5
BAB II
DASAR TEORI
Kebutuhan suhu, kelembaban, intensitas cahaya dan lama penyinaran setiap tanaman
berbeda-beda[4]-[14]. Contoh kebutuhan iklim mikro tanaman dapat dilihat pada
tabel 2.1.
Tabel 2.1 Contoh kebutuhan iklim mikro tanaman di dalam greenhouse
Jenis
Tanaman
Rentang
Suhu
Rentang
Kelembaban
Rentang
Intensitas
Cahaya
Rentang Lama
Penyinaran
Strawberry 17°C-20°C 80%-90% -
Blueberry 20°C-25°C 65%-75% 12-16 jam/hari
Melon 20°C-30°C 70%-80% -
Paprika 18°C-25°C 60%-80% 60%-70% -
Aglaonema 21°C-24°C 50%-75%
16.000-
27.000
Lux
-
Krisan 20°C-26°C 70%-80% 32.000 lux 13,5-16
jam/hari
Anggrek
Dendrobium 26°C-30°C 60%-80%
7500-27000
lux -
6
Tabel 2.1 berisi kebutuhan iklim mikro tanaman di dalam greenhouse yang berbeda-
beda. Oleh karena itu, pengaturan iklim mikro di dalam greenhouse hendaknya
disesuaikan dengan rentang kebutuhan syarat tumbuh masing-masing tanaman.
Oleh sebab itu diperlukan sebuah sistem yang dapat menyesuaikan kebutuhan iklim
mikro masing-masing tanaman. Sistem tersebut dilengkapi sensor suhu, kelembaban,
intensitas cahaya serta dapat mengatur lama penyinaran. Untuk membaca suhu dan
kelembaban udara dipakai sensor DHT 11, sedangkan untuk membaca besarnya intensitas
cahaya dibutuhkan sensor GY302-BH1750. Data yang diperoleh dari pembacaan sensor
DHT 11 dan sensor GY302-BH1750 selanjutnya akan diproses menggunakan
mikrokontroler. LCD 20×4 dan keypad 4×4 digunakan untuk menampilkan dan mengatur
iklim mikro.
Peningkatkan suhu pada ruangan menggunakan bolam lampu. Air cooler yang terhubung
dengan modul relay digunakan untuk menurunkan suhu pada ruangan. Pengurangan
kelembaban digunakan kipas DC yang telah terhubung dengan motor driver L298N.
Sedangkan peningkatkan kelembaban digunakan mesin kabut yang terhubung dengan
modul relai. Lampu led sorot 100 Watt digunakan untuk memenuhi kebutuhan intensitas
cahaya yang diatur dari waktu lama penyinaran yang diperlukan tanaman.
2.1 Sensor DHT 11
Sensor DHT11 adalah sensor suhu dan kelembaban yang memiliki keluaran sinyal
digital. Pengukuran kelembaban ini digunakan sensor kelembaban tipe resisitif.
Sedangkan untuk mengukur suhu digunakan sebuah termistor elektronika tipe
NTC(Negative Temperatur Coefficient). Kedua sensor tersebut sangat peka terhadap
perubahan kelembaban dan suhu lingkungan. Termistor NTC adalah resistor dengan
koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Apabila suhu ruangan meningkat
maka nilai resistansinya akan menurun. Di dalam DHT11 juga terdapat
mikrokontroler 8 bit untuk mengelolah kedua sensor tersebut. Setiap sensor DHT11
memiliki fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi akan disimpan dalam
memori program OTP, sehingga ketika kedua sensor internal DHT11 mendeteksi
besarnya suhu dan kelembaban ruangan maka modul ini membaca kedua koefisien
7
sensor. Dengan format kabel tunggal dua arah untuk mengirim hasil pembacaan
sensor ke pin keluaran maka pemrosesan menjadi cepat dan mudah[15].
Gambar 2.1 Sensor DHT11
Spesifikasi :
• Pasokan Voltage: 5 V
• Rentang temperatur :0-50 ° C error ± 2 ° C
• Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error
• Keluaran data : Digital
Gambar 2.1 merupakan bentuk fisik dari sensor DHT11[15]. Pada saat suhu ruangan
berubah maka, nilai resistansinya sensor DHT11 akan berubah. Didukung
mikrokontroler dengan kinerja tinggi sebesar 8 bit maka hasilnya pun akan sesuai
dengan perubahan suhu dan kelembaban yang ada.
2.2 Sensor GY302-BH1750
Sensor GY302-BH1750 adalah sebuah modul sensor cahaya yang berbasis ic
BH1750FVI.
8
Gambar 2.2 Sensor GY 302-BH1750 [16]
Spesifikasi :
Catu daya : 3-5V
Resolusi : 1-65535 lux
Antarmuka : I2C
Ukuran papan : 13,9 mm × 18,5 mm
Keluaran data : digital
Ralat : ±20%
Gambar 2.2 adalah bentuk fisik dari sensor GY302-BH1750 yang merupakan sensor
intensitas cahaya. Sensor ini dilengkapi dengan ic BH1750FVI yang dapat membaca
intensitas cahaya dari 1 lux hingga 65535 lux[16].
2.3 Relay Module 4 Channels 5V
Relay Module memiliki komponen relay 4 kanal, sehingga total 4 device yang bisa
dikontrol oleh mikrokontroler. Dilengkapi dengan optocoupler untuk melindungi pin
digital mikrokontroler dari arus balik.
Gambar 2.3 Relay Module 4 Channel 5V [17]
Spesifikasi :
4 channels relay
9
Working voltage = 5V
Maximum voltage/current rating = 10A 250VAC / 10A 28VDC
Gambar 2.3 adalah bentuk fisik dari Relay Module 4 Channel 5V. Relay Module
4 Channels 5V dapat dikontrol mengunakan mikrokontroler. Relay digunakan untuk
menghidupkan atau mematikan peralatan elektronik yang ada[17].
2.4 Driver Motor L298N
Driver motor L298N adalah chip buatan ST corporation. Memiliki fitur low heat,
outstanding anti interference performance. Tegangan hingga 46V, arus maksimal
3A, dan arus continue sebesar 2A, daya hingga 25W. Memiliki dua H-bridge high
voltage dan high current full-bridge yang bisa digunakan untuk menggerakan motor
DC dan stepper[18].
Gambar 2.4 Pin out driver motor L298N[18]
Spesifikasi :
Chip : L298N
Logical Voltage : 5V
Drive Voltage : 5V-35V
Logical current : 0 mA - 36mA
Drive current : 2A
Maximal power : 25W
Size :43×43×27 mm
Gambar 2.4 adalah pin out driver motor L298N. Driver motor L298N digunakan
untuk menggerakan motor DC sesuai perintah dari mikrokontroler.
10
2.5 Air Cooler
Air cooler memiliki fungsi untuk menyejukan suatu ruangan. Air cooler memiliki
kelebihan daripada air conditioner yaitu lebih hemat daya dan ramah linkungan
karena tidak mengunakan freon.
Gambar 2.5 Air cooler
Spesifikasi :
Catu Daya : 65 Watt
Kecepatan : 3 speed mode
Kapasitas penyimpanan air es : 6 Liter
Swing mode : ada
Ukuran : 36×30×76 cm
Aksesoris : 4 ice box blue
Gambar 2.5 adalah bentuk fisik dari air cooler. Alat ini mampu memberi udara yang
sejuk setara dengan AC. Pendingin ini masih menggunakan energi dari tenaga listrik.
Meskipun begitu alat ini membutuhkan bahan bakar lain seperti air es atau es batu
sebagai tambahan pada pendingin ini.
2.6 Mesin Kabut
Mesin kabut digunakan untuk menambah kelembaban suatu ruangan.
11
Gambar 2.6 Mesin kabut
Spesifikasi :
Catu daya : 220V
Konsumsi daya : 1/5 Hp
Kapasitas : 2,5 L/h
Penyimpanan air : 4 Liter
Berat : 8 Kg
Ukuran : 34.5x34.5x40 cm
Gambar 2.6 merupakan mesin penghasil kabut yang nantinya akan dikendalikan oleh
mikrokontroler melalui modul relay. Mesin kabut ini dipilih karena dapat
menghasilkan kabut sebanyak 2,5 liter per jam. Selain digunakan untuk pelembab
ruangan, apabila mesin kabut dinyalakan maka dapat membantu pendingin ruangan
untuk menurunkan suhu ruangan.
2.7 Kipas DC 24 V
Kipas DC 24 V digunakan untuk mengalirkan udara yang ada di dalam ruangan.
Gambar 2.7 Kipas DC 24 V
12
Gambar 2.7 merupakan kipas DC yang dapat diberi tegangan hingga 24 V. Kipas DC
ini dipilih karena dapat berputar lebih kencang sehingga efektif dalam mengurangi
kelemababan udara dalam ruangan. Alat ini memiliki ukuran yang kecil yaitu 12 ×
12 cm.
2.8 Halogen Reflector Bulb 300 Watt
Halogen Reflector Bulb 300 Watt dipilih karena dapat meningkatkan suhu ruangan.
Lampu bohlam dan halogen dapat memancarkan panas karena 90% dari daya listrik
akan diubah menjadi energi panas sedangkan 10% dari daya listriknya akan diubah
menjadi energi cahaya.
Gambar 2.8 Halogen Reflector Bulb 300 Watt
Spesifikasi :
Daya : 300 Watt
Warna : Kuning
Dapat menghasilkan panas hingga 60°C
Gambar 2.8 adalah Halogen Reflector Bulb 300 Watt yang nyalanya akan dikontrol
oleh mikrokontroler yang ada sesuai kebutuhan suhu yang dikehendaki pemilik
ruangan.
2.9 Lampu Led Sorot 100 Watt
Lampu led sorot 100 Watt merupakan lampu sorot dengan daya 100W yang mampu
menghasilkan cahaya maksimal 9000 lumen.
13
Spesifikasi :
Daya : 100 Watt
Lumen : 9000 lumen
Catu daya : 220 Volt
Tipe LED SDM
Ukuran : 33 cm × 28,5 cm × 5,5 cm
Jangkauan sudut :120 ̊
Hemat energi 80%
Warna : Putih
Gambar 2.9 Lampu led sorot 100 Watt
Gambar 2.9 berfungsi sebagai sumber cahaya. Warna putih dipilih karena memiliki
lumen tinggi serta spektrum warna yang mendekati lengkap. Walaupun tanamanan
hanya membutuhkan spektrum warna merah, ungu dan biru tapi apabila tanaman
tersebut kekurangan intensitas cahaya maka pertumbuhannya akan terhambat. Jadi
warna putih dengan lumen tinggilah yang dipilih karena dapat memenuhi kebutuhan
intensitas cahaya tanaman.
2.10 Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroler yang berbasis
teknologi mikrokontroler arduino dengan menggunakan chip ATmega2560[19].
14
Gambar 2.10 Arduino Mega 2560
Spesifikasi :
Chip mikrokontroler : ATmega2560
Tegangan operasi : 5V
Tegangan input(yang direkomendasikan, via jack DC) : 7V-12V
Tegangan input(limit, via jack DC) : 6V-20V
Digital I/O pin : 54 buah
Analog input pin : 16 buah
Arus dc per pin I/O : 20 mA
Arus DC pin 3.3V : 50mA
Memori flash : 256 KB
SRAM : 8 KB
EEPROM : 4 KB
Clock speed : 16Mhz
Ukuran : 101,5×53,4 mm
Berat : 37 g
Gambar 2.10 adalah board mikrokontroler arduino mega 2560. Arduino mega 2560
memiliki fitur lengkap untuk sebuah board mikrokontroler. Mikrokontroler arduino
mega 2560 digunakan karena board mikrokontroler ini memiliki 54 pin digital i/o
yang nantinya digunakan sebagai masukan ataupun keluaran dari alat.
15
2.11 Modul I2C LCD 16×4
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua
arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun
menerima data.
Gambar 2.11 Modul I2C
Gambar 2.11 adalah bentuk fisik dari module I2C LCD 16×4. Sistem I2C terdiri dari
saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data
antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus
dapat dioperasikan sebagai master dan slave. Master adalah piranti yang memulai
transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal start, mengakhiri transfer data
dengan membentuk sinyal stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah
piranti yang dialamati master[20].
2.12 LCD 20×4
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan
kristal cair sebagai penampil utama[21].
Gambar 2.12 LCD 20×4[21]
16
Gambar 2.12 adalah LCD 20×4 memiliki 16 pin yang nantinya akan dihubungkan ke
modul I2C yang ada. Alat ini akan digunakan untuk menampilkan data ataupun
untuk mengatur iklim mikro yang dikehendai oleh pemilik greenhouse.
2.13 Keypad 4×4
Keypad 4×4 adalah rangkaian tombol yang berfungsi untuk memberi sinyal pada
suatu rangkaian dengan menghubungkan jalur-jalur tertentu[22].
Gambar 2.13 Keypad 4×4[22]
Gambar 2.13 adalah keypad 4×4 akan digunakan untuk mengatur kebutuhan iklim
mikro tanaman pada arduino. Masukan yang diberikan oleh pengguna akan
ditampilkan di layar LCD 20×4.