Modul 4: Sistem Monitoring Greenhouse Otomatis Untuk Tanaman Sayuran

Assalamua'alaikum, ahlan wa sahlan, semoga Allah Meridhoi kita semua


MODUL 4

Sistem Monitoring Greenhouse Otomatis Untuk Tanaman Sayuran


1. Pendahuluan [Kembali] 

  1. Asistensi dilakukan 3x
  2. Presentasi dilakukan 1x

Adapun latar belakang kami mengambil judul tersebut adalah: Rumah kaca (greenhouse) memiliki berbagai kegunaan dalam pertanian dan hortikultura, yang semuanya bertujuan untuk menciptakan lingkungan yang terkendali dan optimal bagi pertumbuhan tanaman. Namun terbatasnya kemampuan manusia untuk memantau dan mengontrol secara real time, maka diperlukan sistem yang bisa memantau dan mengontrol sehingga dapat mengoptimalkan hasil pertanian dan mengurangi resiko kerusakan tanaman akibat cuaca ekstrim. Maka dari permasalahan ini kami merancang sebuah sistem yang mampu meminimalisir resiko yang dapat ditimbulkan oleh cuaca ekstrim. 


2. Tujuan [Kembali] 

  1. memantau dan mengontrol suhu, kelembaban, dan kondisi lingkungan di dalam greenhouse

  2. membantu petani membuat keputusan yang tepat dalam mengelola greenhouse

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Bahan




Resistor

a. Komponen Input
Sensor LDR

Sensor hujan

Sensor DHT11


sensor BMP180


Sensor LM35

b. Komponen Output
LED

LCD


Motor DC


c. Komponen Lainnya

Mikrokontroler

Arduino UNO


4. Dasar Teori [Kembali]

  1. Arduino Uno

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset.

Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya. 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.

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan computer, Arduino Uno lain, atau mikrokontroler lain. ATMega3282 ini menyediakan UART TTL (5v) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX dan 1 (TX).

Input dan Output3 Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor 20-50 Kohms.

Arduino Uno dapat beroperasi melalui koneksi USB atau power supply. Dalam penggunaan power supply dapat menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan jack adaptor pada koneksi port input supply.

Arduino memiliki 32 KB flash memory4 untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader.Arduino memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.

Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data satu persatu pada satuan waktu. Transmisi data pada komunikasi serial dilakukan per bit.


  1. LCD 16x2 

LCD (Liquid Crystal Display) merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menampilkan suatu data dapat berupa karakter, huruf, symbol maupun grafik. Karena ukurannya yang kecil maka LCD banyak dipasangkan dengan Mikrokontroller. LCD tersedia dalam bentuk modul yang mempunyai pin data, control catu daya, dan pengatur kontras.


Tabel spesifikasi LCD : 


  1. LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

  1. Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan bekerja untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), termistor, dan LDR.

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :

  1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.

  2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.

  3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.

  4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).

  5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor


  1. Sensor LDR

Resistor yang bergantung pada cahaya memiliki sifat tertentu yaitu mengingat kondisi pencahayaan di mana resistor tersebut disimpan. Efek memori ini dapat diminimalkan dengan menyimpan LDR di tempat yang terang sebelum digunakan. Penyimpanan ringan mengurangi waktu kesetimbangan untuk mencapai nilai resistansi yang stabil



  1. Sensor Rain

Modul sensor hujan merupakan alat yang mudah untuk mendeteksi hujan. Dapat digunakan sebagai saklar ketika tetesan air hujan jatuh melalui papan hujan dan juga untuk mengukur intensitas curah hujan. Potensiometer menyesuaikan sensitivitas. Kompatibel di semua papan

Spesifikasi umum:

Masukan Daya: +5V DC

Format output:

Keluaran Peralihan Digital (0 dan 1)

Keluaran tegangan analog A0


grafik respon sensor hujan :


  1. Sensor DHT11

Sensor DHT11 adalah module sensor yang berfungsi untuk mensensing objek suhu dan kelembaban yang memiliki output tegangan analog yang dapat diolah lebih lanjut menggunakan mikrokontroler. Module sensor ini tergolong kedalam elemen resistif seperti perangkat pengukur suhu seperti contohnya yaitu NTC. Kelebihan dari module sensor ini dibanding module sensor lainnya yaitu dari segi kualitas pembacaan data sensing yang lebih responsif yang memiliki kecepatan dalam hal sensing objek suhu dan kelembaban, dan data yang terbaca tidak mudah terinterferensi. Sensor DHT11 pada umumnya memiliki fitur kalibrasi nilai pembacaan suhu dan kelembaban yang cukup akurat. Penyimpanan data kalibrasi tersebut terdapat pada memori program OTP yang disebut juga dengan nama koefisien kalibrasi. Sensor ini memiliki 4 kaki pin, dan terdapat juga sensor DHT11 dengan breakout PCB yang terdapat hanya memiliki 3 kaki.


Tegangan masukan : 5 Vdc  

Rentang temperatur :0-50 ° C kesalahan ± 2 ° C  

Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error


  1. Driver L293D

IC L293D adalah IC yang didesain khusus sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian dari mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D terdiri dari 4 buah driver motor DC dapat digunakan secara sendiri sendiri dengan kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap drivernya. Penggunaan pin dari driver hanya memerlukan 2 pasang pin untuk menyuplai motor kiri serta kanan apakah mengarah ke depan, ke belakang, ke kiri, atau ke kanan. Dalam rangkaian driver motor L293D terdapat sambungan langsung menuju pin digital yang dikhususkan untuk menggerakkan motor servo sehingga dapat diaplikasikan dengan mudah.

Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D 

  1. Pin ENABLE berfungsi untuk mengijinkan driver menerima perintah untuk menggerakan motor DC. 

  2. Pin INPUT adalah pin input sinyal kendali motor DC 

  3. Pin OUTPUT adalah jalur output masing-masing driver yang dihubungkan ke motor DC 

  4. Pin Vss / Vcc adalah jalur input tegangan sumber driver motor DC. 

  5. Pin GND (Ground) adalah jalur yang harus dihubungkan ke ground, pin GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah pendingin kecil. 


Fitur Driver Motor DC Driver 

Motor DC IC L293D memiliki fitur lengkap untuk sebuah driver motor DC sehingga dapat diaplikasikan dalam beberapa teknik driver motor DC dan dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa jenis motor DC. Feature yang dimiliki driver motor DC IC L293D sesuai dengan datasheet adlah sebagai berikut: 

  1. Wide Supply-Voltage Range: 4.5 V to 36 V 

  2. Separate Input-Logic Supply 

  3. Internal ESD Protection 

  4. Thermal Shutdown 

  5. High-Noise-Immunity Inputs 

  6. Functionally Similar to SGS L293 and SGS L293D 

  7. Output Current 1 A Per Channel (600 mA for L293D)


  1. Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat). arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap magnet utara. Saat ini, karena kutub utara bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti

Untuk menggerakkannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub-kutub tersebut terjadi, kutub kutub selatan akan berhadap-hadapan dengan kutub magnet selatan dan kutub kutub utara akan berhadapan dengan kutub magnet utara. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi untuk menolak sehingga berputar memutar dengan kumparan utara dengan magnet selatan dan kumparan selatan dengan magnet utara. Pada saat ini, arus yang mengalir ke balik dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan. 


  1. Sensor BMP180

Sensor BMP180 adalah sebuah sensor tekanan barometrik digital (digital barometric pressure sensor) untuk membaca tekanan yang dibuat oleh perusahaan Bosch Sensortec yang berkinerja sangat tinggi dan presisi yang dapat diaplikasikan pada semua perangkat bergerak seperti smartphone, komputer tablet, dan peralatan olahraga portabel.  

Sensor ini bekerja dengan menggunakan tegangan 3.3 volt, sensor ini dapat berkomunikasi dengan cara menghubungkan antara mikro dengan sensor melalui jalur komunikasi serial yaitu SCL (Clock) dan SDA (Data). Berikut adalah grafik respon sensor tekanan barometrik BMP180.


  1. Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

3 pin LM35 menunjukkan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara di sekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara di sekitarnya .

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antena penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan menggunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:

  • Calibrated Directly in Celsius (Centigrade) 

  • Linear + 10-mV/°C Scale Factor 

  • 0.5°C Ensured Accuracy (at 25°C) 

  • Rated for Full −55°C to 150°C Range 

  • Suitable for Remote Applications 

  • Low-Cost Due to Wafer-Level Trimming 

  • Operates From 4 V to 30 V 

  • Less Than 60-μA Current Drain 

  • LowSelf-Heating, 0.08°C in Still Air 

  • Non-Linearity Only ±¼°C Typical 

  • Low-Impedance Output, 0.1 Ω for 1-mA Load


Grafik respon sensor 

Komentar

Posting Komentar