MODEL PENGATUR SUHU DAN KELEMBABAN RUANGAN BUDIDAYA KROTO BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO Ma’mun Nawawi, Prihastuti Harsani ¹ dan Deden Ardiansyah ² Program Studi Ilmu Komputer-FMIPA Universitas Pakuan Jl. Pakuan PO BOX 452, Bogor Telp/Fax (0251) 8375 547 Email :
[email protected] Abstrak Perkembangbiakan semut rangrang sangat dipengaruhi oleh suhu ideal dan kandungan makanannya. Bahwa pada suhu 30C, siklus kehidupan telur (kroto), larva, pupa dan menjadi semut kecil berkisar 28 hari. Model pengatur ini merupakan suatu sistem pengontrol untuk mengendalikan suhu yang ada dalam ruangan dengan menggunakan mikrokontroler arduino dan sensor DHT11 sebagai inputannya serta tampilan informasi suhu dan kelembaban akan ditampilkan oleh LCD. Program yang digunakan dalam sistem ini menggunakan bahasa program assembly. Model ini dapat mengendalikan suhu antara 26 ˚C- 32 ˚C dan kelembaban 65% - 85% agar suhu dan kelembaban ruangan tetap stabil. Untuk mengatur suhu dan kelembabannya digunakan alat yaitu kipas, lampu, dan humidifier. Kata Kunci : Budidaya Kroto, DHT11, Mikrokontroller Arduino. PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangbiakan semut rangrang sangat dipengaruhi oleh suhu ideal dan kandungan makanannya. Bahwa pada suhu 30C, siklus kehidupan telur (kroto), larva, pupa dan menjadi semut kecil berkisar 28 hari. kandungan makanan untuk telur (kroto), larva dan pupa mempengaruhi kualitas dan hasilnya. Bukan waktu dan kuantitasnya. Jika suhu ideal dan kandungan makanannya tepat atau minimal mendekati, maka perkembangbiakan semut rangrang bisa sesuai dengan waktu alami perkembangbiakannya jika suhu terlalu panas, telur (kroto), larva dan pupa akan mengering lalu mati. Jika suhu terlalu dingin, embrio dalam telur (kroto), larva dan pupa tidak akan berkembang. Adapun suhu yang ideal bagi koloni semut adalah 26 - 32 derajat selsius, dengan tingkat
kelembaban 65% - 85 %. (Ross, H. C,. 2010) Berdasarkan hal tersebut, maka diusulkan alat ini menggunakan sensor DHT11 yang berfungsi sebagai inputan untuk membaca suhu dan kelembaban ruangan yang mempunyai kisaran pengukuran dari 20%-90%RH, dan akurasi absolute 0,5% RH. Sedangkan akurasi pengukuran suhu 0-50°C kesalahan 2°C. Mikrokontroler Atmega328 sebagai pemroses. LCD(Liquid Crystal Display) sebagai penampil untuk nilai suhu dan nilai kelembaban pada area sarang kroto. Pada saat suhu mencapai >=32° Kipas akan bekerja untuk menurunkan suhu, humidifier digunakan untuk menaikkan kelembaban, dan jika suhu <=26° lampu akan menyala untuk menaikkan tingkat suhu. DASAR TEORI
Mikrokontroller Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, Remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka : a. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas b. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi c. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama. (Syahrul, 2012). Penelitian Terdahulu Dimas Bangkit W ,(2012) : Mikrokontroler yang digunakan yaitu AT8535 dan Sensor SHT 11 sebagai inputan.
METODE PENELITIAN Metode yang digunakan pada pembuatan “Model Pengatur Suhu dan Kelembaban Ruangan Budidaya Kroto” ini adalah dengan menggunakan arduino uno untuk pemogramannya, dan menggunakan bahasa assembly. Adapun siklus hidup dan pengembangannya, atau bisaa disebut motodelogi hardware programming seperti gambar 9 : Project planning
Mechanical design
research
Parts testing
Electrical design
Software design
Fungtional test
integration
Overall testing
no success
yes
optimization
Gambar 9. Motodelogi hardware programming 4.1
Perencanaan Proyek Penelitian (Project Planning) Tahap perencanaan proyek penelitian adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian kegiatan dalam proses pembuatan sistem. Di bab ini membahas mengenai rancangan dan implemetasi sistem pada penelitian dengan judul “Sistem Notifikasi Keamanan Sepeda Motor berbasis SMS Menggunakan ATmega 328”. Berdasarkan metode penelitian yang digunakan, mulai dari perancanaan proyek penelitian sampai dengan integrasi sistem. 4.1.1 Pengetesan Program
Menggunakan
Tahap ini ditentukan pengetesan komponen-komponen yang akan digunakan berfungsi dengan baik atau sebaliknya. Pengetesan komponen dilakukan menggunakan software arduino. Pengetesan pada modul mikrokontroler Arduino dilakukan dengan merangkai skematik sistem minimum mikrokontroler. Kemudian dilakukan proses pembacaan dan penulisan program pada mikrokontroler dengan port serial to USB seperti gambar 11:
Penjelasan dari diagram block Model Pengatur Suhu dan Kelembaban Ruangan Budidaya Kroto menggunakan Mikrokontroler Arduino sebagai berikut: a. Input Pada alat ini,yang berfungsi input adalah Sensor DHT 11 untuk membaca suhu dan kelembaban di dalam ruangan. b. Proses Pada alat ini yang berfungsi sebagai proses adalah Mikrokontroler Arduino Uno. c. Output Pada alat ini. Yang berfungsi sebagai output adalah LCD, Kipas , lampu dan Humidifier. 4.1.3 Perancangan Skematik Rangkaian Perancangan rangkaian menggunakan software Fritzing. Perancangan rangkaian yang akan dibuat ada tiga bagian, berikut ini rangkaian skematik dari masing-masing rangkaian tersebut :
Gambar 11. Software Arduino 4.1.2 Perancangan Hardware (Alat) Perancangan hardware secara umum digambarkan pada blok diagram seperti terlihat dalam gambar 12.
Gambar 12. Diagram Blok Sistem
a) Sistem ATMega328 Rangkaian ini berfungsi sebagai pengendali dari sebuah sistem mikrokontroler. b) Sensor DHT11 Rangkaian ini digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. c) LCD Rangkaian modul lcd merupakan rangkaian keluaran dari mikrokontroler yang digunakan sebagai display. d) Dimmer Rangkaian ini berfungsi sebagai saklar yang dikendalikan oleh mikrokontroler sesuai dengan kondisi yang telah di tentukan.
e) Lampu Rangkaian ini digunakan untuk memanaskan ruangan. f) Kipas Kipas digunakan untuk menurunkan suhu dan stabilkan kelembaban di dalam ruangan. g) Humidifier Humidifier digunakan untuk menaikkan kelembaban.
Penjelasan flowchart program utama: 1. Mulai 2. Baca suhu dan kelembaban 3. Tampilan suhu dan kelembaban di LCD 4. Jika suhu <= 25oC maka kipas mati dan lampu terang, jika suhu 26˚C 32˚C maka kipas sedang dan lampu redup, jika suhu >=33˚C maka kipas cepat dan lampu mati.. 5. Jika kelembaban kering <=64% maka humidifier Aktif, jika kelembaban normal 65% - 85% maka humidifier Tidak Aktif, jika kelembaban basah >=86% maka humidifier Tidak Aktif. 6. Jika masih ada arus listrik maka akan kembali membaca suhu dan kelembaban, jika tidak maka selesai. a.
Gambar 13. Skematik Rangkaian 4.2
Desain Software (Software Design) Pembuatan perangkat lunak sistem harus mengutamakan cara kerja yang efisien berikut flowchart dari desain software yang digunakan. Flowchart program utama terdapat pada gambar 14.
Tahap Implementasi (Assembling) Tahap assembling (pembuatan) merupakan dimana seluruh obyek dibuat, baik secara hardware (sistem dan rangkaian pengontrol) serta secara software yang merupakan compiler. i.Assembling Hardware Untuk membuat sistem dan rangkaian pengontrol digunakan beberapa perangkat keras seperti bor digunakan untuk melubangi PCB dan black box atau rangka agar menjadi lebih kokoh, solder digunakan untuk memanaskan timah parti untuk menyambungkan komponenkomponen elektronik yang terdapat di dalam sistem, sehingga sesuai dengan jalur skematik yang sudah dibuat sebelumnya dan masih banyak lainnya. ii.Assembling software Untuk compiler listing model pengatur suhu dan kelembaban ruangan budidaya kroto digunakan Arduino IDE untuk didownload ke mikrokontroler. Berikut assembling software yang terdapat pada gambar 15:
Gambar 14. Flowchart Program Utama
Gambar 15. Compiler Program
Gambar 16. Bagian Utama Sistem
Gambar 15 adalah proses mengupload listing program kedalam mikrokontroler 328 Arduino untuk diproses dan menjalalankan sistem yang telah dibuat yaitu sistem.
5.1.2 Bagian Input Sistem Pada bagian kontrol sistem terdapat catu daya, LCD, kipas, Motor servo, modul mikrokontroler Arduino sebagai pengendali sistem, sensor DHT11 untuk mendeteksi adanya suhu dan kelembaban pada ruang budidaya kroto.
HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1
Hasil Penelitian Pada tahap sebelumnya telah dijelaskan proses perancangan hingga Model Pengatur Suhu Dan Kelembaban Ruangan Budidaya Kroto menggunakan Mikrokontroler Arduino. Model pengatur suhu dan kelembaban ini dirancang dengan cara sederhana menggunakan bahan akrilik sebagai chasing dan penempatan komponen elektronik. Untuk menemukan hasil akhir yang sesuai dengan yang diinginkan, meliputi pengujian hardware dan software, yang digunakan dalam penelitian ini. 5.1.1 Bentuk Sistem Pada bagian utama sistem terdapat modul mikrokontroler arduino sebagai pengendali sistem yang dan sensor DHT11 yang berfungsi sebagai komponen untuk membaca suhu dan kelembaban.
Gambar 17. Bagian Pengendali Sensor 5.1.3 Bagian Catu Daya Sistem Pada bagian catu daya sistem terdiri dari catu daya DC dan catu daya AC. Catu daya DC berfungsi menyuplai arus pada mikrokontroler dan sensor sebesar 5 VDC 1A. Sedangkan catu daya AC berfungsi untuk menyuplai arus pada ruang Lampu sebesar 220VAC
N o
1
Komponen Sistem
Arduino
DHT 11 LCD
Servo
Terhubu ng Dengan
Ketera ngan
Pin 2
Terhub ung
Pin Analog 0 dan Analog 1 Pin 9, 10, 11
Gambar 18. Bagian Sumber Arus Listrik
2
Lampu
Dimmer
5.2 Pembahasan Sistem Pada tahap pembahasan sistem akan dijelaskan mengenai bagaimana sistem bekerja, mulai dari tahap awal pemberian catu daya hingga tahap akhir eksekusi perintah. Pada tahap awal sistem diberikan daya ke modul mikrokontroler arduino, kemudian memberikan inputan pada sensor DHT11 untuk memproses output ketika suhu >=33˚C maka kipas cepat dan lampu mati, ketika suhu 26˚C - 32˚C maka kipas sedang dan lampu redup, ketika suhu <=25˚C maka kipas mati dan lampu terang. Jika kelembaban kering <=64% maka humidifier Aktif, kelembaban servo 65% 85% maka humidifier Tidak Aktif, dan jika kelembaban basah >=86% maka humidifier Tidak Aktif. Selain output diatas LCD menjadi indikator untuk menampilkan suhu dan kelembaban yang terbaca oleh sensor DHT11.
3
Kipas
Dimmer
4
Humidifier
Dimmer
5.2.1
Pengujian Struktural Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah jalur-jalur rangkaian sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik. Pengujian ini dilakukan dengan mengetes jalur-jalur rangkaian menggunakan multimeter. Berikut table hasil pengujian struktural sistem. Tabel 3. Pengujian struktural
Terhub ung Terhub ung Terhubu ng Terhubu ng Terhubu ng
5.2.2
Pengujian Fungsional Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah tegangan yang mengalir di dalam rangkaian sudah sesuai dengan yang dibutuhkan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengetes tegangan output tiap komponen dengan menggunakan multimeter. 5.2.3 Pengujian Modul Mikrokontroler ATMega 328 Pada pengujian Modul Mikrokontroller Arduino dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5VDC 1A pada modul mikrokontroler ATMega328. Setelah itu output tegangan dicek pada pin 5V yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan prhobe negative multimeter.
Gambar 19. Modul Mikrokontroler Arduino
Tabel 4. Pengujian modul mikrokontroler Arduino Tegangan Input Output Tegangan 5V 5 VDC Dari pengujian tersebut diketahui output mikrokontroler 5V mendekati tegangan 5V yang sudah sesuai dengan dibutuhkan oleh sensor. 5.2.4
Pengujian Sensor DHT11 Pada pengujian sensor DHT11 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5VDC dari modul mikrokontroler Arduino. Setelah itu output tegangan dicek pada pin Vout yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan phobe negative multimeter
Sensor DHT11
Suhu <=25 ˚C Kelemb aban >=86% Suhu >=26 <=32 ˚C Kelemb aban <=65 >=85% Suhu >=33 ˚C Kelemb aban <=64%
Ser vo 1
Ser vo 2
Ser vo 3
Kipa s
Lam pu
Humi difier
5˚
170 ˚
5˚
Tida k Aktif
Tera ng
Tida k Aktif
70˚
20˚
5˚
Seda ng
Redu p
Tida k Aktif
175 ˚
10˚
175 ˚
Cepa t
Tida k Aktif
Aktif
5.3
Pengujian Validasi Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah output sistem sudah sesuai dengan kebutuhan penggunaan sistem. Pengujian ini dilakukan dengan menganalisa kolerasi inputan berupa sensor DHT11 5.3.1 Uji Coba Validasi Sensor Rotary Encoder Pada tahap uji coba validasi sensor suhu akan dilakukan pengecekan pada perubahan suhu ruangan Tabel 7. Uji Coba Validasi Suhu <=25 ˚C Gambar 20. Sensor DHT11 Tabel 5. Pengujian sensor DHT11 Tegangan Output Keterangan Input Tegangan 3.5 VDC Aktif 5V 0 VDC Tidak Aktif Dari pengujian tersebut diketahui output sensor DHT11 akan bernilai LOW jika output tegangan bernilai 0V sedangkan output sensor bernilai HIGH jika output tegangan bernilai 3.5V. 5.2.5 Pengujian Alat Tabel 6. Hasil pengamatan
Kelem baban 42% 49% 52% 60% 69%
Suhu
Kipas
Lampu
Humidifier
˚C <=25 ˚C <=25 ˚C <=25 ˚C <=25 ˚C
OFF
Terang
ON
OFF OFF OFF OFF
Terang Terang Terang Terang
ON ON ON OFF
<=25
Pada uji coba ini dilakukan ketika kelembaban 42%,49%,52%,60%, dan 69% Dengan suhu <=25˚C maka kipas akan mati dan lampu akan terang ketika suhu dibawah <=25 ˚C, sedangkan humidifier akan mati pada saat kelembaban >=65%.
Tabel 8. Uji Coba Validasi Suhu >=33˚C Kelem baban 82% 77% 70% 73% 63%
Suhu
Kipas Cepat
Lamp u Redup
Humidi fier OFF
>=33 ˚C >=33 ˚C >=33 ˚C >=33 ˚C >=33 ˚C
Cepat Cepat Cepat Cepat
Redup Redup Redup Redup
OFF OFF OFF ON
Pada uji coba ini dilakukan ketika kelembaban 82%,77%,75%,73%, dan 70% dengan suhu >=33˚C maka kipas akan berputar cepat untuk menurunkan suhu dan lampu akan redup, sedangkan humidifier menyala pada saat kelembaban <=64%.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari beberapa tahap perancangan, pembuatan dan pengujian Model Pengatur Suhu Dan Kelembaban Ruangan Budidaya Kroto ini dapat disimpulkan bahwa alat ini menggunakan sensor DHT11 sebagain input data suhu dan kelembaban yang akan ditampilkan pada LCD 16x2, sedangkan outputnya menggunakan kipas, lampu dan humidifier. Output tersebut terhubung ke dimmer agar arus yang dihasilkan dapat di atur menggunakan servo. Terdapat tiga kondisi ketika suhu <= 25˚ maka kipas mati dan lampu terang, jika suhu 26˚ – 32˚ maka kipas sedang dan lampu, dan suhu >= 33˚ maka kipas cepat dan lampu mati, sedangkan untuk kelembaban jika kelembaban <= 64% maka humidifier akan aktif dan jika kelembaban >= 90% maka humidifier akan mati. Suhu ruangan untuk pengujian berpengaruh terhadap suhu yang ada dalam model tersebut, jadi setiap pengujian dilakukan suhu dan kelembaban tidak bisa di prediksi apakah hasilnya sesuai atau sebaliknya. Saran Dalam Model Pengatur Suhu Dan Kelembaban Ruangan Budidaya Kroto ini
masih belum sempurna, sehingga dibutuhkan penyempurnaan sistem yang memiliki nilai fungsional kompleks. Beberapa saran yang dapat dikembangkan antara lain menggunakan sensor yang lebih akurat membaca suhu dan kelembabanya, Pada output dapat dikembangkan menggunakan alat yang dapat menurunkan suhu <=28, dan di sarankan menggunakan metode fuzzy untuk mengatur perhitungan output pada alat tersebut.
DAFTAR PUSTAKA D-Robotics. 2010. DHT11 Humadity & Temperature Sensor. http://droboticsonline.com 16 Juni 2015. Dimas Bangkit. 2014. “Rancangan Sistem Kontrol Suhu Dan Kelembaban Untuk Proses Fermentasi Tempe Berbasis Arduino Uno”, Jakarta. Ebiet Van Heriyanto. 2014. “Rancang Bangun Alat Pengering Gabah Dengan Pengendali Suhu Dan Kelembaban Ruang Berbasis Arduino Uno R3”. Surabaya. Febriyanto. 2012. Media Budidaya Semut. http://krotojogja.com. 13 Maret 2016 Kadir, Abdul. 2012. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino. Ed. Ke-1. Andi, Yogyakarta. Prayoga B. 2015. Kupas Tuntas Budi Daya Kroto Cara Modern. Penebar Swadaya, Jakarta. Ross, H. C, Philip, S.N., Schluns & Simon, K.A. 2010. A masterpiece of evolution – Oecophylla weaver ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 13: 57-71.
Rush. 2014. Kendala Budidaya Semut Rangrang. http://bibitkroto99.blogspot.co.id/2014/ 08/kendala-budidaya-semutrangrang.html. 30 Juli 2016 Saftari,firmansyah. 2014. Proyek Robotik Keren dengan Arduino. Gramedia : Jakarta. Syahrul. 2012. Mikrokontroler AVR ATmega8535. Informatika Bandung. Bandung. Utuy Triana. 2013. Beternak Kroto. http://mariberternakrangrangkroto.blog spot.co.id. 13 Maret 2016
