Alat Penyiram Tanaman Otomatis Mengacu Pada Suhu Dan Kelembaban Tanah Dengan Menggunakan Sensor DHT22
BAB 2
LANDASAN TEORI
Di bab ini, akan dijelaskan kegunaan alat sistem penyiram tanaman
otomatis mengacu pada suhu dan kelembaban tanah dengan menggunakan sensor
DHT22.
2.1 Pengertian Fluida
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan
terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Oleh karena itu yang termasuk fluida
hanyalah zat cair dan gas. Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang
menekankan pentingnya tekanan dalam mengarakterisasi bentuk fluid. Pada
pembuatan teknologi penyiram tanaman sederhana menggunakan prinsip fluida
yaitu mekanika fluida. Mekanika fluida dapat dibagi menjadi fluida statik dan
fluida dinamik. Fluida statis mempelajari fluida pada keadaan diam sementara,
sedangakan fluida dinamis mempelajari fluida yang bergerak. Pada fluida statis
terdapat persamaan tekanan, sedangkan pada fluida dinamis terdapat persamaan
debit aliran dan azas bernoulli.
2.2 Fungsi Alat Penyiram Tanaman Otomatis
Alat penyiraman tanaman otomatis ini berfungsi untuk mempermudah
masyarakat dalam merawat tanaman mereka dengan memperhatikan suhu dan
kelembaban tanah melalui display sensor.
4
Universitas Sumatera Utara
2.3 Prinsip Kerja Alat Penyiram Tanaman Otomatis
Inisialisasi awal ketika alat dinyalakan akan membaca tentang tinggi
rendahnya suhu dari tanaman kemudian alat akan membaca kelembaban dari
tanah yang kemudian akan masuk kesensor DHT22. Jika suhu semakin besar
maka alat akan secara otomatis menyiramkan air ketanaman, begitu juga apabila
kelembaban tanah semakin rendah maka alat akan secara otomatis menyiramkan
air. Sistem dapat dilakukan secara berulang sesuai dengan suhu dan kelembaban
yang dihasilkan dri tanaman.
2.4 Fungsi Komponen-Komponen Rangkaian Penyiram Tanaman Otomatis
2.4.1 Arduino Uno
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR
dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat
populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan
elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para
hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik
menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler
yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustakapustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja
dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan.
Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino
UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur
5
Universitas Sumatera Utara
Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah
pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah
resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah
untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO
memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:
Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan
dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang
memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan
dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok
dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan tegangan 5V
dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3V. Yang kedua ini merupakan sebuah pin yang tak terhubung, yang disediakan untuk
tujuan kedepannya
Sirkit RESET yang lebih kuat
Atmega 16U2 menggantikan 8U2
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan
keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 akan
menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah
sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan
Arduino, untuk suatu perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks dari
board Arduino.
6
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4.1.1 Refrensi Fitur Arduino Uno R3
Mikrokontroler
ATmega328
Tegangan pengoperasian
5V
Tegangan
input
yang
7-12V
disarankan
Batas tegangan input
6-20V
Jumlah pin I/O digital
14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog
6
Arus DC tiap pin I/O
40 Ma
Arus DC untuk pin 3.3V
50 Ma
32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan
Memori Flash
oleh bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
Referensi desain Arduino dapat menggunakan sebuah Atmega8, 168, atau
328, model saat ini menggunakan Atmega328, tetapi Atmega8 ditampilkan pada
skema sebagai referensi. Konfigurasi pin identik pada semua ketiga prosesor
tersebut. Arduino UNO dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah
power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal
(non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor
dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang
panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery
7
Universitas Sumatera Utara
dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari
konektor POWER.
Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6
sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt
mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa menjadi tidak
stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator
bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO. Range yang
direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:
VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang
menggunakan sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB
atau sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan
melalui pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack,
aksesnya melalui pin ini.
5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator
pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC
power jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (712). Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass
regulator, dan dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
GND. Pin ground.
Memori
8
Universitas Sumatera Utara
ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk
bootloader). Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan
sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(),digitalWrite(),
dan digitalRead().
Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat
memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai
sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu,
beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin
ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-keTTL.
External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu
sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau
penurunan
yang
besar,
atau
suatu
perubahan
nilai.
Lihat
fungsi
attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analogWrite().
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5,
setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara
9
Universitas Sumatera Utara
default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt,
dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan
menggunakan pin AREF dan fungsi analog Reference. Di sisi lain, beberapa pin
mempunyai fungsi spesial:
TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi
TWI dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan
analogReference.
Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara
khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk
melindungi yang memblock sesuatu pada board.
Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dengan port Atmega328. Pemetaan untuk
Atmega8, 168, dan 328 adalah identik.
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan
sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega 328
menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0
(RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega 16U2 pada channel board serial komunikasinya
melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software pada komputer.
Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan tidak ada driver
eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, pada Windows, sebuah file inf pasti
dibutuhkan.
Software
Arduino
mencakup
sebuah
serial
monitor
yang
memungkinkan data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan
TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui chip USB-to-
10
Universitas Sumatera Utara
serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi serial pada
pin 0 dan 1).
Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk komunikasi serial
pada beberapa pin digital UNO. Atmega328 juga mensupport komunikasi I2C
(TWI) dan SPI. Software Arduino mencakup sebuah Wire library untuk
memudahkan menggunakan bus I2C, lihat dokumentasi untuk lebih jelas. Untuk
komunikasi SPI, gunakanSPI library.
Arduino UNO dapat diprogram dengan software Arduino (download).
Pilih “Arduino Uno dari menu Tools > Board(termasuk mikrokontroler pada
board). Untuk lebih jelas, lihat referensi dan tutorial. ATmega328 pada Arduino
Uno hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan kita untuk mengupload
kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan pemrogram hardware eksternal.
ATmega328 berkomunikasi menggunakan protokol STK500 asli (referensi, file C
header). Kita juga dapat membypass bootloader dan program mikrokontroler
melalui kepala/header ICSP (In-Circuit Serial Programming); lihat instruksi untuk
lebih jelas. Sumber kode firmware ATmega16U2 (atau 8U2 pada board revisi 1
dan revisi 2) tersedia.
Kita dapat menggunakan software Atmel’s FLIP (Windows) atau
pemrogram DFU (Mac OS X dan Linux) untuk meload sebuah firmware baru.
Atau kita dapat menggunakan header ISP dengan sebuah pemrogram eksternal
(mengoverwrite bootloader DFU). Lihat tutorial user-contributed ini untuk
informasi selengkapnya. Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari
tombol reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah
cara yang memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan
11
Universitas Sumatera Utara
pada pada komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran
hardware (DTR) dari ATmega8U2/16U2 sihubungkan ke garis reset dari
ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini
dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip.
Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk
mengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino.
2.4.2 Sensor DHT22
Sensor DHT merupakan sensor suhu dan kelembaban dari Aosong
Electronic yang terdiri dari dua bagian yaitu sensor kelembaban kapasitif dan
thermistor. Sensor ini tidak memerlukan rangkaian pengendali sinyal dan ADC
karena menggunakan cipmikropengendali dengan keluaran sinyal digital (Aosong,
2012). DHT memiliki banyak varian, salah satunya yaitu DHT22 (AM2302)
dengan bagian yang terdiri dari VCC, Data, NC, dan GND.
2.4.3 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih),
maupun yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan
dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang
digunakan
sebelum
transistor
ditemukan.
Beberapa
keuntungan
LCD
dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan,
12
Universitas Sumatera Utara
tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor
CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi
piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan
baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane),
yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang
ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan. Dalam keadaan normal, cairan yang
digunakan memiliki warna cerah.
Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam
ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat
pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan. Keunggulan LCD adalah hanya
menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem
menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.
Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca
dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang
remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang
dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang
menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Lapisan film yang
berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami
elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada beberapa pasang
elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang
mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau
13
Universitas Sumatera Utara
penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai
bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain
seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter
digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan
mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam
satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan
baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
2.4.3 Driver Relay
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi
medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di
sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan
oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.
Logam ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan
elektromagnetis. Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam,
logam tersebut menjadi "magnet buatan" yang sifatnya sementara. Cara ini kerap
digunakan untuk membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam
ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus
listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke
lilitan diputuskan.
14
Universitas Sumatera Utara
2.4.4 Pompa Air
Pompa merupakan alat mekanis yang dipergunakan untuk memindahkan
air dari suatu tempat ke tempat lain dengan elevasi yang lebih tinggi.Pompa
biasanya didesain dengan dua (2) pengertian yang berbeda.Dengan hidraulik dan
persyaratan dari cairan sebagai pertimbangan. Untuk klasifikasi ini pompa dapat
disebut sebagai centrifugal, rotary, dan reciprocating.
Berdasarkan tipe atau pemakaian tertentu dari pompa, misalnya deep well
pump, pompa air kotor, pompa bahan kimia, dan lain-lain. Pada saat penentuan
suatu jenis pompa yang akan dipakai, maka ada beberapa pertimbangan yang
perlu diperhatikan. Diantaranya adalah : Head, Kapasitas, Sifat dari fluida yang
akan dipindahkan, Perpipaan dan Penggerak.
2.4.5 Power Supplay
Power Supply Unit (PSU) berfungsi untuk mengubah tegangan listrik (AC
220/230/240 V, 110/120 V) agar bisa digunakan oleh computer (DC 3,3 V, 5 V,
12 V). Besarnya listrik yang mampu ditangani power supply ditentukan oleh
dayanya dan dihitung dengan satuan Watt. Power Supply adalah sebuah perangkat
yang ada di dalam CPU yang berfungsi untuk menyalurkan arus listrik ke
berbagai peralatan computer. Power supply yang berkualitas kurang baik dapat
menghasilkan tegangan DC yang tidak rata dan banyak riaknya (ripple). Jika
digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama akan menyebabkan kerusakan
pada komponen computer, misalnya Hard disk.
15
Universitas Sumatera Utara
LANDASAN TEORI
Di bab ini, akan dijelaskan kegunaan alat sistem penyiram tanaman
otomatis mengacu pada suhu dan kelembaban tanah dengan menggunakan sensor
DHT22.
2.1 Pengertian Fluida
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan
terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Oleh karena itu yang termasuk fluida
hanyalah zat cair dan gas. Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang
menekankan pentingnya tekanan dalam mengarakterisasi bentuk fluid. Pada
pembuatan teknologi penyiram tanaman sederhana menggunakan prinsip fluida
yaitu mekanika fluida. Mekanika fluida dapat dibagi menjadi fluida statik dan
fluida dinamik. Fluida statis mempelajari fluida pada keadaan diam sementara,
sedangakan fluida dinamis mempelajari fluida yang bergerak. Pada fluida statis
terdapat persamaan tekanan, sedangkan pada fluida dinamis terdapat persamaan
debit aliran dan azas bernoulli.
2.2 Fungsi Alat Penyiram Tanaman Otomatis
Alat penyiraman tanaman otomatis ini berfungsi untuk mempermudah
masyarakat dalam merawat tanaman mereka dengan memperhatikan suhu dan
kelembaban tanah melalui display sensor.
4
Universitas Sumatera Utara
2.3 Prinsip Kerja Alat Penyiram Tanaman Otomatis
Inisialisasi awal ketika alat dinyalakan akan membaca tentang tinggi
rendahnya suhu dari tanaman kemudian alat akan membaca kelembaban dari
tanah yang kemudian akan masuk kesensor DHT22. Jika suhu semakin besar
maka alat akan secara otomatis menyiramkan air ketanaman, begitu juga apabila
kelembaban tanah semakin rendah maka alat akan secara otomatis menyiramkan
air. Sistem dapat dilakukan secara berulang sesuai dengan suhu dan kelembaban
yang dihasilkan dri tanaman.
2.4 Fungsi Komponen-Komponen Rangkaian Penyiram Tanaman Otomatis
2.4.1 Arduino Uno
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR
dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat
populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan
elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para
hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik
menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler
yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustakapustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja
dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan.
Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino
UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur
5
Universitas Sumatera Utara
Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah
pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah
resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah
untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO
memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:
Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan
dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang
memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan
dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok
dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan tegangan 5V
dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3V. Yang kedua ini merupakan sebuah pin yang tak terhubung, yang disediakan untuk
tujuan kedepannya
Sirkit RESET yang lebih kuat
Atmega 16U2 menggantikan 8U2
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan
keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 akan
menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah
sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan
Arduino, untuk suatu perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks dari
board Arduino.
6
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4.1.1 Refrensi Fitur Arduino Uno R3
Mikrokontroler
ATmega328
Tegangan pengoperasian
5V
Tegangan
input
yang
7-12V
disarankan
Batas tegangan input
6-20V
Jumlah pin I/O digital
14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog
6
Arus DC tiap pin I/O
40 Ma
Arus DC untuk pin 3.3V
50 Ma
32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan
Memori Flash
oleh bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
Referensi desain Arduino dapat menggunakan sebuah Atmega8, 168, atau
328, model saat ini menggunakan Atmega328, tetapi Atmega8 ditampilkan pada
skema sebagai referensi. Konfigurasi pin identik pada semua ketiga prosesor
tersebut. Arduino UNO dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah
power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal
(non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor
dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang
panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery
7
Universitas Sumatera Utara
dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari
konektor POWER.
Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6
sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt
mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa menjadi tidak
stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator
bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO. Range yang
direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:
VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang
menggunakan sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB
atau sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan
melalui pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack,
aksesnya melalui pin ini.
5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator
pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC
power jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (712). Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass
regulator, dan dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
GND. Pin ground.
Memori
8
Universitas Sumatera Utara
ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk
bootloader). Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan
sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(),digitalWrite(),
dan digitalRead().
Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat
memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai
sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu,
beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin
ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-keTTL.
External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu
sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau
penurunan
yang
besar,
atau
suatu
perubahan
nilai.
Lihat
fungsi
attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analogWrite().
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5,
setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara
9
Universitas Sumatera Utara
default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt,
dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan
menggunakan pin AREF dan fungsi analog Reference. Di sisi lain, beberapa pin
mempunyai fungsi spesial:
TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi
TWI dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan
analogReference.
Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara
khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk
melindungi yang memblock sesuatu pada board.
Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dengan port Atmega328. Pemetaan untuk
Atmega8, 168, dan 328 adalah identik.
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan
sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega 328
menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0
(RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega 16U2 pada channel board serial komunikasinya
melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software pada komputer.
Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan tidak ada driver
eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, pada Windows, sebuah file inf pasti
dibutuhkan.
Software
Arduino
mencakup
sebuah
serial
monitor
yang
memungkinkan data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan
TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui chip USB-to-
10
Universitas Sumatera Utara
serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi serial pada
pin 0 dan 1).
Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk komunikasi serial
pada beberapa pin digital UNO. Atmega328 juga mensupport komunikasi I2C
(TWI) dan SPI. Software Arduino mencakup sebuah Wire library untuk
memudahkan menggunakan bus I2C, lihat dokumentasi untuk lebih jelas. Untuk
komunikasi SPI, gunakanSPI library.
Arduino UNO dapat diprogram dengan software Arduino (download).
Pilih “Arduino Uno dari menu Tools > Board(termasuk mikrokontroler pada
board). Untuk lebih jelas, lihat referensi dan tutorial. ATmega328 pada Arduino
Uno hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan kita untuk mengupload
kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan pemrogram hardware eksternal.
ATmega328 berkomunikasi menggunakan protokol STK500 asli (referensi, file C
header). Kita juga dapat membypass bootloader dan program mikrokontroler
melalui kepala/header ICSP (In-Circuit Serial Programming); lihat instruksi untuk
lebih jelas. Sumber kode firmware ATmega16U2 (atau 8U2 pada board revisi 1
dan revisi 2) tersedia.
Kita dapat menggunakan software Atmel’s FLIP (Windows) atau
pemrogram DFU (Mac OS X dan Linux) untuk meload sebuah firmware baru.
Atau kita dapat menggunakan header ISP dengan sebuah pemrogram eksternal
(mengoverwrite bootloader DFU). Lihat tutorial user-contributed ini untuk
informasi selengkapnya. Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari
tombol reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah
cara yang memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan
11
Universitas Sumatera Utara
pada pada komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran
hardware (DTR) dari ATmega8U2/16U2 sihubungkan ke garis reset dari
ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini
dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip.
Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk
mengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino.
2.4.2 Sensor DHT22
Sensor DHT merupakan sensor suhu dan kelembaban dari Aosong
Electronic yang terdiri dari dua bagian yaitu sensor kelembaban kapasitif dan
thermistor. Sensor ini tidak memerlukan rangkaian pengendali sinyal dan ADC
karena menggunakan cipmikropengendali dengan keluaran sinyal digital (Aosong,
2012). DHT memiliki banyak varian, salah satunya yaitu DHT22 (AM2302)
dengan bagian yang terdiri dari VCC, Data, NC, dan GND.
2.4.3 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih),
maupun yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan
dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang
digunakan
sebelum
transistor
ditemukan.
Beberapa
keuntungan
LCD
dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan,
12
Universitas Sumatera Utara
tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor
CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi
piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan
baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane),
yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang
ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan. Dalam keadaan normal, cairan yang
digunakan memiliki warna cerah.
Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam
ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat
pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan. Keunggulan LCD adalah hanya
menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem
menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.
Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca
dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang
remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang
dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang
menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Lapisan film yang
berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami
elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada beberapa pasang
elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang
mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau
13
Universitas Sumatera Utara
penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai
bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain
seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter
digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan
mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam
satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan
baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
2.4.3 Driver Relay
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi
medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di
sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan
oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.
Logam ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan
elektromagnetis. Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam,
logam tersebut menjadi "magnet buatan" yang sifatnya sementara. Cara ini kerap
digunakan untuk membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam
ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus
listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke
lilitan diputuskan.
14
Universitas Sumatera Utara
2.4.4 Pompa Air
Pompa merupakan alat mekanis yang dipergunakan untuk memindahkan
air dari suatu tempat ke tempat lain dengan elevasi yang lebih tinggi.Pompa
biasanya didesain dengan dua (2) pengertian yang berbeda.Dengan hidraulik dan
persyaratan dari cairan sebagai pertimbangan. Untuk klasifikasi ini pompa dapat
disebut sebagai centrifugal, rotary, dan reciprocating.
Berdasarkan tipe atau pemakaian tertentu dari pompa, misalnya deep well
pump, pompa air kotor, pompa bahan kimia, dan lain-lain. Pada saat penentuan
suatu jenis pompa yang akan dipakai, maka ada beberapa pertimbangan yang
perlu diperhatikan. Diantaranya adalah : Head, Kapasitas, Sifat dari fluida yang
akan dipindahkan, Perpipaan dan Penggerak.
2.4.5 Power Supplay
Power Supply Unit (PSU) berfungsi untuk mengubah tegangan listrik (AC
220/230/240 V, 110/120 V) agar bisa digunakan oleh computer (DC 3,3 V, 5 V,
12 V). Besarnya listrik yang mampu ditangani power supply ditentukan oleh
dayanya dan dihitung dengan satuan Watt. Power Supply adalah sebuah perangkat
yang ada di dalam CPU yang berfungsi untuk menyalurkan arus listrik ke
berbagai peralatan computer. Power supply yang berkualitas kurang baik dapat
menghasilkan tegangan DC yang tidak rata dan banyak riaknya (ripple). Jika
digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama akan menyebabkan kerusakan
pada komponen computer, misalnya Hard disk.
15
Universitas Sumatera Utara