BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1

Rumah Kaca (Green House) Green house atau rumah kaca didefinisikan sebagai sebuah rumah atau

bangunan tertutup dan transparan yang dapat ditembus sinar matahari dan

dimanfaatkan untuk menanam tanaman agar tanaman tersebut tumbuh secara optimal dan sesuai dengan harapan atau dapat didefinisikan sebagai sebuah

bangunan yang dapat menyediakan kondisi optimal untuk menumbuhkan tanaman secara konsisten sepanjang tahun. Faktor yang berpengaruh seperti suhu, sinar matahari, kelembaban, dan udara disediakan, dipertahankan dan didistribusikan secara merata dalam greenhouse pada level yang optimal, begitu juga dengan perawatan, termasuk kondisi ruangan di dalam green house yang meliputi faktor sinar matahari yang cukup, suhu dan kelembaban yang dibutuhkan agar tumbuhan tersebut dapat tumbuh dengan optimum. Green house atau rumah kaca merupakan sebuah media yang digunakan untuk mengendalikan dan menjaga keadaan iklim serta lingkungan di dalam suatu ruangan. Sehingga besarnya suhu, tingkat kelembaban, dan kadar asam dalam tanah di dalam rumah kaca tersebut akan berbeda dengan kondisi suhu, kelembaban, dan tanah diluarnya. Ada beberapa parameter penting yang harus diperhatikan didalam rumah kaca, diantaranya adalah suhu ruangan, suhu tanah, kelembaban udara relatif, pengairan (irigasi), pemupukan, kadar intensitas cahaya, serta pergerakan sirkulasi udara (ventilasi). Green house yang baik, terutama dalam konstruksinya, bertujuan untuk membuat kondisi cuaca yang diperlukan dan dikendalikan sedapat mungkin sehingga tanaman dapat tumbuh sepanjang tahun secara optimal tanpa dipengaruhi adanya iklim luar. Untuk tujuan tersebut, green house sebaiknya mempunyai transmisi cahaya yang tinggi, konsumsi panas yang rendah, ventilasi yang cukup dan efisien, struktur yang kuat, konstruksi, dan biaya operasional yang murah serta berkualitas tinggi (M. Affan Fajar Falah, 2008).

Sistem Kendali Pada Miniatur Rumah Kaca Berbasis Mikrokontroler ATmega16

5


Greenhouse untuk daerah beriklim tropis sangat memungkinkan dan

mempunyai banyak keuntungan dalam produksi dan budidaya tanaman. Produksi

dapat dilakukan sepanjang tahun tanpa dipengaruhi perubahan cuaca, dimana produksi dalam lahan yang terbuka tidak memungkinkan karena adanya berbagai

faktor yang tidak menunjang dalam budidaya tanaman seperti curah hujan yang terlalu tinggi, suhu yang ekstrim, angin yang kencang dan berbagai faktor lainnya. 2.2

Faktor Eksternal Pertumbuhan Tanaman Faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan

tumbuhan adalah faktor lingkungan, misalnya nutrisi, air, cahaya, suhu, dan

kelembapan. a) Nutrisi Nutrisi terdiri atas unsur-unsur atau senyawa-senyawa kimia sebagai sumber energi dan sumber materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan. Nutrisi umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion dan kation, sebagian lagi diambil dari udara. Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Fe, Mg). Adapun unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro (B, Mn, Mo, Zn, Cu, Cl). Jika salah satu kebutuhan unsur-unsur tersebut tidak terpenuhi, akan mengakibatkan kekurangan unsur yang disebut defisiensi. b) Air Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materi-materi dari protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati. c) Cahaya Cahaya mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis. Cahaya secara langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan setiap tanaman. Pengaruh cahaya secara langsung dapat diamati dengan membandingkan tanaman yang tumbuh


6


dalam keadaan gelap dan terang. Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih

panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh. Sebaliknya, dalam keadaan terang tumbuhan lebih pendek, batang kukuh, daun

berkembang sempurna dan berwarna hijau. Dalam fotosintesis, cahaya berpengaruh langsung terhadap ketersediaan

makanan. Tumbuhan yang tidak terkena cahaya tidak dapat membentuk

klorofil, sehingga daun menjadi pucat. Panjang penyinaran mempunyai pengaruh yang spesifik terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.

d) Suhu Suhu berpengaruh terhadap fisiologi tumbuhan, antara lain memengaruhi kerja enzim. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghambat proses pertumbuhan. Fotosintesis pada tumbuhan biasanya terjadi di daun, batang, atau bagian lain tanaman. Suhu optimum (15°C hingga 30°C) merupakan suhu yang paling baik untuk pertumbuhan. Suhu minimum (± 10°C) merupakan suhu terendah di mana tumbuhan masih dapat tumbuh. Suhu maksimum (30°C hingga 38°C) merupakan suhu tertinggi dimana tumbuhan masih dapat tumbuh. e) Kelembaban Kelembapan ada kaitannya dengan laju transpirasi melalui daun karena transpirasi akan terkait dengan laju pengangkutan air dan unsur hara terlarut. Bila kondisi lembap dapat dipertahankan maka banyak air yang diserap tumbuhan dan lebih sedikit yang diuapkan. Kondisi ini mendukung aktivitas pemanjangan sel sehingga sel-sel lebih cepat mencapai ukuran maksimum dan tumbuh bertambah besar. Pada kondisi ini, faktor kehilangan air sangat kecil karena transpirasi yang kurang. Adapun untuk mengatasi kelebihan air, tumbuhan beradaptasi dengan memiliki permukaan helaian daun yang lebar.


7


2.3

Parameter Kontrol Green House

2.3.1

Sirkulasi Udara Sirkulasi udara sangat dibutuhkan pada rumah kaca. Sirkulasi udara

menjaga temperatur, menghilangkan embun, dan mensuplai karbon dioksida dapat

dari luar. Sangat dianjurkan untuk memasang fan atau kipas untuk sirkulasi udara pada rumah kaca. Tanpa fan atau kipas sirkulasi udara, ketika didalam rumah kaca dipanaskan pada musim dingin atau hujan udara panas akan naik ke bagian atas

rumah kaca dan udara dingin akan turun ke sekitar tanaman dan lantai. Ventilasi terdapat pada rumah kaca juga berfungsi sebagai tempat bersirkulasinya yang

udara. Lubang ventilasi pada rumah kaca ini tidak boleh terlalu besar, karena akan sulit untuk mengatur dan mengontrol keadaan temperatur dan kelembaban di dalam rumah kaca. 2.3.2

Suhu Dan Kelembaban Udara Relatif Suhu dan kelembaban udara yang akan dikontrol dalam rumah kaca

bergantung pada jenis tanaman yang akan ditanam dalam rumah kaca, contohnya unutk beberapa jenis tanaman tropis tidak akan tumbuh baik pada suhu dibawah 20°C atau diatas 35°C. Umumnya, suhu minimum pada rumah kaca adalah 20°C , dan pada siang hari suhu ruangan akan bertambah panas. Untuk itu sistem ventilasi harus bekerja dengan baik saat mencapai suhu panas yang berlebih, untuk mendinginkan dan menstabilkan kembali suhu didalam rumah kaca. Pada tebel 2.1 terdapat parameter suhu dan kelembaban optimum untuk beberapa jenis tanaman tropis. Tabel 2.1 Suhu dan Kelembaban Optimal Untuk Beberapa Jenis Tanaman

Suhu udara ruangan (°C) Jenis

Pertumbuhan

Tanaman

Timun

Panen Penanaman

Siang

Siang*

Malam

Siang

Malam

22-25

27-30

17-18

25-30

18-20


13-15

Kelembaban (%RH) 85-95

8


Semangka,

Melon Tomat, Apel,

Paprika,

Kacang

22-25

27-30

17-18

25-30

18-20

13-15

65-75

20-22

25-27

10-13

22-28

15-17

8-10

50-60

17-18

20-26

8-12

70-80

15-16

20-21

8-9

70-80

12-13

16-18

7-8

65-75

Selada, Seledri, Bawang

Bayam, Petreli Lobak, Kubis

Kelembaban udara merupakan unsur lain bagi tanaman untuk tumbuh dengan optimum. Beberapa sumber mengatakan bahwa kelembaban normal pada rumah kaca, yaitu sekitar 80% RH. Pengaruh suhu terhadap kelembaban sangat sensitif, suhu udara yang hangat dapat menampung uap air dengan baik. Tiap kenaikan suhu 10°C, volume uap air maksimum dalam udara hampir dua kali lipat. Ketika udara dari suatu suhu tertentu dipenuhi dengan air seperti contoh saat hujan, kita dapat mengasumsikan tingkat kelembabannya 100% RH (relative humidity). Relative humidity merupakan kepadatan uap air yang ada diudara ketika terjadi perubahan suhu pada skala tertentu. Perubahan tersebut dapat dirumuskan, yaitu :

H

VdL  100% ……………...……………………………………….(2.1) VdH

dimana: 

H = tingkat kelembaban dalam %RH


9




VdL = kepadatan uap air saat suhu minimum (aktual) dalam g/m 3



VdH = kepadatan uap air saat suhu maksimal (saturasi) dalam g/m 3

2.4

Sistem Kontrol (Control System)

Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap

satu atau beberapa besaran variabel atau parameter sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu batas harga (range) tertentu. Di dalam dunia industri,

dituntut suatu proses kerja yang aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan produk dengan kualitas dan kuantitas yang baik serta dengan waktu yang telah

ditentukan, hal ini dilakukan untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi pada saat proses produksi dan untuk mendapatkan hasil yang memiliki nilai mutu yang baik. 2.4.1

Komponen Sistem Kontrol Sistem kontrol memiliki beberapa istilah yang merupakan komponen dari

sistem kontrol itu sendiri, yaitu : 

Variabel Kontrol (Controlled Variable): kuantitas atau kondisi yang diukur dan dikontrol



Variabel Manipulasi (Manipulated Variable): kuantitas atau kondisi yang divariasikan oleh pengontrol sehingga mempengaruhi variabel yang dikontrol. Biasanya variabel yang dikontrol adalah output dari sistem. Kontrol dapat berarti mengukur controlled variable dari sistem dan menerapkan manipulated variable pada sistem untuk mengoreksi dan membatasi deviasi harga terukur (output) dari harga yang diinginkan.



Plant: objek yang akan dikontrol



Proses (Process): operasi dan pengembangan kontinu yang ditandai oleh perubahan gradual dari variabelnya dengan cara tertentu sehingga sampai pada suatu hasil atau keadaan tertentu.



Sistem: kombinasi dari berbagai komponen yang beraksi bersama-sama dan menghasilkan suatu performansi tertentu.



Gangguan (Disturbances): sinyal yang mempengaruhi sistem sehingga mempengaruhi harga output dari harga yang diinginkan.


10


2.4.2

Jenis-Jenis Sistem Kontrol Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi

mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada dua kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu : sistem

A. Sistem Kontrol Loop Terbuka (Open-Loop Control System)

Sistem kontrol loop terbuka merupakan suatu sistem kontrol yang memiliki nilai keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan. Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di umpan-balikkan ke

parameter pengendalian. Pada sistem ini tidak dilakukan perbandingan antara

sinyal output dan input. Performansi dan akurasi dari aksi kontrol sistem ini tergantung dari kalibrasi sistem. Jika terdapat gangguan maka sistem tidak dapat mengantisipasinya sehingga harus dikalibrasi ulang. Sebagai contoh, sistem kontrol yang berbasiskan setting waktu adalah sistem kontrol open-loop.

input

output Controller

Plant

Gambar 2.1. Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka

B. Sistem Kontrol Loop Tertutup (Closed-Loop Control System) Suatu sistem kontrol yang tanggapan sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih dari sinyal masukan dan sinyal umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada komponen pengendalian (controller) untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai keluaran sistem semakin mendekati harga yang diinginkan. Sistem kontrol umpan balik (feedback) atau close-loop merupakan sistem yang menggunakan hubungan antara output dan input yang diinginkan dengan cara membandingkannya. Hasil perbandingan ini merupakan deviasi yang digunakan sebagai alat kontrol. Actuating error signal yang merupakan perbedaan


11


antara input dan feedback (dapat berupa output itu sendiri atau fungsi dari output seperti turunan atau integralnya), akan diumpankan ke pengontrol. Pengontrol

akan mengurangi error dan membawa sistem pada keadaan yang diinginkan (output sesuai dengan input yang diinginkan). Jadi output akan mempengaruhi

aksi kontrol. Pada sistem kontrol ini, keberadaan gangguan yang menyebabkan output menyimpang dari input yang diinginkan dapat diantisipasi. Sistem akan dikembalikan ke keadaan set pointnya oleh pengontrol.

Dibawah ini adalah blok diagram dari sistem kontrol umpan balik yang

banyak digunakan di industri. Pengontrol otomatik akan mendeteksi sinyal error

(deviasi antara output dan setpoint), error sinyal ini berupa low level power sehingga perlu dikuatkan dengan amplifier. Kontroler memroses sinyal error dan menghasilkan sinyal aktuasi yang merupakan aksi kontrol sebagai tanggapan dari error tadi. Aksi kontrol menggerakkan aktuator dan diterapkan pada plant sehingga dihasilkan output. Elemen feedback yang biasanya berupa sensor akan melihat atau mengukur hasil output dan mengkonversikannya ke variabel yang sesuai dengan input referensi. Kedua variabel ini dibandingkan

dan

menghasilkan sinyal error. Iterasi ini akan berlangsung terus sampai didapatkan kondisi bahwa error menjadi minimum. Atau dengan kata lain, output sudah sesuai dengan input referensi yang diinginkan. input +

-

Controller

Actuator

Plant

output

Feedback

Gambar 2.2. Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup

2.4.3

Aksi Kontrol Dasar Aksi kontrol dikenal juga dengan sinyal kontrol yang beraksi

berdasarkan error. Aksi kontrol ini berusaha mereduksi error agar sedekat mungkin dengan sinyal referensi yang diberikan. Beberapa aksi kendali dasar yang banyak digunakan di industri adalah sebagai berikut:


12


a)

Kontrol Aksi Kendali ON-OFF (Two-Position Control) Pada sistem kontrol dua posisi hanya mempunyai dua posisi yang tetap

yaitu kondisi ON dan kondisi OFF. Kontrol on-off ini banyak digunakan di industri karena murah dan sederhana. Sinyal kontrol akan tetap pada satu

keadaan dan akan berubah ke keadaan lainnya bergantung pada nilai error positif atau negatif. Karena sistem kerja yang digunakan adalah on-off saja, hasil output dari

sistem pengendalian ini akan menyebabkan proses variabel tidak akan pernah konstan. Besar kecilnya fluktuasi process variabel ditentukan oleh titik dimana

kontroller dalam keadaaan on dan off. Pengendalian dengan aksi kontrol ini juga menggunakan feedback. Kontroler dua posisi pada umumnya dijumpai pada komponen elektrik (relay) dan komponen pneumatik (katup dan silinder). Ilustrasi dari kontroler on-off adalah sebagai berikut:

Gambar 2.3 Ilustrasi Sistem Kendali On-Off

Dari gambar dapat diamati bahwa jika output lebih besar dari set point, aktuator akan off. Output akan turun dengan sendirinya sehingga menyentuh set point lagi. Pada saat itu, sinyal kontrol akan kembali on (aktuator on) dan mengembalikan output kepada set pointnya. Demikian seterusnya sinyal kontrol dan aktuator akan on-off terus menerus. Kelemahan dari kontroler on-off ini adalah jika output berosilasi di sekitar set point (keadaan yang memang diinginkan) akan menyebabkan aktuator bekerja keras untuk on-off dengan frekuensi yang tinggi. Hal ini akan menyebabkan kontroler akan cepat aus dan memakan energi yang banyak (boros).


13


Untuk sedikit mengatasi hal ini maka dibuat suatu band pada set point

sehingga mengurangi frekuensi on-off dari kontroler. Ilustrasinya adalah

sebagai berikut: Gambar 2.4 Respon Sistem Kendali On-Off

Sinyal kontrol akan off ketika output menyentuh batas atas dan baru on kembali ketika menyentuh batas bawah. Band dari set point ini disebut juga diferensial gap. Dengan keadaan seperti ini serta mengatur besarnya diferensial gap maka frekuensi on-off dapat dikurangi tetapi harus dibayar dengan penurunan akurasi terhadap set point. b)

Kontrol Aksi Proporsional (Proportional Control Action) Aksi kontrol proporsional memiliki karakteristik dimana besar output unit

control PV selalu sebanding dengan besarnya input.

Gambar 2.5 Aksi Kendali Proporsional

Gain control proporsional dapat berupa bilangan bulat, bilangan pecahan, positif atau juga negatif. Dengan syarat besarnya tetap, linier di semua daerah kerja dan tidak bergantung pada fungsi waktu. Pengertian gain disini dapat berbentuk bilangan pecahan bahkan negatif, sehingga nilai output


14


dapat lebih kecil dari input bahkan negatif. Oleh karena itu, istilah gain jarang dipakai dan yang lazim dipakai adalah istilah proporsional band.

c)

Kontrol Aksi Integral (Integral Control Action) Berfungsi untuk menghilangkan offset sebagai hasil dari reset yang dapat

menghasilkan output walaupun tidak terdapat input, sehingga dibutuhkan suatu pengendali yang dapat menghasilkan output lebih besar atau lebih kecil pada saat error = 0.

d)

Kontrol Aksi Derivative (Derivative Control Action) Memiliki karakteristik cenderung untuk mendahului atau bisa disebut anti

pasif controlling. Oleh karena itu aksi kontrol ini sering diterapkan pada sistem yang memiliki inersia tinggi yang bersifat lagging.

e)

Kontrol Aksi Proporsional + Integral Pada pengontrolan proporsional dapat menimbulkan offset pada keluaran

pengendali. Untuk proses-proses dimana offset tidak dapat ditolerir maka perlu ditambahkan

aksi

pengontrolan

integral.

Aksi

kontrol

integral

dapat menghilangkan perbedaan pengukuran dan titik acuan yang dapat mengakibatkan keluaran pengendali berubah sampai dengan perubahan tersebut berharga nol. f)

Kontrol Proportional Integral Derivative (Proportional Integral Derivative Control) Sistem pengontrolan derivatif merupakan pengontrolan dengan proses

umpan balik yang berlawanan dengan cara pengendalian integral. Penambahan aksi derivatif pada pengendalian PID bertujuan untuk meningkatkan kestabilan pengontrolan dan mempercepat tanggapan dari sistem, peningkatan kestabilan sistem kontrol diperoleh dari penurunan overshoot. Aksi kontrol gabungan seperti ini menghasilkan performansi serta keuntungan gabungan dari aksi kontrol sebelumnya. PID mempunyai karakteristik reset control dan rate


15


control yaitu meningkatkan respon dan stabilitas sistem serta mengeliminasi steady state error.

2.5

Mikrokontroler adalah suatu sistem mikroprosesor yang lengkap dan

Mikrokontroller

dikemas dalam bentuk sebuah IC (single chip). IC mikrokontroler memiliki perangkat penunjang seperti yang terdapat dalam mikrokomputer yaitu unit pusat

pengolahan data (Central Processing Unit), unit memori (ROM dan RAM) dan unit I/O. Selain itu terdapat juga fasilitas -fasilitas seperti timer, counter, dan

kontrol interupsi (Interrupt Control). Menurut sumber lain mikrokontroler

adalah sebuah IC

yang

dapat

diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama

dalam pengontrolan

robot. Seiring perkembangan

elektronika,

mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor). AVR termasuk kedalam jenis mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Pada mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan waktu sebanyak 12 siklus clock. AVR atau sebuah kependekan dari Alf and Vegard‟s Risc Processor merupakan chip mikrokontroler yang diproduksi oleh Atmel, yang secara umum dapat dikelompokkan ke dalam 4 kelas, yaitu :  ATtiny  ATMega


16


 AT90Sxx

 AT86RFxx

Perbedaan yang terdapat pada masing-masing kelas adalah kapasitas

memori, peripheral, dan fungsinya. Dalam hal arsitektur maupun instruksinya,

hampir tidak ada perbedaan sama sekali.

2.5.1

Mikrokontroler AVR ATMega 16 ATmega 16 merupakan salah satu jenis mikrokontroler dari keluarga

AVR. ATmega 16 mempunyai fitur yang lengkap, mulai dari kapasitas memori

program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, PWM, USART, TWI, analog komparator, EEPROM internal dan juga ADC internal. Dengan fitur yang cukup lengkap ini memungkinkan kita untuk menggunakan ATmega 16 karena lebih mudah dan efisien. Bahkan kita dapat merancang suatu sistem untuk kepentingan komersil mulai dari sistem yang sederhana sampai dengan sistem yang relatif kompleks hanya dengan menggunkan sebuah IC saja. Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki mikrokontroler ATmega16: 1.

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2.

ADC 10 bit sebanyak 8 saluran (channel).

3.

Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan.

4.

CPU yang terdiri atas 32 register multiguna.

5.

Watchdog timer dengan osilator internal.

6.

SRAM sebesar 1 Kbyte.

7.

Memory Flash sebesar 16 Kbyte dengan kemampuan Read While Write.

8.

Unit interupsi internal dan eksternal.

9.

Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART (Universal Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter) untuk komunikasi serial. 13. Serial TWI atau I2C


17


Berikut adalah Gambar diagram blok untuk ATmega16:

Gambar 2.6 Diagram blok ATmega16


18


ATmega16 memiliki 40 pin yang masing- masing pin-nya memiliki fungsi

yang berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain, fungsi dari

masing-masing pin dapat dilihat di Tabel 2.1. Tabel 2.2 Deskripsi Pin ATmega 16

PIN

Pin 1-8

KETERANGAN Port B, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port B juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut : 

PB7 : SCK (SPI Bus Serial Clock)



PB6 : MISO (SPI Bus Master Input /Slave Output)



PB5 : MOSI (SPI Bus Master Output /slave)



PB4 : SS (SPI Slave Select Input)



PB3 : AIN1 (Analog Comparator Negatif input) OC0 (Output Compare Timer /Counter 0)



PB2 : AIN0 (Analog Comparator Positif input) INT2 (External Interrupt 2 input)



PB1 : T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)



PB0 : T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)

9

RESET, merupakan pin reset yang akan bekerja bila diberi pulsa rendah (aktif low) selama minimal 1,5 us.

10

VCC, Catu daya digital

11

GND, Ground untuk catu daya digital


19


12

XTAL2, Merupakan output dari penguat osilator pembalik.

13

XTAL1, Merupakan input ke penguat osilator pembalik dan input

ke internal clock. Port D, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan

resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port D juga

dapat difungsikan secara individu sebagai berikut :

14-21



PD7 : OC2 (Output Compare Timer /Counter 2)



PD6 : ICPI (Timer/Counter 1 Input Capture)



PD5 : OC1A (Output Compare A Timer /Counter 1)



PD4 : OC1B (Output Compare B Timer /Counter 1)



PD3 : INT1 (External Interrupt 1 Input)



PD2 : INT0 (External Interrupt 0 Input)



PD1 : TXD (USART transmit)



PD0 : RXD (USART receiver)

Port C, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan 22-29

30

resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit 4 bit Port C juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut : 

PC7 : TOSC2 (Timer Oscilator 2)



PC6 : TOSC2 (Timer Oscilator 1)



PC1 : SDA (Serial Data /Output, I2C)



PC0 : SCL (Serial Clock, I2C)

AVCC, merupakan catu daya yang digunakan untuk masukan analaog ADC yang terhubung ke Port A.

31

GND, Ground untuk catu daya analog.

32

AREF, merupakan tegangan referensi analog untuk ADC.


20


Port A, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan

33-40

resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port A juga dapat berfungsi sebagai masukan 8 channel ADC 10-bit.

Berikut adalah Gambar dari konfigurasi masing-masing pin pada

Mikrokontroler ATmega16 :

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATmega16 dalam Kemasan DIP-40

2.6

Konsep Analog To Digital Converter (ADC) ADC adalah singkatan dari Analog To Digital Converter yang berfungsi

untuk mengubah input analog menjadi kode–kode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran atau pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan menghasilkan output berupa sinyal analog dengan sistem komputer yang menggunakan sistem digital dalam hal ini mikrokontroler. Dalam sistem ini dengan memanfaatkan ADC internal yang terdapat di dalam ATmega 16 maka perangkat ADC eksternal tidak diperlukan.


21


ADC (Analog to Digital

Converter) pada ATmega16 dibangun dari

successive approximation ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam

ATmega16 terdapat 8 jalur masukan untuk ADC yang dapat diaktifkan semuanya. tersebut dapat dikonfigurasi secara single ended input atau differential input. ADC

Selain itu, ADC ATmega16 mempunyai keakurasian pembacaan mencapai +/- 2 LSB, maksimum kecepatan pengambilan sampel yaitu 15kSPS (15000 sampel per detik), rentang kecepatan konversi satu jalur masukan ADC yaitu 13 – 260us dan

range tegangan masukan adalah 0V sampai VCC (5V).

Pada ADC modus single ended input nilai desimal hasil dari konversi

analog ke digital didapat dari persamaan berikut :

Keterangan : Vref

= Tegangan referensi (5V)

Vin

= Tegangan masukan

ADC

= Nilai desimal hasil konversi ADC

Sedangkan resolusi 1 LSB dari ADC dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Dimana n adalah n-bit resolusi ADC yang dgunakan, dalam sistem ini ADC yang digunakan adalah ADC 10 bit (internal ADC mikrokontroler). 2.7

Bahasa Basic Menggunakan BASCOM BASCOM AVR merupakan perangkat lunak untuk memprogram

hardware yang diimplementasikan pada mikrokontroller jenis AVR 2.7.1

Karakter dalam BASCOM Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet

(A-Z dan a-z), karakter numeric (0-9), dan karakter spesial. Adapun karakter yang dimaksud ditunjukan pada tabel 2.3 berikut :


22


Tabel 2.3 Karakter Spesial

2.7.2

Karakter

Nama

‘ * + , . / : “ ; < =

Blank Apostrophe Asterisk (symbol perkalian) Plus sign Comma Minus sign Period (desimal point) Slash (division symbol) will be handled as\ Colon Double quotation mark Semicolon Less than Equal sign ( assignment symbol or relational operator)

> \

Greater than Backspace (integer or word division symbol)

Tipe Data Setiap variabel dalam BASCOM memilki tipe data yang menunjukan daya

tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori mikrokontroler. Berikut adalah tipe data pada BASCOM berikut keterangannya. Tabel 2.4 Tipe Data BASCOM

Tipe Data

Ukuran (byte)

Range

Bit

1/8

-

byte

1

0-255

Integer

2

-32,768 - +32,767

Word

2

0-65535

Long

4

-214783648 - +214783647

Single

4

1.5 x 10^–45 to 3.4 x 10^38

String

Hingga 254 byte

-


23


2.7.3

Variabel Varibel

adalah

sebuah

pemrograman

berfungsi

sebagai

tempat

penyimpanan data atau penampungan data sementara, misalnya menampung hasil perhitungan, menampung data hasil pembacaan register, dan lainnya. Variabel

merupakan pointer yang menunjukan pada

mikrokontroler.

alamat memori

fisik dan

Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel,

Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter.

a. Karakter biasa berupa angka atau huruf. b. Nama variabel harus dimulai dengan huruf. c. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internal register, dan nama operator (AND, OR, DIM, dan lain-lain). Sebelum digunakan, maka maka variabel harus dideklarasikan terlebih dahulu. Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel. Cara pertama adalah menggunakan pernyataan „DIM‟ diikuti nama tipe datanya. 2.7.4

Operasi-Operasi Dalam BASCOM Pada bagian ini akan dibahas tentang cara menggabungkan, memodifikasi,

membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM dan bagaimana sebuah pernyataan terbentuk dan dihasilkan dari operator-operator berikut : a. Operator Aritmatika Operator digunakan dalam perhitungan. Operator aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), * (kali). b. Operator Relasi Operator berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang kita buat. Operator relasi dapat dilihat di Tabel 2.5.


24


Tabel 2.5 Operator Relasi

Operator

Relasi

Pernyataan

=

Sama dengan

X=Y

<>

Tidak sama dengan

X <> Y

<

Lebih kecil dari

X
>

Lebih besar dari

X>Y

<=

Lebih kecil atau sama dengan

X <= Y

>=

Lebih besar atau sama dengan

X >= Y

c. Operator Logika Operator

ini

digunakan

untuk

menguji

sebuah

kondisi

atau

memanipulasi bit dan operasi bolean. Dalam BASCOM, ada empat operator logika, yaitu AND, OR, NOT, dan XOR. d. Operator Fungsi Operator fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana. 2.8

Sensor dan Transduser Sensor adalah sebuah alat (device) yang digunakan untuk merubah suatu

besaran fisis tertentu menjadi besaran energi listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Sensor merupakan bagian dari transducer yang berfungsi untuk merasakan dan menangkap atau “sensing” adanya perubahan energi eksternal (berupa besaran-besaran fisis yang diukur) yang akan masuk ke bagian input dari transducer, sehingga perubahan kapasitas energy yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konverter dari transducer untuk dirubah menjadi energi listrik. 2.8.1 Sensor Kelembaban Udara HMZ-435CHS1 Sensor kelembaban HMZ-435CHS1 merupakan modul sensor suhu dan kelembaban relative (Relative Humidity or RH) yang berbasis sensor HCZ dari Ghitron Technologies. Modul ini dilengkapi dengan sirkuit terintegrasi yang akan


25


memberikan keluaran berupa tegangan DC yang linear untuk kelembaban 10-95% RH. Modul ini digunakan sebagai alat pengindra (sensing) suhu dan kelembaban

dalam berbagai aplikasi pengendali maupun pemantau (monitoring) suhu dan kelembaban relatif ruangan.

Gambar 2.8 Sensor Kelembaban HMZ-435CHS1

Spesifikasi dari sensor HMZ-435CHS1 ini adalah sebagai berikut: 1. Berbasis sensor suhu dan kelembaban relatif Ghitron HCZ. 2. Mengukur suhu dari 0°C hingga 60°C, dan kelembaban relatif dari 10%RH hingga 95%RH. 3. Memiliki akurasi pengukuran suhu hingga 0.2°C pada suhu 25°C dan akurasi pengukuran kelembaban relatif hingga ±5%RH pada 25°C, 60%RH. 4. Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya yang rendah yaitu 2-5 mA.

2.8.2 Sensor Suhu LM35 DZ Sensor suhu merupakan sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris berupa tegangan DC. Salah satu contohnya sensor suhu LM35. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C. Misalnya pada perancangan menggunakan sensor suhu LM35 kita tentukan keluaran adc mencapai full scale


26


pada saat suhu 100°C, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran transduser (10mV/°C x 100°C) = 1V.

Gambar 2.9 Sensor Suhu LM35 DZ.

Berikut ini adalah spesifikasi dari sensor suhu LM35 DZ:



Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.



Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.



Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.



Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.



Memiliki arus supply yang rendah yaitu kurang dari 60 µA.



Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.



Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.8.3 Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor cahaya adalah sensor yang digunakan untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja sensor ini yaitu mengubah energi foton menjadi elektron. Salah satu sensor cahaya yang paling sering digunakan yaitu

LDR

(Light

Dependent

Resistor)

dengan

memanfaatkan

bahan

semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan Kadmium Selenida (CdSe). LDR bekerja berdasarkan jumlah intensitas cahaya yang diterima pada permukaannya. LDR sama prinsip kerjanya seperti resistor namun nilainya dapat berubah-ubah mengikuti cahaya yang diterima. Jika jumlah cahaya yang diterima


27


banyak, maka nilai hambatannya akan mengecil, dan begitu pula sebaliknya jika cahaya yang didapat sedikit, maka nilai hambatannya akan menjadi besar.

Gambar 2.10 Sensor Cahaya LDR

2.9

RTC (Real Time Clock) DS 1307 Real Time Clock merupakan suatu chip (IC) yang memiliki fungsi sebagai

penyimpan waktu, tanggal, bulan dan tahun yang sangat presisi. RTC umumnya memiliki catu daya terpisah dari catu daya computer/kontroler (umumnya berupa baterai litium) sehingga dapat tetap berfungsi ketika catu daya kontroler terputus. Salah satu IC serial RTC yang sering digunakan yaitu RTC DS1307 dari Dallas Semiconductor. IC ini memiliki interface serial two-wire, data dan alamat ditransfer berurutan secara serial melalui dua kabel dan bidirectional bus. IC ini dapat menyimpan informasi berupa detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan informasi tahun. Akhir dari tanggal bulan secara otomatis disesuaikan selama sebulan paling sedikit 31 hari, termasuk koreksi untuk tahun kabisat. Penunjukkan waktu dapat beroperasi dalam format 12 jam atau 24 jam dengan AM/PM indikator. DS1307 mempunyai suatu pendeteksi gangguan daya dan secara otomatis menyuplai tegangan dari baterai apabila VCC lebih kecil dari VBattery.

Gambar 2.11 Real Time Clock DS1307


28


2.10

Relay

Gambar 2.12 Relay

Relay merupakan suatu rangkaian switching magnetik yang akan

beroperasi apabila mendapat catu dari rangkaian pemicu ( Trigger ). Relay akan

bekerja pada saat tegangan dan arus nominalnya dapat terpenuhi oleh output rangkaian drivernya. Pada konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak, jika lilitan kawat mendapatkan arus, maka inti besi lunak akan menghasilkan medan magnet dan akan menarik kontak saklar. Kontak saklar akan mengalami gaya tarik magnet sehingga berpindah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay, dan relay akan kembali ke posisi semula yaitu normally-off, bila tidak ada lagi arus yag mengalir pada lilitan kawatnya. Penggunaan posisi awal relay tergantung dari sistem rangkaian yang akan digunakan. Konfigurasi pin relay dapat dilihat pada gambar 2.13 Berikut ini terdapat beberapa jenis relay berdasarkan posisi awal ataupun kerja dari relay tersebut dibedakan menjadi : 1. Normally Open (NO) ; saklar akan menutup apabila lilitan kawat (coil) dialiri arus. 2. Normaly Close (NC) ; saklar akan membuka apabila lilitan kawat (coil) dialiri arus. 3. Change Over (CO) ; relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya tertutup yang mana bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A, sebaliknya bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B.


29


Normally Open (NO)

Normally Close (NC)

Coil Relay

Common

Gambar 2.13 Konfigurasi Pin Relay

2.11

LCD ( Liquid Crystal Display ) Liquid Crystal Display (LCD) merupakan salah satu alat untuk

menampilkan data atau informasi yang memiliki berbagai macam ukuran. Meskipun LCD memiliki berbagai macam ukuran tetapi penggunaanya standar. LCD terdiri 16 pin yang berisikan jalur data, jalur control, power dan Back Light.

Gambar 2.14 Display LCD 20 x 4


30


LCD merupakan piranti yang berupa plat tipis yang terdiri dari kumpulan

pixel warna atau monokrom yang disimpan didepan reflector. Pada umumnya

LCD memiliki 16 pin yang terbagi atas jalur data, kontrol, power, dan backlight terlihat pada konfigurasi pin dari LCD (lihat gambar 2.15) seperti

LCD 20 * 4 VSS

VDD

VEE

RS

R/W

E

DB0

1

2

3

4

5

6

7

DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A(+) A(-)

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Gambar 2.15 Konfigurasi Pin LCD 20 * 4

Untuk deskripsi masing-masing pin pada LCD dapat dilihat pada Tabel 2.6 berikut ini : Tabel 2.6 Deskripsi Pin LCD 20 x 4

No. Pin

Simbol Level

Fungsi

1

VSS

GND

Ground

2

VCC

+5V

Tegangan Supply LCD

3

VEE

4

RS

H/L

Register Select, H = Baca, L = instruksi

5

R/W

H/L

Read/Write, H = baca, L = tulis

6

E

Pulsa L-H-L

Enable Signal

7

DB0

H/L

Data Bit 0

8

DB1

H/L

Data Bit 1

9

DB2

H/L

Data Bit 2

10

DB3

H/L

Data Bit 3

11

DB4

H/L

Data Bit 4

Pengaturan kontras LCD


31


12

DB5

H/L

Data Bit 5

13

DB6

H/L

Data Bit 6

14

DB7

H/L

Data Bit 7

15

A(+)

+5V

Led Backlight(+)

16

A(-)

0V

Led Backlight(-)

2.12

Keypad Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai

baris dan kolom. Agar mikrokontroller dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low “0” dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol yang ditekan, maka mikrokontroller akan melihat sebagai logika high “1” pada setiap pin yang terhubung ke baris.

Gambar 2.16 Keypad 4x4

Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik) pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi


32


inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di kolom mana data tersebut terdeteksi:

0

1

1

1

1

0

1

1

Gambar 2.17 Scanning Keypad

Pada contoh di atas, tombol yang ditekan adalah tombol “2”. Seperti terlihat bahwa Baris 1 bernilai nol, sedangkan Baris 2, Baris 3, dan Baris 4 adalah satu. Kemudian dengan mengetahui bahwa asal data dari Baris 2, dan umpan-baliknya terdeteksi pada Kolom 2, maka dapat disimpulkan bahwa tombol yang ditekan adalah tombol “2”. 2.13

Pompa Pembuat Uap Air ( Humidifier ) Pompa ini berfungsi untuk menyemprotkan butiran air sehingga menjadi

uap air di udara yang mampu menjaga kestabilan dari tingkat kelembaban udara sekitar. Pompa ini digerakkan oleh pompa AC yang akan menghisap air yang terdapat pada bak penampungan dan kemudian akan disalurkan melalui pipa PVC dan pada ujungnya ditempatkan suatu alat yang mampu memampatkan dan memancarkan air dalam bentuk butiran-butiran kecil seperti embun, alat ini disebut spuyer. Sedangkan untuk pompa penyiraman otomatis menggunakan pompa akuarium yang memiliki daya hisap kecil, karena hanya digunakan untuk proses penyiraman yang tidak membutuhkan tekanan dalam penyemprotannya.


33


(A)

(B)

Gambar 2.18 Pompa Air Akuarium (A) , Pompa Air 220VAC (B)

Pompa Pembuat uap air pada sistem rumah kaca ini difungsikan untuk membuat kadar uap air di udara tetap terjaga apabila tingkat kelembaban di udara terlalu kering, air yang disemprotkan ke udara akan berubah menjadi uap air ketika suhu di ruangan mulai naik. 2.14

Kipas Fan Kipas merupakan alat yang dapat menghembuskan udara, sehingga

menghasilkan angin. Kipas digerakkan dengan motor listrik sederhana, yang apabila diberi tegangan akan menginduksi lilitan kemudian bergerak karena adanya fluks medan magnet.

Gambar 2.19 Kipas 12 VDC


34


Kipas ventilasi pada sistem rumah kaca digunakan untuk mengeringkan

kadar uap air di udara apabila tingkat kelembaban di udara terlalu basah. Selain

itu, kipas tersebut juga berguna untuk sirkulasi udara dari luar ke dalam.


35

BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents