Perancangan Alat Pengontrol Penyiraman Otomatis Berbasis Mikrokontroler At89s52 Pada Tanaman Stroberi

PERANCANGAN ALAT PENGONTROL PENYIRAMAN

OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 PADA

TANAMAN STROBERI

TUGAS AKHIR

LINDA ROMAITO HAS

052408014

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

PERANCANGAN ALAT PENGONTROL PENYIRAMAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 PADA TANAMAN STROBERI

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

LINDA ROMAITO HAS 052408014

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2008 PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN ALAT PENGONTROL

PENYIRAMAN OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S52 PADA TANAMAN STROBERI

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : LINDA ROMAITO HAS

Nomor Induk Mahasiswa : 052408014

Program Studi : DIPLOMA (D3) FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2008

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing,

Ketua,

PERNYATAAN

PERANCANGAN ALAT PENGONTROL PENYIRAMAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 PADA TANAMAN STROBERI

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan namanya

Medan juli 2008

NIM:052408014

PENGHARGAAN

Dengan penuh rasa haru dalam setiap langkah usaha sampai terukir dengan kenangan manis dan pahit yang semuanya berasal dari-Nya dan oleh-nya serta kepada-nya, karena hidup ini senantiasa bersama-Nya oleh karena kasih dan anugerah-Nya Sehingga kita layak berterima kasih kepada-Nya.Dengan sepenuh hati kita bersujud sambil menghaturan doa dengan mengucapan syukur kepada tuhan yang maha kuasa. Dan merasa bersyukur penulis dapat memulai dan mengakhiri penulisan Tugas Akhir yang berjudul:

“PERANCANGAN ALAT PENGONTROL PENYIRAMAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 PADA TANAMAN STROBERI”

Tugas Akhir ini adalah merupakan syarat untuk melaksanakan ujian siadang dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Faultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, jurusan Fisika Instrumentasi Universitas sumatera Utara (USU). Dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Dengan itu penulis mengharapan kritikan-kritikan yang bersipat konstruktif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Dengan selesainya Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ayahanda dan Ibunda yang telah membesarkan dan mendidik Ananda mulai buaian sampai selesainya tugas akhir ini serta memberian bantuan baik moril maupun material. kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya, kepada:

1. Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, selaku Dekan FMIPA USU.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang,M.Sc selaku Ketua Jurusan dan Ibu Dra. Justinon, M.Si selaku sekretaris jurusan program studi Fisika FMIPA USU.

3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Si selaku Koordinator program studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU..

4. Ibu Dra. Diana Alemin Barus,M.Sc sebagai dosen pembimbing proyek yang telah banyak memberikan masukan dan dukungan dalam penyelesaian laporan proyek ini

5. Khususnya kepada abang Akhyansyah Putra Siregar S.Si yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan laporan proyek ini.

6. Rekan-rekan stambuk 2005 yang telah banyak memberikan masukan dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan laporan proyek ini.

7. Orang Tua saya yang selalu memberikan dukungan dan do’a dan tidak lupa buat teman-teman dalam suka dan duka kak Risma, Mila, Tutie, Laidy, Ayu, Afnie, dan Yanti yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Ahir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan masukan berupa saran maupun kritikan yang membangun dari pembaca.

Medan, April 2008

Penulis

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk merancang sebuah alat penyiram yang berbasis mikrokontroler. Dengan menggunakan perangkat lunak mikrokontroler AT89S52. Dimana mikrokontroler ini merupakan otak dari semua sistem yang ada pada rancangan ini. Alat pengontrolan penyiraman ini mempunyai prinsip kerja yaitu : sensor kebasahan tanah menggunakan empat buah probe tembaga yang ditanamkan atau ditancapkan ketanah dan diterusan kerangkaian penguat. Apabila tanah basah maka akan terjadi aliran arus antara probe tersbut dan kemudian sinyal listrik tersebut diperkuat oleh Op-Amp, dan setelah itu dikirim kemikrokontroler. karena menggunakan Op-Amp maka kadar kebasahan tanah bisa kita tentukan dengan memvariasikan penguatan. Alat ini diaplikasikan pada tanaman stroberi yang memiliki nilai ekonomis.dan dapat dikembangkan dalam penelitian selanjutnya.

DAFTAR ISI

Halaman Persetujuan ... ... ... ... ii

Pernyataan ... iii

Penghargaan ... iv

Abstrak ... vi

Daftar Isi ... vii

Daftar Gambar ... ix

Daftar Tabel ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... ... 1

1.2. Tujuan Penulisan ... ... 2 1.3. Batasan masalah ... 2

1.4. Sistematika Penulisan ... 2

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Perangkat keras ... 4

2.1.1 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52 ... 4

2.1.2 Konstruksi AT89S52 ... 6

2.1.3 Interfacing ke DC Motor ... 12

2.1.4 Operational Amplifier ... 14

2.1.5 Penguat Inverting dan Non Inverting ... 15

2.1.6 Diferensiator dan Integrator ... 16

2.2 Komponen-Komponen Pendukung ... 17

2.2.1 Resistor ... 17

2.2.2 Kapasitor ... 22

2.3 Berkebun Stroberi secara Komersial ... 28

2.4 Perangkat Lunak ... 30

2.4.1. Bahasa Assembly MCS-52 ... 30

2.4.2. Software 8051 Editor, Assemler, Simulator ... 34

2.4.3. Software Downloader ... 35

BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1. Diagram Blok Rangkaian ... 36

3.2. Flowchart Rangkaian ... 38

3.3. Rangkaian Siatem minimum mikrokontroler AT89S52 ... 40

3.4. Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 41

3.5. Rangkain Power supply ... 42

BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN 4.1. Pengujian Rangkaian Sensor Kebasahan Tanah ... 43

4.2. Pengujian Rangkaian Relay ... 44

4.3. Pengujian Rangkaian Indiator LED ... 45

4.4. Pengujian Rangkaian Keseluruhan ... 46

4.5. Pemrograman ... 46

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 50

5.2. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Blok Diagram Fungsional AT89S52... 5

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52 ... 9

Gambar 2.3. Rangkain DC yang Memutar Satu Arah ... 13

Gambar 2.4. Rangkain DC yang Memutar Dua Arah ... 13

Gambar 2.5. Operasional Amplifier ...14

Gambar 2.6. Penguat non inverting ...15

Gambar 2.7. Diferensial Op-Amp ...16

Gambar 2.8. Resistor Karbon...18

Gambar 2.9. Potensiometer ...20

Gambar 2.10. Grafik Perubahan Nilai pada Potensiometer ...21

Gambar 2.11. Skema kapasitor ...22

Gambar 2.12. Electrolytic Capasitor (ELCO) ...23

Gambar 2.13 Ceremic Capasitor ...24

Gambar 2.14. Simbol Tipe Transistor...26

Gambar 2.15 Transiator sebagai Saalar ON. ...27

Gambar 2.16. Transistor sebagai Saklar OFF ...28

Gambar 2.17. Penyiraman Stroberi Menggunakan Mikrokontroler ...29

Gambar 2.18. 8051 Editor, Assembler, Simulator ...34

Gambar 2.19. ISP- Flash Programmer 3.0a ...35

Gambar 3.1. Skematik diagram Blok ...37

Gambar 3.2. Skematik Flowchart ...38

Gambar 3.3. Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler ...40

Gambar 3.4. Rangkaian Skematik Pengondisi Sinyal ...41

Gambar 3.5. Rangkaian Skematik Power Supply. ...42

Gambar 4.1. Rangakian Sensor Dengan Mengggunakan Komparator ...44

Gambar 4.2. Rangkaian relay Pengendali Pompa ...45

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S52 ... 11 Tabel 2.2. Gelang Resistor ... 19 Tabel 2.3. Nilai Kapasitor ... 25

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk merancang sebuah alat penyiram yang berbasis mikrokontroler. Dengan menggunakan perangkat lunak mikrokontroler AT89S52. Dimana mikrokontroler ini merupakan otak dari semua sistem yang ada pada rancangan ini. Alat pengontrolan penyiraman ini mempunyai prinsip kerja yaitu : sensor kebasahan tanah menggunakan empat buah probe tembaga yang ditanamkan atau ditancapkan ketanah dan diterusan kerangkaian penguat. Apabila tanah basah maka akan terjadi aliran arus antara probe tersbut dan kemudian sinyal listrik tersebut diperkuat oleh Op-Amp, dan setelah itu dikirim kemikrokontroler. karena menggunakan Op-Amp maka kadar kebasahan tanah bisa kita tentukan dengan memvariasikan penguatan. Alat ini diaplikasikan pada tanaman stroberi yang memiliki nilai ekonomis.dan dapat dikembangkan dalam penelitian selanjutnya.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari banyak pekerjaan yang ingin dikerjakan manusia, terlebih-lebih dalam hal perkebunan. Dimana waktu musim kemarau banyak petani yang kewalahan dalam penyiraman tanamannya, dan waktu mereka terbuang untuk hal itu karena harus menyiramnya lagi.

Untuk itu saya mempunyai suatu ide dan merancang suatu alat untuk mengontrol penyiraman yang bertujuan agar penyiramannya terkontrol secara otomatis, sehingga dapat menggunakan waktu secara efisien. Alat pengontrol penyiraman ini mempunyai prinsip kerja: sensor kebasahan tanah menggunakan dua buah probe tembaga yang ditanam ditancapkan ketanah dan diteruskan kerangkaian penguat. Apabila tanah basa maka akan terjadi aliran arus antara probe tersebut dan kemudian sinyal listrik tersebut diperkuat oleh Op-Amp dan setelah itu dikirim ke mikrokontroler. Karena menggunakan Op-Amp maka kadar kebasahan air bisa kita tentukan dengan memvariasikan penguatan.

Penulisan laporan proyek ini bertujuan untuk:

1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (D-III) Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.

2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi pengontrolan dan elektronika sebagai bidang diketahui.

3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari perkuliahan terhadap realita.

4. Membuat dan mengetahui cara kerja alat Penyiran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S52.

1.3. Batasan Masalah

Pembahasan masalah dalam laporan proyek ini hanya mencakup masalah-masalah sebagai:

1. perancangan penguat mengggunakan Op-Amp.

2. pembuatan miniature menggunakan pot tanaman stroberi.

3. perancangan system membahas pengut Op-Amp system minimum AT 89S52. 4. rangkaian relay yang motor DC dengan rangkaian indikator led.

5. software pemrograman hanya menggunakan bahasa assembly.

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat penyiraman otomatis.

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam hal ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 Perangkat Keras dan Perangkat Lunak

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S52 (hardware

dan software), bahasa program yang dipergunakan, serta cara kerja dari penyiraman kebun otomatis dan komponen pendukung.

BAB 3 RANCANGAN ALAT

Analisa rangkaian dan sistem kerja, dalam bab ini dibahas tentang sistem kerja perblok diagram.

BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PROGRAM

Pembahasan rangkaian dan program yang dijalankan serta pengujian rangkaian.

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari laporan proyek ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Perangkat Keras

2.1.1. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia elektronika, khususnya dunia mikroelektronika. Penemuan silikon menyebabkan bidang ini mampu memberikan sumbangan yang amat berharga bagi perkembangan teknologi modern. Atmel sebagai salah satu vendor yang mengembangkan dan memasarkan produk mikroelektronika telah menjadi suatu teknologi standar bagi para desainer sistem elektronika masa kini.

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar dan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler,

perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk

Gambar 2.1. Blok Diagram Fungsional AT89S52 2.1.2. Konstruksi AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 hanya memerlukan tambahan 3 buah kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 8k2 Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S52 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 11,0592 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda yaitu ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory.

ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. Sedangkan RAM (Random Access Memory) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM, untuk mikrokontroler dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programable-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Programable ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S52 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S52 Flash PEROM Programmer.

Memori data yang disediakan dalam chip AT89S52 sebesar 256 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan, memori berkapasitas 256 byte sudah cukup. Sarana Input/Output (I/O) yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S52 mempunyai 32 jalur Input/Output. Jalur Input/Output paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).

AT89S52 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver / Transmitter)

yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara serial. Jalur untuk komunikasi data serial (RXD dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu,

clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock

yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 terpakai.

AT89S52 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi. Port 1 dan Port 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register (SFR).

Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S52 : 1. Kompatibel dengan produk MCS-51.

2. 8 Kbyte In-System Reprogammable Flash Memory. 3. Daya tahan 1000 kali baca/tulis.

4. Fully Static Operation : 0 Hz sampai 24 MHz. 5. Tiga level kunci memori program.

6. 256 x 8 bit RAM internal. 7. 32 jalur I/O.

8. Tiga 16 bit Timer/Counter. 9. Enam sumber interupt. 10.Jalur serial dengan UART.

2.1.2 Gambar IC Mikrokontroler AT89S52

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S52 : 1. VCC (Pin 40)

Suplai tegangan 5 Volt. 2. GND (Pin 20) Ground.

3. Port 0 (Pin 39 – Pin 32)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data

ataupun penerima kode byte pada saat flash programming Pada fungsinya sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsinya sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.

4. Port 1 (Pin 1 – Pin 8)

Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh ISP Programmer.

5. Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan

isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

6. Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut

Tabel 2.1. Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S52

Nama Pin Fungsi

P3.0 (Pin 10) RXD (Port Input Serial) P3.1 (Pin 11) TXD (Port Output Serial) P3.2 (Pin 12) INTO (Interrupt 0 Eksternal) P3.3 (Pin 13) INT1 (Interrupt 1 Eksternal) P3.4 (Pin 14) T0 (Input Eksternal Timer 0) P3.5 (Pin 15) T1 (Input Eksternal Timer 1)

P3.6 (Pin 16) WR (untuk menulis eksternal data memori) P3.7 (Pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)

RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

7. ALE/PROG (pin 30)

Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input program (PROG) selama memprogram Flash.

8. PSEN (pin 29)

Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal.

9. EA (pin 31)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem di-reset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

10.XTAL1 (pin 19) Input untuk clock internal.

IN

Vcc +(12-24)V

74HC04 74HC04

1K2

BD677

2SC2922 DC MOTOR

Max. 3A D1

1N4001 I/O

Output dari osilator.

2.1.2. Interfacing ke DC motor

DC motor yang umum yang menggunakan sikat (brush), yang menggunakan lilitan pada rotor dan menggunakan magnet tetap pada sisi stator, pada dasarnya dapat dianggap sebagai suatu beban yang dapat dihubungkan langsung kerangkaian

swiching arus DC. Oleh karena itu, pemilihan rangkaian yang tepat diperoleh dengan memperhatikan besar kebutuhan arus untuk memutar DC Motor secara nominal.Lilitan pada DC Motor dapat dihentikan dengan lilitan pada kumparan relay sehingga rangkaian drivernya relatif sama.

Berikut ini ditunjukkan sebuah rangakaian driver DC motor yang dapat memutar motor satu arah.

1K2 IN 74HC04 74HC04 1N4001 D1 +12V Relay112V BD677 IN 74HC04 74HC04 1N4001 D1 +12V BD677 1K2 Relay2 12V DC MOTOR Vcc +(12-24)V + G1 G2

Pada beberapa kasus, seringkali diperluan arah putaran DC Motor yang berubah-ubah.Prinsip dasar untuk mengubah arah putarannya ini adalah dengan membalik polaritas pada catu tegangannya. Hal ini dapat diperoleh dengan memanfaatkan rangkaian seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.4 rangkaian DC motor yang dua arah

2.1.3. Operasional Amplifier

Op-amp(LM 741) biasanya dilukiskan dengan simbol seperti gambar dibawah ini. Tampak adanya dua masukkan yaitu masukan inverting (-) dan masukan non-inverting (+).

Gambar 2.5 Op-Amp.

Dalam alat ini kita hanya menggunakan Op-Amp biasa yaitu dimana tegangan keluaran sebanding dengan beda tegangan antara kedua isyarat masukan, yaitu masukan inverting (INV atau -) dan masukan noninverting (NON INV atau +). Bila isyarat masukan dihubungkan dengan masukan inverting, maka pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan berlawanan fasa dengan isyarat masukan. Sebaliknya bila masukan dihubungkan dengan masukan non-inverting, maka isyarat keluaran sefasa dengan isyarat masukan. Ada beberapa jenis op-amp yang biasa digunakan sebagai penguat, yaitu Op-Amp biasa, Op-Amp Norton dan Op-Amp transkonduktansi (OTA). Dalam alat ini anda akan menggunakan op-amp biasa yaitu dimana tegangan keluaran sebanding dengan beda tegangan antara kedua isyarat masukannya.

Untuk memahami kerja op-amp perlu diketahui sifat-sifat op-amp. Beberapa sifat ideal Op-Amp adalah sebagai berikut:

1. Penguat lingkar terbuka (Av,01) tak berhingga. 2. Hambatan keluaran lingkar terbuka (Ro,ol) adalah nol. 3. Hambatan masukan lingkar terbuka (Ri,ol) tak berhingga. 4. Lebar pita (bandwidth) tak berhingga, atau respon frekuensi flat. 5. common mode rejection (CMMR) tak berhingga.

2.1.4. Penguat inverting dan non-inverting

Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini akan menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai komparator dan sekaligus bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah konfigurasi Op-Amp yang bekerja sebagai penguat:

Gambar 2.6. penguat non inverting

Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non-inverting. Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah

masukan non-inverting dari Op-Amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal keluarannya. Selain penguat non-inverting, terdapat pula konfigurasi penguat inverting. Dari penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal masukan dari penguat jenis ini diterapkan pada masukan inverting dari Op-Amp, yaitu masukan dengan tanda (−). Sinyal masukan dari pengaut inverting berbeda fasa sebesar 1800 dengan sinyal keluarannya. Jadi jika ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif.

2.1.5. Diferensiator dan integrator

Pada penggunaan tapis pasif (RC) kita hanya memperoleh daerah frekuensi operasi yang kecil. Untuk memperoleh daerah frekuensi operasi yang besar kita

menggunakan tapis aktif. Pada rangkaian diferensiator bentuk isyarat keluaran merupakan diferensial dari isyarat masukan jika tetapan waktu RC<<T/2 dengan T = Perioda isyarat Sebaliknya pada rangkaian integrator,bentuk isyarat keluaran merupakan integral dari bentuk isyarat masukan jika tetapan waktu RC>>T/2. Pada penggunaan op-amp sebagai diferensiator perlu diperhatikan adanya daerah osilasi pada frekuensi tertentu.

Gambar 2.7. diferensial Op-Amp

Op-Amp dapat digunakan sebagai komparator. Untuk keperluan ini op-amp dipasang dalam keadaan loop terbuka. Pada keadaan ini keluaran op-op-amp tidak berbanding lurus dengan masukannya, tetapi hanya memiliki dua macam harga. High / low atau +Vcc / –Vcc atau nol / satu. Op-amp dapat digunakan sebagai komparator. Untuk keperluan ini op-ampdipasang dalam keadaan loop terbuka. Pada keadaan ini keluaran op-amp tidak berbanding lurus dengan masukannya, tetapi hanya memiliki dua macam harga. High / low atau +Vcc / –Vcc atau nol / satu. Op-amp dapat digunakan sebagai komparator. Untuk keperluan ini op-ampdipasang dalam keadaan loop terbuka. Pada keadaan ini keluaran op-amp tidak berbanding lurus dengan masukannya, tetapi hanya memiliki dua macam harga. High /low atau +Vcc / –Vcc atau nol / satu.

Komparator dengan hysteresis

Bila Vid = Vb-Va > 1 mV,maka Vo = +Vcc Bila Vid = Vb-Va.< 1 mV,maka Vo = - Vcc

Untuk |Vid| < 1 mV, komparator berada pada daerah linier yang berarti tegangan keluaran berbanding lurus dengan tegangan masukan. Vid adalah tegangan masukan diferensial.

2.2. Komponen-Komponen Pendukung

2.2.1. Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor, umumnya terbuat dari karbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu :

1. Fixed Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor

bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang dikeluarkan oleh ELA

(Electronic Industries Association).

Gambar 2.8. Resistor karbon

Tabel 2.2. Gelang Resistor

WARNA GELANG I GELANG II GELANG III GELANG IV

Hitam 0 0 1 -

Coklat 1 1 10 -

Jingga 3 3 1000 -

Kuning 4 4 10000 -

Hijau 5 5 100000 -

Biru 6 6 1000000 -

Violet 7 7 10000000 -

Abu-abu 8 8 100000000 -

Putih 9 9 1000000000 -

Emas - - 0,1 5%

Perak - - 0,01 10%

Tanpa Warna - - - 20%

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi

kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor penggalinya.

2. Variable Resistor

Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai

variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometres” atau “Trimmer Potentiometres”.

Pada gambar 2.9. di atas untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 potentiometres. Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 2.10. Grafik Perubahan nilai pada potensiometer

Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai Audio Taper potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control,

resistance value adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A.

2.2.2. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya. Di alam bebas fenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan.

dielektrik

Elektroda Elektroda

Gambar 2.11. Skema kapasitor.

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk memblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai

insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.

1. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan meledak. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.

2. Ceramic Capacitor

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 2.13. Ceramic Capacitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

Tabel 2.3. Nilai Kapasitor

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

2.2.3. Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.

Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :

1. Transistor germanium PNP 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silikon PNP 4. Transistor germanium NPN

Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.

Gambar 2.14. Simbol tipe transistor Keterangan :

C = kolektor E = emiter B = basis

Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor. Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE

C

B

E

C

B

E

bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.15. Transistor sebagai Saklar ON

Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc), tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.

Vcc Vcc

IC _R

Saklar On Vcc

Vcc

IC _R

RB

VB

IB VBE

Gambar 2.16. Transistor Sebagai Saklar OFF

2.3. Berkebun Stroberi secara komersil dan Mempunyai Nilai Ekonomis Tinggi Tanaman stroberi merupakan salah satu tanaman buah yang bernilai ekonomis tinggi. Buah stroberi berhasiat bagus untuk kesehatan tubuh. Stroberi dapat menghambat perkembangan kanker payudara dan leher rahim. Dengan kandungan ellagic acid pada buah stroberi, perkembangan kanker dapat dihambat. Stroberi menyukai suhu udara relatif dingin dengan sinar matahari tidak terlalu kuat. Tanaman dari daerah iklim subtropis ini akan tumbuh baik di daerah yang memiliki suhu sekitar 22-28 derajat

celcius.Dengan kelembaban udara yang baik sekitar 80-90%. Hingga saat ini banyak metode yang diterapkan petani agar tanaman stroberi dapat berproduksi optimal. Beberapa cara yang telah dilakukan adalah dengan menerapan teknik budaya yang tepat, penentuan musim tanam, program pemupukan yang tepat dan penyiraman yang terkontrol. Alat penyiraman ini dibuat untuk para petani khususnya para petani stroberi.Alat ini bekerja pada saat tanah kering dan penyiraman berhenti pada saat tanah sudah basah.Sensor kebasahan tanah menggunakan dua buah probe tembaga yang ditanam ditancapan ketanah dan diteruskan kerangkaian penguat. Apabila tanah basah maka akan terjaadi aliran arus antara probe tersebut dan kemudian sinyal listrik tersebut diperkuat oleh Op-Amp dan setelah itu dikirim kemikrokontroler. Kerena menggunakan Op-Amp maka kadar kebasahan air bisa kita tentukan dengan memvariasikan pengutan.

Gambar 2.17. Penyiraman Stroberi menggunakan Mikrokontroler. 2.2 Perangkat Lunak

2.2.1. Bahasa Assembly MCS-52

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89C4052 adalah bahasa assembly untuk MCS-52. Angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi, antara lain yaitu :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

Contoh pengisian nilai secara langsung :

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h ...

... MOV R0,20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,

MOV R0,#80h Loop: ...

...

DJNZ R0,Loop ...

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

...

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

...

4. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

... RET

5. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,

Loop:

... ... JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh,

Loop:

JB P1.0,Loop ...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh,

JNB P1.0,Loop ...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh,

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop ...

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h, maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya..

9. Instruksi DEC (Decreament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 – 1

...

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

INC R0 R0 = R0 + 1

...

11.Dan lain sebagainya

2.2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini.

Gambar 2.18. 8051 Editor, Assembler, Simulator

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble

(di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.

Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroler.

2.2.3. Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroler digunakan

software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat di-download dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini

Gambar 2.19. ISP- Flash Programmer 3.0a

Cara menggunakannya adalah dengan mengklik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroler.

BAB 3

RANCANGAN SISTEM

3.1. Diagram Blok Rangkaian

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1 berikut ini:

Sensor kebasahan tanah Indicator

LED

Status (tanah basah,kering) Motor Pompa

Gambar 3.1 Skematik Diagram Blok.

Sensor kebasahan tanah menggunakan empat buah probe tembaga yang ditanamkan atau ditancapkan ketanah dan diteruskan kerangkaian penguat. Apabila tanah basah maka akan terjadi aliran arus antara probe tersebut dan kemudian sinyal listik tersebut diperkuat oleh Op-Amp dan setelah itu dikirim kemikrokontroler. Karena menggunakan Op-Amp maka kadar kebasahan air bisa kita tentukan dengan menvariasikan penguatan. Indikator LED untuk mengetahui kondisi tanah (Basah atau Kering)dan Status motor pompa (Hidup/Mati).

Start Inisilisasi Port Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Sensor 4 Basah Basah Basah

Matikan Motor dan hidupkan indikator

LED untuk keadaan basah

Basah

Hidupkan pompa dan indikator LED

Hidupkan pompa dan indikator LED

Hidupkan pompa dan indikator LED

Hidupkan pompa dan indikator LED Kering

Kering

Kering

Kering Baca Sensor

Keterangan Flowchart :

1. Pertama-tama program dirancang untuk inisialisasi port, inisilaisasi port berfungsi untuk mendefenisikan pin-pin I/O mikrokontroler yang akan digunakan dalam rangkaian.

2. Baca keadaan sensor.

3. Cek sensor 1 apakah basah atau kering, apabila kering aktifkan motor pompa dan hidupkan lampu LED indikator kering, apabila basah cek sensor 2.

4. Cek sensor 2 apakah basah atau kering, apabila kering aktifkan motor pompa dan hidupkan lampu LED indikator kering, apabila basah cek sensor 3.

5. Cek sensor 3 apakah basah atau kering, apabila kering aktifkan motor pompa dan hidupkan lampu LED indikator kering, apabila basah cek sensor 4.

6. Cek sensor 4 apakah basah atau kering, apabila kering aktifkan motor pompa dan hidupkan lampu LED indikator kering, apabila basah lakukan perintah selanjutnya.

7. Matikan motor pompa dan hidupkan LED indikator untuk keadaan basah. Kembali ke prosedur baca sensor, program diulang terus untuk menjaga keadaan tanah dengan cara membaca status sensor terus menerus.

3.3. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S5

Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum mikrokontroler AT89S52 dapat dilihat pada gambar 3.2. di bawah ini

Gambar 3.3. Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 11,0592 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler AT89S52 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat

juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal.

Karena fungsi tersebut maka Port 0 dihubungkan dengan resistor array. Jika mikrokontroler tidak menggunakan memori eksternal, maka penggunaan resistor array tidak begitu penting. Selain digunakan untuk fungsi diatas resistor array digunakan sebagai pull up.

Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan melalui port.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 40 dan 20. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

Gambar 3.4. Rangkaian Skematik Pengkondisi sinyal Keterangan:

1. Probe sensor yang terbuat dari tembaga ditanamkan ke tanah dan di hubungkan ke rangkaian komparator.

2. Pada rangkaian komparator sinyal yang diterima dari sensor akan dibandingkan dengan tegangan referensi pada komparator.

3. Jika tegangan yang didapat dari sensor yang lebih besar dari tegangan referensi maka rangkaian komprator akan bekerja dengan mengeluarkan tegangan 5 volt pada output.

4. Sinyal output tersebut akan diteruskan ke mikrokontroler untuk diolah lebih lanjut.

3.5. Rangkaian Power Supply

Gambar 3.5. Rangkaian Skematik Power Supply

Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian kecuali rangkaian ADC, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensupply tegangan ke rangkaian ADC, karena rangkaian ADC memerlukan tegangan input sebesar 12 volt agar tegangan referensinya stabil.

Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan

dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF.

Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.

BAB 4

PENGUJIAN RANGKAIAN

4.1. Pengujian Sensor Kebasahan Tanah

Sensor ini bekerja dengan mengguanakan prinsip komparator tegangan, komparator pada alat ini menggunakan IC OP-AMP LM324. Penulis menggunakan IC ini karena memiliki 4 buah OP-AMP dalam sebuah kemasan dan hanya membutuhkan level tegangan DC positif, tidak seperti halnya jika menggunakan OP-AMP jenis 741 yang hanya memiliki satu OP-AMP dalam satu kemasan dan menggunakan dua level tegangan yaitu positif dan negatif.

Gambar 4.1 Rangkaian sensor dengan menggunakan komparator

Pada rangkaian tersebut memerlukan probe yang ditancapkan ke tanah untuk mendeteksi kebasahan tanah berdasarkan kehantaran listrik pada tanah. Probe tersebut menggunakan bahan dari jenis tembaga. Probe akan dihubungkan dengan konektor JP1, JP3, JP4 dan JP5. Tegangan yang dihantarkan oleh probe akan diatur keluarannya menggunakan potesiometer. Tegangan tersebut akan dikomparasikan dengan tegangan referensi pada Op-Amp yang masuk melalui input non inverting. Apabila tegangan pada input inverting (dalam hal ini yang dihantarkan melalui probe) lebih besar dari tegangan referensi maka op-amp mengeluarkan sinyal output 5 volt yang akan dikirimkan ke mikrokontroler.

4.2. Pengujian Rangkaian Relay

Keluaran dari mikrokontroler akan masuk ke basis transistor NPN C945, sehingga jika keluaran mikrokontroler high maka transistor akan saturasi, sehingga arus akan mengalir dari Vcc masuk ke colector dan diteruskan ke emiter. Ketika relay bekerja maka tegangan 12V DC akan disalurkan dan pompa motor akan menyala.

Gambar 4.2 rangkaian relay pengendali pompa

Transistor C945 dalam keadaan saturasi jika IB(Sat) = 15 mAmp. Keluaran dari

DATA tegangannya sebesar 5 V (High) dengan arus sebesar:

5 0, 7

4, 3 mA 1000

B

I = − =

Maka IB = 4,3 mA sehingga IB > IB(Sat), dan transistor akan saturasi ketika

data bernilai high, dan arus akan mengalir pada kumparan relay, dioda 1N4004 berfungsi menahan tegangan balik dari relay ketika keadaan berubah dari aktif menuju tidak aktif.

4.3. Pengujian Rangkaian Indikator LED

Rangkaian indikator LED berfungsi untuk mengetahui status dari sensor yang bekerja, sehingga kita dapat mengetahui apakah semua sensor sudah basah atau belum.

Gambar 4.3 rangkaian indikator LED

Pada gambar di atas kita hanya menggunakan 3 buah LED saja karena kita hanya perlu mengetahui apakah sensor telah basah semua atau kering, apabila sensor kering maka LED berwarna jingga akan menyala dan LED indikator motor berwarna merah juga akan menyala menandakan pompa bekerja, ketika sensor telah basah semua maka LED indikator hijau menyala dan LED merah dan LED jingga mati. Rangkaian LED menggunakan active low.

Secara elektronis sistem sudah bekerja dengan baik, jika diuji dari titik ke titik dengan mengukur tegangan keluaran ataupun respon dari semua sensor yang ada. Rangkaian secara keseluruhan telah berfungsi dengan baik. Ketika tanah masih kering pompa akan hidup dan indikator LED untuk pompa dan status kebasahan tanah akan hidup, jika tanah telah basah maka indikator LED hijau akan hidup, indikator pompa dan kekeringan tanah akan mati bagitu juga pompa akan mati.

4.5. Pemrograman

;#####################################################################################

###

; PENYIRAMAN TANAH OTOMATIS

;#####################################################################################

###

;INCLUDE REG_51.PDF

SEN1 EQU P3.0 ; UNTUK MENGETAHUI KERING ATAU BASAH BASAH=1 KERING=0

SEN2 EQU P3.1

SEN3 EQU P3.2

SEN4 EQU P3.3

LOAD EQU P0.0 ; MOTOR

L11 EQU P1.0 ; Basah

LOAD1 EQU P1.4 ; Motor

ORG 0000H

MOV R0,#00H

MOV R1,#00H

; *******************************************************************

; PROGRAM UTAMA

; *******************************************************************

MAIN:

SETB SEN1

JB SEN1,D1

JMP W1

D1: INC R0

W1: SETB SEN2

JB SEN2,D2

JMP W2

D2: INC R0

W2: SETB SEN3

JB SEN3,D3

JMP W3

D3: INC R0

W3: SETB SEN4

JB SEN4,D4

JMP W4

D4: INC R0

CJNE R0,#00H,L1 ; WET=4 DRY=0 (SEMUA SENSOR BASAH)

SETB LOAD ; OFF LOAD

CLR LOAD1

CLR L11

SETB L12

MOV R1,#00H

JMP LAST

L1: CJNE R0,#01H,L2 ; WET=3 DRY=1

CJNE R1,#00H,M1

SETB LOAD ; OFF LOAD

CLR LOAD1

JMP LAST

M1: CLR LOAD ; ON LOAD

CLR L12

SETB L11

SETB LOAD1

JMP LAST

L2: CJNE R0,#02H,L3 ; WET=2 DRY=2

CLR LOAD ; ON LOAD

SETB LOAD1

CLR L12

SETB L11

MOV R1,#01H

L3: CJNE R0,#03H,L4 ; WET=1 DRY=3

CLR LOAD ; ON LOAD

SETB LOAD1

CLR L12

SETB L11

MOV R1,#01H

JMP LAST

L4: CJNE R0,#04H,LAST ; WET=0 DRY=4 (SEMUA SENSOR KERING)

CLR LOAD ; ON LOAD

SETB LOAD1

CLR L12

SETB L11

MOV R1,#01H

JMP LAST

LAST: MOV R0,#00H

JMP MAIN

; *******************************************************************

BAB 5

PENUTUP

5.1Kesimpulan

Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini. Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah :

1. Penggunaan komparator untuk pembanding tegangan yang dihubungkan ke probe tembaga sebagai sensor kebasahan tanah cukup memeuaskan hasilnya.

2. Aplikasi penyiraman tanaman otomatis ini dapat di aplikasikan langsung ke lapangan.

3. Mikrokontroler sebagai pusat kendali dapat diatur sedemikian rupa dengan memprogram mikrokontroler tersebut sehingga hasil dari rancangan cukup memuaskan.

4. Probe menggunakan bahan dari tembaga dimaksudkan agar kehantaran listrik

lebih baik.

5.2Saran

1. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan sistem dari alat pengairan / penyiraman tanaman otomatis ini akan dapat lebih baik lagi hasilnya.

DAFTAR PUSTAKA

Albert, Malvino Paul, alih bahasa M. Barmawi dan M. O. Tjia, 1986, Prinsip- Prinsip Dasar Elektronika, Edisi ketiga, Erlanga : Jakarta.

Eko, Agfianto, 2002, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Edisi pertama, Cetakan pertama, Gava Media : Yogyakarta.

Wahyudin, Didin, 2007, Belajar Mudah Mikrontroler AT89S52, Andi: Yogyakarta.

Budiman, Supriatin, 2005, Berkebun Stroberi Secara Komersial, Penebar Swadaya: Jakarta.

CJNE R0,#00H,L1 ; WET=4 DRY=0 (SEMUA SENSOR BASAH) SETB LOAD ; OFF LOAD

CLR LOAD1 CLR L11 SETB L12 MOV R1,#00H JMP LAST

L1: CJNE R0,#01H,L2 ; WET=3 DRY=1

CJNE R1,#00H,M1

SETB LOAD ; OFF LOAD CLR LOAD1

JMP LAST

M1: CLR LOAD ; ON LOAD CLR L12

SETB L11 SETB LOAD1 JMP LAST

L2: CJNE R0,#02H,L3 ; WET=2 DRY=2 CLR LOAD ; ON LOAD

SETB LOAD1 CLR L12

SETB L11 MOV R1,#01H JMP LAST

L3: CJNE R0,#03H,L4 ; WET=1 DRY=3 CLR LOAD ; ON LOAD

SETB LOAD1 CLR L12

SETB L11 MOV R1,#01H JMP LAST

L4: CJNE R0,#04H,LAST ; WET=0 DRY=4 (SEMUA SENSOR KERING) CLR LOAD ; ON LOAD

SETB LOAD1 CLR L12

SETB L11 MOV R1,#01H JMP LAST

LAST: MOV R0,#00H

JMP MAIN

; *******************************************************************

END

BAB 5

PENUTUP

5.1Kesimpulan

Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini.

Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah :

1. Penggunaan komparator untuk pembanding tegangan yang dihubungkan ke

probe tembaga sebagai sensor kebasahan tanah cukup memeuaskan

hasilnya.

2. Aplikasi penyiraman tanaman otomatis ini dapat di aplikasikan langsung

ke lapangan.

3. Mikrokontroler sebagai pusat kendali dapat diatur sedemikian rupa dengan

memprogram mikrokontroler tersebut sehingga hasil dari rancangan cukup

memuaskan.

4. Probe menggunakan bahan dari tembaga dimaksudkan agar kehantaran

listrik

lebih baik.

5.2Saran

1. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan sistem dari alat

pengairan / penyiraman tanaman otomatis ini akan dapat lebih baik lagi

hasilnya.

DAFTAR PUSTAKA

Albert, Malvino Paul, alih bahasa M. Barmawi dan M. O. Tjia, 1986, Prinsip- Prinsip Dasar Elektronika, Edisi ketiga, Erlanga : Jakarta.

Eko, Agfianto, 2002, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Edisi pertama, Cetakan pertama, Gava Media : Yogyakarta.

Wahyudin, Didin, 2007, Belajar Mudah Mikrontroler AT89S52, Andi: Yogyakarta.

Budiman, Supriatin, 2005, Berkebun Stroberi Secara Komersial, Penebar Swadaya: Jakarta.