INSTRUMENTASI PADA MINIATUR RUMAH KACA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16
(INSTRUMENTATION IN GREENHOUSE MINIATURE BASED
ON MICROCONTROLLER ATMEGA16)
PROYEK AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro
Oleh NAMA : Dimas Dwi Satrio NIM
: 091311040
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
RIWAYAT HIDUP
Nama
: Dimas Dwi Satrio
NIM
: 091311040
Alamat
: Pondok Cilegon Indah blok C 8 no 8 Serang – Banten
Tempat, Tanggal Lahir
:
Email
:
[email protected]
Serang, 10 November 1990
PENDIDIKAN 1997 – 2003
SDN KEDALEMAN 1 Cilegon
2003 – 2006
SMP Krakatau Steel Cilegon
2006 – 2009
SMAN 2 Krakatau Steel Cilegon
2009 – 2012
Politeknik Negeri Bandung (Prodi. Tek. Elektronika)
PENGALAMAN ORGANISASI 2009 - 2012 2009
Anggota Himpunan Mahasiswa Elektronika (HME) Anggota UKM FUTSAL
2010 - 2012
Anggota Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro se – Bandung raya (FKHME-B)
2010 – 2012
Anggota Perkumpulan Mahasiswa Banten
ABSTRAKSI
Pada saat ini budidaya tanaman yang dilakukan yaitu pada kondisi
lingkungan atau iklim yang sesuai dengan tanaman. Jika tanaman yang ditanam sesuai dengan lingkungan atau iklim, maka tanaman tersebut tidak akan tidak
tumbuh dan berkembang bahkan tumbuhan tersebut akan mati. Maka yang berperan penting yaitu lingkungan atau iklim karena mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman, contohnya : suhu, kelembaban udara, tanah,
maupun intensitas cahaya yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dari sebuah tanaman. Dibutuhkan pengaturan pada factor–factor tersebut, agar tanaman dapat
bertumbuh dan berkembang dengan baik. Pada proyek akhir ini penulis akan merancang
dan
merealisasikan
Miniatur
Rumah
Kaca
Berbasis
Mikrokontroler ATmega16. Sistem ini terdiri dari perangkat lunak dan perangkat keras. Perangkat lunak pada sistem ini menggunakan BASCOM AVR sebagai software pemrograman mikrokontroler. Sedangkan, perangkat keras yaitu mikrokontroler sebagai pusat pengontrol sistem, sensor-sensor yang terdiri dari: sensor kelembaban (Humidity Sensor), temperatur, dan intensitas cahaya, pengkondisi sinyal sebagai rangkaian antarmuka (Interface) antara sensor, driver aktuator, serta beberapa aktuator berupa lampu untuk penerangan buatan, pompa air untuk penyiraman, kipas sebagai cooling system dan ventilasi udara. Sistem ini akan mengontrol Greenhouse secara otomatis agar tumbuhan dapat tumbuh optimum dengan mengatur kelembaban udara, suhu, penyiraman air, serta intensitas cahayanya.
Kata Kunci: Greenhouse, BASCOM AVR, ATmega16, Aktuator, sensor kelembaban, sensor temperature, intensitas cahaya.
Abstract At the moment the plant cultivation is done on the environmental or
climatic conditions corresponding to the plant. If plants are not planted in
accordance with the environment or climate, the plants will not grow and even the
plant will die. So the environment or climate take the important role as it affects the growth and development in plants, for example: temperature, humidity, soil,
and the intensity of light can affect the growth of a plant. Required settings of the factor-factor, so that plants can grow and develop properly. At this final project
will design and realize the Greenhouse Miniature Based On Microcontroller
ATmega 16. The system consists of software and hardware. The software on this system using BASCOM AVR microcontroller programming as software. Meanwhile, the microcontroller hardware as the central control system, sensors comprising: a humidity sensor (Humidity Sensor), temperature and light intensity, the signal conditioner circuit interface (Interface) between the sensor, actuator drivers, as well as some of the actuators in the form of light for artificial lighting, water pumps for irrigation, as the cooling fan and ventilation system. This system will automatically control the greenhouse so plants can grow with the optimum set of humidity, temperature, sprinkling water, and light intensity.
Keyword: Greenhouse, BASCOM AVR, ATmega16, actuators, humidity sensors, temperature sensors, the light intensity.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha
Esa, atas berkat karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan proyek
akhir ini yang berjudul ”Intrumentasi Pada Rumah Kaca Pintar Berbasis Mikrokontroler ATmega16”
Penyelesaian laporan proyek akhir ini tentu tidaklah lepas dari bantuan,
bimbingan, dukungan serta semangat dari berbagai pihak dikarenakan banyaknya
hambatan. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :. 1. Bapak . Ir. Hari Purnama, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung 2. Bapak Ervin M, selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Bandung 3. Bapak Edi Rakhman ir., M.Eng selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing, memberikan petunjuk dan pengarahan dengan sangat baik sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini.. 4. Bapak Endang Sukarna, ST., MT., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan mengenai pemrograman, sehingga Proyek Akhir ini dapat bekerja dengan baik. 5. Bapak Tjan Swi Hong, MSc. sebagai koordinator PA yang telah memberikan kebijaksanaannya untuk proses pengerjaan Proyek Akhir ini. 6. Semua Panitia Proyek Akhir 2012. 7. Semua Bapak dan ibu dosen Teknik Elektronika untuk semua ilmu dan pengalaman berharga yang diberikan kepada penulis. 8. Yth. Bapak Ihsan Somantri, selaku sekretaris jurusan yang telah membantu penulis dalam birokrasi. 9. Ibu Iyom, Bapak Salim, Bapak Agus, ibu Imas, dan semua staf teknisi laboratorium
teknik
Elektronika
yang
memfasilitasi keperluan selama Proyek Akhir.
telah
membantu
penulis
10. Semua Penguji
11. Keluarga Suwarno yang selalu memberi motivasi dan pengarahan hidup
untuk menjadi orang yang berguna kedepannya 12. Jabir Abdurohman selaku partner.
13. Teman-teman angkatan 2009 khususnya 3B-Elektronika 2009.
14. Teman-teman kosan yang selalu mengingatkan dan selalu membuat tersenyum. 15. Derry Rosdiana yang selalu memberi motivasi. 16. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah
banyak membantu, semoga Allah SWT membalas segala kebaikannya..
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan proyek akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis berharap kritik serta saran yang bersifat membangun demi perbaikan laporan ini. Penulis juga berharap semoga laporan ini memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca umumnya.
Bandung, Juni 2012
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAKSI ........................................................................................................ i ABSTRACT ........................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii DAFTAR ISI ....................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. ix Bab I
Pendahuluan ........................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3
Tujuan .................................................................................................... 3
1.4
Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.5
Sistematika Penulisan ............................................................................. 4
Bab II
Landasan Teori....................................................................................... 6
2.1
Rumah Kaca (Green House) ................................................................... 6
2.2
Faktor Eksternal Pertumbuhan Tanaman ................................................ 7
2.3
Suhu dan Kelembaban ............................................................................ 8
2.4
Mikrokontroler ....................................................................................... 9
2.5
Real Time Clock .................................................................................. 12
2.6
Sensor dan Transduser .......................................................................... 13 2.6.1 Sensor Kelembaban (Humidity) .................................................. 14 2.6.2 Sensor Suhu LM35 DZ ................................................................ 19 2.6.3 Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) ......................... 20
2.7
Liquid Cyrstal Display (LCD) ............................................................ .21
2.8
Keypad 4x4..............................................................................................22
2.9
Pompa Pembuat Uap Air ...................................................................... 23
2.10 Kipas .................................................................................................... 24 Bab III Perancangan dan Realisasi .................................................................... 25 3.1
Definisi Perancangan ............................................................................ 25 3.1.1 Perancangan Rumah Kaca ........................................................... 25
3.2
Tujuan Perancangan ............................................................................. 26
3.3
Tahapan Perancangan ........................................................................... 26
3.4
Fungsi Alat........................................................................................... 26
3.5
Spesifikasi Perancangan Alat................................................................ 27
3.6
Diagram Blok sistem ............................................................................ 27
3.7
Cara Kerja Alat .................................................................................... 29
3.8
Perancangan Perangkat Keras (Hardware) .......................................... 30
3.8.1
Perancangan Sistem Elektronik ......................................................... 30
3.8.2
Perancangan Mekanik Alat ........................................................... 34
3.9
Perancangan Perangkat Lunak .............................................................. 38
3.10 Realisasi Perangkat Keras (Hardware) ................................................ 40
3.10.1
Realisasi Sistem Elektronik ............................................................ 40
3.10.2
Realisasi Mekanik Alat ................................................................... 42
3.11 Realisasi Perangkat Lunak (Software) .................................................. 44 Bab IV Pengujian dan Analisa ......................................................................... 46 4.1
Tujuan Pengujian dan Analisa .............................................................. 46
4.2
Metoda Pengujian................................................................................. 46
4.3
Alat yang Digunakan ............................................................................ 46
4.4
Pengujian Port ADC ............................................................................. 47
4.5
Data Hasil Pengujian sensor suhu LM35 dan Tampilan LCD................ 48
4.6
Data Hasil Pengujian Sensor kelembaban HMZ-435CHS15 ................. 48
4.7
Data Hasil Pengujian Sensor LDR ........................................................ 49
4.8
Pengaruh Tumbuhan yang Suhu, Kelembaban dan Cahaya Terhadap Pertumbuhan Tanaman sudah menggunakan sistem kontrol.................. 50
4.9
Analisa ................................................................................................. 56
Bab V Penutup ................................................................................................ 57 5.1
Kesimpulan .......................................................................................... 57
5.2
Saran .................................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 58 LAMPIRAN A Listing Program LAMPIRAN B Layout PCB LAMPIRAN C Datasheet
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram blok ATmega16. ............................................................... 11 Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATmega16 dalam Kemasan DIP-40....................... 12 Gambar 2.3 Real Time Clock (RTC) .................................................................. 13
Gambar 2.4 sistem sensor kelembaban kapasitif ................................................. 15 Gambar 2.5 Film tipis sensor kelembaban kapasitif, . ......................................... 16 Gambar 2.6 Sensor HMZ-435CHS1. .................................................................. 17 Gambar 2.7 komposisi dari sensor kelembaban konduktif .................................. 18
Gambar 2.8 (A) sensor kelembaban dari substrat silicon .................................... 18
Gambar 2.9 (B) Rangkaian pengganti sensor ...................................................... 19 Gambar 2.10 Sensor Suhu LM35 DZ. ................................................................ 20 Gambar 2.11 Sensor Cahaya (LDR) . ................................................................. 21 Gambar 2.12 Liquid Crystal Display (LCD) 4x20. ............................................. 22 Gambar 2.13 Keypad 4 x 4. ................................................................................ 23 Gambar 2.14 Jet Power (Automatic small pressure tank) . .................................. 23 Gambar 2.15 Kipas 12 V DC. ............................................................................ 24 Gambar 3.1 Diagram Blok sistem keseluruhan. .................................................. 27 Gambar 3.2 Skematik Sensor Cahaya (LDR) ..................................................... 31 Gambar 3.3 Skematik Sensor Suhu (LM35 DZ) ................................................. 32 Gambar 3.4 Skematik Sensor Kelembaban ......................................................... 32 Gambar 3.5 Konfigurasi Penggunaan Port Pada ATMega16..................................... 33 Gambar 3.6 Perancangan Box Panel Kontrol ...................................................... 35 Gambar 3.7 Perancangan mekanik rangka utama Tampak Atas .......................... 36 Gambar 3.8 Perancangan mekanik rangka utama Tampak Samping ................... 37 Gambar 3.9 Perancangan mekanik rangka utama Tampak Belakang .................. 37 Gambar 3.10 Perancangan mekanik rangka utama Tampak Depan ..................... 38 Gambar 3.11 Perancangan mekanik rangka utama Tampak Isometrik..................38 Gambar 3.12 Flowchart Menu Running ............................................................. 39 Gambar 3.13 Rangkaian ATmega16 .................................................................. 40 Gambar 3.14 Rangkaian Regulator 5 Volt .......................................................... 41 Gambar 3.15 Rangkaian Driver .......................................................................... 41
Gambar 3.16 Rangkaian Konektor LCD............................................................ 41
Gambar 3.17 Realisasi Controller Pada Control box.............................................42
Gambar 3.18 Realisasi mekanik keseluruhan (isometrik).................................... 43 Gambar 3.19 Realisasi mekanik keseluruhan (Depan) ....................................... 44 Gambar 4.1 Tanaman 1 dan 2............................................................................. 51
Gambar 4.2 Proses pertumbuhan ........................................................................ 51 Gambar 4.3 Stoberi yang sudah panen ............................................................... 52 Gambar 4.4 Tanaman Stoberi yang gagal panen ................................................. 52 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Tingkat Kelembaban ( Suhu Ruang 24° Celcius
) .................................................................................................. ............................................................................................... 53
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Tingkat Kelembaban ( Suhu Ruang 26° Celcius ) .................................................................................................. ............................................................................................... 55
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Deskripsi Penggunaan Port ................................................................. 34 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Nilai Tegangan Pada Port ADC ................................ 47
Tabel 4.2 Data Pengujian Sensor LM35 suhu dan Tampilan LCD........................48 4.3 Data Pengujian Sensor kelembaban danTampilan LCD ...................... 49 Tabel
Tabel 4.4 Datasheet karakteristik HMZ-435CHS1 (sesnsor kelembaban) .......... 49 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Tranducer SHT11 dan Hygrometer ( Pada Suhu 24° Celcius ) .....................................................................................
............................................................................................... 53
4.6 Hasil Pengujian Tranducer SHT11 dan Hygrometer ( Pada Suhu 26° Tabel
Celcius ) ..................................................................................... ............................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA
Hery. 2006. “SIMULASI SISTEM PENGATURAN RELATIFITAS KELEMBABAN UDARA DAN SISTEM PEMUPUKAN OTOMATIS PADA GREEN
HOUSE BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535”, Teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung 2008. Bandung.
Arifin, Jaenal. 2009. “Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51
-
Dengan
Penampilan
LCD”.
Semarang:
Universitas
Dipenogoro.
Claus kuhnel. Bascom programming of microcontrollers with ease. available
:www.upublish.com/books/kuhnel.htm
Lisnandar, Rendi. 2007. “Pengendalian Distribusi Air Dan Nutrisi”, Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung 2007. Bandung. Sensirion, P.T., The Sensor Company.4 Mei 2005.Temperature and Humidity Sensor,
Diambil
(10
Mei
2012)
http:www.mcselectronics.com/bascomavr/an#116reading
the
dari humidity
sensor-mcs electronics. http://www.dediakbar.com/2010/03/prinsip-kerja-rangkaian-sensor-cahaya.html [diakses pada tanggal 8 juli 2012] http://www.nubielab.com/elektronika/analog/sensor-cahaya-ldr-light-dependentresistor [diakses pada tanggal 6 juli 2012] http://blog.dewataelektronik.com/?p=221 [diakses pada tanggal 1 juli 2012] http://avrstupid.blogspot.com/2011/04/sensor-kelembaban-humidity-andmoisture.html [diakses pada tanggal 27 juni] http://www.geraicerdas.com/index.php?option=com_virtuemart&Itemid=30&cate gory_id=16&flypage=flypage_images.tpl&lang=en&limitstart=0&page=s hop.product_details&product_id=128&vmcchk=1&Itemid=30
[diakses
pada tanggal 29 juni 2012] http://elektronika-dasar.com/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-ic-lm35/ [diakses pada tanggal 5 juli] Tutorial Mikrokontroler pada http://rizqirizaldi.wordpress.com [diunduh pada tanggal 12 Desember 2011]
Tutorial Bascom AVR pada http://avrfreaks.net
[diunduh pada 12 Desember 2011]
Thia.2010.”Sistem Kendali & Kontrol Proses”.Sumatera: Fakultas Teknik Elektro
dan http://avrbeginners.net
Universitas Sumatera Utara.
