Sistem Penyiraman Tanaman Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah Berbasis Arduino
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengenalan Tanah
Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung
kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar.
Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernapas
dan tumbuhan. Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme. Bagi sebagian
hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak. Ilmu yang mempelajari berbagai
aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu tanah. Dari segi klimatologi, tanah memegang
peranan penting sebagai penyimpan air dan menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat
erosi.
Komposisi tanah yang berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lain. Air dan
udara merupakan bagian dari tanah. Pedologi Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan
bantuan organism, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembetukan tanah
dikenal sebagai “ pedogenesis” . Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam
yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon menceritakan
mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah
tersebut.
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang. Warna tanah sangat
bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih. Selain itu,
tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat
proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam atau gelap
Universitas Sumatera Utara
seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi, baik karena pelapukan vegetasi
maupun proses pengendapan di rawa-rawa. Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran
mangan, belerang, dan nitrogen. Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan
kandungan besi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi
proses kimia pembentukannya. Suasana aerobik/oksidatif menghasilkan warna yang seragam
atau perubahan warna bertahap, sedangkan suasana anaerobik/reduktif membawa pada pola
warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi. Struktur tanah merupakan karakteristik
fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat.
Tanah tersusun dari tiga fasa: fasa padatan, fasa cair, dan fasa gas. Fasa cair dan gas mengisi
ruang antaragregat. Struktur tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini. Ruang
antaragregat disebut sebagai porus (jamak pori). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori
berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah
yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang
seimbang. Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan
makropori.
2.2 Sensor Kelembaban Tanah
Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air di dalam
tanah ( moisture ). Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian
membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air
membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang
kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Kedua probe ini merupakan media
yang akan menghantarkan tegangan analog yang nilainya relatif kecil. Tegangan ini nantinya
akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses ke dalam mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Pengertian Arduino
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source.
Arduino juga merupakan kombinasi dari hardware, bahasa
pemrograman dan Integrated
Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat
berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan mengunggah ke dalam
memory Mikrokontroler.
2.3.1 Spesifikasi Arduino
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source.
Arduino juga merupakan kombinasi dari hardware, bahasa
pemrograman dan Integrated
Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat
berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam
memory Mikrokontroler. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan
profesional dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung
(sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang bisa disambungkan dengan Arduino. Arduino
berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi.
Sumber : Arduino.org
Gambar 2.1 Board Arduino Uno
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Steven Jendri Sokop Yang berjudul “ Trainer
Periferal Antarmuka Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno” Arduino Uno adalah sebuah board
mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Spesifikasi Arduino Uno:
Spesifikasi
Keterangan
Mikrokontroler
Atmega328
Operating Vage
5V
Input Vage (recommended)
7 – 12 V
Input Vage (limits)
6 – 20 V
Digital I/O Pin
14 (6 pin sebagai output PWM)
Analog Input Pins
6 (A0 – A5)
DC Current per I/O
Pin40 mA
DC Current for 3.3V
Pin50 mA
32 Kb (Atmega328) 0.5Kb digunakan oleh
Flash Memory
bootloader
SRAM
2 Kb (Atmega328)
EEPROM
1 Kb (Atmega328)
Clock Speed
16 MHz
Serial Pin
Rx (D0) dan Tx (D1)
Tabel 2.1 Arduino Uno
Universitas Sumatera Utara
2.4
Mikrokontroler ATMega328P
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer
yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak
namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil. Mikrokontroler merupakan system
computer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC
(Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi.
Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program
aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM
dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan dalam ruang RAM yang
relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM
yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM – nya yang besar,
artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang
ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan
sementara , termasuk register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega328P
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega328P
2.4.1
Konfigurasi Pin ATMega328P
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total
pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital
atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu
PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a) ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b) OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM
(Pulse Width Modulation).
c) MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d) Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e) TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external
untuktimer.
f) XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi
alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a) ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat
kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b)
I
2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan
untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C
seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai
input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a) USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL.
Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu
sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b)
I
nterrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware.
Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program
berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti
dan akan menjalankan program interupsi.
c) XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga
dapat memanfaatkan clock dari CPU, seh gga tidak perlu membutuhkan external clock.
d) T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e) AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Sensor Kelembaban Tanah Soil moisture Sensor
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Viktorianus Ryan Juniardy, Dedi Triyanto, Yulrio
Brianorman (2014:2) yang berjudul “ Prototype Alat Penyemprot Air Otomatis Pada Kebun
Pembibitan Sawit Berbasis Sensor Kelembaban Dan Mikrokontroler Avr Atmega8” mengutip
definisi sensor soil moisture menurut Pamungkas (2010) Sensor kelembaban tanah atau dalam
istilah bahasa inggris soil moisture sensor adalah jenis sensor kelembaban yang mampu
mendeteksi intensitas air di dalam tanah (moisture). Sensor ini berupa dua lempengan konduktor
berbentuk pisau berbahan logam yang sangat sensitif terhadap muatan listrik dalam suatu media
khususnya tanah. Kedua lempengan logam tersebut merupakan media yang akan menghantarkan
tegangan analog berupa tegangan lisrik yang nilainya relatif kecil berkisar antara 3,3-5 volt dan
baru kemudian Tegangan tersebut akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses lebih
lanjut oleh system.
Sumber : http://www.bitsbox.co.uk
Gambar 2.4 Sensor Soil moisture/Kelembaban Tanah
Universitas Sumatera Utara
Sensor ini menggunakan dua buah probe untuk melewatkan arus melalui tanah lalu
membaca tingkat resistansinya untuk mendapatkan tingkat kelembaban tanah. Makin banyak air
membuat tanah makin mudah mengalirkan arus listrik (resistansi rendah), sementara tanah kering
sulit mengalirkan arus listrik (resistansi tinggi). Ada tiga buah pin yang terdapat pada sensor ini
yang mana masing masing pin memiliki tugas sendiri sendiri, yaitu : Analog output yang (kabel
biru) , Ground (kabel hitam), dan Power (kabel merah). Sensor Soil moisture adalah sensor
kelembaban tanah yang bekerja dengan prinsip membaca jumlah kadar air dalam tanah di
sekitarnya. Sensor ini merupakan sensor ideal untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman.
Sensor ini menggunakan dua konduktor untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian
membaca nilai resistansi untuk mendapatkan tingkat kelembaban. Lebih banyak air dalam tanah
akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (nilai resistansi lebih besar), sedangkan
tanah kering akan mempersulit untuk menghantarkan listrik (nilai resistansi kurang). Sensor soil
moisture dalam penerapannya membutuhkan daya sebesar 3.3 v atau 5 V dengan keluaran
tegangan sebesar 0 – 4.2 V. Sensor ini mampu membaca kadar air yang memiliki 3 kondisi yaitu
:
1.
0 – 300 : tanah kering / udara bebas
2.
300 – 800 : tanah lembab
3.
800 – 1023 : di dalam air
2.6 Pompa Air
Muhammad Irwansyah dan Didi Istardi, M.Sc.2013. “ Pompa Air Aquarium Menggunakan Solar
Panel” .5(1):86 menjelaskan Pompa adalah mesin atau peralatan mekanis yang digunakan untuk
menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari
daerah bertekanan rendah ke daerah yang bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran
Universitas Sumatera Utara
pada suatu sistem jaringan perpipaan. Hal ini dicapai dengan membuat suatu tekanan yang
rendah pada sisi masuk atau suction dan tekanan yang tinggi pada sisi keluar atau discharge dari
pompa.
Pompa juga dapat digunakan pada proses-proses yang membutuhkan tekanan hidraulik
yang besar. Hal ini bisa dijumpai antara lain pada peralatan-peralatan berat. Dalam operasi,
mesin-mesin peralatan berat membutuhkan tekanan discharge yang besar dan tekanan isap yang
rendah. Akibat tekanan yang rendah pada sisi isap pompa maka fluida akan naik dari kedalaman
tertentu, Sedangkan akibat tekanan yang tinggi pada sisi discharge akan memaksa fluida untuk
naik sampai pada ketinggian yang diinginkan dan pada penggunaan pompa pada saat ini adalah
pompa Air Aquarium yang di gunakan untuk daerah indor saja.
Sumber : http://www.pusattoko.com/Pompa-Air/pompa-akuarium.html
Gbr. 2.5 Pompa Air
Universitas Sumatera Utara
2.7 Relay
Menurut penelitian yang dilakukan Caesar Pats Yahwe, dkk yang berjudul “ Rancang Bangun
Prototype System Monitoring Kelembaban Tanah Melalui Sms” menyebutkan Relay adalah
komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip,
Relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya.
Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi
pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet
akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.
Sumber : http://forum.arduino.cc
Gambar 2.6 Relay
Secara umum relay digunakan untuk menentukan fungsi- fungsi berikut :
1.
Remote control : dapat menyalakan dan mematikan alat dari jarak jauh.
2.
Penguat daya : menguatkan arus atau tegangan
Universitas Sumatera Utara
Secara prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul
gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas,dan contact akan menutup.
2.8 Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang digunakan pada software CodeVision AVR. Bahasa
pemrograman ini yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang
berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia).
Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai kompatibilitas antara platform dan
karenanya amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda dengan
menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.
Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun 1972.
Bahasa C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi programnya dalam bentuk
blok. Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program
yang ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa
program lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C berupa standar ANSI (American
National Standard Institute) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler jenis mesin.
Kelebihan Bahasa C:
a. Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer.
b. Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis komputer.
c. Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci hanya terdapat 32 kata kunci.
d. Proses executable program bahasa C lebih cepat
e. Dukungan pustaka yang banyak.
Universitas Sumatera Utara
f. C adalah bahasa yang terstruktur
Kekurangan Bahasa C:
a. Banyaknya
operator
serta
fleksibilitas
penulisan
program
kadang-kadang
membingungkan pemakai.
b. Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer
Universitas Sumatera Utara
DASAR TEORI
2.1 Pengenalan Tanah
Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung
kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar.
Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernapas
dan tumbuhan. Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme. Bagi sebagian
hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak. Ilmu yang mempelajari berbagai
aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu tanah. Dari segi klimatologi, tanah memegang
peranan penting sebagai penyimpan air dan menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat
erosi.
Komposisi tanah yang berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lain. Air dan
udara merupakan bagian dari tanah. Pedologi Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan
bantuan organism, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembetukan tanah
dikenal sebagai “ pedogenesis” . Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam
yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon menceritakan
mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah
tersebut.
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang. Warna tanah sangat
bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih. Selain itu,
tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat
proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam atau gelap
Universitas Sumatera Utara
seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi, baik karena pelapukan vegetasi
maupun proses pengendapan di rawa-rawa. Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran
mangan, belerang, dan nitrogen. Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan
kandungan besi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi
proses kimia pembentukannya. Suasana aerobik/oksidatif menghasilkan warna yang seragam
atau perubahan warna bertahap, sedangkan suasana anaerobik/reduktif membawa pada pola
warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi. Struktur tanah merupakan karakteristik
fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat.
Tanah tersusun dari tiga fasa: fasa padatan, fasa cair, dan fasa gas. Fasa cair dan gas mengisi
ruang antaragregat. Struktur tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini. Ruang
antaragregat disebut sebagai porus (jamak pori). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori
berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah
yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang
seimbang. Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan
makropori.
2.2 Sensor Kelembaban Tanah
Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air di dalam
tanah ( moisture ). Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian
membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air
membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang
kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Kedua probe ini merupakan media
yang akan menghantarkan tegangan analog yang nilainya relatif kecil. Tegangan ini nantinya
akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses ke dalam mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Pengertian Arduino
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source.
Arduino juga merupakan kombinasi dari hardware, bahasa
pemrograman dan Integrated
Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat
berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan mengunggah ke dalam
memory Mikrokontroler.
2.3.1 Spesifikasi Arduino
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source.
Arduino juga merupakan kombinasi dari hardware, bahasa
pemrograman dan Integrated
Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat
berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam
memory Mikrokontroler. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan
profesional dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung
(sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang bisa disambungkan dengan Arduino. Arduino
berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi.
Sumber : Arduino.org
Gambar 2.1 Board Arduino Uno
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Steven Jendri Sokop Yang berjudul “ Trainer
Periferal Antarmuka Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno” Arduino Uno adalah sebuah board
mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Spesifikasi Arduino Uno:
Spesifikasi
Keterangan
Mikrokontroler
Atmega328
Operating Vage
5V
Input Vage (recommended)
7 – 12 V
Input Vage (limits)
6 – 20 V
Digital I/O Pin
14 (6 pin sebagai output PWM)
Analog Input Pins
6 (A0 – A5)
DC Current per I/O
Pin40 mA
DC Current for 3.3V
Pin50 mA
32 Kb (Atmega328) 0.5Kb digunakan oleh
Flash Memory
bootloader
SRAM
2 Kb (Atmega328)
EEPROM
1 Kb (Atmega328)
Clock Speed
16 MHz
Serial Pin
Rx (D0) dan Tx (D1)
Tabel 2.1 Arduino Uno
Universitas Sumatera Utara
2.4
Mikrokontroler ATMega328P
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer
yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak
namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil. Mikrokontroler merupakan system
computer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC
(Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi.
Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program
aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM
dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan dalam ruang RAM yang
relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM
yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM – nya yang besar,
artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang
ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan
sementara , termasuk register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega328P
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega328P
2.4.1
Konfigurasi Pin ATMega328P
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total
pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital
atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu
PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a) ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b) OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM
(Pulse Width Modulation).
c) MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d) Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e) TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external
untuktimer.
f) XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi
alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a) ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat
kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b)
I
2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan
untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C
seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai
input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a) USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL.
Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu
sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b)
I
nterrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware.
Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program
berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti
dan akan menjalankan program interupsi.
c) XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga
dapat memanfaatkan clock dari CPU, seh gga tidak perlu membutuhkan external clock.
d) T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e) AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Sensor Kelembaban Tanah Soil moisture Sensor
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Viktorianus Ryan Juniardy, Dedi Triyanto, Yulrio
Brianorman (2014:2) yang berjudul “ Prototype Alat Penyemprot Air Otomatis Pada Kebun
Pembibitan Sawit Berbasis Sensor Kelembaban Dan Mikrokontroler Avr Atmega8” mengutip
definisi sensor soil moisture menurut Pamungkas (2010) Sensor kelembaban tanah atau dalam
istilah bahasa inggris soil moisture sensor adalah jenis sensor kelembaban yang mampu
mendeteksi intensitas air di dalam tanah (moisture). Sensor ini berupa dua lempengan konduktor
berbentuk pisau berbahan logam yang sangat sensitif terhadap muatan listrik dalam suatu media
khususnya tanah. Kedua lempengan logam tersebut merupakan media yang akan menghantarkan
tegangan analog berupa tegangan lisrik yang nilainya relatif kecil berkisar antara 3,3-5 volt dan
baru kemudian Tegangan tersebut akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses lebih
lanjut oleh system.
Sumber : http://www.bitsbox.co.uk
Gambar 2.4 Sensor Soil moisture/Kelembaban Tanah
Universitas Sumatera Utara
Sensor ini menggunakan dua buah probe untuk melewatkan arus melalui tanah lalu
membaca tingkat resistansinya untuk mendapatkan tingkat kelembaban tanah. Makin banyak air
membuat tanah makin mudah mengalirkan arus listrik (resistansi rendah), sementara tanah kering
sulit mengalirkan arus listrik (resistansi tinggi). Ada tiga buah pin yang terdapat pada sensor ini
yang mana masing masing pin memiliki tugas sendiri sendiri, yaitu : Analog output yang (kabel
biru) , Ground (kabel hitam), dan Power (kabel merah). Sensor Soil moisture adalah sensor
kelembaban tanah yang bekerja dengan prinsip membaca jumlah kadar air dalam tanah di
sekitarnya. Sensor ini merupakan sensor ideal untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman.
Sensor ini menggunakan dua konduktor untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian
membaca nilai resistansi untuk mendapatkan tingkat kelembaban. Lebih banyak air dalam tanah
akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (nilai resistansi lebih besar), sedangkan
tanah kering akan mempersulit untuk menghantarkan listrik (nilai resistansi kurang). Sensor soil
moisture dalam penerapannya membutuhkan daya sebesar 3.3 v atau 5 V dengan keluaran
tegangan sebesar 0 – 4.2 V. Sensor ini mampu membaca kadar air yang memiliki 3 kondisi yaitu
:
1.
0 – 300 : tanah kering / udara bebas
2.
300 – 800 : tanah lembab
3.
800 – 1023 : di dalam air
2.6 Pompa Air
Muhammad Irwansyah dan Didi Istardi, M.Sc.2013. “ Pompa Air Aquarium Menggunakan Solar
Panel” .5(1):86 menjelaskan Pompa adalah mesin atau peralatan mekanis yang digunakan untuk
menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari
daerah bertekanan rendah ke daerah yang bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran
Universitas Sumatera Utara
pada suatu sistem jaringan perpipaan. Hal ini dicapai dengan membuat suatu tekanan yang
rendah pada sisi masuk atau suction dan tekanan yang tinggi pada sisi keluar atau discharge dari
pompa.
Pompa juga dapat digunakan pada proses-proses yang membutuhkan tekanan hidraulik
yang besar. Hal ini bisa dijumpai antara lain pada peralatan-peralatan berat. Dalam operasi,
mesin-mesin peralatan berat membutuhkan tekanan discharge yang besar dan tekanan isap yang
rendah. Akibat tekanan yang rendah pada sisi isap pompa maka fluida akan naik dari kedalaman
tertentu, Sedangkan akibat tekanan yang tinggi pada sisi discharge akan memaksa fluida untuk
naik sampai pada ketinggian yang diinginkan dan pada penggunaan pompa pada saat ini adalah
pompa Air Aquarium yang di gunakan untuk daerah indor saja.
Sumber : http://www.pusattoko.com/Pompa-Air/pompa-akuarium.html
Gbr. 2.5 Pompa Air
Universitas Sumatera Utara
2.7 Relay
Menurut penelitian yang dilakukan Caesar Pats Yahwe, dkk yang berjudul “ Rancang Bangun
Prototype System Monitoring Kelembaban Tanah Melalui Sms” menyebutkan Relay adalah
komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip,
Relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya.
Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi
pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet
akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.
Sumber : http://forum.arduino.cc
Gambar 2.6 Relay
Secara umum relay digunakan untuk menentukan fungsi- fungsi berikut :
1.
Remote control : dapat menyalakan dan mematikan alat dari jarak jauh.
2.
Penguat daya : menguatkan arus atau tegangan
Universitas Sumatera Utara
Secara prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul
gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas,dan contact akan menutup.
2.8 Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang digunakan pada software CodeVision AVR. Bahasa
pemrograman ini yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang
berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia).
Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai kompatibilitas antara platform dan
karenanya amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda dengan
menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.
Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun 1972.
Bahasa C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi programnya dalam bentuk
blok. Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program
yang ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa
program lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C berupa standar ANSI (American
National Standard Institute) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler jenis mesin.
Kelebihan Bahasa C:
a. Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer.
b. Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis komputer.
c. Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci hanya terdapat 32 kata kunci.
d. Proses executable program bahasa C lebih cepat
e. Dukungan pustaka yang banyak.
Universitas Sumatera Utara
f. C adalah bahasa yang terstruktur
Kekurangan Bahasa C:
a. Banyaknya
operator
serta
fleksibilitas
penulisan
program
kadang-kadang
membingungkan pemakai.
b. Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer
Universitas Sumatera Utara