeteksi, Berikut Gambar 2.18 merupakan proses
scanning keypad:
Gambar 2.18 Scanning Keypad
Pada Gambar 2.17 di atas, tombol yang ditekan adalah tombol “2”. Seperti
terlihat bahwa B1 bernilai nol, sedangkan B2, B3, dan B4 adalah satu. Kemudian
dengan mengetahui bahwa asal data dari B2, dan umpan-baliknya terdeteksi pada
K2, maka dapat disimpulkan bahwa tombol yang ditekan adalah tombol “2”.
0 1 1 1
1
1
1
0
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 24�
2.12. Liquid Crystal Display (LCD)
Liquid Crystal Display atau disingkat LCD adalah sebuah media yang tipis
dan datar yang menggunakan media cair sebagai penghasil warna. LCD sendiri
tidak mengeluarkan cahaya, karena itu LCD memerlukan cahaya aktif atau pasif.
Hampir semua alat elektronik pada jaman ini menggunakan LCD sebagai media
informasinya, dari kalkulator sampai dengan komputer notebook.[5]
LCD berfungsi untuk menampilkan data yang telah diolah sebelumnya.
elemen penampil data. LCD dibagi menjadi dua jenis, yaitu LCD karakter dan
LCD grafik. Pada proyek akhir ini digunakan LCD karakter 4x20. LCD karakter
adalah LCD yang dapat menampilkan karakter ASCII dengan format dot matrix.
Untuk dapat mengirimkan sebuah karakter ke LCD, dapat dilakukan dengan dua
cara pengiriman, yaitu pengiriman data 4 bit dan pengiriman data 8 bit. Berikut
pada Gambar 2.18 adalah contoh dari LCD 4x20 dan pada Tabel 2.9 adalah daftar
konfigurasi LCD 4x20.
Gambar 2.19 Liquid Crystal Display (LCD) 4x20[5]
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 25�
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin LCD
No Simbol Level Fungsi
1 Vss - 0 Volt
2 Vcc - 5 + 10% Volt
3 Vee - Penggerak LCD
4 RS H/L H = memasukan data
L = memasukan instruksi
5 R/W H/L H = Memilih Baca
L = Memilih Tulis
6 E - Enable Signal
7 DB0 H/L
Data Bus
8 DB1 H/L
9 DB2 H/L
10 DB3 H/L
11 DB4 H/L
12 DB5 H/L
13 DB6 H/L
14 DB7 H/L
15 V+BL - Kecerahan LCD
16 V-BL -
2.13. Protokol I2C
Untuk mengatasi terbatasnya jumlah kaki IC prosesor, beberapa perusahaan
IC mengembangkan teknik transfer data secara seri untuk menghubungkan IC
prosesor ke IC pendukungnya, transfer data secara seri antar IC ini tidak ada
hubungannya dengan transfer data seri yang biasa dipakai untuk modem.
Sebuah IC memori dengan kapasitas 2 KiloByte yang dibentuk dengan teknik
transfer data secara pararel paling tidak mempunyai 24 kaki, yaitu :
• 8 kaki untuk jalur data,
• 11 kaki untuk jalur penomoran memori (jalur alamat),
• kaki untuk jalur kontrol,
• 2 kaki untuk catu daya.
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 26�
Teknik transfer data secara seri antar IC dikembangkan oleh 3 perusahaan IC,
yang pertama adalah teknik I2C (Inter Integrated Circuit) yang dikenalkan oleh
Philips, teknik SPI (Serial Peripheral Interface) dari Motorola dan teknik
MicroWire ciptaan National Semiconductor.
Teknik I2C memakai 2 jalur untuk keperluan transfer data secara seri,
sedangkan SPI dan MicroWire memakai 3 jalur. Semua teknik mempunyai 1 jalur
untuk Clock, I2C hanya punya satu jalur data 2 arah, sedangkan SPI dan
MicroWire mempunyai 2 jalur data satu arah, masing-masing untuk jalur data
masuk dan jalur data keluar.
I2C termasuk jenis komunikasi serial dengan tipe protokol Synchronous, di
mana setiap bit data masuk atau data keluar seirama atau sinkron dengan
perubahan clock. Hal ini sangat beda dengan RS-232 dan tipe potrocol
asynchronous yang lain yang tidak mempunyai clock, akan tetapi pada tipe
asynchronous data masuk dan data keluar berdasarkan pada kecepatan tertentu
yang konstan. I2C versi 1.0 dikenalkan oleh Philips pada tahun 1992, direvisi
menjadi versi 2.0 pada tahun 1998, setahun kemudian direvisi lagi menjadi versi
2.1
Komunikasi data secara I2C dilakukan melalui dua saluran, masing-masing
adalah saluran data secara seri (SDA) = Serial Data dan saluran clock (SCL) =
Serial Clock, kedua saluran ini dikenal sebagai I2C Bus yang dipakai
menghubungkan banyak IC I2C untuk berbagai macam keperluan. IC-IC I2C itu
dibedakan menjadi induk (master) dan anak buah (slave), yang dimaksud dengan
induk adalah peralatan I2C yang memulai transfer data dan yang membangkitkan
clock (SCK).[7]
Gambar 2.20 merupakan contoh penggunaan protokol I2C.
Gambar 2.20 Contoh Penggunaan Protokol I2C pada Rangkaian[7]
Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATmega32� 27�
2.14. Pemrograman BASCOM (Basic Compiler)
Software aplikasi yang digunakan untuk pemrograman ATmega32 adalah
BASCOM (Basic Compiler) AVR. BASCOM AVR ini menggunakan bahasa
tingkat tinggi yang merupakan pengembangan dari bahasa Basic. Compiler ini
berfungsi untuk mengubah format program kedalam format heksadesimal agar
program yang telah dibuat dapat dimengerti oleh mikrokontroler.
BASCOM (Basic Compiler) AVR merupakan suatu perangkat lunak untuk
memrogram hardware yang diimplementasikan pada mikrokontroler jenis AVR.
Kumpulan karakter pada BASCOM terdiri dari karakter alphabet, karakter angka,
dan karakter khusus. Karakter alphabet dalam BASCOM terdiri dari huruf kapital
(A-Z) dan huruf kecil (a-z). Sedangkan karakter angka pada BASCOM adalah 0-
9. Huruf A-H dapat digunakan sebagai bagian angka heksadesimal.
Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan membuat diagram alir
terlebih dahulu dari perangkat lunak yang akan direalisasikan. Pemograman yang
akan dibuat adalah dalam bahasa Basic. [4]
2.14.1. Program GetADC
Untuk pemrograman konversi sinyal analog ke digital dengan
menggunakan software BASCOM-AVR version 1.11.9.5. terdapat perintah
“getadc” yang berfungsi sebagai konversi sinyal analog yang berasal dari
transducer ke sinyal digital. Pada ATmega32 terdapad 8 channel pin ADC
yang terdapat pada PORTA.[4]
2.14.2. Program GetKBD
Pada pemrograman BASCOM-AVR version 1.11.9.5. terdapat perintah
“getkbd” yang berfungsi sebagai program otomatis pembacaan keypad.
Program “getkbd” ini berfungsi untuk scan keypad matrix dan
mengembalikan nilai dari tombol yang ditekan. Untuk anti-bouncing
keypad, digunakan perintah “debounce”. Debounce berfungsi
menghilangkan bouncing pada keypad dengan sistem waktu tunda. Untuk
nilai debounce itu sendiri, default nya sebesar 20, untuk nilai maksimum
nya 255. Waktu tunda ini bersifat optional, bisa dipakai maupun tidak.[4]i