BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Parameter Tanah Tanah merupakan hasil transformasi zat-zat mineral dan organik di muka daratan bumi (Sutanto, 2009). Dapat dikatakan bahwa tanah adalah sumber utama penyedia zat hara bagi tumbuhan. Tanah juga adalah tapak utama terjadinya berbagai bentuk zat di dalam daur makanan (Nasoetion, 2009). Komponen tanah tersusun antara satu dengan yang lain membentuk tubuh tanah. Adapun data parameter tanah didapatkan dari hasil pengujian di laboratorium maupun dari hasil interpolasi data-data tanah yang sudah ada. Hasil dari nilai parameter tanah inilah yang menjadi masukan untuk pengukuran dan analisa selanjutnya. (Ismail dan Wijaya, 2006) Untuk mendapatkan hubungan antara berat isi, kadar air, angka pori dan lain-lain, maka kita anggap bahwa massa tanah tersebut dalam sistem tiga tingkat yaitu: Udara, air dan butir-butir padat seperti tertera pada Gambar 2.1.

7 http://digilib.mercubuana.ac.id/

8

Gambar 2.1 Penampang Struktur Tanah Dalam Sistem Tiga tingkat Dari gambar 2.1 terlihat bahwa V atau volume tanah merupakan penjumlahan dari volume butir padat (Vs) dan volume pori/rongga (Vv). Sedangkan berat tanah (W) merupakan penjumlahan dari berat udara (Ws), berat air (Ww), dan berat butir padat (Ws). (Pusparini dan Atdhitia, 2008)

2.1.1 Hubungan Antara Angka Pori, Berat Jenis, Berat, dan Derajat Kejenuhan Angka pori menunjukkan seberapa besar ruang kosong yang disebut pori-pori tanah terhadap ruang padat. Pori-pori inilah yang nanti akan terisi air atau butiran tanah yang lebih kecil, sehingga siat dari tanah pun berubah. Nilai ini merupakan hubungan volume tanah yang umum dipakai, didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori (VV) dan volume butiran padat (VS ) yang disebut angka pori (e).

http://digilib.mercubuana.ac.id/

9

Specific gravity (Gs) atau berat jenis adalah perbandingan antara berat satuan butir dengan berat satuan volume. Rumus untuk menghitung berat jenis dapat ditulis sebagai berikut: 𝐺𝑠 =

𝛾𝑠 𝛾𝑤

( (2.1)

Dimana: Gs = berat jenis tanah γs= berat satuan butir γw= berat satuan volume Berat jenis tanah merupakan nilai dari perbandingan berat tanah per satuan volume. Rumus berat jenis tanah dapat ditulis sebagai berikut: 𝑊 𝛾= 𝑉

( (2.2)

Dimana: γ =berat jenis tanah W = berat tanah V = Volume tanah Nilai derajat kejenuhan (S) merupakan perbandingan antara volume air dengan volume pori atau dapat dirumuskan, 𝑉𝑤 𝑆= 𝑉𝑉 Dimana: S = derajat kejenuhan


( (2.3)

10

Vw = volume air Vv = volume pori Jika tanah dalam keadaan jenuh, maka S = 1. (Yanto, 2008) Berbagai macam derajat kejenuhan tanah ditampilkan pada Tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah Keadaan Tanah Tanah kering Tanah agak lembab Tanah lembab Tanah sangat lembab Tanah basah Tanah Jenuh

Derajat Kejenuhan S 0 0 - 0,25 0,26 - 0,50 0,51 - 0,75 0,76 - 0,99 1

Sumber: Pendekatan Nilai Kepadatan Daya Dukung Tanah Kohesif di Lapangan Menggunakan Alat Uji Resistif/ Geolistrik. 2008

2.2 Pencahayaan Tanaman Cahaya merupakan salah satu bagian terpenting dalam proses fotosintesis untuk

menghasilkan

energi

sebagai

bahan

bakar

pada

pertumbuhan

tanaman.Fotosintesis hanya akan terjadi bila tanaman memperoleh cukup cahaya setiap hari. Jenis tanaman yang berbeda membutuhkan jumlah sinar yang berbeda pula yakni ada tanaman yang membutuhkan sinar langsung dan ada juga tanaman yang tidak membutuhkan sinar langsung serta ada pula tanaman yang membutuhkan sedikit sinar langsung dari matahari. Pada umumnya tanaman penghasil daun lebih sedikit membutuhkan sinar, sedangkan tanaman bunga dan tanaman pangan termasuk bibit sangat membutuhkan sinar yang cerah dan relatif


11

lebih banyak (Lingga, 1999). Respon tanaman terhadap radiasi matahari pada dasarnya dibagi menjadi tiga aspek, yaitu : 1. Intensitas cahaya Intensitas cahaya adalah banyaknya energi yang diterima oleh suatu tanaman per satuan luas dan per satuan waktu (kal/cm2/hari). Pengertian intensitas disini termasuk dalam lamanya penyinaran yaitu lama matahari bersinar

dalam

satuan

hari.

Pengaruh

intensitas

cahaya

terhadap

pertumbuhan dan perkembangan tanaman sejauh mana erat dengan proses fotosintesis. Semakin besar jumlah energi yang tersedia akan memperbesar jumlah hasil fotosintesis sampai dengan maksimum. Untuk menghasilkan berat kering yang maksimal, tanaman memerlukan intensitas cahaya penuh. Pada proses fotosintesis, besarnya kuat cahaya minimal 100-200 ft-c.

2. Kualitas cahaya Cahaya matahari yang sampai ada tajuk atau kanopi tanaman tidak semuanya dapat dimanfaatkan,sebagian dari cahaya tersebut diserap, sebagian ditransmisikan, bahkan dipantulkan kembali. Kualitas cahaya matahari ditentukan oleh panjang gelombangnya. Radiasi dengan panjang gelombang 400-700 nm adalah yang digunakan untuk proses fotosintesis. Pengaruh kualitas cahaya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman telah banyak diselidiki, dimana diketahui bahwa spektrum yang nampak diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Apabila tanaman ditumbuhkan pada cahaya biru saja daunnya akan berkembang secara normal, namun batangnya


12

akan menunjukkan tanda-tanda tehambat pertumbuhannya. Apabila tanaman ditumbuhkan pada cahaya kuning saja, cabang-cabangnya akan berkembang. tinggi dan kurus dan daunnya kecil-kecil. Hal ini membuktikan bahwa cahaya biru dan merah memegang peranan penting dalam proses fotosintesis.

3. Fotoperiodesitas Fotoperiodesitas atau panjang hari adalah panjang atau lamanya siang hari dihitung mulai dari matahari terbit sampai terbenam ditambah lamanya keadaan remang-remang. Panjang hari berubah beraturan sesuai dengan deklinasi matahari dan berbeda pada setiap tempat menurut garis lintang. Pada daerah equator panjang hari sekitar 12 jam per harinya, semakin jauh dari equator panjang hari dapat lebih atau kurang sesuai dengan pergerakan matahari (Sunu dan Wartoyo, 2006).

2.2.1 Fotosintesis Fotosintesis adalah suatu proses metabolisme dalam tanaman untuk membentuk karbohidrat yang menggunakan karbondioksida (CO2) dari udara dan air dari dalam tanah dengan bantuan sinar matahari dan klorofil. Klorofil berfungsi sebagai penangkap energi matahari. energi cahaya 12H2O + 6CO2 +

C6H12O6 + 6O2 Klorofil

Reaksi fotosintesis terdiri dari:


13

1. Fase terang (reaksi yang memerlukan cahaya) 2. Fase gelap (reaksi yang tidak memerlukan cahaya) Cahaya mempengaruhi fotosintesis berdasarkan intensitas cahaya, kualitas cahaya dan lamanya penyinaran. Pengaruh unsur cahaya tertuju pada pertumbuhan vegetatif dan generatif. Tidak semua energi cahaya matahari dapat diserap oleh tanaman. Cahaya yang dapat dilihat atau cahaya tampak saja yang berpengaruh pada tanaman dalam kegiatan fotosintesis (Jumin, 2008). Menurut Santoso (2010), respon fisiologis tanaman hias dan bunga terhadap cahaya dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Radiasi 700-800 nm (Infra merah) : tanaman akan meninggi akibat internodia memanjang. 2. Radiasi 610-700 nm (merah) : fotosintesis pada puncak aktivasinya sehingga berefek morfogenetik. 3. Radiasi 510-610 nm (hijau-kuning) : respon fotosintesis minimum. 4. Radiasi 410-500 nm (biru) : fotosintesis akan aktif. 5. Radiasi 280-400 nm (ultra violet) : daun tanaman menebal dan padat sehingga pertumbuhan batang memendek. 6. Radiasi kurang dari 280 nm (ultra violet pendek) : cahaya yang tidak menguntungkan bagi tanaman, karena mengakibatkan kematian. Sehingga cahaya yang memiliki radiasi 400-750 nm merupakan cahaya yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman.


14

2.3 Thingspeak ThingSpeak merupakan open source Internet of Things aplikasi untuk menyimpan dan mengambil data dari hal-hal yang menggunakan HTTP melalui Internet atau melalui Local Area Network.

Gambar 2.2 Blok Diagram Thingspeak Fitur dari Thingspeak :  Open API  Real-time data collection  Geolocation data  Data processing  Data visualizations  Device status messages  Plugins Internet of Things (IOT) menyediakan akses ke berbagai perangkat embedded

dan

memungkinkan

layanan web. kita

untuk

ThingSpeak adalah platform IOT mengumpulkan,


menyimpan,

yang

menganalisis,

15

memvisualisasikan, dan bertindak atas data dari sensor atau aktuator, seperti Arduino, Raspberry Pi , BeagleBone Hitam, dan perangkat keras lainnya. Misalnya, dengan ThingSpeak kita dapat membuat aplikasi sensor-logging, aplikasi pelacakan lokasi. ThingSpeak berfungsi sebagai pengumpul data yang mengumpulkan data dari perangkat node dan juga memungkinkan data yang akan diambil ke dalam lingkungan perangkat lunak untuk analisis historis data. (Ulan, 2016)

Gambar 2.3 Logo Thingspeak

2.4 Virtuino Aplikasi Virtuino untuk Android adalah aplikasi yang diciptakan oleh Ilias Lamprou. Virtuino memungkinkan setiap orang (termasuk orang-orang yang tidak mempunyai basic programming) untuk memonitoring atau mengontrol data yang terhubung dengan mikrokontroller arduino. Virtuino Menggunakan antarmuka grafis yang memungkinkan pengguna untuk drag-and-drop sebuah objek visual untuk menciptakan tampilan data sensor atau aktuator pada sistem Android, yang pada saat ini dipakai oleh banyak perangkat handphone. Aplikasi memiliki fitur memantau data atau mengontrol arduino dengan koneksi : 1. Bluetooth 2. Ethernet Shield 3. Wi-Fi module ESP8266-01


16

4. Short Message Service 5. Web Thingspeak

Gambar 2.4 Logo Virtuino

2.5 Arduino Uno Arduino adalah pengendali mikro single board yang bersifat open-source, diturunkan dari wiring-platform. Hardwarenya menggunakan prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman Arduino yang bersifat powerfull dan mudah digunakan. Secara umum Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu: a. Hardware papan input/output (I/O) b. Software Arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library untuk pengembangan program. Arduino

UNO

adalah

modul

elektronik

open

source

berbasis

mikrokontroller Atmel AVR Atmega328.Arduino Uno memiliki 14 pin digital input/output, dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, sebuah resonator keramik (kristal) 16 MHz, sebuah konektor USB, sebuah jack adaptor 12 V, ICSP header, dan tombol reset. (Wibowo, 2015)


17

Board ini bisa digunakan untuk membuat robotika yang tertarik untuk obyek interaktif. Arduino bisa menerima input dari berbagai system dan dapat digunakan utnuk menggerakan servo motor, lampu LED, actuator, dna lainnya. Arduino ini menggunakan Bahasa C/C++ yang disederhanakan. Sedangkan program untuk uploadernya bisa diunduh secara bebas. Jadi mudah sekali untuk dipelajari. Software Arduino bisa berjalan di Windows, GNU/Linux, MacOS. Gambar 2.5 menunjukkan bentuk board Arduino Uno.

Gambar 2.5 Arduino Uno Sumber tegangan Arduino Uno dapat diberikan melalui koneksi USB maupun power supply external. Sumber tegangan dipilih secara otomatis. Sumber tegangan external bisa berasal dari adaptor AC to DC maupun baterai. Konektor adaptor menggunakan konektor 2,1 mm. board Arduino Uno dapat dioperasikan dengan menggunakan sumber tegangan 6 V sampai dengan 12 V. jika board menggunakan tegangan kurang dari 7 V, maka pin 5 V Arduino akan mengeuarkan tegangan kurang dari 5 V dna membuat board menjadi tidak stabil. Jika menggunakan tegangan di atas 12 V, regulator tegangan pada Arduino akan overheat dan merusak board, sehingga tegangan yang direkomendasikan adalah 7 V sampai 12 V DC.


18

Arduino Uno dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino IDE. ATmega328 pada Arduino memiliki sistem burned dengan boot loader yang memungkinkan untuk mengunggah source code ke dalam Arduino tanpa menggunakan hardware external untuk memprogram. Software Arduino termasuk di dalamnya serial monitor yang dapat menampilkan data secara textual untuk dikirim menuju maupun dari board Arduino. Led transmitter dan receiver pada board akan menyala ketika data dikirim melalui serial chip USB dan ketika USB dihubungkan ke komputer. IDE Arduino terdiri dari: a. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing. b. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah microkontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh microkontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini. c. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari Komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino. Gambar 2.6 adalah contoh tampilan IDE Arduino dengan sebuah sketch yang baru dibuka.


19

Gambar 2.6 Tampilan Awal IDE Arduino

2.6 Modul Wi-Fi ESP8266-01 ESP8266-01 adalah sebuah komponen chip terintegrasi yang didesain untuk keperluan dunia masa kini yang serba tersambung. Chip ini menawarkan solusi networking Wi-Fi yang lengkap dan menyatu, yang dapat digunakan sebagai penyedia aplikasi atau untuk memisahkan semua fungsi networking Wi-Fi ke pemproses aplikasi lainnya. ESP8266 memiliki kemampuan on-board processing dan storage yang memungkinkan chip tersebut untuk diintegrasikan dengan sensor - sensor atau dengan aplikasi alat tertentu melalui pin input output hanya dengan pemrograman singkat. Tabel 2.2 merupakan karakteristik ESP8266-01.


20

Tabel 2.2 Karakteristik Modul Wi-Fi ESP 8266-01 Karakteristik Modul Wi-Fi ESP 8266-01 802.11 b/g/n Wifi Direct (P2P) Integrated TCP/IP protocol stack Integrated TR switch, balun, LNA, power amplifier and matching Network +19.5dBm output power in 802.11b mode Power down leakage current of <10Ua

Integrated low power 32-bit CPU SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4ms guard interval

1MB Flash Memory

Supply 3.3VDC

Dengan

level

yang

tinggi

Wake up and transmit packets in < 2ms Standby power consumption of < 1.0mW (DTIM3)

berupa

on-chip

yang

terintegrasi

memungkinkan external sirkuit yang ramping dan semua solusi, termasuk modul sisi depan, didesain untuk menempati area PCB yang sempit. Perlu diperhatikan bahwa modul ESP8266 bekerja dengan tegangan maksimal 3,6V. ESP8266-01 diperintah menggunakan AT Command, perintah AT Command dapat dilihat pada tabel 2.3, untuk pin out dapat dilihat pada Gambar 2.7. Tabel 2.3 Perintah AT Command modul ESP8266-01 COMMANDS AT AT+CWMODE AT+CWJAP AT+RST AT+GMR AT+CIPSTART AT+CIPSEND AT+CIPCLOSE AT+CIFSR

DESCRIPTION Tests AT start up. Sets the Wi-Fi mode (Station/AP/Station+AP). Connect to an AP. Restarts the module. Checks version information Establishes TCP connection, UDP transmission or SSL connection Sends data Closes TCP/UDP/SSL connection Gets the local IP address


21

Gambar 2.7 Pin – pin modul Wi-Fi ESP8266-01

2.7 SOIL MOISTURE SENSOR Soil moisture sensor mampu mengukur kadar air di dalam tanah, dengan 2 buah probe pada ujung sensor. Sensor ini bisa dimasukkan ke dalam tanah untuk mengukur kelembaban yang terkandung dalam tanah. Gambar 2.8 merupakan gambar sensor kelembaban tanah.

Gambar 2.8 Soil Moisture Sensor Konduktansi elektrikal pada tanah dapat diukur dengan mudah menggunakan dua buah konduktor logam yang terpisah di dalam tanah, kecuali tanah mengandung banyak garam sehingga mengubah konduktivitas air dan dapat mengacaukan pengukuran. (Devika dkk, 2014) Untuk pendeteksian secara presisi menggunakan mikrokontroler atau arduino, dapat menggunakan keluaran analog (sambungan dengan pin ADC atau analog input pada mikrokontroler) yang akan memberikan nilai kelembaban pada


22

skala 0 V(relatif terhadap GND) hingga vcc (tegangan catu daya). Modul ini dapat menggunakan catu daya antara 3,3 volt hingga 5 volt sehingga fleksibel untuk digunakan pada berbagai macam mikrokontroler. (Prasetyo, 2015) Tegangan output sensor antara 0 hingga 4,2V dengan arus 35mA. Terdapat tiga pin konektor pada sensor, yaitu analog output, ground, dan VCC. Sensor dapat membaca kelembaban tanah dengan nilai sebagai berikut: a. Tanah dianggap kering jika nilai kelembaban tanah adalah 0-200. b. Tanah dianggap lembab jika nilai kelembaban tanah adalah 201-600. c. Tanah dianggap basah (di dalam air) jika nilai kelembaban tanah adalah 601950.

Nilai keluaran sensor dapat dikonversikan ke nilai tegangan output sensor. Rumus untuk mengkonversi nilai keluaran sensor yang terbaca pada serial monitor menjadi satuan voltase adalah sebagai berikut: Bit Vout = × Vcc 1024 Di mana: Vout = tegangan keluaran sensor Bit = nilai kelembaban tanah yang terbaca pada sensor Vcc = tegangan input sensor (Ihsan dkk, 2012)


( (2.4)

23

2.8 SENSOR LIGHT DEPENDENT RESISTOR Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap. Dalam satu set sensor LDR tipe KY-018 sensitivitas pendeteksian dapat diatur dengan memutar potensiometer yang terpasang di modul pemroses. Untuk pendeteksian secara presisi menggunakan mikrokontroler atau arduino, dapat menggunakan keluaran analog (sambungan dengan pin ADC atau analog input pada mikrokontroler ) yang akan memberikan nilai kecerahan pada skala 0 V (relatif terhadap GND) hingga vcc (tegangan catu daya). Modul ini dapat menggunakan catu daya antara 3,3 volt hingga 5 volt sehingga fleksibel untuk digunakan pada berbagai macam mikrokontroler. Gambar 2.9 merupakan gambar sensor cahaya.

Gambar 2.9 Modul Sensor Cahaya Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm


24

(kΩ) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang. LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam Rangkaian Elektronika sebagai sensor pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling, Shutter Kamera, Alarm dan lain sebagainya. Gambar 2.10 merupakan gambar simbol serta bentuk LDR.

Gambar 2.10 Simbol dan Bentuk LDR Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Gambar 2.11 merupakan gambar konstruksi sensor LDR.

Gambar 2.11 Kontruksi Sensor LDR


25

Prinsip kerja sensor ini yaitu pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang.

2.9

SENSOR DHT22 DHT22 adalah sebuah sensor untuk mengukur temperatur maupun kelembaban udara, sensor ini memiliki sistem penerimaan data yang basic dan terhitung lamban sehingga sensor ini cocok digunakan untuk user yang baru belajar mengenai data logger. Sensor DHT ini memiliki dua bagian yaitu bagian sistem kelembaban kapasitif dan termisator. Sinyal digital yang dihasilkan oleh sensor ini mudah di baca oleh mikrokontroller apapun. Gambar 2.12 merupakan gambar sensor suhu dan kelembaban udara DHT22 berserta pin-nya.


26

Gambar 2.12 Bentuk DHT22 beserta Pin Out Spesifikasi Teknis DHT22 / AM-2302:  Rentang catu daya: 3,3 - 6 Volt DC (tipikal 5 VDC)  Konsumsi arus pada saat pengukuran antara 1 hingga 1,5 mA  Konsumsi arus pada moda siaga antara 40-50 µA  Sinyal keluaran: digital lewat bus tunggal dengan kecepatan 5 ms / operasi (MSB-first)  Elemen pendeteksi: kapasitor polimer (polymer capacitor)  Jenis sensor: kapasitif (capacitive sensing)  Rentang deteksi kelembapan / humidity sensing range: 0-100% RH (akurasi ±2% RH)  Rentang deteksi suhu / temperature sensing range: -40° ~ +80° Celcius (akurasi ±0,5°C)  Resolusi sensitivitas / sensitivity resolution: 0,1%RH; 0,1°C  Pengulangan / repeatibility: ±1% RH; ±0,2°C  Histeresis kelembapan: ±0,3% RH  Stabilitas jangka panjang: ±0,5% RH / tahun


27

 Periode pemindaian rata-rata: 2 detik  Ukuran: 25,1 x 15,1 x 7,7 mm

2.10 SENSOR ULTRASONIK Sensor ultrasonik adalah sensor yang digunakan untuk melakukan pengukuran jarak. (Andrianto, 2013). Sensor ultrasonik mampu mendeteksi jarak benda menggunakan gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz.

Gambar 2.13 Sensor Ultrasonik Gambar 2.13 Menunjukkan bentuk sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik.Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh reciever ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya(bidang pantul).


28

Gambar 2.14 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik Gambar 2.14 menunjukkan prinsip kerja dari sensor ultrasonik, yaitu sebagai berikut: 1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik. 2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal /gelombang dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Untuk mengukur jarak menggunakan satuan cm sinyal diubah menjadi 0.034 cm/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan oleh sebuah bidang dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik. 3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus: 0.034 × 𝑡 𝑆= 2


( (2.5)

29

Dimana: S = jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul t = selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.

Gambar 2.15 Prinsip Kerja Pengukuran Kapasitas Penampungan Air Gambar 2.15 menunjukkan prinsip kerja dari sensor ultrasonik sebagai pengukur isi kapasitas tangki. Sensor ultrasonik pada prinsipnya adalah untuk mengukur jarak benda dari sensor. Jika kita letakan alat untuk mengukur ketinggian air maka yang diukur adalah jarak air dari sensor. Misalnya pada wadah dengan ketinggian 19 cm dalam keadaan wadah kosong jarak yang terbaca sensor adalah 19 cm seharusnya adalah 0 cm. Agar jarak yang ditampilkan sesuai maka menggunakan rumus : 𝑍=𝑋−𝑌 Dimana: X = Jarak antara sensor ke dasar tangki Y = Jarak yang terbaca oleh sensor Z = Jarak yang ditampilkan


(2.6)

30

2.11 KEYPAD 1x4 Keypad adalah saklar-saklar push button yang disusun secara matriks yang berfungsi untuk menginput data seperti, input pintu otomatis, input absensi, input data logger dan sebagainya. Saklar-saklar push button yang menyusun keypad yang digunakan umumnya mempunyai 5 kaki dan 2 kondisi, kondisi pertama yaitu pada saat saklar tidak ditekan, maka antara kaki pin tidak terhubung (berlogika 1), sedangkan pada kondisi kedua adalah saat saklar ditekan, maka kaki pin akan terhubung dan berlogika 0). Keypad akan tersusun secara matrik dengan kondisi satu kaki menjadi indeks kolom, satu kaki menjadi indeks baris dan satu kaki menjadi common. Susunan matrik keypad 1x4 tidak hanya terdiri dari satu saklar, akan tetapi tersusun dari 4 saklar dalam kondisi terhubung antara indeks baris, kolom dan common yang ditunjukkan pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Bentuk beserta Pin Out Keypad 1x4


31

2.12 MODUL RELAY Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Elektromagnet (Coil) 2. Armature 3. Switch Contact Point (Saklar) 4. Spring Berdasarkan Gambar 2.17, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan koil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila kumparan koil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik kontak Poin ke posisi close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil. (Kho, 2015)


32

Gambar 2.17 Bagian-Bagian Relay Modul relay beroperasi secara elektrikal yang melakukan switch on maupun off menggunakan tegangan dan/atau arus yang lebih besar dari tegangan maupun arus mikrokontroler. Pada relay, tidak ada sambungan antara tegangan rendah pada rangkaian dari mikrokontroler, dan tegangan tinggi rangkaian. Relay memproteksi setiap rangkaian yang satu dengan yang lain. Setiap channel pada modul relay memiliki 3 output yaitu Normally close (NC), COM, dan Normally open (NO). Relay akan bekerja berdasarkan sinyal trigger input. Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi close (tertutup) sedangkan Normally open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi open (terbuka).

Gambar 2.18 Modul Relay 2 Channel


33

Pada Gambar 2.18 merupakan bentuk modul relay dengan keterangan pin sebagai berikut: 1. VCC : 5V DC 2. COM : 5V DC 3. IN1 : high/low output 4. IN2 : high/low output 5. GND : ground

2.13 LIQUID CRISTAL DISPLAY (LCD) I2C 20x4 LCD (Liquid Crystal Display) 20x4 ini dapat digunakan untuk menampilkan karakter sebanyak 80 karakter. LCD banyak digunakan pada peralatan elektronika yang harus menampilkan data-data yang ingin dilihat dari peralatan tersebut. Gambar 2.19 merupakan bentuk dari LCD (Liquid Crystal Display) 20x4.

Gambar 2.19 Bentuk Liquid Crystal Display (LCD) 20x4 Pada sistem ini akan menggunakan LCD yang dirangkaikan dengan I2C/TWI Connector. LCD tipe ini didesain untuk meminimalkan penggunaaan


34

pin pada saat menggunakan display LCD 20x4. Normalnya sebuah LCD 20x4 akan membutuhkan sekurang-kurangnya 8 pin Arduino dan 1 buah potensiometer untuk dapat diaktifkan. Namun LCD tipe ini membuat perangkaian hanya memerlukan 2 pin yaitu SDA dan SCL. Gambar 2.20 merupakan bentuk bagian belakang Liquid Crystal Display (LCD) 20x4 beserta pin-nya.

Gambar 2.20 Bagian belakang LCD dan modul I2C beserta pin-nya Spesifikasi :  I2C Address: 0x3F & 0x27  Backlight (Blue with white char color)  Supply voltage: 5V  Size:82x35x18 mm  Weight:40 gram

2.14 POMPA AIR Pompa air adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat yang lain, melalui media pipa (saluran) dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan


35

berlangsung terus menerus. Pompa yang digunakan bekerja pada tegangan 12 V DC. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap (suction) dan bagian tekan (discharge). Perbedaan tekanan tersebut dihasilkan dari sebuah mekanisme misalkan putaran roda impeler yang membuat keadaan sisi hisap vakum. Pada Gambar 2.21 merupakan bentuk pompa air DC.

Gambar 2.21 Bentuk Pompa Air DC Perbedaan tekanan inilah yang mengisap cairan sehingga dapat berpindah dari suatu reservoir ke tempat lain. Pada jaman modern ini, posisi pompa menduduki tempat yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Ada beberapa jenis pompa air yang bisa kita dapati yaitu : a. Pompa Internal Pompa jenis ini harus selalu berada didalam air, karena pompa seperti ini akan menciptakan panas yang cukup tinggi dan memerlukan air untuk mendinginkan motornya. Keuntungan dari pompa internal adalah harganya yang relatif rendah.


36

b. Pompa Eksternal Pompa eksternal cenderung berharga tinggi. Akan tetapi, pompa yang diletakkan diluar air tidak akan menghasilkan panas terhadap air.

2.15 LAMPU GROWTH LED Cahaya matahari merupakan sinar polikromatik yang terdiri dari berbagai warna mulai merah hingga ungu. Faktanya, hanya ada dua spektrum warna yang digunakan pada proses fotosintesis, yaitu warna biru dengan panjang gelombang 400-520 nm dan warna merah dengan panjang gelombang 610-720 nm. Warna biru untuk fase pertumbuhan vegetatif (pertumbuhan daun dan batang) dan warna merah untuk fase generatif (pembungaan dan pembuahan). Sementara itu, untuk warna lain sebenarnya tidak terlalu mempengaruhi proses fotosintesis. Cahaya buatan bisa diperoleh dari pantulan cahaya lampu karena mudah diperoleh dan mudah dalam merakitnya. Cahaya buatan atau growing light kini sudah banyak tersedia yang warna utamanya terdiri dari warna biru dan merah. Growing light digunakan untuk membantu proses fotosintesis pada tanaman yang kekurangan cahaya matahari seperti didalam rumah (Soeleman dan Donor, 2013).

Gambar 2.22 Bentuk lampu Growth LED


37

Pada penelitian Shimizu et. al. (2011), penggunaan lampu LED lebih baik jika dibandingkan dengan penggunaan lampu neon dalam menumbuhkan tanaman yang lebih sehat dan lebih cepat.

2.16 BUZZER Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma. Buzzer ditunjukkan pada Gambar 2.23. (Nurcahya, 2014)

Gambar 2.23 Bentuk Buzzer Buzzer terdiri dari alat penggetar yang berupa lempengan yang tipis dan lempengan logam tebal. Bila kedua lempengan diberi tegangan maka elektron dan proton akan mengalir dari lempengan satu ke lempengan lain. Kejadian ini dapat menunjukkan bahwa gaya mekanik dan dimensi dapat digantikan oleh muatan listrik. Bila buzzer mendapatkan tegangan maka lempengan 1 dan 2 bermuatan listrik. Dengan adanya muatan listrik maka terdapat beda potensial di kedua lempengan, beda potensial akan menyebabkan lempengan 1 bergerak saling bersentuhan dengan lempengan 2. Diantara lempengan 1 dan 2 terdapat rongga


38

udara, sehingga apabila terjadi proses getaran di rongga udara maka buzzer akan menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Buzzer biasanya digunakan sebagai alarm. Frekuensi suara yang keluar dari buzzer mencapai 1-5 KHz. (Sumarno dkk, 2013)

2.17 APROKSIMASI KESALAHAN Pengukuran adalah kegiatan membandingkan sesuatudengan ukuran tertentu. Hasil kegiatan mengukur bukan merupakansuatu yang eksak, tetapi merupakan hasil aproksimasi (hampiran atau pembulatan). Kesalahan adalah selisih antara ukuran sebenarnya dengan hasil pengukuran. Salah

mutlak

adalah

kesalahan

maksimum

yang

mungkin

terjadi.Kesalahan yang sebenarnya mungkin saja terjadi lebih besar dari pada salah mutlak. Besar salah mutlak dapat dirumuskan seperti pada rumus (2.7). 𝑆𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑀𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘 =

1 × 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙 2

(2.7)

Toleransi pengukuran ialah selisih antara pengukuran terbesar yang diterima dan pengukuran terkecil yang diterima. Batas atas pengukuran dapat dirumuskan seperti pada rumus (2.7). (Sugiyono, 2007) ( 𝑏𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 + 𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘

(2.8)

Batas bawah pengukuran dapat dirumuskan sebagai berikut: ( 𝑏𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘


(2.9)

39

Salah Relatif (nisbi)

merupakan besar kecilnya kesalahan hasil

pengukuran sebenarnya dapat ditentukan oleh ketelitian alat ukur yang digunakan. Oleh karena itu harus dipilih alatukur yang sesuai dengan kebutuhan. Besarnya sebuah kesalahan yang sama, mungkin lebih penting dalam masalah tertentu, tetapi tidak dalam masalah lain. Rumus kesalahan relatif adalah sebagai berikut: (Ismayani,2010) 𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 =

𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛

( (2.10)

Persentase kesalahan merupakan salah relatif dalam bentuk persen. Rumus presentase kesalahan adalah sebagai berikut: ( 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑠𝑒 𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 × 100%

((2.11)

2.18 UKURAN STATISTIK Setiap kegiatan yang berkaitan dengan statistic, selalu berhubungan dengan data. Menurut kamus besar Bahasa Indonesia pengertian data adalah keterangan yang benar dan nyata. Tujuan pengumpulan data adalah untuk memperoleh gambaran suatu keadaan dan untuk dasar pengambilan keputusan. Pengumpulan data merupakan fungsi pertama dari statistika. Setelah data terkumpul dalam bentuk tabel atau diagram maka dapat menentukan beberapa ukuran statistic agar gambaran yang diperoleh data observasi lebih lengkap. Suatu ukuran nilai yang diperoleh dari nilai data observasi dan mempunyai kecenderungan berada di tengah-tengah nilai data observasi. Ukuran gejala pusat


40

dipakai sebagai alat atau sebagai parameter untuk dapat digunakan sebagai bahan pegangan dalam menafsirkan suatu gejala atau suatu yang akanditeliti berdasarkan hasil pengolahan data yag dikumpulkan. Beberapa ukuran gejala pusat adalah sebagai berikut: 1. Rata-rata (mean) merupakan suatu nilai rata-rata dari semua nilai data observasi (µ). Nilai rata-rata ada dua jenis, yaitu: a) Rata-rata data observasi tidak berkelompok, rumusnya adalah sebagai berikut: ∑𝑁 𝑖=1 𝑥 𝜇= 𝑁

( (2.12)

Dimana: µ = rata-rata data observasi ∑ = jumlah x = nilai data observasi N = banyaknya data observasi b) Rata-rata data obervasi berkelompok, rumusnya adalah sebagai berikut: 𝜇=

∑(𝑓 × 𝑀) ∑𝑓

Dimana: µ = rata-rata data observasi f = frekuensi M = nilai tengah


( (2.13)

41

2. Median merupakan nilai data observasi yang berada di tengah-tengah urutan data tersebut (data observasi yang membagi data menjadi dua bagian yang sama banyak). Nilai data media diberi symbol Md. 3. Modus merupakan observasi yang mempunyai frekuensi tinggi. (Widyantini dkk, 2004)


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents