smart greenhouse berbasis mikrokontroler arduino … · mikrokontroler arduino mega 2650 rev 3...

TUGAS AKHIR

SMART GREENHOUSE BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2650 REV 3

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

LIKA ABRAHAM LOMO

NIM : 125114042

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

SMART GREENHOUSE BASED ON

ARDUINO MEGA 2650 REV 3 MICROCONTROLLER

In partial fulfillment of requirements

For the degree of Sarjana Teknik

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

LIKA ABRAHAM LOMO

NIM : 125114042

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii

LEMBAR PERSETUJUAN


iv

HALAMAN PENGESAHAN


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto :

“For We Live By Faith , Not By Sight”

2 Corinthians 5:7

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

Tuhan Yesus Kristus Papa ,Karel lomo

Mama ,Herlina Padang Allo Relyanto Yekonia Lomo Putri Riska Yanti Lomo


vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS


viii

INTISARI

Budidaya dengan tanaman menggunakan greenhouse merupakan salah satu metode

yang populer untuk diaplikasikan pada beberapa jenis tanaman. Pada dasarnya kondisi

yang dijaga pada greenhouse adalah kondisi lingkungan seperti suhu, kelembaban udara,

kelembaban tanah, cahaya dan lain lain sehingga tumbuhan di dalam greenhouse dapat

bertumbuh dengan optimal. Namun sayangnya kondisi tersebut masih belum bisa

terkontrol dan terpantau dengan baik sehingga pertumbuhan tanaman masih belum

maksimal. Oleh karena itu, dibuatlah sebuah sistem yang dapat mengontrol secara otomatis

serta dapat memonitor greenhouse tersebut baik di lokasi maupun dari jarak yang jauh.

Sistem ini menggunakan arduino mega 2650 Rev 3 sebagai pusat kontrol dan

menggunakan SHT-11 dan YL-69 sebagai sensor untuk mendeteksi kondisi di dalam

greenhouse. SHT-11 merupakan sensor untuk mengukur suhu dan kelembaban udara,

sementara YL-69 merupakan sensor untuk mengukur kelembaban tanah. Sebagai

pengendali di dalam greenhouse terdapat tiga output kendali yaitu Air Cooler, Humidifier

serta Pompa air. Nilai pembacaan sensor akan dibandingkan dengan nilai set point yang

ada untuk menggerakkan output kendali secara otomatis melalui relay. Terdapat beberapa

indikator LED pada control box saat user melihat langsung kondisi greenhouse. Selain itu

sistem ini dapat mengirimkan data secara nirkabel dan data akan diolah oleh sistem

interface sehingga greenhouse dapat dimonitor dari jarak jauh.

Sistem ini telah berhasil dibuat dan telah dapat mengendalikan greenhouse secara

otomatis sesuai dengan batas set point yang ada yaitu untuk suhu udara adalah 290C untuk

set point bawah dan 330C untuk set point atas. Pada kelembaban udara, nilai set point atas

adalah 90 % dan set point bawah adalah 80% dan pada kelembaban tanah ,nilai set point

bawah adalah 2 dan nilai set point atas adalah 4. Smart Greenhouse juga sudah bisa

melakukan monitoring secara jarak jauh dengan menggunakan sistem interface.

Kata Kunci : Smart greenhouse, tanaman , SHT 11, YL-69, Arduino ,Suhu, Kelembaban


ix

ABSTRACT

Cultivation of crops using greenhouse is one popular method to be applied in some

types of plants. Basically conditions are maintained in the greenhouse of environmental

conditions such as temperature, humidity, soil moisture, light, and others. So the plants in

the greenhouse can grow optimally. Unfortunately, these conditions still can not be

controlled and monitored well so that plant growth is still not optimal. Therefore, they

invented a system that can automatically control and can monitor the greenhouse either on

site or from a great distance.

This system uses arduino mega 2650 Rev 3 as a control center and use the SHT-11

and YL-69 as a sensor to detect the condition in the greenhouse. SHT11 is a sensor for

measuring temperature and humidity, while the YL-69 is a sensor to measure soil moisture.

As a control in the greenhouse, there are three output control which are Air Cooler,

Humidifier and water pumps. Value of sensor readings will be compared with the value set

point is there to move the control automatically output via relay. There are several LED

indicators on the control box when a user views a direct greenhouse conditions.

Additionally the system can wirelessly transmit data and the data will be processed by the

system interface so that the greenhouse can be monitored remotely.

This system has been successfully created and has been able to control greenhouse

automatically in accordance with the limits set point that exists is for the air temperature is

290C for the lower set point and 33

0C for the upper set point. In the air humidity , the set

point value is 90 % above and below the set point is 80 % and on soil moisture , below the

set point value is 2 and above the set point value is 4. Smart Greenhouse also been able to

monitor remotely by using the system interface.

Keywords : Smart greenhouse, Plant , SHT 11, YL-69, Arduino ,Temperature, Humidity


x

KATA PENGANTAR

Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus karena dengan segala

berkat dan bimbingan-Nya maka tugas akhir dengan judul “SMART GREENHOUSE

BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2650 REV 3” dapat diselesaikan

dengan baik. Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu

banyak pihak yang telah memberikan bantuan dengan cara masing – masing, sehingga

tugas akhir ini bisa diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima

kasih kepada:

1. Bapak dan Ibu serta adik-adik saya, terima kasih untuk semua perhatian ,

doa dan dukungan sehingga saya dapat menyelesaikan tulisan ini

2. Bapak Sudi Mungkasi, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Univesitas Sanata Dharma.

3. Bapak Dr. Linggo Sumarno selaku dosen pembimbing yang dengan penuh

kesabaran membimbing, memberikan saran dan kritik yang membantu

penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

4. Bapak Martanto, S.T., M.T dan Djoko Untoro Suwarno, S.Si, M.T sebagai

dosen penguji.

5. Seluruh dosen prodi Teknik Elektro dan laboran yang telah memberikan ilmu

pengetahuan kepada penulis selama kuliah.

6. Teman – teman prosdi Teknik Elektro angkatan 2012, atas kebersamaannya ,

bantuan dan bimbingan mereka selama penulis menjalani studi.

7. Teman-teman PMK APOSTOLOS, Cece, nenu, dovan, imas, ana, dan

teman-teman yang lain atas kebersamaan didalam persekutuan yang

mendukung didalam doa serta semangat untuk menyelesaikan tulisan ini.

8. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu atas bantuan,

bimbingan, kritik dan saran.

Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat

diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak terima

kasih.


https://www.usd.ac.id/fakultas/sainsdanteknologi/staff.php?id=people&noid=00004

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ........................................................................... i

HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris) .............................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................................. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ......................................................................... vii

INTISARI .......................................................................................................................... viii

ABSTRACT ........................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xiii

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................... 3

1.4 Metodologi Penelitian ............................................................................................. 3

BAB II DASAR TEORI ..................................................................................................... 5

2.1 Sistem Greenhouse ...................................................................................... 5

2.1.1 LOW Tech Greenhouse ............................................................................... 5

2.1.2 Medium- Tech Greenhouse ......................................................................... 5

2.1.3 High-Tech Greenhouse ................................................................................ 5

2.1.3.1 Temperatur / Suhu ....................................................................................... 6

2.1.3.2 Kelembaban udara & Tanah ........................................................................ 7

2.1.3.3 Tanaman Hias Ruangan ............................................................................... 7

2.2 Modul Mikrokontroler Arduino mega 2560 R3 .......................................... 7

2.2.1 Perangkat Lunak Arduino .......................................................................... 11

2.3 Temperature and Humidity Sensor (SHT11) ............................................ 11

2.3.1 Antarmuka SHT 11 .................................................................................... 13

2.4 Soil Moisture Sensor (YL-69) ................................................................... 15

2.5 LCD ........................................................................................................... 16

2.6 Data Logging Shield V1.0 ......................................................................... 17

2.7 Transistor ................................................................................................... 18

2.8 Relay .......................................................................................................... 20

2.9 LED (Light Emitting Dioda) ..................................................................... 21

2.10 Komponem Pengendalian Smart greenhouse ............................................ 23


xii

BAB III RANCANGAN PENELITIAN .......................................................................... 25

3. 1 Diagram Blok Sistem ............................................................................. 25

3. 2 Perancangan Perangkat Keras Mekanik ................................................. 26

3. 3 Perancangan Perangkat Keras Elektronika ............................................ 28

3.3.1 Rangkaian Input Sensor ......................................................................... 29

3.3.2 Rangkaian Output Kendali ..................................................................... 29

3.3.3 Rangkaian Output LCD.......................................................................... 30

3.3.4 Rangkaian Data Logging Shield V1.0 .................................................... 31

3.3.5 Rangkaian Push button .......................................................................... 32

3.3.6 Rangkaian LED ...................................................................................... 33

3.3.7 Rangkaian Keseluruhan & Alokasi Pin.................................................. 34

3. 4 Perancangan Diagram Alir ..................................................................... 36

3.4.1 Perancangan Program Utama ................................................................. 36

3.4.2 Subrutin Pengambilan Data Sensor ........................................................ 38

3.4.3 Subrutin Kendali .................................................................................... 39

3.4.4 Subrutin Tombol Status ......................................................................... 41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 42

4.1 Bentuk Fisik Smart Greenhouse Dan Sub Sistem Elektronik ............... 43

4.1.1 Bentuk Fisik Smart Greenhouse Dan Control box Sistem ................ 43

4.1.2 Sub Sistem Elektronik Alat ................................................................ 46

4.1.3 Cara Penggunaan Alat ........................................................................ 46

4.2 Pengujian Alat ....................................................................................... 46

4.2.1 Pengujian Data Logging Shield .......................................................... 46

4.2.2 Pengujian Indikator LED Tampilan LCD .......................................... 48

4.2.3 Pengujian Push button ........................................................................ 49

4.2.4 Pengujian Sensor ................................................................................ 50

4.3 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan .................................................. 52

4.4 Analisa Software ................................................................................... 56

4.4.1 Program Mikrokontroler ..................................................................... 56

4.5 Analisa Error Pada Program ................................................................. 62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 65


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 Diagram Blok Sistem ........................................................................................ 2

Gambar 2. 1 Arduino mega 2560 R3 Tampak Depan dan Tampak Belakang [4][5..............9

Gambar 2. 2 Alokasi Penempatan Pin Arduino mega 2560 R3 [4][5] .................................. 9

Gambar 2. 3 Tampilan IDE arduino .................................................................................... 10

Gambar 2. 4 Sensor SHT 11 ................................................................................................ 12

Gambar 2. 5 Rangkaiam Sensor SHT11 dengan Mikrokontroller[6] .................................. 12

Gambar 2. 6 Contoh urutan pengukuran untuk nilai "0000'1001 '0011 '000' = 2353 =

75.79%RH ........................................................................................................................... 14

Gambar 2. 7 YL-69 Soil Moisture Sensor [7] ..................................................................... 15

Gambar 2. 8 LCD 16x4 [10] ................................................................................................ 16

Gambar 2. 9 RTC DS1307 & Data logging shield [8][9] .................................................... 17

Gambar 2. 10 Pemberian Tegangan Kerja pada Transistor & Tipe PNP,NPN transistor [13]

............................................................................................................................................. 18

Gambar 2. 11 Pulsa Keluaran 1,0 pada Mikrokontroller [13] ............................................. 19

Gambar 2. 12 Rangkaian Transistor dan relay sebagai saklar ............................................. 19

Gambar 2. 13 Konstruksi relay normally open [12] ............................................................ 20

Gambar 2. 14 Konstruksi relay normally close [12] ........................................................... 21

Gambar 2. 15 Simbol dan bentuk fisik LED[11]................................................................. 22

Gambar 2. 16 Rangkaian dasar LED[14] ............................................................................ 22

Gambar 2. 17 komponem pengenndali (a) air cooler (b) humidifier (c) pompa air ........... 23

Gambar 3. 1 Pembagian Sistem............................................................................................25

Gambar 3. 2 Design prototype smart greenhouse ............................................................... 27

Gambar 3. 3 Tampak Atas ................................................................................................... 27

Gambar 3. 4 Tampak depan ................................................................................................. 27

Gambar 3. 5 Tampak Samping ............................................................................................ 28

Gambar 3. 6 Desain box monitoring pada greenhouse ........................................................ 28

Gambar 3. 7 Perancangan Input Sensor............................................................................... 29

Gambar 3. 8 Perancangan Output kendali ........................................................................... 30

Gambar 3. 9 Perancangan LCD ........................................................................................... 31

Gambar 3. 10 Perancangan data logging Shield V1.0 ........................................................ 32

Gambar 3. 11 Perancangan Push button .............................................................................. 33

Gambar 3. 12 Perancangan LED ......................................................................................... 34

Gambar 3. 13 Perancangan elektronika keseluruhan smart greenhouse ............................. 35

Gambar 3. 14 Diagram Alir Program Utama ...................................................................... 37

Gambar 3. 15 Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Sensor ........................................ 38

Gambar 3. 16 Diagram Alir Subrutin Kendali .................................................................... 39

Gambar 3. 17 Diagram Alir Subrutin Tombol Status .......................................................... 40

Gambar 4. 1 Bentuk fisik smart greenhouse.........................................................................42

Gambar 4. 2 Alat - alat dalam dari smart greenhouse ......................................................... 43

Gambar 4. 3 Bentuk fisik Control box smart greenhouse ................................................... 44

Gambar 4. 4 Bagian dalam Control box dan tampak samping Control box ........................ 44

Gambar 4. 5 Sub sistem elektronik smart greenhouse ........................................................ 45

Gambar 4. 6 Pengujian RTC saat dimatikan dan dihidupkan kembali dalam 1 menit ........ 47

Gambar 4. 7 Hasil penyimpanan data pada SD card ........................................................... 47

Gambar 4. 8 Kondisi indikator LED dengan nilai parameter pada LCD ............................ 48

Gambar 4. 9 List Proram penampil LCD saat start (a) dan sebelum start (b) .................... 49


xiv

Gambar 4. 10 Hasil tampilan LCD sebelum start dan sesudah start .................................. 49

Gambar 4. 11 Saat tombol Start/Stop ditekan ..................................................................... 50

Gambar 4. 12 Saat tombol status input sensor dan status output sensor ditekan ................ 50

Gambar 4. 13 Saat tombol data yang terkirim dan tombol restart ditekan ......................... 50

Gambar 4. 14 Perbandingan nilai sensor SHT 11 dan alat ukur HTC-2 ............................. 51

Gambar 4. 15 Gambar sampel dalam pengujian karakteristik sensor ................................. 52

Gambar 4. 16 Grafik suhu terhadap waktu .......................................................................... 53

Gambar 4. 17 Grafik kondisi Air cooler terhadap waktu .................................................... 54

Gambar 4. 18 Grafik kelembaban udara terhadap waktu .................................................... 54

Gambar 4. 19 Grafik kondisi humidifier terhadap waktu .................................................... 55

Gambar 4. 20 Grafik kondisi kelembaban tanah terhadap waktu ........................................ 55

Gambar 4. 21 Grafik kondisi pompa air terhadap waktu .................................................... 56

Gambar 4. 22 Setting Timer ................................................................................................. 57

Gambar 4. 23 List program loop (subrutin pengambilan data sensor) ............................... 57

Gambar 4. 24 List program loop ( pengiriman ke sistem interface ) ................................... 58

Gambar 4. 25 List Program loop (Subrutin kendali) ........................................................... 59

Gambar 4. 26 List program loop (penyimpanan data pada SD card) .................................. 60

Gambar 4. 27 List program loop (saat tombol stop ditekan) ............................................... 60

Gambar 4. 28 List Program loop (cek kondisi tombol) ....................................................... 61

Gambar 4. 29 Pengujian waktu pengambilan data sensor ................................................... 62

Gambar 4. 30 Kondisi waktu saat tombol terus ditekan dalam 10 detik ............................. 62


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Kondisi Suhu Yang Cocok Pada Tanaman .......................................................... 6

Tabel 2. 2 Keterangan Pin Arduino mega 2560 R3 [4][5]................................................... 10

Tabel 2. 3 Keterangan Tombol pada Tampilan IDE arduino [4][5] .................................... 11

Tabel 2. 4 Konfigurasi Pin out SHT 11 [9] ......................................................................... 13

Tabel 2. 5 Daftar perintah SHT 11 ...................................................................................... 13

Tabel 2. 6 Konfigurasi Pin LCD [10] .................................................................................. 16

Tabel 2. 7 Konfigurasi Pin Data Logging Shield V1.0 ....................................................... 18

Tabel 3. 1 Alokasi Pin Arduino mega 2650.........................................................................34

Tabel 3. 2 Format Paket Data .............................................................................................. 37

Tabel 3. 3 Kondisi pengendalian sistem smart greenhouse ................................................ 40

Tabel 4. 1 Keterangan dan fungsi alat pada smart greenhouse..................... .......................43

Tabel 4. 2 Keterangan dan fungsi sistem elektronik pada smart greenhouse ..................... 45

Tabel 4. 3 Kondisi setiap paramater untuk menghidupkan LED sebagai indikator ............ 48

Tabel 4. 4 Perbandingan nilai suhu udara dengan alat ukur ................................................ 51

Tabel 4. 5 Perbandingan nilai kelembaban udara dengan alat ukur .................................... 51

Tabel 4. 6 Uji coba kadar air pada setiap level sensor ........................................................ 52


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertanian Indonesia merupakan salah satu penghasil komuditas unggulan baik untuk

konsumsi dalam negeri maupun luar negeri. Hal ini menyebabkan semakin banyaknya

metode pertanian yang terus dikembangkan. Salah satu metode yang banyak digunakan

adalah rumah kaca atau yang biasa disebut greenhouse. Greenhouse atau yang lebih

dikenal dengan kumbung di Indonesia secara umum dapat di definisikan sebagai bangunan

kontruksi yang berfungsi untuk menghindari dan memanipulasi kondisi lingkungan agar

tercipta kondisi lingkungan yang dikehendaki dalam pemeliharaan tanaman nantinya

tanaman akan lebih terkontrol dan pertumbuhan akan lebih maksimal dibandingakan

dengan tanaman yang dibudidayakan di luar greenhouse namun pembangunan greenhouse

belum sepenuhnya disesuaikan dengan iklim di tempat membangun greenhouse tersebut.

Pengontrolan greenhouse juga masih banyak menggunakan cara manual sehingga harapan

terpenuhinya kuantitas, kualitas dan kontinyuitas produksi belum optimal karenanya

diperlukan upaya-upaya perbaikan kualitas greenhouse sehingga nantinya pertanian

dengan menggunakan greenhouse dapat menghasilkan hasil yang optimal. Berdasar hal

tersebut, penulis ingin membuat sistem smart greenhouse yang otomatis dan dapat

dimonitoring secara jarak jauh, namun untuk sistem ini penulis akan berfokus pada sistem

kendali pada smart greenhouse saja. Sistem kendali smart greenhouse ini sudah dilengkapi

dengan sensor dan sistem pengendali, sehingga dengan sistem ini suhu dan kelembaban

pada greenhouse dapat dikendalikan. Sistem juga dapat mengetahui kebutuhan air pada

tanah sehingga nantinya sistem dapat menyiram tanaman secara otomatis sesuai dengan

kebutuhan tanaman.

Sudah terdapat beberapa penelitian mengenai greenhouse ini, seperti yang telah

dibuat oleh Subhi P mahasiswa IPB dengan judul “Rancang bangun prototipe sistem

kontrol temperature greenhouse melalui jaringan wireless berbasis mikrokontroler Dstni”.

Pada penelitian tersebut greenhouse dibuat agar temperatur dapat dikendalikan di dalam

greenhouse tersebut [1]. Menggunakan mikrokontroler yang berbebeda penulis akan

membuat greenhouse tersebut namun dengan tambahan sistem irigasi dan pengendalian

kelembaban udara.


2

Sistem pada alat ini berbasis mikrokontroler yaitu arduino mega 2650 rev 3 dengan

menggunakan menggunakan 2 sensor yaitu sht 11 dan YL-69 seperti yang ditunjukkan

pada diagram blok di gambar 1.1. Data yang dibaca sensor – sensor tersebut berupa data

digital dan analog yang nantinya akan diolah oleh mikrokontroler arduino mega. Nilai dari

input sensor akan dibandingkan dengan nilai set point yang telah ada ada, yang nantinya

akan digunakan pada sistem kendali. Nilai itu akan menghidupkan atau mematikan sistem

kendali. Data pengukuran suhu akan ditampilkan pada LCD dan terdapat juga LED untuk

memperlihatkan beberapa indikator kondisi ruangan yang ada pada greenhouse. Data itu

juga akan dikirim dengan menggunakan modul komunikasi Xbee pro S2B dan data akan

diterima oleh reciever pada PC.

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem kendali smart greenhouse

secara otomatis berbasis mikrokontroler arduino mega yang nantinya juga dapat

mengirimikan data nilai input sensor ke PC untuk monitoring greenhouse. Manfaat dari

penelitian ini adalah membantu dan mempermudah petani dalam monitoring serta kendali

pada greenhouse.

Gambar 1. 1 Diagram Blok Sistem


3

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

Menggunakan Arduino mega 2650 rev 3 sebagai pusat kontrol.

Menggunakan 2 sensor yaitu sht 11dan yl-69 kondisi yang diukur adalah

kelembaban tanah kelembabam udara dan suhu udara.

Terdapat 3 output pengendali yaitu Air cooler, humidifier & Pompa Air serta

terdapat LCD dan LED sebagai penampil dan indikator.

Terdapat input push button yang digunakan untuk memeperlihatkan status

input dan output pada greenhouse serta data yang terkirim ke sistem

interface.

Data dari sensor dibuat menjadi paket data yang nantinya ditampilkan pada

LCD serta terdapat juga LED sebagai indikator beberapa kondisi pada

greenhouse.

Greenhouse yang digunakan merupakan prototype dengan ukuran p x l x t =

70 cm x 80 cm x 60 cm dengan design yang lebih rinci yang dijelaskan pada

bab 3.

1.4 Metodologi Penelitian

Metode penulisan yang digunakan adalah:

Studi literatur berupa pengumpulan referensi buku, internet, jurnal, dan artikel.

Studi kasus terhadap alat yang sudah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan

untuk memahami prinsip kerja dari alat yang telah dibuat sebelumnya.

Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan mencari bentuk

model yang optimal dari sistem yang dibuat dengan mempertimbangkan dari

berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

Pembuatan sistem hardware dan software. Sistem bekerja apabila, unit dapat

mengambil data setiap sensor lalu dibandingkan dengan nilai setpoint yang

sudah ada. Nantinya dari hasil pembandingan itu akan menghidupkan sistem

kendali untuk mengubah kondisi greenhouse seperti nilai setpoint yang sudah

ada.

Analisa dan pengambilan kesimpulan. Analisa data dilakukan dengan

memeriksa semua data yang telah ditampilkan lewat LCD dan LED dapat


4

mengendalikan greenhouse atau tidak. Penyimpulan hasil perancangan dapat

dilakukan dengan cara menghitung kesalahan pada pengendalian smart

greenhouse yang terjadi.


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sistem Greenhouse

Greenhouse dirancang dalam bentuk yang berbeda untuk kondisi iklim yang berbeda.

Suatu tanaman memiliki syarat-syarat kondisi tertentu yang merupakan kondisi yang

membantu tanaman tersebut untuk tumbuh subur dan lebih produktif. Penyesuaian iklim di

dalam greenhouse seharusnya dapat dioptimalkan melalui sistem yang dapat membuatnya

sama dengan iklim yang dibutuhkan dalam menanam tanaman tersebut. Berikut ini

beberapa sistem greenhouse yang didasarkan pada teknologi dalam konstruksinya[1][2].

2.1.1 LOW Tech Greenhouse

Greenhouse ini sangat sederhana, dibuat dari bambu, timber atau material lainnya.

Pada LOW tech tidak ada kontrol spesifik untuk meregulasi parameter lingkungan yang ada

pada greenhouse. Teknik sederhana digunakan untuk menaikkan dan menurunkan

temperatur serta kelembaban. Intensitas cahaya dapat dikurangi dengan menggunakan

bahan penutup atau tirai. Temperatur dapat dikurangi dengan membuat celah ventilasi pada

dinding. Tipe pada tipe ini cocok pada zona iklim dingin. [1][2]

2.1.2 Medium- Tech Greenhouse

Tipe greenhouse ini dibangun dari Glavished Iron (G.I). Sampul canopy dibuat

dengan struktur dan sekrup untuk mempermudah. Keseluruhan struktur kokoh dan kuat

terhadap angin. Pemanas dan pendingin digunakan untuk mengatur temperatur, begitu juga

alat pengatur kelembaban. Sistem ini semiautomatik, sehingga butuh banyak perhatian dan

penjagaan. Kemudian banyak membutuhkan tenaga manusia untuk menjaga lingkungan

idealnya. Tipe ini cocok untuk zona iklim kering dan komposit.[1][2]

2.1.3 High-Tech Greenhouse

Pada tipe ini banyak faktor lingkungan pada greenhouse yang dikontrol dalam satu

waktu [1][2]. Dalam sistem kontrol terdapat sensor, komparator dan operator, signal

receiver. Semua sistem kontrol diusahakan agar merepresentasikan kondisi yang dibaca

sensor, sehingga penentuan letak sensor sangat penting. Sensor merasakan dan menghitung


6

variabel, membandingkan dengan pengukuran dalam nilai standar. Adapun yang dikontrol

lebih banyak seperti sistem kontrol temperature, sistem kontrol kelembaban, sistem kontrol

tekanan, sistem kontrol pewaktuan, dan sistem kontrol pencahayaan.

Pada pembuatan alat ini, penulis berkonsetrasi pada sistem kontrol temperatur,

sistem kontrol kelembaban dalam hal ini terdapat 2 hal yaitu udara dan tanah sebagai

irigasi. Berikut ini adalah pengaruh-pengaruh temperatur serta kelembaban udara serta

kelembaban tanah pada tanaman.

2.1.3.1 Temperatur / Suhu

Temperatur atau Suhu sangat berpengaruh pada pertumbuhan tanaman, beberapa

proses pada tanaman yag dipengaruhi oleh suhu adalah proses transpirasi, proses

fotosintetis, serta proses respirasi pada tanaman. Saat temperatur atau suhu tersebut dapat

dijaga dengan baik, pertumbuhan tanaman akan lebih maksimal.Pada evaluasi lahan atau

mencari lokasi untuk tanaman, suhu udara yang digunakan adalah suhu rata-rata tahunan.

Dalam evaluasi kesesuaian lahan tidak berdasarkan suhu kardinal tersebut, tetapi

berdasarkan pembatas pertumbuhan, maka dibuat kisaran suhu pada tabel 2.1 yang

termasuk dalam S1 (sangat sesuai), S2 (cukup sesuai), S3 (sesuai marginal), dan N (tidak

sesuai).

Tabel 2. 1 Kondisi Suhu Yang Cocok Pada Tanaman


7

2.1.3.2 Kelembaban udara & Tanah

Kelembaban udara & tanah sangat erat kaitanya dengan kadar air yang dibutuhkan

oleh tanaman. semakin lembab kondisinya pertumbuhan tanaman akan lebih baik dan

maksimal. Kelembaban ini sendri berbanding terbalik dengan temperatur/suhu. Semakin

tinggi suhunya semakin kecil nilai kelembabannya begitupun sebaliknya. Pengaruh

kelembaban pada tanaman hampir sama seperti suhu karena pada dasarnya tumbuhan

sangat membutuhkan air. kelembaban udara & tanah berpengaruh terhadap proses

transpirasi, proses penyerapan air baik itu dari akar ataupun daun, serta proses respirasi dan

fotosintetis.[3]

2.1.3.3 Tanaman Hias Ruangan

Tanaman hias yang akan ditempatkan dalam ruangan berasal dari alam terbuka dan

mempunyai sifat pembawaan yang berbeda-beda, tergantung jenisnya. Beberapa jenis

mempunyai sifat pembawaan mampu hidup dalam ruangan yang minim cahaya, udara

segar bahkan pada kelembaban relatif yang kurang. Jenis-jenis inilah sebetulnya yang

terpilih atau disebut tanaman hias untuk ruangan, tetap indah, sehat dan menarik meski

dalam kondisi lingkungan yang minimum [1]. Jenis-jenisnya antara lain :

Ruangan teduh dan sejuk yaitu jenis-jenis paku, maranta,philodendron.

Ruangan terang tapi tidak ada matahari yaitu monster, scindapsus,

zebrina.

Ruangan agak kesinaran matahari langsung saat siang yaitu

chlorophytum, cordyline, ficus decora, peperomia, sanseviera.

Ruangan bercahaya langsung dekat jendela yaitu coleus, ficus benjamina,

kalanchoe.

Ruangan kering dan terang yaitu aechmea, agave, ficus decora,

sanseviera, vriesia, jenis-jenis kaktus, jenis-jenis sukulen.[7]

2.2 Modul Mikrokontroler Arduino mega 2560 R3

Arduino adalah sebuah platform elektronik yang open source dan memiliki situs

resmi di www.arduino.cc. Situs resmi ini memberikan banyak hal yang dapat digunakan

oleh pembaca dan pengguna seperti software arduino yang selalu diperbaharui dan dapat


http://www.arduino.cc/

8

diunduh secara gratis, pengenalan produk-produk terbaru arduino, dan penyedia referensi

yang sangat membantu saat melakukan pemrograman dengan software arduino.

Nama arduino tidak hanya digunakan untuk menamai board rangkaiannya saja, tetapi

juga untuk menamai bahasa dan software pemrogramannya, serta lingkungan

pemrogramannya atau yang dikenal dengan sebutan Integrated Development Environment

(IDE). Beberapa kelebihan mikrokontroler arduino dibandingkan dengan platform

hardware mikrokontroler lainnya adalah [4][5] :

Modul arduino adalah sebuah platform elektronik yang open source yang berbasis

pada kemudahan dan fleksibilitas penggunaan hardware dan software. Artinya pembaca

dapat mengunduh software dan gambar rangkaian arduino tanpa harus membayar kepada

pembuat arduino. IDE arduino merupakan multiplatform yang dapat dijalankan di berbagai

sistem operasi seperti windows, macintosh, dan linux. Modul arduino mudah digunakan

sebagai sebuah platform komputasi fisik yang sederhana serta menerapkan bahasa

pemrograman processing. Modul arduino merupakan platform interaktif karena dapat

mengambil masukan dari berbagai tombol atau sensor, mampu mengendalikan berbagai

lampu, motor, dan output fisik lainnya.

Modul arduino dapat berdiri sendiri, atau dapat melakukan komunikasi dengan

software yang berjalan di komputer seperti flash, processing, dan maxMSP. Pemrograman

arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port Universal Serial Bus (USB),

bukan port serial. Fitur ini sangat berguna karena banyak komputer sekarang ini tidak

memiliki port serial. Biaya yang dibutuhkan untuk membeli modul arduino cukup murah,

sehingga tidak terlalu menakutkan untuk membuat kesalahan.

Proyek arduino ini dikembangkan dalam dunia pendidikan, sehingga bagi pemula

akan lebih cepat dan mudah untuk mempelajarinya. Proyek arduino memiliki banyak

pengguna dan komunitas di internet yang dapat membantu setiap kesulitan yang dihadapi.

Arduino sudah memproduksi begitu banyak sistem minimum. Beberapa di antaranya

adalah arduino uno, arduino leonardo, arduino ue, arduino mega 2560, arduino mega

ADK, arduino mikro, arduino duemilanove, arduino nano. Dalam pembuatan tugas akhir

ini, akan digunakan salah satu produk arduino yang dikenal dengan nama arduino mega

2560 R3.

Arduino mega 2560 seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.7 adalah sebuah board

mikrokontroler yang berbasis pada IC ATmega 2560. Arduino mega 2560 memiliki 54

buah pin digital yang dapat digunakan sebagai input ataupun output. Dari 54 buah pin


9

tersebut, 15 pin di antaranya dapat digunakan sebagai output Pulse Width Modulation

(PWM), memiliki 16 buah pin analog input, 4 buah pin UARTs yang berfungsi sebagai

port serial hardware, sebuah osilator kristal 16 MHz, sebuah jack female untuk koneksi

USB, jack female adaptor, dan sebuah tombol reset [4][5]. Dalam penelitian ini IC

mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega 2560. mikrokontroler ATmega 2560

berbentuk persegi dengan jumlah pin sebanyak 100 buah pin. ATmega 2560 memiliki

kemampuan untuk mengeksekusi instruksi program dalam satu siklus clock tunggal,

sehingga ATmega 2560 mampu mengoptimalkan konsumsi daya dibandingkan kecepatan

pemrosesan program.

Gambar 2. 1 Arduino mega 2560 R3 Tampak Depan dan Tampak Belakang [4][5

Gambar 2. 2 Alokasi Penempatan Pin Arduino mega 2560 R3 [4][5]


10

Tabel 2. 2 Keterangan Pin Arduino mega 2560 R3 [4][5]

Gambar 2. 3 Tampilan IDE arduino


11

2.2.1 Perangkat Lunak Arduino

Lingkungan pemrograman arduino dikenal dengan Integrated Development

Environment (IDE) [4][5]. Lingkungan pemrograman yang digunakan untuk menulis baris

program dan mengunggahnya ke dalam board arduino dibuat lebih mudah dan dapat

berjalan pada beberapa sistem operasi seperti windows, macintosh, dan linux.

IDE arduino membutuhkan beberapa pengaturan yang digunakan untuk mendeteksi

board arduino yang sudah dihubungkan ke komputer. Beberapa pengaturan tersebut adalah

mengatur jenis board yang digunakan sesuai dengan board yang terpasang dan mengatur

jalur komunikasi data melalui perintah serial port. Kedua pengaturan tersebut dapat

ditemukan pada pull down menu tools.

2.3 Temperature and Humidity Sensor (SHT11)

SHT 11 merupakan suatu sensor keluarga Sensirion yang digunakan untuk

melakukan pengukuran kelembaban dan suhu. Sensor kelembaban digital dan suhu SHT11

adalah seri sensor versi serba “reflow” yang menggabungkan akurasi yang baik dengan

harga yang kompetitif. Sensor kelembaban kapasitif tersedia sampai dengan volume yang

tinggi dan sebagai setiap jenis sensor lainnya dari keluarga SHTxx, sensor ini sepenuhnya

dikalibrasi dan menyediakan output digital. Terdapat beberapa fitur dari sensor ini, pada

data Sheet dijelaskan Fitur-Fitur Tersebut diantaranya sebagai berikut [6]

Output digital dan telah terkalibrasi

Antarmuka : 2-wire serial (bukan I2C). Dapat menggunakan protokol I2C

standar

Tabel 2. 3 Keterangan Tombol pada Tampilan IDE arduino [4][5]


12

Supply : 2,4 - 5,5 VDC.

Sensor kelembaban : range = 0-100 %RH, resolusi = 0,03 %RH, akurasi = +/-

3,0 %RH.

Sensor suhu : range = -40 to +123,8 C, resolusi = 0,01 C, akurasi = +/-0,4 C

Sensor bekerja stabil dalam kisaran normal yang direkomendasikan. Risiko jangka

panjang untuk kondisi di luar jangka normal, terutama pada kelembaban> 80% RH,

mungkin sementara mengimbangi sinyal RH (+3% RH setelah 60h). Setelah kembali ke

kisaran normal dengan sendirinya perlahan-lahan akan kembali menuju keadaan kalibrasi.

Prosedur rekondisi untuk mempercepat menghilangkan offset. paparan berkepanjangan

dalam kondisi ekstrim dapat mempercepat penuaan/kerusakan [6].

Tegangan pasokan SHT11 harus berada dalam kisaran 2,4 -5.5V, tegangan suplai

yang disarankan adalah 3.3V. Power supply pin Supply Voltage (VDD) dan Ground (GND)

Gambar 2. 4 Sensor SHT 11

Gambar 2. 5 Rangkaiam Sensor SHT11 dengan Mikrokontroller[6]


13

harus dipisahkan dengan kapasitor 100 nF. Antarmuka serial SHT11 yang dioptimalkan

untuk sensor pembacaan dan konsumsi daya yang efektif. Sensor tidak dapat ditangani

oleh protokol I2C, namun, sensor dapat dihubungkan ke bus I2C tanpa gangguan dengan

perangkat lain yang terhubung ke bus. Controller harus beralih antara protokol. Kelebihan

dari sensor ini sendiri adalah Telah dikalibrasi sepenuhnya,Keluaran digital,Rendah

konsumsi daya,dan stabilitas jangka panjang yang baik [6]

2.3.1 Antarmuka SHT 11

Untuk memulai suatu transmisi, sekuensial "Transmission Start" harus dikeluarkan,

yang terdiri dari suatu penurunan garis DATA saat SCK dalam keadaan HIGH (berlogika

Tabel 2. 4 Konfigurasi Pin out SHT 11 [9]

Tabel 2. 5 Daftar perintah SHT 11


14

1), kemudian diikuti oleh suatu pulsa rendah (berlogika 0) di SCK dan mengangkat DATA

kembali saat SCK masih dalam keadaan HIGH (berlogika 1). Perintah berikutnya terdiri

dari 3 bit alamat (bit "000") dan 5 bit perintah. SHT11 menunjukkan penerimaan yang

tepat dari setiap perintah dengan menarik pin DATA LOW (ACK bit) setelah penurunan

dari clock SCK ke-8. Garis DATA dilepaskan (dan menjadi HIGH) setelah penurunan dari

clock SCK ke-9. Pada tabel 2.5 merupakan daftar perintah SHT 11.

Setelah mengeluarkan perintah pengukuran ('00000101' untuk RH dan '00000011'

untuk Suhu) seperti pada tabel. mikrokontroler harus menunggu untuk penyelesaian

pengukuran. Hal ini membutuhkan rata-rata 11/55/210 ms untuk pengukuran 8/12/14 bit.

Ketepatan waktu bervariasi hingga :1:15% dari kecepatan osilator internal. Untuk

penyelesaian sinyal dari sebuah pengukuran, SHT-ll menurunkan garis data dan masuk

pada mode idle. mikrokontroler harus menunggu hingga sinyal "data ready" sebelum SCK

memulai kembali untuk mengeluarkan data. Pengukuran data disimpan hingga dikeluarkan

kembali. Selanjutnya, mikrokontroler dapat melanjutkan tugas-tugas berikutnya. Dua byte

dari pengukuran dan satu byte dari CRC checksum yang kemudian akan dikirimkan.

mikrokontroler harus menjawab tiap byte dengan menarik garis DATA menjadi LOW.

Semua nilai-nilai pertama adalah MSB (Contohnya SCK kelima adalah MSB untuk nilai

Gambar 2. 6 Contoh urutan pengukuran untuk nilai "0000'1001 '0011 '000'

= 2353 = 75.79%RH


15

12bit dan untuk hasil 8bit, byte pertama tidak dipergunakan). Komunikasi berakhir setelah

menjawab bit dari CRC data. Jika CRC - 8 checksum tidak digunakan, maka pengontrol

akan mengakhiri komunikasi setelah pengukuran data LSB dengan menyimpan ACK

HIGH. Alat secara otomatis kembali pada mode "sleep" setelah pengukuran dan

komunikasi telah berakhir. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.6.

2.4 Soil Moisture Sensor (YL-69)

Ini merupakan electrical resistance sensor. Sensor ini terdiri dari dua elektroda

Sehingga sensor kelembaban tanah ini dapat membaca kadar air di sekitarnya. Arus akan

dilewatkan pada elektroda melalui tanah dan perlawanan terhadap arus dalam tanah akan

menentukan nilai kelembaban tanah. Di sisi lain ketika kelembaban tanah rendah modul

sensor pada output tingkat resistensinya akan tinggi sementara jika kelmbapan tanah tinggi

tingkat resitansinya akan rendah. pada sensor ini terdapat driver untuk masukan tegangan

serta keluaran sehingga sensor ini memiliki dua output yaitu digital dan analog. Keluaran

digital yang mudah digunakan namun tidak seakurat output analog. pada gambar 2.7

ditunjukkan model sensor YL-69 serta drivernya.[7]

Berikut ini adalah Spesifikasi dari YL-69[7] :

Vcc power supply : 3.3V or 5V

Current : 35mA

Signal output voltage : 0-4.2V

Outputs : Analog dan Digital

Panel Dimension : 3.0cm by 1.6cm

Probe Dimension : 6.0cm by 3.0cm

Gambar 2. 7 YL-69 Soil Moisture Sensor [7]


16

2.5 LCD

LCD (liquid cell display) merupakan salah satu alat komponen elektronika yang

berfungsi untuk menampilkan data berupa karakter, huruf, angka dll [10]. Nantinya pada

penerapanya LCD ini akan menampilkan beberapa status dari smart greenhouse ini.LCD

tipe ini memiliki 4 baris dimana masing-masing baris memuat 16 karakter. Selain sangat

mudah dioperasikan, kebutuhan daya LCD ini sangat rendah [10]. Sementara untuk

konfgurasi pin dapat dilihat pada tabel 2.6 berikut

Gambar 2. 8 LCD 16x4 [10]

Tabel 2. 6 Konfigurasi Pin LCD [10]


17

2.6 Data Logging Shield V1.0

Data logging Shield sudah dilengkapi dengan soket SD card serta RTC yang dapat

berkomuniasi dengan Arduino melalui pin SPI. SD card ini dapat digunakan untuk

menyimpan data dari Arduino dan untuk menyimpan file untuk ditampilkan pada LCD

berupa karakter huruf maupun gambar. Arduino membutuhkan library SD.h untuk dapat

berkomunikasi dengan SD card. Library SD.h hanya dapat membaca SD card dengan

format FAT16 dan kapasitas maksimal 2 Giga Byte (GB), Dari Shield itu terdapat RTC

DS1307 yang merupakan IC berdaya rendah yang bekerja dengan binary coded desimal

(BCD) dalam perhitungan jam atau kalender yang dilengkapi dengan non-volatile Static

Random-Access Memory (NVSRAM) sebesar 56 byte [8][9]. NVSRAM merupakan

teknologi pengganti dari sistem battery backed static random-access memory (BBSRAM).

Teknologi NVSRAM dan BBSRAM dapat bekerja dengan tenaga cadangan yang diperoleh

dari baterai koin 3V atau 3,3V. Teknologi NVSRAM merupakan pengembangan dari

teknologi standar SRAM. Teknologi NVSRAM memiliki dua kemampuan tambahan selain

untuk membaca dan menulis data seperti yang dimiliki oleh teknologi SRAM. Kemampuan

tambahan tersebut antara lain adalah untuk menyimpan dan mengingat data. Teknologi

SRAM masih digunakan oleh DS1307 ketika proses membaca dan menulis data dilakukan

[9].Dalam perancangan penelitian ini, teknologi NVSRAM yang diadaptasikan ke dalam

IC DS1307 digunakan untuk menghitung detik, menit, dan jam serta untuk menghitung

penanggalan hari, bulan, dan tahun. Format perhitungan jam dapat diatur ke dalam

perhitungan 24 jam atau 12 jam [9]. Permintaan data waktu dari mikrokontroler dan

pengiriman data dari IC DS1307 dilakukan melalui jalur komunikasi dua arah pada port

I2C atau yang dikenal dengan port SDA dan port SCL pada Shield ini berada pada pin A4

dan A5. Bentuk fisik dan konfigurasi pin data logging Shield V1.0 dapat dilihat pada

Gambar 2.9 dan tabel 2.7

Gambar 2. 9 RTC DS1307 & Data logging shield [8][9]


18

2.7 Transistor

Transistor merupakan salah satu komponem elektronika yang terbuat dari bahan

semikonduktor [13]. Terdapat 2 jenis transistor yaitu jenis NPN dan jenis PNP. Struktur

transistor NPN dan PNP diperlihatkan pada gambar dibawah ini. cara untuk meberikan

tegangan kerja pada transistor, untuk transistor jenis NPN maupun jenis PNP, yaitu dengan

memberikan tegangan maju (forward biased) pada basis-emittor (BE=base-Emitter) dan

tegangan balik (revesed biased) pada basis – kolektor (BC = base-collector) seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.10.

Pada smart greenhouse ini transistor akan digunakan sebagai switching transistor

yang nantinya akan menggerakkan relay. Sebagai switching transistor, daerah kerja

transistor adalah di daerah saturasi dan daerah cut-off seperti daerah yang ditunjukkan pada

gambar. Agar nantinya transistor dapat bekerja di daerah cut-off, maka dapat dilakukan

Tabel 2. 7 Konfigurasi Pin Data Logging Shield V1.0

Gambar 2. 10 Pemberian Tegangan Kerja pada Transistor & Tipe PNP,NPN transistor [13]


19

dengan Vb dan menentukan Tahananan Rb, dan juga Tahanan Beban RL. Untuk

mendapatkan on-off yang bergantian dengan periode tertentu, maka dapat dilakukan

dengan memberikan tegangan Vb berupa pulsa seperti gambar 2.11 Apabila Vb=0 maka

transistor off (Cut-off). Apabila Vb= V1

Nantinya transistor akan dirangkai dengan relay sebagai saklar pada alat pengendali

dengan rangkaian seperti gambar 2.12

Sehingga rumus untuk merancang nilai driver di atas adalah

RB = ( VS x hfe)/5xIL

Dimana

IL = VS/RL

IL = Arus beban

Gambar 2. 11 Pulsa Keluaran 1,0 pada Mikrokontroller [13]

Gambar 2. 12 Rangkaian Transistor dan relay sebagai saklar


https://roysoala.files.wordpress.com/2011/11/transistorcircuits_relay_driver.jpg

20

VS = Tegangan Catu untuk Relay (12v)

RL = Resistansi beban (data sheet relay ) dan Hfe (data sheet transistor)

2.8 Relay

Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara elektronik

(elektro magnetik). Saklar pada relay akan terjadi perubahan posisi off ke on pada saat

diberikan energi elektro magnetik pada armatur relay tersebut. Relay pada dasarnya terdiri

dari 2 bagian utama yaitu saklar mekanik dan sistem pembangkit elektromagnetik

(induktor inti besi) [12]. saklar atau kontaktor relay dikendalikan menggunakan tegangan

Listrik yang diberikan ke induktor pembangkit magnet untuk menrik armatur tuas saklar

atau kontaktor relay. Relay yang ada dipasaran terdapat berbagai bentuk dan ukuran

dengan tegangan kerja dan jumalh saklar yang berfariasi. Relay dibutuhkan dalam

rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus interface antara beban dan sistem

kendali elektronik yang berbeda sistem power supply. Secara fisik antara saklar atau

kontaktor dengan elektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol

terpisah. Bagian utama relay elektro mekanik adalah kumparan electromagnet Saklar atau

kontaktor, Swing Armatur dan Spring (Pegas). Relay elektro mekanik memiliki kondisi

saklar atau kontaktor dalam 3 posisi. Ketiga posisi saklar atau kontaktor relay ini akan

berubah pada saat relay mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya [12]. Ketiga

posisi saklar relay tersebut adalah :

Posisi Normally Open (NO), yaitu posisi saklar relay yang terhubung ke

terminal NO (Normally Open). Kondisi ini akan terjadi pada saat relay

mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya. Konstruksinya

diperilhatkan pada gambar 2.13

Gambar 2. 13 Konstruksi relay normally open [12]


21

Posisi Normally Colse (NC), yaitu posisi saklaar relay yang terhubung ke

terminal NC (Normally Close). Kondisi ini terjadi pada saat relay tidak

mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya. Konstruksinya

diperlihatkan pada gambar 2.14

Posisi Change Over (CO), yaitu kondisi perubahan armatur saklar relay yang

berubah dari posisi NC ke NO atau sebaliknya dari NO ke NC. Kondisi ini

terjadi saat sumber tegangan diberikan ke elektromagnet atau saat sumber

tegangan diputus dari elektromagnet relay.

Relay dapat digunakan untuk mengontrol motor AC dengan rangkaian kontrol DC

atau beban lain dengan sumber tegangan yang berbeda antara tegangan rangkaian kontrol

dan tegangan beban [12]. Diantara aplikasi relay yang dapat ditemui diantaranya adalah

relay sebagai kontrol on/off yang dirangkai dengan transistor seperti pada sub bab

sebelumnya.

2.9 LED (Light Emitting Dioda)

LED (Light Emitting Dioda ) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada

saat mendapat arus bias maju (forward bias). Led dapat memancarkan cahaya karena

menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda diata

dapat menhasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. led merupakann salah satu jenis

dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. Led akan memancarkan

cahaya apabila diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda

Gambar 2. 14 Konstruksi relay normally close [12]


22

dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada led cukup rendah yaitu

maksimal 20 mA [11]. Apabila led dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka led akan

rusak, sehingga pada rangkaian led dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. Simbol

dan bentuk fisik dari LED dapat dilihat pada gambar 2.15

Dari gambar 2.15 dapat diketahui bahwa led memiliki kaki 2 buah seperti dengan

dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Pada gambar diatas kaki anoda memiliki ciri fisik

lebih panjang dari kaki katoda pada saat masih baru. Pemasangan led agar dapat menyala

adalah dengan memberikan tegangan bias maju yaitu dengan memberikan tegangan positif

ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda[11].

Konsep pembatas arus pada dioda adalah dengan memasangkan resistor secara seri

pada salah satu kaki led. Rangkaian dasar untuk menyalakan led membutuhkan sumber

tegangan led dan resistor sebagai pembatas arus seperti pada gambar 2.16

Besarnya arus maksimum pada LED (Light Emitting Dioda) adalah 20 mA,

sehingga nilai resistor harus ditentukan. Dimana besarnya nilai resistor berbanding lurus

dengan besarnya tegangan sumber yang digunakan. Secara matematis besarnya nilai

resistor pembatas arus LED (Light Emitting Dioda) dapat ditentukan menggunakan

persamaan berikut [11].

Gambar 2. 15 Simbol dan bentuk fisik LED[11]

Gambar 2. 16 Rangkaian dasar LED[14]


23

𝑅 =Vs − 2Volt

0,02 ampere

Dimana :

R = resistor pembatas arus (Ohm)

Vs = tegangan sumber yang digunakan untuk mensupply tegangan ke LED

(volt)

2 volt = tegangan LED (volt)

0,02 A = arus maksimal LED (20 mA)

2.10 Komponem Pengendalian Smart greenhouse

Greenhouse ini memiliki 3 komponem utama sebagai pengendali untuk kondisi

didalam greenhouse. Ketiga komponem itu adalah pompa air, air cooler dan humidifier.

Gambar 2. 17 komponem pengenndali (a) air cooler (b) humidifier (c) pompa air


24

Berikut ini akan dijelaskan masing-masing komponem. Air cooler merupakan kipas angin

yang bisa mendinginkan ruangan yang panas menjadi sejuk. Berbeda dengan air

conditioner sistem pendinginannya mengunakan air digin memberikan efek dingin ke

ruangan panas. Karena itu air cooler dapat secara signifikan menurunkan panas pada

greenhouse ini. Air cooler ini dapat menampung sekitar 5 L air dengan input 220 VAC dan

daya 100 watt.

Mesin pompa pendorong untuk meningkatkan tekanan air untuk penggunaan air

kran, ataupun irigasi. Pompa air yang digunakan ini berukuran 25 x 25 x 25. Tekanan yang

dihasilkan nantinya akan diatur dengan menggunakan valve jika terlalu besar. Untuk input

sumber dari pompa ini adalah 220 VAC. Humidifier merupakan alat yang digunakan

melembabkan udara kering di dalam ruangan. Alat ini akan mengubah air menjadi uap air

berbentuk kabut sehingga meningkatkan kelembebapan disekitarnya. Humidifier yang

digunakan dapat menampung air sekitar 1.5 L dengan input 220 VAC.


25

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3. 1 Diagram Blok Sistem

Perancangan sistem smart greenhouse ini dibagi menjadi menjadi dua bagian utama,

yaitu:

Perancangan hardware yang terdiri dari mikrokontroler dan perangkat

pendukung seperti, 2 sesnsor utama yaitu soil moisture sensor (YL-69) dan

temperature & humidity sensor (SHT11), relay, serta perangkat pengendali

seperti Air cooler, pompa air dan humidifier.

Perancangan software yang terdiri dari pemograman utama, dan subrutin-

subrutinnya seperti subrutin status alat, subrutin pengambilan data sensor dan

subrutin kendali pada greenhouse. Komunikasi antara mikrokontroler dan

central unit akan menggunakan modul komunikasi yaitu xbee pro. Penulis

mengerjakan pada bagian yang digaris merah di diagram blok pada gambar 3.1.

Berikut merupakan keterangan cara kerja sistem yang ditunjukkan gambar 3.1:

Data sensor yang diambil adalah Suhu dan kelembaban udara menggunankan

sensor SHT11, serta sensor kelembaban tanah menggunkan sensor YL-69. Data

tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk dijadikan sebuah paket data

yang nanntinya akan ditampilkan pada LCD.

Gambar 3. 1 Pembagian Sistem


26

Dari data yang didapat, mikrokontroler mengontrol sistem untuk pengendalian

greenhouse dengan membandingkan nilai input sensor dengan nilai set point yang

sudah ada. Dari hasil pembandingan tersebut nantinya akan menghidupkan alat-alat

pengendali pada greenhouse sehingga nantinya kondisi greenhouse dapat dibuat

sesuai dengan nilai set point yang sudah ada.

Data Logging Shield V1.0 digunakan sebagai pewaktu dan penyimpan data pada

mikrokontroler.

Untuk berkomunikasi dengan sistem interface digunakan modul komunikasi Xbee

pro, tapi penulis tidak membuat untuk komunikasinya, penulis hanya mebuat

pengendalian pada greenhouse.

Secara keseluruhan, pertama mikrokontroler akan mengambil data dari setiap

sensor. Data tersebut yang akan dibandingkan dengan set point untuk

menghidupkan sistem kendali. Waktu pengambilan data akan diatur oleh RTC.

Kemudian keseluruhan data dirubah menjadi paket data yang nantinya ditampilkan

pada LCD. Ketika waktu sesuai dengan jadwal pengambilan paket data, maka data

yang ditampilkan pada LCD akan berubah sesuai dengan waktu yang telah

ditentukan. Terdapat juga lampu LED yang nantinya akan menjadi indikator untuk

beberapa kondisi pada greenhouse.

3. 2 Perancangan Perangkat Keras Mekanik

Perancangan ini merupankan design smart greenhouse yang dibuat oleh penulis

berupa gambar 3 dimensi yang nantinya akan menjadi panduan untuk membuat alat yang

sebenarnya. Pada gambar 3.2 ditunjukan design untuk greenhouse tersebut dengan ukuran

panjang x lebar x tinggi adalah 70 cm x 60 cm x 80 cm. Greenhouse ini nantinya akan

terbuat dari Alumunium dan kaca. Pada greenhouse ini akan terdapat air cooler,

humidifier dan sistem pengairan yang akan diletakkan di dalam greenhouse.

Pompa air akan diletakkan diluar greenhouse yang ditunjukkan pada gambar 3.2.

Sementara untuk meletakkan pusat kontrolnya, juga terdapat kotak di depan greenhouse

seperti pada gambar 3.4. Kotak ini nantinya digunakan untuk meletakkan

mikrokontroler,LCD, LED dan tombol sebagai pusat kontrol. User nantinya akan melihat

status greenhouse pada kotak ini. Pada greenhouse ini juga akan terdapat 4 roda agar


27

mudah untuk dipindahkan. Untuk kedua sensor, SHT 11 akan diletakkan diatas selang

irigasi, sementara YL-69 akan ditanam ditanah yang ada pada greenhouse.

Gambar 3. 2 Design prototype smart greenhouse

Gambar 3. 4 Tampak depan Gambar 3. 3 Tampak Atas


28

3. 3 Perancangan Perangkat Keras Elektronika

Perancangan ini merupankan perancangan sistem elektronika pada hardware yang

nantinya akan digunakan. Terdapat beberapa bagian untuk perancangan ini, yaitu

Gambar 3. 5 Tampak Samping

Gambar 3. 6 Desain box monitoring pada greenhouse


29

perancangan untuk Input sensor, Output kendali, output LCD serta perancangan data

logging Shield V1.0

3.3.1 Rangkaian Input Sensor

2 sensor yang digunakan menggunakan 2 port mikrokontroler yang berbeda. Untuk

SHT11 menggunakan port digital 10 dan 9 sementara untuk YL-69 menggunakan port

analog 0. YL-69 menggunakan port analog disebabkan belum terkalibrasi, dan pembacaan

akan lebih akurat dengan menggunakan port analog. Sementara untuk SHT11, telah

terkalibrasi dan sensitivitas sensor sendiri telah diperlihatkan pada data sheet.Pada gambar

3.7 ditunjukkan perancangan elektronika untuk input sensor.

3.3.2 Rangkaian Output Kendali

Terdapat 3 alat yang digunakan untuk pengendalian greenhouse ini yaitu Air cooler,

humidifier, dan pompa air. Karena ketiganya menggunakan sumber AC, untuk itu

greenhouse ini mengunakan relay dan transistor yang dibuat mengunakan metode

switching transistor sehingga nantinya bisa mengolah nilai 1 atau 0 yang diberikan oleh

mikrokontroler. Untuk nilai pada resistor yang digunakan sebagai Switching transistor

seperti yang dijelaskan pada bab 2 untuk transistor, dilakukan perhitungan agar nantinya

transistor dapat berada pada kondisi cut off yang digunakan untuk mendrive coil pada

relay yang ada. Dengan transistor yang digunakan adalah transistor 2N2222, dioda yang

Gambar 3. 7 Perancangan Input Sensor


http://www.stanford.edu/class/ee133/datasheets/2n2222.pdf

30

digunakan adalah IN4001 serta relay yang digunakan adalah relay 12 V dengan coil

resistance sekitar 400 Ω dan nilai hfe min transistor 30 pada data sheet [15] Sehingga

peracangan untuk nilai Rb adalah :

IL = 12/400

= 0.03

Sehingga Rb = (VSxhFE)/(5xIL)

= (12×30)/(5×0,03) = 2500 Ohm

maka nilai Rb = 2500 Ω. Perancangan untuk output kendali diperlihatkan pada gambar 3.8.

3.3.3 Rangkaian Output LCD

Pada perancangan elektronika greenhouse ini LCD yang digunakan pada LCD

character 16x4 yang berfungsi untuk menampilkan data setiap sensor. Berdasarkan

datasheet tegangan kontras (pin Vo) maksimum LCD ini adalah 5 volt, nantinya akan

digunakan variabel resistor sebesar 10 kohm yang akan digunakan untuk digunakan untuk

Gambar 3. 8 Perancangan Output kendali


31

membatasi tegangan pada pin ini. Tujuannya adalah mengatur contras pada LCD tersebut.

Rangkaian LCD character 16x4 ditunjukkan pada gambar 3.9

3.3.4 Rangkaian Data Logging Shield V1.0

Data logging shield V1.0 ini akan digunakan sebagai pewaktu dan penyimpan data

pada greenhouse sehingga alat dapat diatur untuk melakukan sensing sesuai waktu yang

diinginkan serta menyimpan data tersebut. Terdapat 2 IC utama pada shield ini yaitu IC

untuk RTC dan SD cardnya. Untuk RTC teradapat 2 port pada shield ini yang nantinya

akan dimasukkan pada port arduino mega yaitu port 4 dan 5 sebagai port SDL dan SDA.

Sementara untuk SD card terdapat 4 port yaitu untuk keperluan SPI (Serial Peripheral

Interface) yaitu 10, 11, 12, 13 sebagai MISO, MOSI, SCK dan SS. Pin tersebut

dimasukkan ke pin SPI pada arduino mega seperti yang dijelaskan pada Bab 2

sebelumnya. Pada gambar 3.10 akan ditunjukkan perancangan elektronika untuk data

logging shield V1.0

Gambar 3. 9 Perancangan LCD


32

3.3.5 Rangkaian Push button

Penggunaan push button pada greenhouse ini digunakan untuk beberapa fungsi.

Fungsi tersebut adalah sebagai tombol untuk mengecek status pada alat. Terdapat 5 tombol

yang nantinya digunakan, yaitu untuk tombol untuk status input data sensor dan status

output kendali, tombol untuk status pengiriman data, tombol start /stop untuk

mengehentikan dan melanjutkan kerja sistem dan tombol restart eksternal yang nantinya

digunakan untuk mengulang proses pada mikrokontroler. Push button yang digunakan

yang digunakan adalah jenis tombol tekan NC (Normally Close) dan berhambatan pull up,

jadi ketika tombol ditekan maka akan berlogika satu (HIGH), apabila dilepas akan

berlogika nol (LOW). Rangkaian reset yang dibentuk berdasarkan schematic rangkaian

papan arduino uno rev3. Rangkaian reset terdiri dari komponen resistor sebesar 10 KΩ,

dan kapasitor sebesar 100nF.. Pin reset mikrokontroler adalah aktif rendah, sehingga

transisi dari tinggi ke rendah saat tombol reset ditekan akan menyebabkan reset

mikrokontroler. Berdasarkan data sheet ATmega2650 lebar pulsa minimum yang

diperlukan untuk melakukan reset adalah 2,5us. Resistor pull-up akan menjaga agar pin

reset tidak berlogika rendah secara tidak sengaja. Untuk melindungi pin reset dari derau,

dapat menambahkan kapasitor yang terhubung dengan pin reset dan ground. Untuk

mengetahui besar kapasitor dengan persamaan berikut:

2,5uS = 1

2∗ 𝜋 ∗10∗103∗𝑐

Gambar 3. 10 Perancangan data logging Shield V1.0


33

c = 1

2,5∗10−6∗2∗ 𝜋 ∗10∗103 = 6uF

Sementara untuk nilai resisor pada tombol lainnya adalah 22 KΩ sesuai dengan

rekomendasi dari data sheet atmega2650. Rangkaian Push button ditunjukkan pada

gambar 3.11.

3.3.6 Rangkaian LED

Penggunaan LED pada greenhouse ini adalah sebagai indikator kondisi di dalam

greenhouse. Indikator – indikator tersebut seperti yang ditunjukan pada gambar 3.5. LED

akan diberikan resistor sebagai pembatas arus pada LED,sehingga arus akan masuk sesuai

dengan yang dibutuhkan LED. Ini karena LED sangan sensitif pada arus tinggi yang dapat

menyebabkan LED tersebut rusak. Perancangan elektronika untuk output LED ditunjukkan

pada gambar 3.12 Perancangan nilai resistor pada LED dapat dilihat pada persamaan

berikut :

𝑅 =5 − 2Volt

0,02 ampere

𝑅 = 1.5 KΩ

Gambar 3. 11 Perancangan Push button


34

3.3.7 Rangkaian Keseluruhan & Alokasi Pin

Rangkaian sebelumnya digabungkan menjadi satu kesatuan sebagai kontrol smart

greenhouse. Untuk Alokasi pin pada arduino mega ditunjukkan pada tabel 3.1 dan untuk

perancangannya dintunjukkan pada gambar 3.13

Gambar 3. 12 Perancangan LED

Tabel 3. 1 Alokasi Pin Arduino mega 2650


35

Gambar 3. 13 Perancangan elektronika keseluruhan smart greenhouse


36

3. 4 Perancangan Diagram Alir

Perancangan ini merupankan perancangan alur program yang nantinya akan menjadi

panduan untuk membuat program pada software arduino. Terdapat beberapa bagian untuk

perancangan ini, yaitu perancangan program utama, Subrutin pengambilan data sensor,

Subrutin kendali dan Subrutin tombol status.

3.4.1 Perancangan Program Utama

Perancangan program utama ini dibuat dalam bentuk diagram alir yang di tunjukkan

pada gambar 3.14. Diagram ini akan menjadi acuan untuk membuat program pada arduno

mega 2650 sebagai kontrol pada hardware. Program dimulai dengan inisialisasi port

mikrokontroler untuk port analog dan digital sebagai input dan output pada hardware ini.

Selanjutnya sistem akan mengecek apakah RTC dan SD card dapat bekerja dengan baik.

Setelah itu dilakukan Setup untuk timer yang nantinya digunakan untuk looping saat

pengambilan data.

Saat looping timer akan mulai menghitung 1 sampai 10. Dalam hitungan tersebut

yang dilakukan program adalah melakukans pendambilan data sensor, subrutin kendali,

status output, kirim paket data, dan cek input button, namun sebelumnya terdapat tombol

start untuk memulai program looping. Penyimpanan data pengukuran dari kedua sensor

ditetapkan dengan menyimpankan sejumlah karakter dalam paket data yang disimpan

sebanyak 47 karakter dalam setiap 1 menit dan setiap data berjumlah 47 karakter. Format

paket data yang digunakan adalah berektensi.csv (Comma Separated Values) dimana suatu

format data dalam basis data dimana setiap penyimpanan dipisahkan dengan koma (,) atau

titik koma (;) dan format ini dapat dibuka didalam MS.Excel ataupun Notepad/wordpad.

Setiap karakter dipisahkan dengan karakter “#”, data pengukuran yang dikirimkan adalah

tanggal, jam, status sistem kontrol dan 3 data sensor (suhu, kelembaban udara, kelembaban

tanah). Format data tersebut disesuaikan dengan kebutuhan. Berikut ini bentuk format

datanya HH:mm:SS# dd-MM-yyyy#1#1#1#Saaaa#Ubbbb#Tccc# dan penjelasan mengenai

format data dapat dilihat pada tabel 3.2

Setelah paket data disimpan apabila waktu yang ditunjukkan telah 1 menit maka

program akan melakukan looping untuk kembali mengecek kondisi greenhouse. Looping

akan mulai dari subrutin pengambilan data sensor.


37

Tabel 3. 2 Format Paket Data

Gambar 3. 14 Diagram Alir Program Utama


38

3.4.2 Subrutin Pengambilan Data Sensor

Pada diagram alir subrutin pengambilan data sensor, terdapat 2 tahap utama yaitu

pengambilan data sensor digital dan data sensor analog. Data sensor digital diambil dari

SHT 11 dan dapat langsung masuk pada tahap selanjutnya, sementara untuk YL-69 akan

dilakukan konversi sebelumnya dari analog ke digital agar dapat diolah oleh

mikrokontroler. Diagram alir subrutin pengambilan data sensor di perlihatkan pada gambar

3.15.

Gambar 3. 15 Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Sensor


39

3.4.3 Subrutin Kendali

Pada Subrutin ini data yang telah di ambil dari sensor dan di konversi sebelumnya

akan dibandingkan dengan nilai-nilai set point yang sudah di tetapkan. Nilai – nilai ini

dibuat penulis untuk mengondisikan tanaman tropis pada greenhouse. Nilai-nilai tersebut

ditunjukkan pada tabel 3.3. Saat nilai sensor melewati batas bawah atau batas atas nilai set

point maka itu akan menghidupkan atau mematikan alat-alat pengandali tersebut. Untuk

diagram alir subrutin kendali diperlihatkan pada gambar 3.16

Gambar 3. 16 Diagram Alir Subrutin Kendali


40

Tabel 3. 3 Kondisi pengendalian sistem smart greenhouse

Gambar 3. 17 Diagram Alir Subrutin Tombol Status


41

3.4.4 Subrutin Tombol Status

Pada subrutin ini terdapat beberapa perintah yang nantinya akan dilakukan oleh

Tombol atau push button yang ada pada greenhouse ini. Perintah itu adalah untuk

menampilkan nilai input sensor dan status output kendali pada LCD. Perintah ini dibuat

agar nantinya user dapat membaca data dengan mudah karena pada tampilan utama LCD

hanya menampilkan paket data. Diagram alir untuk subrutin tombol status terdapat pada

gambar 3.17.


42

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi gambar fisik hardware yang dibuat, pembahasan tentang hardware,

hasil pengujian rangkaian, hasil pengambilan data, pembahasan tentang data yang

diperoleh, dan pembahasan tentang program yang digunakan di mikrokontroler. Data yang

akan dibahas terdiri dari data hasil pengambilan data sensor dan pengiriman paket data

ke sitem interface. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh dapat memperlihatkan

bahwa hardware atau software yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak.

Berdasarkan data-data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang

kemudian dapat digunakan untuk menarik kesimpulan akhir.

Gambar 4. 1 Bentuk fisik smart greenhouse


43

4.1 Bentuk Fisik Smart Greenhouse Dan Sub Sistem Elektronik

4.1.1 Bentuk Fisik Smart Greenhouse Dan Control box Sistem

Bentuk fisik Smart greenhouse secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 4.1.

Bentuk fisik dari smart greenhouse juga terdiri dari 1 box yang menjadi pusat kontrol

kendali serta informasi dari smart greenhouse.

Gambar 4. 2 Alat - alat dalam dari smart greenhouse

Tabel 4. 1 Keterangan dan fungsi alat pada smart greenhouse


44

Gambar 4. 3 Bentuk fisik Control box smart greenhouse

Gambar 4. 4 Bagian dalam Control box dan tampak samping Control box


45

Gambar 4. 5 Sub sistem elektronik smart greenhouse

Tabel 4. 2 Keterangan dan fungsi sistem elektronik pada smart greenhouse


46

4.1.2 Sub Sistem Elektronik Alat

Sub sistem elektronik pada smart greenhouse alat terdiri atas data logging Shield

sebagai pengontrol waktu, LCD karakter, rangkaian tombol, indikator LED, relay

sebagai output kendali, xbee sebagai pemancar dan terakhir mikrokontroler nya. Sistem

dibuat dalam sebuah box lalu dirangkai dengan menggunakan kabel. Bagian dalam pada

control box dapat dilihat pada gambar 4.5. Pada gambar 4.4 ditunjukkan saat semua

komponem digabungkan dengan kabel.

4.1.3 Cara Penggunaan Alat

Pada gambar 4.3 terdapat beberapa tombol yang berfungsi untuk menjalankan sistem

pada smart greenhouse serta memperoleh beberapa informasi langsung tanpa melalui

sistem interface. Untuk menjalankan sistem ini, user harus memasang sumber tegangan

AC untuk relay (sistem kendali), supply mikrokontroler dan supply rangkaian elektronika.

Kemudian user menghubungkan masing – masing alat kendali ke sumber ac yang terdapat

pada control box sesuai dengan tanda yang sudah diberikan. Setelah semuanya terpasang

user menekan tombol start/stop dan sistem akan berjalan secara otomatis untuk mendeteksi

sensor dan menggerakkan sitem kendali. LED di sebelah kanan juga akan menyala sebagai

indikator kondisi di dalam greenhouse. LCD akan menampilkan beberapa informasi

dengan menekan tombol push button yang ada. Untuk memulai kembali user tinggal

menekan tombol restart yang ada di bagian bawah push button.

4.2 Pengujian Alat

Sistem smart greenhouse ini dilakukan uji coba untuk beberapa tahap untuk

memastikan masing-masing komponem dapat bekerja dengan baik. Setelah semua

komponem dapat berjalan dengan baik, dilakukan uji sistem secara keseluruhan dan

dilakukan pengambilan data untuk menganalisis hasil dari sistem dapat berjalan dengan

baik atau tidak.

4.2.1 Pengujian Data Logging Shield

Data logging Shield berfungsi sebagai pengontrol waktu untuk menjaga agar waktu

pada sistem sesuai dengan waktu sesungguhnya serta menyimpan data pada SD card. Hal

ini berhubungan dengan pengandalian yang bersifat real-time. Dilakukan 2 tahap uji coba


47

yaitu pengujian RTC dan SD card. Untuk Pengujian RTC dilakukan dengan mematikan

semua sistem beberapa kali selama 1 menit. Setelah 1 menit, sistem dinyalakan kembali,

dan waktu yang ditunjukkan oleh sistem bertambah 1 menit. Pada gambar 4.6 terlihat

hasilnya dan dari pengujian ini didapat kesimpulan bahwa sistem RTC sudah dapat bekerja

dan mempertahankan waktu dari sistem.

Gambar 4. 6 Pengujian RTC saat dimatikan dan dihidupkan kembali dalam 1 menit

Pada SD card pengujian yang dilakukan adalah mengambil data dari sensor dan RTC

dilakukan pengambilan data setiap 10 detik setelah itu dilihat hasilnya setelah beberapa

menit apakah semua data dapat disimpan dengan benar. Saat dilihat hasilnya semua data

dapat disipan dengan baik dari situ didapat kesimpulan SD card bekerja dengan baik.

Gambar 4. 7 Hasil penyimpanan data pada SD card


48

4.2.2 Pengujian Indikator LED Tampilan LCD

LCD dan LED merupakapakan pusat informasi bagi user. LED sebagai indikator

kondisi di dalam greenhouse sementara LCD sebagai penampil beberapa informasi di

dalam greenhouse. Untuk pengujian LCD dan LED disesuikan dengan program arduino

yang ada. Pada LED, kondisi-kondisi pada program arduino ditunjukan pada tabel 4.3

sebagai nilai referensi agar led menyala. Pada gambar menunjukkan saat suhu berada pada

29,680C, kelembaban udara berada pada 58,12%, dan kelembaban tanah beradap pada

nilai 0. Indikator suhu menunjukkan LED normal, indikator kelembaban udara

menunjukkan LED kering dan indikator kelembaban tanah menunjukkan LED kering,

LED sesuai dengan tabel 4.3, dari situ dapat disimpulkan pengujian LED sebagai indikator

kondisi smart greenhouse telah berhasil.

Tabel 4. 3 Kondisi setiap paramater untuk menghidupkan LED sebagai indikator

Gambar 4. 8 Kondisi indikator LED dengan nilai parameter pada LCD


49

Untuk LCD pengujian yang dilakukan adalah melihat karakter yang ditampilkan

sesuai dengan perintah dari program arduino atau tidak. Pada pengujian ini juga terlihat

apakah terdapat tambahan karakter atau perpindahan posisi yang tidak sesuai dengan

perintah arduino. Pengujian dilakuan sebelum tombol start dan setelah tombol start di

tekan dengan perintah seperti gambar 4.9. Saat start program akan memunculkan tulisan

“Sistem” pada kolom 0 mulai baris 5 dan Smart greenhouse pada kolom 1 mulai baris 0

serta jam dan menit pada kolom 3 mulai baris 0. Sementara saat stop atau sebelum start

ditekan LCD akan menampilkan “Tekan Tombol” pada kolom 1 mulai baris 2 dan “Start”

pada kolom 2 mulai baris 5. Pada gambar 4.10 terlihat bahwa LCD berhasil menampilkan

karakter sesuai dengan perintah tanpa tambahan karakter atau kesalahan posisi. Dari

pengujian ini LCD sudah dapat menampilkan karakter sesuai dengan list program yang

diberikan

Gambar 4. 9 List Proram penampil LCD saat start (a) dan sebelum start (b)

Gambar 4. 10 Hasil tampilan LCD sebelum start dan sesudah start

4.2.3 Pengujian Push button

Dalam sistem smart greenhouse ini penggunaan push button berfungsi sebagai

tombol untuk menjalankan sistem serta memberikan informasi lewat LCD saat tombol

ditekan. Pengujian ini dilakukan dengan bantuan LCD untuk mengetahui apakah tombol-

tombol tersebut sudah dapat bekerja dengan baik. Pada gambar 4.11, 4.12 dan 4.13 dapat


50

dilihat hasil dari uji coba tombol. Dari pengujian tersebut semua tombol dapat bekerja

dengan baik sesuai dengan perintah masing-masing.

Gambar 4. 11 Saat tombol Start/Stop ditekan

Gambar 4. 12 Saat tombol status input sensor dan status output sensor ditekan

Gambar 4. 13 Saat tombol data yang terkirim dan tombol restart ditekan

4.2.4 Pengujian Sensor

Terdapa 2 sensor utama pada greenhouse ini yaitu SHT 11 dan YL-69. Pengujian

yang dilakukan untuk sensor adalah melihat perubahan yang terjadi saat kondisi real time


51

serta perbandingan dengan alat ukur yaitu untuk sensor SHT-11, sementara untuk YL-69

dilakukan uji coba langsung untuk level kelembaban tanah.

Gambar 4. 14 Perbandingan nilai sensor SHT 11 dan alat ukur HTC-2

Tabel 4. 4 Perbandingan nilai suhu udara dengan alat ukur

Tabel 4. 5 Perbandingan nilai kelembaban udara dengan alat ukur

Pada sensor SHT 11 dapat dilihat pada gambar 4.14 bahwa nilai pengukuran sensor

berbeda dikarenakan terdapat error pada masing-masing sistem baik pada SHT 11

maupun pada YL-69. Terlihat pada tabel 4.14 dan 4.15 nilai error masing-masing

pengukuran. Pada suhu nilai rata –rata error adalah 1,2 0C sementara untuk kelembaban

udara nilai rata-rata rrror adalah 3,8 %. Nilai error tersebut melewati nilai error pada data


52

sheet yaitu sekitar 0,40C untuk suhu udara dan 3 % untuk kelembaban udara. Perbedaan

nilai cukup jauh karena alat ukur HTC-2 pada spesifikasinya juga mempunyai error yaitu

10C untuk suhu udara dan 5% untuk kelembaban udara, sehingga perbedaan nilai cukup

besar.

Gambar 4. 15 Gambar sampel dalam pengujian karakteristik sensor

Tabel 4. 6 Uji coba kadar air pada setiap level sensor

Pengujian sensor YL-69 dilakukan tanpa menggunakan alat ukur. Range pada

sistem init adalah 0 sampai dengan 10. Dilakukan dengan menggunakan 3 sampel dengan

volume tanah dan kondisi pembacaan awal sensor yang sama. Pembacaan awal sensor

pada masing-masing sampel adalah 1 seperti pada gambar 4.15. Percobaan ini dilakukan

dengan waktu sekitar 9 menit, ini dimaksudkan agar air dapat meresap dengan baik dulu

kedalam tanah. Takaran air menggunakan sendok makan. Pada sampel A diberikan 3

sendok makan, lalu pada pembacaan sensor stabil pada nilai 2 dan 3. Pada sampel B

diberikan 4 sendok makan, pembacaan sensor stabil pada nilai 5. Kemudian pada sampel C

diberikan 6 sendok makan air, pembacaan sensor stabil pada nilai 6-7. Grafik karakteristik

dari sensor YL-69 dapat dilihat pada lampiran

4.3 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan

Setelah dilakukan masing-masing pengujian pada setiap komponem rangkaian,

dilakukan pengujian sistem secara kesulurahan. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui


53

apakah sistem sudah dapat berjalan sesuai dengan perancangan yang dibuat. Dijelaskan

pada gambar 3.14 alur sistem smart greenhouse. Saat tombol start ditekan sistem akan

menunggu 10 detik untuk mengambil data. Setelah itu sistem akan secara otomatis

melakukan pengambilan data sensor serta mengendalikan sistem kendali. Pengujian yang

dilakukan selama sekitar 6 jam untuk mengetahui ketahanan sistem serta apakah sistem

dapat bekerja dengan baik menurut nilai referensi yang ada. Pada gambar 4.16, gambar

4.18 dan 4.20 ditunjukkan respon masing-masing sistem. Pada pengujian ini nilai set point

berbeda dengan perancangan pada bab 3 dikarenakan kemampuan masing-masing pada

sistem pengendali. Saat air cooler dan humidifier dilakukan uji coba, pada air cooler

hanya bisa menurunkan suhu sekitar 29 derajat celcius. Pada humidifier nilai kelembaban

dapat meningkat sampai diatas 90% karena itu nilai set point kelembaban dan suhu udara

diubah. Untuk kelembaban tanah nilai set point diubah untuk menyesuaikan dengan nilai

alat ukur.

Gambar 4. 16 Grafik suhu terhadap waktu

Pada pengujian parameter suhu udara, kondisi awal suhu sebelum sistem dihidupkan

adalah sekitar 350C sehingga saat sistem dijalankan air cooler langsung dapat dihidupkan

karena telah melewati nilai set point atas yaitu 330C. Pada grafik pada gambar 4.16 nilai

suhu terus turun hingga nilai sekitar 28,740C. Terlihat bahwa respon sistem untuk

menurunkan suhu sampai melewati set point bawah sekitar 480 detik. Setelah itu dengan

cepat suhu akan kembali naik karena kondisi saat itu adalah air cooler dimatikan. Respon

penurunan suhu ini juga dipengaruhi oleh kekuatan dari air cooler. Digambar 4.16 saat

Air cooler Dihidupkan

Air cooler Dimatikan


54

suhu kembali naik dan melewati set point, air cooler kembali hidup sehingga suhu kembali

dipaksa untuk turun. Namun saat ini suhu tidak dapat mencapai set point bawah, itu

dipengaruhi oleh suhu air pada air cooler sudah naik dari pada kondisi awal. Sehingga

pada gambar 4.17 air cooler terus menyala setelah itu. Walaupun suhu tidak mencapai set

point bawah, nilai suhu tetap stabil di antara set point atas dan bawah terlihat pada grafik

4.16. kondisi suhu terus dibawah 330C.

Gambar 4. 17 Grafik kondisi Air cooler terhadap waktu

Gambar 4. 18 Grafik kelembaban udara terhadap waktu

Kondisi awal kelembaban udara sebelum sistem dihidupkan adalah sekitar 76,99%

.

Sehingga saat sistem dijalankan humidifier langsung dapat dihidupkan karena telah

melewati nilai set point bawah yaitu 80%. Pada grafik pada gambar 4.18 terlihat nilai

kelembaban udara terus naik hingga nilai sekitar 94%. Waktu dari respon sistem untuk

Humidifier Dihidupkan

Humidifier Dimatikan


55

menaikkan nilai kelembaban udara sampai melewati set point atas sekitar 240 detik.

Setelah itu kondisi kelembaban udara akan kembali turun mengikuti kondisi kelembaban

disekitar greenhouse karena humidifier telah dimatikan. Berbeda dengan suhu, nilai

kelembaban udara terlihat lebih fluktatif. Saat kelembaban udara kembali turun sampai

melewati set point bawah, humidifier kembali dihidupkan dan terus naik sampai nilai

kelembaban melewati set point dan humidifier kembali dimatikan. Itu karena humidifier

menyemburkan air yang menyerupai kabut sehingga mudah untuk terus menaikkan nilai

kelembaban udara saat nilainya sudah dibawah set point. Pada gambar 4.19 digambarkan

kondisi humidifier saat dihidupkan dan dimatikan dan pada grafik di gambar 4.18 kondisi

kelembaban udara telah berhasil dipertahankan diantara nilai set point atas dan bawah.

Gambar 4. 19 Grafik kondisi humidifier terhadap waktu

Gambar 4. 20 Grafik kondisi kelembaban tanah terhadap waktu

Pompa Air Dihidupkan

Pompa Air Dimatikan


56

Pada kelembaban tanah range yang digunakan sensor adalah 0 sampai 10. Nilai 0

menandakan tanah sangat kering atau sensor tidak menyentuh tanah jika nilai terus naik,

maka tanah akan semakin basah seperti pada gambar 4.14. Kondisi awal pada kelembaban

tanah adalah 1 yaitu kondisi tanah kering. Saat sistem dijalankan pompa air akan langsung

menyala dan air akan disemprotkan melalui nozzle. Pada gambar 4.20 nilai kelembaban

tanah saat pompa dinyalakan dapat menyampai nilai 6 setelah itu pompa mati karena telah

melewati set point atas. Setelah beberapa detik nilai turun pada kondisi 5. Kondisi

kelembaban tanah akan cukup lama mencapai kondisi kering dikarenakan tidak terdapat

tanaman padan uji coba ini. Pada gambar 4.21 terlihat grafik kondisi pompa saat sistem

berjalan. Daya yang digunakan pada sistem ini adalah sekitar 450 W dari penggunaan

humidifier 20 W, pompa air 356 W dan air cooler 60 W sementara untuk control box

sekitar 14 W.

Gambar 4. 21 Grafik kondisi pompa air terhadap waktu

4.4 Analisa Software

Analisa software bertujuan apakah program pada mikrokontroler sudah sesuai

dengan diagram alir pada perancangan bab 3. Analisa ini untuk mengetahui beberapa Error

pada program yang membuat sistem berjalan tidak sesuai dengan perancangan sistem.

4.4.1 Program Mikrokontroler

Pada program mikrokontroler terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu inisialisasi,

Void Setup, lalu yang terakhir adalah void loop. Pada looping terbagi atas beberapa bagian

lagi yaitu proses pengambilan data yang terdiri dari data RTC, data sensor, sistem kendali,

pengiriman ke sistem interface lalu penyimpanan pada SD card.Proses selanjutnya adalah

memeriksa apakah tombol push button ditekan atau tidak oleh user untuk mengetahui


57

beberapa informasi yang ada. Setelah kedua proses itu selesai, looping akan kembali

mengulang proses setelah 10 detik.

Inisialisasi berfungsi untuk mendefinisikan library serta variabel yang digunakan

oleh sistem. Library yang digunakan seperti LCD, sht11, RTC, SD card dan seterusnya.

Sementara variabel yang digunakan adalah variabel yang digunakan untuk menggerakkan

sistem kendali, push button serta pengambilan data sensor. Inisialisasi juga berfungsi

sebagai inisialisasi port input dan output pada arduino seperti yang di jelaskan pada tabel

3.1.

Pada Void Setup dilakukan beberapa perintah untuk memulai program. Perintah ini

hanya akan berjalan 1 kali. Program yang dijalankan disini adalah menjalankan RTC dan

SD card serta mendeteksi apakah RTC dan SD card sudah dapat berjalan dengan baik

apabila ada kesalahan akan terdapat indikasi pada LCD. Selanjutnya pada void Setup

dilakukan setting untuk timer. Settingan ini dilakukan agar nantinya pada pada void loop

dijalankan setiap 10 detik. Settingan timer dapat dilihat pada gambar 4.22.

Gambar 4. 22 Setting Timer

Gambar 4. 23 List program loop (subrutin pengambilan data sensor)


58

Pada bagian selanjutnya terdapat subrutin-subrutin yang dijelaskan pada

perancangan serta tampilan utama pada sistem. Untuk memulai looping, kondisi button

state yaitu inisialisai tombol start/stop harus LOW atau dalam kondisi di tekan seperti yang

di tunjukkan pada gambar 4.23. Setelah tombol start di tekan akan muncul tampilan utama

program seperti yang ditunjukka pada gambar 4.11. Pada saat itu juga looping dimulai.

Pada gambar 4.24 ditunjukkan “if (a= =1)” berarti saat timer = 1 program looping akan

dimulai

Pada looping yang pertama dilakukan adalah subrutin pengambilan data sensor. Pada

gambar 4.23 diperlihatkan prosesnya. Untuk kelembaban tanah data sensor akan di

mapping ke nilai 0 sampai 10 sesuai dengan alat ukur. Kemudian setelah semua nilai

sensor didapatkan, program berlanjut pada subrutin kendali yaitu program membandingkan

nilai sensor dengan nilai referensi yang ada lalu menggerakkan output yang ada yaitu relay

dan LED. Setelah dilakukan subrutin tersebut dilanjutkan dengan mengambil data dari

hasil output kendali untuk mengetahui kondisi output dalam kondisi menyala atau

dimatikan. Program subrutin kendali dapat dilihat pada gambar 4.25.

Gambar 4. 24 List program loop ( pengiriman ke sistem interface )


59

Gambar 4. 25 List Program loop (Subrutin kendali)


60

Gambar 4. 26 List program loop (penyimpanan data pada SD card)

Gambar 4. 27 List program loop (saat tombol stop ditekan)

Kemudian setelah subrutin pengambilan data sensor dan kendali, dilanjutkan dengan

pengiriman data ke sistem interface pada gambar 4.24 serta penyimpanan data pada SD


61

card pada gambar 4.23. Setelah data disimpan pada SD card dan nilai a dibuat kembali

menjadi 0 kemudia jika timer sudah menghitung selama 10 detik sistem akan mengulang

semua proses diatas. Pada saat yang sama saat timer menghitung selama 10 detik selain

menjalankan looping program juga mengecek apakah tombol-tombol informasi pada LCD

di tekan.

Gambar 4. 28 List Program loop (cek kondisi tombol)

Jika tombol ditekan maka program akan menampilkan informasi seusai dengan

tombol yang tekan. Proses akan terus berjalan sampai tombol start/stop ditekan lagi. Saat

tombol start/stop ditekan maka saat itu kondisi button state = 0. Pada saat itu sistem akan

menampilkan informasi LCD seperti pada gambar 4.11, kemudian seluruh output kendali

akan dibuat 0 atau dimatikan.


62

4.5 Analisa Error Pada Program

Analisa ini dilakukan untuk mengetahui error pada program yang membuat sistem

berjalan tidak sesuai dengan perancangan yang dinginkan. Terdapat beberapa Error yang

terjadi yaitu pada timer, serta pada data sensor. Pada timer hitungan setiap timer adalah

0,5 ms sehingga agar looping dapat berjalan setiap 10 detik harusnya nilai timer adalah 20

karena 20 x 0,5 ms = 10 detik. Pada gambar 4.19 ditunjukkan nilai timer hanya 18 itu

berarti hanya 9 detik. Itu disebabkan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan void lopp

khususnya pada saat mengambil data membutuhkan sekitar 1 detik seperti pada gambar

4.29. Nilai tersebut berbeda-beda yang dipengaruhi oleh sensor sendiri. Perbedaanya hanya

sekitar 10-20 mili sekon di sekitar 1 detik saat sistem telah berjalan. Sehingga saat dibuat

20 timer akan berjalan selama 11 detik, karena itu nilai void loop dibuat 18 sehingga timer

akan berjalan selama 10 detik.

Gambar 4. 29 Pengujian waktu pengambilan data sensor

Gambar 4. 30 Kondisi waktu saat tombol terus ditekan dalam 10 detik


63

Error selanjutnya yang terjadi pada timer adalah saat pengguna menekan tombol

informasi yang ada. Saat tombol tersebut terus ditekan setiap detik maka saat dicek pada

pengiriman, waktu pengriman dapat bertambah 1 atau 2 detik seperti pada pengujian di

gambar 4.30. Ini disebabkan pada setiap program tombol terdapat perintah untuk

menampilkan LCD dan terdapat delay agar tampilan LCD. Delay tersebut yang

mempengaruhi timer saat looping sehingga waktu bertambah menjadi 1 atau 2 detik. Saat

timer menghitung 1 sampai 9 dan tombol ditekan saat detik ke 4 program button akan

menunda program selama 2 detik namun saat itu timer baru sampai pada detik ke 6 dan

tidak akan menganggu timer pada sistem, tapi pada saat tombol ditekan saat hitungan timer

detik ke 8 atau 9 saat program button menunda 2 detik hitungan telah menjadi 10 atau 11

dan itu yang menjadi error pada sistem yang membuat program pada sistem terdelay 1 atau

2 detik. Karena itu delay pada program tombol dibuat 2 detik untuk memperkecil

kemungkinan error tersebut selain itu informasi juga masih bisa di baca oleh user dengan

baik.

Selanjutnya adalah error pada sensor. Pada data sheet untuk sensor SHT 11 akurasi

pada kelembaban udara adalah +/-3,0 %RH serta suhu +/-0,4 C sehingga akan berbeda

sedikit dengan alat ukur. Lalu untuk sensor YL-69 karena pembacaannya analog harus di

kalibrasi dengan alat ukur, namun karena penulis tidak mendapatkan alat ukurnya, sensor

kelembaban tanah belum belum dapat dikalibrasi namun rangenya diseusaikan dengan alat

ukur.


64

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan pengambilan data pada smart greenhouse berbasis

mikrokontroler arduino mega 2650 Rev 3 didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Smart greenhouse sudah dapat bekerja sesuai dengan perancangan yaitu

mampu melakukan pengambilan data sensor, pengiriman data, penyimpanan

data serta otomasi output kendali sesuai dengan batas set point yang ada yaitu

untuk suhu udara adalah 290C untuk set point bawah dan 33

0C untuk set point

atas. Pada kelembaban udara, nilai set point atas adalah 90 % dan set point

bawah adalah 80% dan pada kelembaban tanah, nilai set point bawah adalah

2 dan nilai set point atas adalah 4.

2. Pada uji ketahanan selama sekitar 6 jam, sistem juga masih dapat berjalan

dengan baik yaitu tidak terjadi trouble pada sistem saat dijalankan dalam

waktu yang lama baik pada control box maupun pada output kendali di dalam

greenhouse

3. Sistem smart greenhouse dapat mengirimkan data dengan benar ke sistem

interface sehingga user dapat memonitor sistem dari jarak jauh sekitar 115

meter tanpa penghalang.

5.2 Saran

Saran – saran dari pengembangan sistem ini selanjutnya adalah:

1. Pada sensor YL-69 dilakukan kalibrasi dengan alat ukur sehingga pengukuran

sensor menjadi lebih akurat.

2. Pengembangan pada greenhouse yang lebih besar.


65

DAFTAR PUSTAKA

[1] Tiwari, G.N dan Goyal, R.K. 1998. Greenhouse Technology. Narosa. India.

[2] Subhi, P., 2009, Rancang bangun prototipe sistem kontrol temperature greenhouse

melalui jaringan wireless berbabsis Mikrokontroler Dstni, Skripsi, Insititut Pertanian

Bogor, Bogor.

[3] Ir.Suswasono, H. 1987.Biologi pertanian. Cv.Rajawali. Indonesia

[4] Artanto, Dian, 2012, Interaksi Arduino dan LabVIEW, 1st

, PT Elex Media

Komputindo, Jakarta.

[5] -----, ----- Arduino mega 2560, http://arduino.cc/en/Main/ ArduinoBoardMega2560,

diakses tanggal 10 desember 2015

[6] ----,----,Datasheet Sensirion Humidity SHT1x, SENSIRION

[7] Kimani, P.N.,2008, Microcontroller Bassed Irrigation System, Skripsi, University of

Nairobi, Nairobi

[8] ----,----,Datasheet Data Logger Shield, Adafruit

[9] ----------, 2008, Data Sheet DS1307, Maxim.

[10] Heryanto, M. A dan Adi, P. W., 2008, Pemrograman Bahasa C Untuk

Mokrokontroler ATMEGA 8535, ANDI Yogyakarta.

[11] http://elektronika-dasar.web.id/led-light-emitting-dioda/, diakses tanggal 10 desember

2015

[12] http://elektronika-dasar.web.id/teori-relay-elektro-mekanik/, diakses tanggal 10

desember 2015

[13] H Milman.1993 Elektronika terpadu (integrated electronics) : rangkaian dan sistem

analog dan digital. Erlangga. Jakarta

[14] https://www.led-tech.de/en/3mm-LEDs_DB-3.pdf diakses tanggal 10 desember 2015


http://arduino.cc/en/Main/%20ArduinoBoardMega2560

http://arduino.cc/en/Main/%20ArduinoBoardMega2560

http://elektronika-dasar.web.id/led-light-emitting-dioda/

http://elektronika-dasar.web.id/teori-relay-elektro-mekanik/

https://www.led-tech.de/en/3mm-LEDs_DB-3.pdf

L1

LAMPIRAN

1. Grafik Karakterisitik Sensor SHT 11


L2

2. Dokumentasi Perbandingan Data Sensor SHT 11


L3


L4

3. Tampilan Sistem Interface


L5

4. List Program Mikrokontroler

1. //PROGRAM GREEN HOUSE

2. #include <Wire.h>

3. #include <SD.h>

4. #include <SPI.h>

5. #include "RTClib.h"

6. #include <SHT1x.h>

7. #include <LiquidCrystal.h>

8. #include <avr/io.h>

9. #include <avr/interrupt.h>

10. volatile int count = 0;

11. int a = 0;

12. int timer1_counter;

13. File myFile;

14. RTC_DS1307 rtc;

15. LiquidCrystal lcd(12, 11, 7, 6, 5, 4);

16. #define dataPin 9

17. #define clockPin 10

18. SHT1x sht1x(dataPin, clockPin);

19. float soil;

20. float temp_c;

21. float humidity;

22. int Si;

23. int So;

24. int Dt;

25. int kondisi = 0;

26. int buttonstate = 0;

27. int cooler = 0;

28. int humid = 0;

29. int pompa = 0;

30. int s;

31. String waktu[3];

32. String tanggal[2];

33. char pwaktu[3][3];

34. char ptanggal[2][3];

35. int tahun;

36.

37. void setup ()

38. Serial.begin(9600);

39. lcd.begin(16, 4);

40. lcd.setCursor (0, 0);

41. lcd.print("Starting Up");

42. delay (1000);

43. noInterrupts(); // disable all interrupts

44. TCCR1A = 0;

45. TCCR1B = 0;

46.

47. // Set timer1_counter to the correct value for our interrupt interval


L6

48. //timer1_counter = 64911; // preload timer 65536-16MHz/256/100Hz

49. //timer1_counter = 64286; // preload timer 65536-16MHz/256/50Hz

50. timer1_counter = 34286; // preload timer 65536-16MHz/256/2Hz

51. TCNT1 = timer1_counter; // preload timer

52. TCCR1B |= (1 << CS12); // 256 prescaler

53. TIMSK1 |= (1 << TOIE1); // enable timer overflow interrupt

54. interrupts(); // enable all interrupts

55. pinMode(A0, INPUT); //input analaog sensor kelembapan

56. pinMode(41, INPUT); //Button Start/Stop

57. pinMode(42, INPUT); //Data Yang terkirim

58. pinMode(43, INPUT); //Button output sensor

59. pinMode(44, INPUT); //Button Output Kendali

60. pinMode(22, OUTPUT); //kendali suhu

61. pinMode(23, OUTPUT); //kendali kelembapan udara

62. pinMode(24, OUTPUT); //kendali kelembapan tanah

63. pinMode(25, OUTPUT); //LED output Dingin

64. pinMode(26, OUTPUT); //LED output Normal

65. pinMode(27, OUTPUT); //LED output Panas

66. pinMode(29, OUTPUT); //LED output Kering (udara)

67. pinMode(30, OUTPUT); //LED output Lembab (udara)

68. pinMode(31, OUTPUT); //LED output Basah (udara)

69. pinMode(32, OUTPUT); //LED output Kering (tanah)

70. pinMode(33, OUTPUT); //LED output Lembab (tanah)

71. pinMode(34, OUTPUT); //LED output Basah (tanah)1

72. #ifdef AVR

73. Wire.begin();

74. #else

75. Wire1.begin(); // Shield I2C pins connect to alt I2C bus on Arduino Due

76. #endif

77. rtc.begin();

78.

79. if (! rtc.isrunning())


81. lcd.print("RTC GAGAL");

82. // following line sets the RTC to the date & time this sketch was compiled

83. rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));

84. // This line sets the RTC with an explicit date & time, for example to set

85. // January 21, 2014 at 3am you would call:

86. // rtc.adjust(DateTime(2016, 3, 11, 21, 52, 30));

87.

88. // pinMode(analogin, INPUT);

89. //Serial.print(" inisialisasi SD..");

90.

91. while (!SD.begin(53))


93. lcd.print("SD Card Error");

94.


96. lcd.print("SD Card Ready");


L7

97. delay (1000);

98. lcd.clear();

99.

100. ISR(TIMER1_OVF_vect)

101.

102. TCNT1 = timer1_counter;

103. count++;

104. if (count == 18) //detik

105.

106. a = 1;

107. count = 0;

108.

109.

110.

111.

112. void loop ()

113. unsigned long ji, mi;//tes waktu

114.

115. buttonstate = digitalRead(41); // Tombol Start /Stop

116. DateTime now = rtc.now();

117. waktu[0] = String(now.second());

118. waktu[1] = String(now.minute());

119. waktu[2] = String(now.hour());

120. tanggal[0] = String(now.month());

121. tanggal[1] = String(now.day());

122. tahun = now.year();

123.

124. for (int i = 0; i < 3; i++)

125. waktu[i].trim();

126. waktu[i].toCharArray (pwaktu[i], waktu[i].length() + 1);

127. if (waktu[i].length() == 1)

128. for (int j = 1; j >= 0; j--)

129. pwaktu[i][j] = pwaktu[i][j - 1];

130.

131. pwaktu[i][0] = '0';

132. pwaktu[i][2] = '\0';

133.

134.

135. for (int i = 0; i < 2; i++)

136. tanggal[i].trim();

137. tanggal[i].toCharArray (ptanggal[i], tanggal[i].length() + 1);

138. if (tanggal[i].length() == 1)

139. for (int j = 1; j >= 0; j--)

140. ptanggal[i][j] = ptanggal[i][j - 1];

141.

142. ptanggal[i][0] = '0';

143. ptanggal[i][2] = '\0';

144.

145.


L8

146.

147. if (buttonstate == LOW)


149. lcd.print( "Sistem ");


151. lcd.print( "Smart Greenhouse");


153. lcd.print( pwaktu[2]);

154. lcd.print(":");

155. lcd.print( pwaktu[1]);

156.

157. if (a == 1)

158. //ji = millis();

159. temp_c = sht1x.readTemperatureC(); // pembacaan sensor suhu

160. humidity = sht1x.readHumidity(); // pembacaan sensor kelembapan udara

161. s = analogRead(A0); //pembacaan sensor tanah

162. soil = map (s, 0, 1023, 10, 0);

163. // KENDALI SUHU

164. if (temp_c < 29)

165. digitalWrite(25, HIGH);

166. digitalWrite(26, LOW);



169.

170. if ((temp_c < 33) && (temp_c > 29))




174.

175. if (temp_c > 33)





180. //Serial.print(33);

181. //Serial.print(",");

182.

183.

184. // KENDALI KELEMBAPAN UDARA

185. if (humidity < 80)





190.

191.

192. if ((humidity < 90) && (humidity > 80))




L9


196.

197. if (humidity > 90)





202.

203.

204.

205. // KENDALI KELEMBAPAN TANAH

206. if (soil < 2)





211.

212. if ((soil < 4) && (soil > 2))




216.

217. if (soil > 4)





222. ;

223.

224.

225.

226.

227. //Status output

228. cooler = digitalRead(22);

229. humid = digitalRead(23);

230. pompa = digitalRead(24);

231. //Serial.println(ji);

232.

233. // Pengiriman ke sistem interface

234. Serial.print(tahun, DEC);

235. Serial.print('-');

236. Serial.print(ptanggal[0]);

237. Serial.print('-');

238. Serial.print(ptanggal[1]);

239. Serial.print('#');

240. Serial.print(pwaktu[2]);

241. Serial.print(':');


243. Serial.print(':');


L10



246. Serial.print(cooler);


248. Serial.print(humid);


250. Serial.print(pompa);


252. Serial.print(temp_c, 2);


254. Serial.print(humidity, 2);


256. Serial.print(soil);

257. //mi = millis(); //tes waktu

258.

259. //Simpan Data microSD

260. File myFile = SD.open("Sdtes4.txt", FILE_WRITE);

261. if (myFile)//bila ada maka akan dibuka, dan ditutup filenya

262.

263. myFile.print(now.year());

264. myFile.print('/');

265. myFile.print(now.month(), DEC);

266. myFile.print('/');

267. myFile.print(now.day(), DEC);

268. myFile.print(',');

269. myFile.print(now.hour(), DEC);

270. myFile.print(':');

271. myFile.print(now.minute(), DEC);

272. myFile.print(':');

273. myFile.print(now.second(), DEC);

274. myFile.print(',');

275. myFile.print(temp_c, 2);

276. myFile.print(",");

277. myFile.print(humidity, 2);


279. myFile.print(soil);


281. myFile.print(cooler);


283. myFile.print(humid);


285. myFile.println(pompa);

286. myFile.close();

287.

288. count = 0;

289. a = 0;

290. // Serial.print("waktu"); Serial.print(" "); Serial.println(mi - ji); //ngetes

range waktu ambil data

291.


L11

292.

293.

294. else

295. lcd.begin (16, 4);


297. lcd.print ("Tekan Tombol");


299. lcd.print ("Start");

300. delay (1000);

301. lcd.clear();













314.

315. Dt = digitalRead(42); // Button Output

316. if (Dt == LOW && buttonstate == LOW)

317. lcd.clear();


319. lcd.print(tahun, DEC);

320. lcd.print('-');

321. lcd.print(ptanggal[0]);

322. lcd.print('-');

323. lcd.print(ptanggal[1]);

324. lcd.print('#');

325. lcd.print(pwaktu[2]);

326. lcd.print(':');



329. lcd.print(':');



332. lcd.print(cooler);


334. lcd.print(humid);


336. lcd.print(pompa);


338. lcd.print(temp_c, 2);




L12

341. lcd.print(humidity, 2);


343. lcd.print(soil, 2);

344. delay(2000);

345. lcd.clear();

346.

347. So = digitalRead(44); // Button Output

348. if (So == LOW && buttonstate == LOW)

349. lcd.clear();


351. lcd.print ("1=Nyala , 0=Mati");


353. lcd.print ("Air Cooler :");

354. lcd.print (cooler);


356. lcd.print ("Humidifier :");

357. lcd.print (humid);


359. lcd.print ("Pompa Air :");

360. lcd.print (pompa);

361. kondisi = 0;

362. delay(2000);

363. lcd.clear();

364.

365. Si = digitalRead(43); //Button Input

366. if (Si == LOW && buttonstate == LOW)

367. lcd.clear();


369. lcd.print("Suhu :");

370. lcd.print(temp_c, 2);

371. lcd.print("C ");


373. lcd.print("Kel Udara:");

374. lcd.print(humidity, 2);

375. lcd.print("% ");


377. lcd.print("Kel Tanah:");

378. lcd.print(soil, 2);

379. delay(2000);

380. lcd.clear();

381.

382.

383.


smart greenhouse berbasis mikrokontroler arduino … · mikrokontroler arduino mega 2650 rev 3...

Documents