SISTEM PENYIRAMAN TANAMAN JAMUR TIRAM
OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32 AUTOMATIC WATERING SYSTEM OF OYSTER MUSHROOM
PLANTS BASED ATMEGA32 MICROCONTROLLER
PROYEK AKHIR
Laporan ini ditulis sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Diploma III
Oleh
MAULANA REKSA KUSUMAH NIM : 091311046
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAK
Jamur tiram adalah tanaman yang memerlukan perawatan khusus untuk
pembudidayaannya. Kondisi suhu dan kelembabanya harus diatur agar selalu serta waktu penyiramannya pun harus dilakukan secara teratur. Sistem stabil,
penyiraman tanaman pada pertanian jamur saat ini masih dilakukan secara manual oleh manusia. Oleh karena itu dibutuhkan sistem yang dapat menyiram tanaman jamur secara otomatis agar suhu dan kelembaban tanaman jamur dapat
dikendalikan dengan baik. Suhu dan kelembaban yang dibutuhkan oleh tanaman yaitu berkisar antara 22-26ºC dengan kelembaban berkisar antara 80% jamur
sampai dengan 90%. Perubahan suhu dan kelembaban udara yang terjadi pada lingkungan sekitar dideteksi dengan perantara modul sensor SHT11 agar penyiraman tanaman jamur tiram berjalan otomatis. IC Real Time Clock (RTC) DS1307 berfungsi sebagai timer untuk mengatur waktu penyiraman yang sesuai dengan keperluan pengguna. Data ini akan disimpan dalam EEPROM mikrokontroler
ATmega32.
Alat
ini
menggunakan
motor
DC
untuk
menggerakkan tabung penyiram yang bergerak pada sebuah rel sepanjang rak baglog jamur Kata Kunci: ATmega32, Jamur Tiram, Suhu dan Kelembaban, SHT11, RTC DS1307
ABSTRACT
Oyster mushroom is plants that require special care for cultivation.
Conditions of temperature and humidity must be set to keep it stable, and the watering must be done regularly. Watering system at this mushroom farming is
still done manually by humans. Therefore needed a system that can automatically watering plants so that temperature and humidity can be well controlled. Temperature and humidity needed by the plant ranged between 22-26 º C with
humidity ranged from 80% to 90%. The changes of temperature and humidity that in the environment detected by the sensor module SHT11 cause the occur
watering system run automatically. IC Real Time Clock (RTC) DS1307 have function as a timer to set the watering time in accordance with user needs. This data will be stored in the EEPROM ATmega32 microcontroller. This tool uses a DC motor to move the sprinkler tube that moves on a rail along the shelf mushrooms baglog.
Keywords: ATmega32, Oyster Mushrooms, Temperature and Humidity, SHT11, RTC DS1307
!
"
"
# %
#
&
'
'
(
'
'
'
! ' & )
'
*+$ ,,&
$
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi ALLAH SWT atas karunianya-Nya sehingga Penulis
dapat menyelesaikan laporan proyek akhir ini tepat pada waktunya. Laporan ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan ijazah Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung.
Laporan Proyek ini berjudul : “Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram
Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATmega32” Dalam menyelesaikan proyek akhir ini Penulis menyadari bahwa tidak akan berjalan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, izinkanlah Penulis mempersembahkan rasa terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Yth. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. 2. Kedua orang tua yang selalu mendukung dan mendoakan Penulis sehingga dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini tepat pada waktunya. Semua nasihat dan perhatiannya sangatlah berharga bagi Penulis. 3. Yth. Ibu Ervin Masita Dewi, ST., MT. sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. 4. Yth. Bapak Supriyadi, SST. sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing, memberikan petunjuk dan pengarahan dengan sangat baik sehingga Penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 5. Yth. Firman Prima Djauhari, ST., MT. sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan mengenai pemrograman, sehingga Proyek Akhir ini dapat bekerja dengan baik. 6. Yth. Bapak Tjan Swi Hong, MSc. sebagai koordinator PA yang telah memberikan kebijaksanaannya untuk proses pengerjaan Proyek Akhir ini.
7. Yth. Bapak dan ibu dosen untuk semua ilmu dan pengalaman berharga
yang diberikan kepada Penulis.
8. Anisa Nur Maulani dan keluarga, yang selalu menguatkan hati dan
keyakinan Penulis untuk kelancaran proyek ini, dan dengan kebaikan
hatinya senantiasa membantu Penulis di setiap waktu demi keberhasilan Penulis dalam pembuatan laporan proyek akhir.
9. Sahabat-sahabat kelas 3B tersayang yang selalu memberi dorongan dan
semangat kepada Penulis sehingga Penulis dapat menyelesaikan proyek
akhir ini tepat pada waktunya
10. Ibu Iyom, Bapak Salim, Bapak Agus, ibu Imas, dan semua staf teknisi
laboratorium
teknik
Elektronika
yang
telah
membantu
Penulis
memfasilitasi keperluan selama Proyek Akhir.
Dan dengan segala kerendahan hati, Penulis memanjatkan doa semoga semua bimbingan, bantuan, dorongan, dan semangat yang diberikan kepada Penulis akan mendapatkan balasan pahala dari Allah SWT, dan semoga Proyek Akhir ini mendapatkan berkah dan ridha dari Allah SWT, aamiin yaa rabbal ‘alamiin.
Bandung, Juni 2012
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................. ii
ABSTRACT ........................................................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iv
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................v KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ................................................................................................xv BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1 1.1. Latar Belakang ..................................................................................................1 1.2. Tujuan ...............................................................................................................2 1.3. Rumusan Masalah .............................................................................................2 1.4. Batasan Masalah ...............................................................................................2 1.5. Metodologi ........................................................................................................3 1.6. Sistematika Penulisan .......................................................................................4 BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................5 2.1. Jamur Tiram ......................................................................................................5 2.2. Kumbung Jamur ................................................................................................6 2.3. Definisi Sistem Kendali ....................................................................................8 2.4. Mikrokontroler ..................................................................................................9 2.5. Sensor Suhu dan Kelembaban ........................................................................13 2.5.1. Sensor Suhu ..........................................................................................13 2.5.2. Sensor Kelembaban ..............................................................................13 2.5.3. Sensor SHT11 .......................................................................................14 2.6. Real Time Clock (RTC)...................................................................................15 2.7. Motor DC ........................................................................................................16 2.8. Valve Elektrik..................................................................................................18 2.9. Relay................................................................................................................ 20 2.10. Transistor ......................................................................................................21
2.10.1. Transistor Sebagai Sakelar ..................................................................21
2.11. Keypad .......................................................................................................... 22
2.12. Liquid Crystal Display (LCD) ......................................................................24 2.13. Protokol I2C .................................................................................................25 2.14. Pemrograman BASCOM (Basic Compiler) .................................................27
2.14.1. Program GetADC................................................................................ 27 2.14.2. Program GetKBD................................................................................ 27 BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI .................................................28 3.1. Definisi Perancangan ......................................................................................28 3.2. Tujuan Perancangan ........................................................................................28
3.3. Tahapan Perancangan dan Realisasi ...............................................................28 3.4. Menentukan Fungsi dan Cara Kerja Alat........................................................28 3.5. Menentukan Spesifikasi Alat ..........................................................................30 3.6. Menentukan Diagram Blok Alat .....................................................................31 3.7. Perancangan Perangkat Keras Elektronika .....................................................32 3.7.1. Rangkaian Sistem Minimum ATmega32 dan Regulator 5 Volt .........33 3.7.2. Rangkaian Regulator Tegangan 9 Volt ...............................................33 3.7.3. Rangkaian Driver Aktuator .................................................................34 3.7.4. Rangkaian Connector LCD .................................................................35 3.8. Perancangan Perangkat Keras Mekanik..........................................................36 3.8.1. Rancangan Rangka Kumbung Penyiram Jamur ..................................36 3.8.2. Rancangan Tabung Penyiram Jamur ...................................................37 3.8.3. Rancangan Control Box ......................................................................38 3.8.4. Rancangan Keseluruhan Mekanik.......................................................39 3.8.5. Tampak Setiap Sisi Mekanik ..............................................................39 3.9. Perancangan Perangkat Lunak ........................................................................41 3.9.1. Perancangan Program Utama ............................................................. 41 3.9.2. Perancangan Subroutine Program Otomatis .......................................42 3.9.3. Perancangan Subroutine Manual.........................................................43 3.10. Realisasi Perangkat Keras ............................................................................45 3.10.1. Realisasi Rangkaian Elektronik ..........................................................45 3.10.2. Realisasi Mekanik ...............................................................................46
3.11. Realisasi Perangkat Lunak............................................................................49
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .............................................................50
4.1. Tujuan Pengujian ............................................................................................50 4.2. Metoda Pengujian ...........................................................................................50 4.3. Alat Yang Digunakan ....................................................................................50
4.4. Pengukuran dan Analisa Tegangan Output Pin ATmega32 ...........................50 4.5. Pengujian dan Analisa Keypad ......................................................................52 4.6. Pengujian Perbandingan Tegangan Pada Transducer dan Port ADC .............55 4.7. Pengujian Sensor SHT11 ................................................................................56 4.8. Pengujian Motor Terhadap Nilai Error Antara Slide
Potensiometer dan Multiturn.......................................................................... 58 4.9. Pengujian Penyiraman Otomatis Terhadap Pengaturan Timer RTC ............60 4.10. Pengujian Pengembunan Terhadap Pengaruh Sensor SHT11 ......................63 4.11. Pengujian Keseluruhan Sistem Penyiraman dan Pengembunan Otomatis Terhadap Pertumbuhan Jamur ......................................................64 BAB V PENUTUP ................................................................................................66 5.1. Kesimpulan .....................................................................................................66 5.2. Saran................................................................................................................67 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................68 LAMPIRAN A Listing Program Keseluruhan LAMPIRAN B Layout PCB LAMPIRAN C Rancangan Mekanik LAMPIRAN D Datasheet
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Listing Program Lampiran B Layout PCB
Sistem Minimum ATmega32...................................................... B1
Regulator 9 Volt.......................................................................... B2
Driver Relay Aktuator ................................................................ B3 LCD Connector........................................................................... B4
Lampiran C Desain Mekanik
Rancangan Mekanik Keseluruhan .............................................. C Lampiran D Datasheet Datasheet ATmega 32 ................................................................. D1 Datasheet Sensor SHT11 ............................................................ D2 Datasheet IC RTC DS1307 ......................................................... D3 Datasheet Transistor BC109 ....................................................... D4 Datasheet Relay........................................................................... D5 Datasheet LCD 4x20 ................................................................... D6
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tubuh Buah Jamur Tiram ...................................................................5
Gambar 2.2 Baglog Jamur Dalam Fase Miselium .................................................. 6
Gambar 2.3 Susunan Rak Pada Kumbung Jamur ...................................................7 Gambar 2.4 Bangunan Semi-Permanen Kumbung Jamur ......................................8 Gambar 2.5 Diagram blok sistem kendali secara umum, (a) sistem kendali
terbuka, (b) sistem kendali tertutup ....................................................8
Gambar 2.6 IC AVR ATmega32 ..........................................................................10 Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATmega32 ..............................................................10 Gambar 2.8 Blok Diagram ATmega32.................................................................11 Gambar 2.9 Sensor SHT11 ...................................................................................15 Gambar 2.10 Konfigurasi Pin Sensor SHT11 .....................................................15 Gambar 2.11 Modul Real Time Clock DS1307 ...................................................16 Gambar 2.12 Tiga Komponen Utama Pada Motor DC .......................................17 Gambar 2.13 Contoh Motor DC ...........................................................................18 Gambar 2.14 Selenoid Valve ................................................................................ 18 Gambar 2.15 Bagian-Bagian Pada Solenoid Valve1 ............................................ 19 Gambar 2.16 Konfigurasi Pin Relay ..................................................................... 20 Gambar 2.17 Keypad 4x4 ....................................................................................22 Gambar 2.18 Scanning Keypad ...........................................................................23 Gambar 2.19 Liquid Crystal Display (LCD) 4x20 ...............................................24 Gambar 2.20 Contoh Penggunaan Protokol I2C pada Rangkaian........................26 Gambar 3.1 Diagram blok Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATmega32 ................................................31 Gambar 3.2 Skematik Sistem Minimum ATmega32 ...........................................33 Gambar 3.3 Skematik Regulator Tegangan 9 Volt ..............................................34 Gambar 3.4 Skematik Rangkaian Driver Aktuator ..............................................35 Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Connector LCD ..............................................36 Gambar 3.6 Rancangan Rangka Kumbung Jamur................................................37
Gambar 3.7 Rancangan Tabung Penyiram Jamur ................................................38
Gambar 3.8 Rancangan Control Box ....................................................................38
Gambar 3.9 Rancangan Keseluruhan Mekanik ....................................................39 Gambar 3.10 Tampak Depan Rancangan Mekanik .............................................39 Gambar 3.11 Tampak Samping Rancangan Mekanik ..........................................40
Gambar 3.12 Tampak Atas Rancangan Mekanik .................................................40 Gambar 3.13 Diagram Alir Routine Program Utama ...........................................41 Gambar 3.14 Diagram Alir Subroutine Program Otomatis..................................42 Gambar 3.15 Diagram Alir Subroutine Program Manual ....................................44
Gambar 3.16 Rangkaian ATmega32 dan RTC DS1307.......................................45
Gambar 3.17 Rangkaian Regulator 9 Volt ...........................................................45 Gambar 3.18 Rangkaian Driver Aktuator ............................................................46 Gambar 3.19 Rangkaian LCD ..............................................................................46 Gambar 3.20 Realisasi Rangka Kumbung Jamur .................................................47 Gambar 3.21 Realisasi Tabung Penyiram Jamur..................................................47 Gambar 3.22 Realisasi Control Box .....................................................................48 Gambar 3.23 Realisasi Controller Pada Control box ...........................................48 Gambar 3.24 Realisasi Mekanik Keseluruhan .....................................................48 Gambar 3.25 Realisasi Mekanik Dengan Lapisan Tanah di Dasarnya ................49 Gambar 4.1 Standar Level Tegangan Logika TTL...............................................52 Gambar 4.2 Cara Penyambungan Pin Pada Keypad ke Mikrokontroler ..............53 Gambar 4.3 Display pada LCD Saat Keypad Tidak Ditekan ...............................55 Gambar 4.4 Penempatan Multiturn Pada Motor Pembawa Tabung Penyiram.....58 Gambar 4.5 Bila Eror Dari ADC < 0 Maka Motor Bergerak ke Kiri ...................59 Gambar 4.6 Bila Eror Dari ADC = 0 Maka Motor Berhenti ................................59 Gambar 4.7 Bila Eror Dari ADC > 0 Maka Motor Bergerak ke Kanan ...............60 Gambar 4.8 Set Timer Input Penyiraman 1 ..........................................................61 Gambar 4.9 Set Timer Input Penyiraman 2 ..........................................................62 Gambar 4.10 Set Timer Input Penyiraman 3 ........................................................62 Gambar 4.11 Hasil Eksekusi Timer 1 ...................................................................62 Gambar 4.12 Hasil Eksekusi Timer 2 ...................................................................62 Gambar 4.13 Hasil Eksekusi Timer 3 ...................................................................62
Gambar 4.14 Pertumbuhan Jamur Tiram Hari Ke-1 (17-06-2012, 11:08) ..........64
Gambar 4.15 Pertumbuhan Jamur Tiram Hari Ke-2 (18-06-2012, 09:30) ...........65
Gambar 4.16 Pertumbuhan Jamur Tiram Hari Ke-3 (19-06-2012, 12:03) ...........65 Gambar 4.17 Pertumbuhan Jamur Tiram Hari Ke-4 (20-06-2012, 15:40) ...........65
DAFTAR TABEL
2.1 Konfigurasi Pin LCD ............................................................................25 Tabel
Tabel 4.1 Data Pengukuran Output Saat Logik 1 ..................................................51
Tabel 4.2 Data Pengukuran Output Saat Logik 0 ..................................................52 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Nilai Tegangan Pada Port ADC .................................56
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor SHT11 .............................................................57 4.5 Data Pergerakan Motor Dengan Pengaruh ADC ..................................60 Tabel
Tabel 4.6 Data Pergerakan Motor Terhadap Pengaturan Timer............................63
Tabel 4.7 Data Pengujian Pengembunan Terhadap Pengaruh Sensor SHT11 ......64
DAFTAR PUSTAKA
[1] Aditya, Rial .2011. 10 Jurus Sukses Beragribisnis Jamur. Jakarta: Penebar Swadaya [2] Rahmat, Suryani .2011. Untung Besar Dari Bisnis Jamur Tiram. Jakarta: Agro Media Pustaka.
[3] Setiawan, Afrie. 2010 .20 Aplikasi Mikrokontroler ATmega 8535 & ATmega 16 Menggunakan BASCOM AVR. Yogyakarta: Andi. [4] Iswanto, S.T. 2008. Design dan Implementasi Sistem Embaded Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Bahasa BASIC. Yogyakarta: Gava Media.
[5] Akses LCD 16x2 Auto Tecno.http://reehokstyle.blogspot.com/2010/03/akseslcd-16x2 (Diunduh 22–Maret–2012 WIB) [6] Zal, Fahmi. Akses Sensor suhu dan kelembaban SHT11 berbasis mikrokontroler.nhttp://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/08/29/aksessensorsuhu-dan-kelembaban-sht11-berbasis-mikrokontroler/ (Diunduh 22–Maret– 2012) [7] Atmel Corporation. AVR315: Using the TWI module as I2C master. http//atmel.com (Diunduh 22–Maret–2012) [8] Viklund,Andreas.eKeypad.http://depokinstruments.com/2011/07/27/teorikeypad-matriks-4x4-dan-cara-penggunaannya/ (Diunduh 22–Maret–2012) [9]hHammar,sAljas.vKumbungkAljasjOrganiclFarm.shttp://aljasfarm.wordpress.c om/tag/kumbung/ (Diunduh 21–Maret–2012) [10]sBlogsIndorobotika.vModulvRealtimevClockDS1307.xhttp://blog.indorobotik sa.com/arduino/modul-srealtime-clock-rtc-dengan-ds1307/ (Diunduh 22– sMaret–2012) [11]sWardana,fMeri.gPrinsipvKerjagSolenoidgValve.chttp://meriwardana.blogsps sot.com/2011/11/ solenoid-valve (Diunduh 21–sMaret–2012) [12]sRiawan,sIndra.sSuhubdanvKelembaban.vhttp://indrariawan.wordpress.com/c s2007/03/28/suhu-dan-kelembaban-data-center/ (Diunduh 22 Maret–2012) [13]sRubingan.sMotor DC. http://rubingan.blogspot.com/2009/08/1-motorsdc.html (Diunduh d22 Maret–2012)
Daftar Riwayat Hidup
Data Pribadi
Nama
: Maulana Reksa Kusumah
Jenis Kelamin
: Laki-laki
Tempat, Tanggal Lahir
: Bandung, 9 Oktober 1990
Agama
: Islam
Status
: Belum Menikah
Alamat
: Jl. H. Samsudin No.18 Bandung 40252
No. HP
: 08986189130 08986189130
E-mail
:
[email protected]
Pendidikan Formal Tahun
2006 – 2009 2003 – 2006 1997 – 2003
Institusi SMA Negeri 8 Bandung SMP Negeri 1 Bandung SD Negeri 13 Cimahi
