PROTOTIPE ALAT PEMELIHARAAN BIBIT TANAMAN KAKAO BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Transkripsi

1 PROTOTIPE ALAT PEMELIHARAAN BIBIT TANAMAN KAKAO BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA H. Lukman Abdul Fatah S.Si.,M.Si., 2 Deddy Firman 1,2 Program Studi Teknik Informatika STMIK LPKIA Jln. Soekarno Hatta No. 456 Bandung 40266, Telp , Fax Abstrak Kakao atau dalam bahasa latin Theobroma Cacao merupakan tumbuhan berwujud pohon yang berasal dari Amerika Selatan. Dari biji tumbuhan ini dihasilkan produk olahan yang dikenal sebagai cokelat. Melakukan kegiatan penyiraman pada lokasi yang luas pasti membutuhkan banyak waktu tenaga. Oleh sebab dibutuhkan alat yang dapat membantu meringankan kegiatan penyiraman dalam bentuk alat yang dapat bekerja secara otomatis.dalam pembuatan alat simulasi pemeliharaan bibit tanaman kakao ini, digunakan beberapa software sebagai perancangan. Untuk pemodelan skema alat digunakan ISIS Proteus 7, segkan sebagai compiler digunakan Bascom AVR. Perangkat input yang digunakan yaitu real time clock, sensor suhu LM35 sensor kelembaban tanah. Sengkan perangkat output yang digunakan yaitu kipas pemanas suhu ruangan, kipas pendingin suhu ruangan, motor penyiraman Kata kunci : pemeliharaan, bibit, kakao, mikrokontroler atmega8535,penyiraman 1. Pendahuluan Kakao atau dalam bahasa latin Theobroma Cacao merupakan tumbuhan berwujud pohon yang berasal dari Amerika Selatan. Dari biji tumbuhan ini dihasilkan produk olahan yang dikenal sebagai cokelat. Kakao merupakan salah satu komoditas perkebunan yang cocok kultur tanah iklim di Indonesia. Tanaman ini termasuk golongan tumbuhan tropis. Di Indonesia, kakao banyak tumbuh di daerah Sulawesi, Lampung, Flores Nusa Tenggara Timur. Yang banyak terdapat lahan tidur yang cocok ditanami kakao. Dibig perkebunan kakao merupakan salah satu komoditas unggulan Indonesia, karena kakao termasuk salah satu dari lima komoditas dari sektor perkebunan yang memberikan sumbangan devisa yang sangat besar. Lima komoditas pertanian perkebunan tersebut diantaranya Kelapa sawit, rempah-rempah, kakao, karet, kopi. Perkebunan kakao Indonesia mengalami peningkatan yang sangat pesat sejak tahun 1980-an. Dari data Kementerian Pertanian Republik Indonesia luas perkebunan kakao Indonesia pada tahun 2009 adalah Ha. Keberhasilan perluasan lahan tersebut telah memberikan dampak yang nyata bagi peningkatan pangsa pasar kakao Indonesia di kancah perkakaoan dunia. Dalam proses budidaya tanaman kakao untuk bisa memperoleh benih maka ada beberapa tahap yang harus dilakukan, diantaranya memiilih biji kakao yang dapat diambil dari buah bagian tengah yang masak sehat dari tanaman yang telah cukup umur, lakukan pengecambahan, setelah 2-3 hari biji berkecambah lebih dari 50% maka masukan biji kedalam polibag berukuran 20cm x 30cm yang berisi campuran tanah pupuk kang. Menurut hasil penelitian, suhu ideal bagi tanaman kakao adalah 30 C-32 C (maksimal) 18 C-21 C (minimal). Kegiatan penyiraman benih kakao dilakukan satu kali sehari pada waktu pagi hari. Apabila kondisi tanah kering penyiraman dilakukan dua kali sehari pada waktu pagi sore hari. Waktu penyiraman terbaik adalah di pagi hari sebelum pukul Melakukan kegiatan penyiraman pada lokasi yang luas pasti membutuhkan banyak waktu tenaga. Oleh sebab dibutuhkan alat yang dapat membantu meringankan kegiatan penyiraman dalam bentuk alat yang dapat bekerja secara otomatis. Adapun permasalahan yang ditemui antara lain adalah: 1. Penyiraman yang belum terotomatisasi dirasa masih kurang efisien karena membutuhkan banyak waktu tenaga. 2. Pengecekan suhu yang tidak akurat. Berdasarkan permasalahan yang ada diatas maka perlu membatasi ruang lingkup dari permasalahan tersebut. Adapun permasalahan yang akan dibahas meliputi : 1. Penyiraman dilakukan secara otomatis, anatara pukul sampai pukul Apabila kondisi tanah kering penyiraman dilakukan dua kali sehari pada waktu pagi hari anatara pukul sampai pukul sore hari pukul Pengecekan pengaturan suhu ruangan. 1

2 pembuatan alat ini memiliki tujuan sebagai berikut: 1. Menyediakan alat penyiraman otomatis yang dapat mengefesiensikan waktu tenaga. 2. Mengecek suhu ruangan secara akurat sehingga suhu ruangan dapat dijaga agar tidak melebihi suhu ideal. 2. Dasar Teori 2.1.Tanaman Kakao Kakao atau dalam bahasa latin Theobroma Cacao merupakan tumbuhan berwujud pohon yang berasal dari Amerika Selatan. Dari biji tumbuhan ini dihasilkan produk olahan yang dikenal sebagai cokelat. 2.2.Suhu Suhu ideal bagi tanaman kakao adalah 30 o 32 o C (maksimum) 18 o -21 o C (minimum). Kakao juga dapat tumbuh baik pada suhu minimum 15 o C per bulan. Suhu ideal lainnya distribusi tahunan 16,6 o C masih baik untuk pertumbuhan kakao asalkan tidak didapati musim hujan yang panjang. 2.3.Penyiraman Gunakan air bersih untuk menyiram waktu penyiraman terbaik adalah di pagi hari sebelum pukul 09.00, sekali sehari. 3. Analisis Perancangan Perangkat Lunak 3.1. Aliran Proses Use Case Diagram Use Case Diagram menggambarkan fungsionalitas yang diharapkan dari sebuah sistem. Alat pemeliharaan bibit tanaman kakao ini memiliki proses yang digambarkan dalam use case berikut ini : Aktor 2. Waktu menunjukan pukul sampai Waktu menunjukan pukul Kelembaban tanah kering 6. Kelembaban tanah kering 8. Kelembaban tanah basah Kondisi akhir Reaksi Sistem 1. Membaca waktu 3. Menjalankan motor untuk menyiram tanaman 5. Menjalankan motor untuk menyiram tanaman 7. Menjalankan motor untuk menyiram tanaman 9. Motor penyiraman tidak dijalankan tidak menyiram tanaman : menyiram tanaman Tabel 2 Atur suhu ruangan Nama Use Case : atur suhu ruangan Deskripsi : Menjelaskan bagaimana mengaatur suhu ruangan Aktor : suhu Kondisi Awal : sensor suhu membaca suhu Skenario Aktor Reaksi Sistem 1. Suhu kurang dari 18 derajat celcius 2. Menjalankan kipas untuk menghangatkan 3. Suhu lebih dari 32 derajat celcius Kondisi akhir suhu ruangan 4. Menjalankan kipas untuk mendingainkan suhu ruangan : hangatkan dinginkan suhu ruangan 3.2.Struktur Organisasi Objek Pesan Sequence Diagram Sequence diagram menggambarkan interaksi antar objek di dalam di sekitar sistem (termasuk pengguna, display, sebagainya) berupa message yang digambarkan terhadap waktu. Use Case Sekenario Gambar 1 Use Case Diagram Tabel 1 Use case siram tanaman Nama Use Case : siram tanaman Deskripsi : Menjelaskan bagaigaimana menyiram tanaman bekerja Aktor : waktu kelembaban tanah Kondisi Awal : baca waktu baca kelembaban tanah Skenario Gambar 2 Sequence Diagram penyiraman 2

3 Gambar 3 Sequence Diagram atur suhu Activity Diagram Activity diagrams menggambarkan berbagai alir aktivitas dalam sistem yang seg dirancang, bagaimana masing-masing alir berawal, decision yang mungkin terjadi, bagaimana mereka berakhir. Activity diagram juga dapat menggambarkan proses paralel yang mungkin terjadi pada beberapa eksekusi. Gambar 6 Statechart Diagram alat pemeliharaan bibit tanaman kakao 4.Analisis Perancangan Pernagkat Keras 4.1.Blok Diagram Sistem Blok diagram digunakan untuk menjelaskan perangkat apa saja yang terhubung dalam sebuah sistem. Berikut adalah gambaran blok diagram dari alat pemeliharaan tanman kakao ini secara keseluruhan. Gambar 4 Activity Diagram penyiraman Gambar 7 Blok diagram sistem keseluruhan 4.2.Subsistem Perangkat Input Sensor Suhu LM35 Gambar 5 Activity Diagram atur suhu 3.3.Pemodelan Prilaku Sistem Statechart Diagram State Machine Diagram atau dalam bahasa Indonesia disebut mesin status digunakan untuk menggambarkan perubahan status atau transisi dari sebuah mesin atau sistem perubahan tersebut digambarkan dalam suatu grafik berarah. Gambar 7 subsitem perangkat input sensor suhu 3

4 Tabel 3 Rangkaian pin Sensor Suhu ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 No. Pin Atmega8535 Pin Sensor Suhu 1 Vcc Vcc 2 gnd Gnd 3 PA0/ACD0 Vout 4.3.Subsistem Perangkat LCD 16x Sensor Kelembaban Tanah Gambar 10 subsitem perangkat output LCD Gambar 8 subsitem perangkat input sensor kelembaban tanah Tabel 4 Rangkaian pin Sensor kelembaban tanah ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 No. Pin Atmega8535 Pin Sensor Kelembaban Tanah 1 vcc Vcc 2 gnd Gnd 3 PA1/ACD1 Vout Tabel 6 Rangkaian pin LCD ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 No. Pin Atmega8535 Pin LCD 1 gnd VSS 2 vcc VDD 3 gnd VEE 4 PD0 RS 5 gnd RW 6 PD2 E 7 PD4 D4 8 PD5 D5 9 PD6 D6 10 PD7 D Motor Penyiraman Real Time Clock (RTC) Gambar 10 Subsistem perangkat output motor penyiraman Gambar 9 subsitem perangkat input RTC Tabel 5 Rangkaian pin RTC ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 No. Pin Atmega8535 Pin RTC 1 PC0/SCL SCL 2 PC1/SDA SDA 3 AREF - 4 AVCC - Tabel 7 Rangkaian pin Motor Penyiraman ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 No. Pin Relay Motor ULN2803 Atmega PC4 3B Kaki NC Kaki PLN PLN 4

5 4.3.3.Kipas Pemanas Ruangan Gambar 11 Subsistem perangkat output kipas pemanas ruangan Tabel 8 Rangkaian pin kipas pemanas ruangan ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 No. Pin Relay Heater ULN2803 Atmega PC3 2B Kaki NC Kaki PLN PLN Kipas Sirkulasi Udara Gambar 13 Skema keseluruhan prototype alat pemeliharaan bibit tanaman kakao 5.Implementasi Sistem 5.1.Compiling Program Compiling program merupakan tahapan akhir dalam proses pembuatan program. Program dibuat menggunakan bahasa basic berekstensi *.bas, akan tetapi bahasa basic merupakan bahasa yang tidak bisa diterima secara langsung oleh mikrokontroler. Oleh karena itu file berekstensi *.bas diubah menjadi file ekstensi *.hex lalu dimasukan ke dalam ATMega8535 melakukan Flash Memory. Software yang digunakan sebagai editor compailer dalam perancangan ini adalah BascomAVR segkan untuk mendownload program meggunakan Code VisionAVR. Adapun tahapan penggunaan aplikasinya sebagai berikut : 1. Buka aplikasi Bascom AVR Gambar 12 Subsistem perangkat output Kipas sirkulasi udara Tabel 9 Rangkaian pin Kipas Sirkulasi Udara ke Pin Mikrokontroler Atmega8535 Pin Rela Kipa Kipa No ULN28 Atmega85 y s in s out PC2 1B Kaki NC Kaki Kaki PLN PLN PLN 4.4.Skema Keseluruhan Pada pembahasan dalam Skema keseluruhan, perangkat output perangkat Input yang digunakan dalam alat pemeliharaan benih tanaman kakao, diantaranya sebagai berikut. Gambar 14 Tampilan Software BascomAVR 5

6 2. Buat file baru yang tersedia pada menu File kemudian Klik New. Tampilan dibawah ini adalah langkah untuk membuat file baru pada BascomAVR. Gambar 18 Compiling coding pada Software BascomAVR 5. Selanjutnya lakukan downloading program. Buka aplikasi Code VisionAVR Gambar 15 Membuat file baru pada Software BascomAVR 3. Selanjutnya lakukan coding program pada Software BascomAVR Gambar 16 Coding program pada Software BascomAVR 4. Selesai melakukan coding program, selanjutnya lakukan compiling program menekan F7 Save file Bas Gambar 19 Tampilan software code visionavr 6. Pilih Tools lalu Chip Programmer atau Sift+F4 Gambar 17 Simpan file.bas pada Software BascomAVR Gambar 20 Chip programmer pada software code visionavr 6

7 7. Pilih File lalu Load FLASH, ganti files of type menjadi intel HEX files(*.hex) cari file hex yang tadi telah di compile lalu pilih open output nilai suhu dalam derajat celcius di lcd menandakan sensor kelembaban tanah. Gambar 23 Pengujian sensor suhu LM35 Gambar 21 Mencari file hex pada software code visionavr 8. Ganti chip menjadi Atmega8535, lalu pilih program all Pengujian Sensor Kelembaban Tanah Pengujian dilakukan cara memasangkan sensor kelembaban tanah ke sistem minimum, kemudian output pada sensor kelemababan tanah di masukan pada port adc (porta.1), adc akan dikan di lcd untuk mengetahui berapa nilai ouput adc pada tanah yang kering tanah yang basah yang nantinya akan dilakukan kalibrasi agar output adc dapat di konversi menjadi nilai persentase kelembaban tanah. Setelah output nilai persentase kelembaban tanah di lcd menandakan sensor kelembaban tanah. Gambar 24 Pengujian sensor kelembaban tanah V.2.3 Pengujian Real Time Clock (RTC) Pengujian dilakukan cara membuat program untuk menampilkan jam tanggal yang telah di atur sesuai waktu saat ini. Dari hasil pengujian yang dilakukan rtc dapat menampilkan waktu sesuai waktu saat ini. Gambar 22 Proses compiling program pada software code visionavr 5.2.Pengujian Subsistem Perangkat Input Pengujian Sensor Suhu LM35 Pengujian dilakukan cara memasangkan LM35 ke sistem minimum yang telah di beri daya sebesar 5 volt. Kemudian output pada LM35 di masukan pada port adc (porta.0), output adc akan dikan di lcd untuk mengetahui berapa nilai ouput adc pada suhu saat ini yang nantinya akan dilakukan kalibrasi agar output adc dapat di konversi menjadi nilai derajat celcius. Setelah Gambar 25 Pengujian RTC (real time clock) 5.3.Pengujian Subsistem Perangkat Pengujian LCD 16*2 Pengujian dilakukan memberikan sejumlah program untuk dikan di layar LCD. 7

8 Gambar 26 Pengujian LCD Pengujian Motor Penyiraman Pengujian dilakukan memberikan tegangan 5v ke motor penyiraman Gambar 27 Pengujian motor penyiraman Pengujian Kipas Sirkulasi Udara Pengujian dilakukan memberikan tegangan 5v ke kipas Gambar 29 Pengujian kipas pemanas ruangan 5.4.Pengujian Catu Daya Catu daya yang akan digunakan untuk diuji adalah catu daya 5 volt yang akan digunakan sebagai sumber tegangan. Pengujian catu daya dalam hal ini, menggunakan AVO meter yang hasilnya dapat dilihat pada jarum yang menunjukan besarnya tegangan yang diukur. Pengujian dilakukan cara menghubungkan kabel positif AVO meter kabel positif dari kabel catu daya menghubungkan kabel negative AVO meter kabel negative dari catu daya. Setelah itu Jarum pada AVO meter pun akan menunjukkan ouput tegangan yang keluar dari catu daya, sesuai pengaturan output tegangan AVO meter yang kita inginkan. Gambar 30 Pengujian catu daya Gambar 28 Pengujian kipas sirkulasi udara Pengujian Subsistem Kipas Pemanas Ruangan Pengujian dilakukan memberikan tegangan 5v ke kipas 5.5. Integrasi Sistem Integrasi sistem merupakan pengujian yang dilakukan menggabungkan seluruh sistem rangakaian perangkat keras (Hardware) perangkat lunak (Software). Pengujian ini merupakan pengujian tahap akhir, tujuan untuk mengetahui kinerja sistem secara keseluruhan, yang dimulai dari perangkat input, perangkat output, hingga modul program yang dimasukan pada mikrokontroler Atmega

9 Gambar 31 Pengujian integrasi sistem 5.6.Hasil Pengujian Dalam melakukan implementasi pengujian dari sistem, perlu dilakukan beberapa tahapan, yaitu 1. Pengujian terhadap kinerja Hardware 2. Pengujian terhadap kinerja Software Di bawah ini merupakan hasil pengujian dari semua komponen yang terdapat pada Alat pemeliharaan benih tanaman kakao yang telah dilakukan Pengujian Kinerja Hardware Hasil pengujian kinerja Hardware dapat dilihat pada tabel hasil pengujian kinerja Hardware di bawah ini : Tabel 10 Pengujian Kinerja Hardware 5. Motor penyiram an 6. Kipas sirkulasi 7. Kipas pemanas 8. Catu Daya Pemberian Pemberian Pemberian Tegangan yang keluar pada catu daya dikukur menggunak an avometer Motor Kipas Kipas Tegangan stabil 5 Volt DC baik Motor baik Kipas baik Kipas baik Teganga n sesuai yang diharapk an Secara keseluruhan Hardware bekerja sesuai fungsinya. Hardware yang tidak berhasil dalam tahap pengujian akan diperbaiki atau diganti agar dapat digunakan kembali sesuai fungsinya. N o Alat Yang Diujikan Cara Pengujian Hasil Yang Diharapk an Hasil Pengujia n Pengujian Kinerja Software Hasil pengujian kinerja Software dapat dilihat pada tabel hasil pengujian kinerja Software di bawah ini : 1. Sensor suhu LM35 2. Sensor kelembab an tanah 3. RTC(Real Time Clock) Pemberian di tampikan Pemberian di tampikan Atur waktu saat ini di kan 4. LCD Pemberian adc adc Waktu saat ini di lcd Led pada LCD menyala sensor baik. sensor baik. Waktu saat ini di lcd rtc baik Led pada LCD menyala N o Tabel 11 Pengujian Kinerja Software Alat Yang Diujika n 1. Sensor suhu LM35 2. Sensor kelemba ban tanah Cara Pengujian Membuat program untuk mengkalibra si nilai adc menjadi nilai celcius di kan di lcd Membuat program untuk mengkalibra si nilai adc menjadi Hasil Yang Diharapka n nilai celcius nilai persentase kelembaba n Hasil Pengujia n sensor baik. sensor baik. 9

10 nilai persentase kelembaban di kan di lcd 2. LCD Menampilka n karakter pada LCD membuat program yang kemudian dimasukan ke mikrokontro ler untuk dikan 3. Compili ng Program Membuat program untuk menginterga sikan sistem LCD dapat menampil kan text sesuai yang di tulis dalam program yang dimasukan ke dalam mikrokont roler Program dapat mengontro l semua komponen melalui mikrokont roler LCD dapat menampi lkan text sesuai yang di tulis dalam program. Program bekerja DAFTAR PUSTAKA [1] A.S. Rosa, Shalahuddin M. 2013, Rekasaya Perangkat Lunak Terstruktur Berorientasi Objek, Informatika. Bandung. [2] Balai Penelitian Tanah. 2008, Panduan Praktis Budidaya Kakao, Ba Penelitian Pengembangan Pertanian. Bogor. [3] Emir Nasrullah, Agus Trisanto, Lioty Utami. 2011, Rancang Bangun Sistem Penyiraman Tanaman Secara Otomatis Menggunakan Sensor Suhu Lm35 berbasis Mikrokontroler Atmega8535 [4] Mahmud Zainal. 2010, Budidaya Pasca Panen Kakao, Pusat Penelitian perkebunan. Jakarta. [5] [6] Data Sheet Atmega8535 [7] Data Sheet ULN2803 [8] Data Sheet DS1307 Tahap pengujian Software yaitu kode program yang di flash atau upload ke dalam chip mikrokontroler secara keseluruhan dapat bekerja sesuai fungsinya. 6.Kesimpulan Saran Adapun kesimpulan yang bisa diambil dari alat pemeliharaan tanaman kakao ini adalah sebagai berikut : 1. Proses penyiraman otomatis yang lebih mengefesiensikan waktu tenaga. 2. Pengecekan suhu ruangan lebih akurat suhu ruangan tidak melebihi suhu ideal. Adapun saran yang bisa diambil dari alat pemeliharaan tanaman kakao ini adalah sebagai berikut : 1. Diharapkan desain perangkat akan lebih baik di pengembangan selanjutnya. 2. Menambahkan sistem pemberian pupuk obat secara otomatis 10