ISSN-P 2407-2192 Jurnal Teknik Informatika Politeknik Sekayu (TIPS) Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 PEMANFAATAN JARINGAN WIRELESS SEBAGAI PENGENDALI ROBOT PENYIRAM TANAMAN BERBASIS MIKROKONTROLER NOVI LESTARI STMIK-MURA LUBUKLINGGAU ABSTRAK Penyiraman tanaman merupakan salah satu pekerjaan yang monoton dan rutin serta biasanya pekerjaan ini dilakukan secara manual dengan membayar seorang pegawai untuk melakukan penyiraman pada waktu-waktu tertentu. Dalam kehidupan sehari-hari, suatu sistem dengan perencanaan yang sangat kompleks sangat dibutuhkan guna mempermudah di dalam membantu kehidupan manusia. Apalagi jika sistem tersebut bergerak dengan suatu kontrol yang terpadu, maka hal ini akan membawa dampak kepada manusia untuk bisa memikirkan dan membuat suatu bentuk kontrol yang sekiranya akan dapat membantu dengan efisien. Penelitian ini dilakukan dengan membuat Prototype Robot penyiram tanaman otomatis menggunakan perangkat PC sebagai masukan untuk kendali robot menggunakan jaringan wireless dan mikrokontroler sebagai pengolah data yang masuk untuk menyiram tanaman. Sehingga Dengan PC dan mikrokontroler proses perancangan robot penyiram tanaman menggunakan jaringan wireless dapat lebih praktis dan mudah untuk direalisasikan. Robot penyiraman tanaman menggunakan jaringan wireless ini dapat menyiram tanaman dengan kendali jarak jauh menggunakan PC. Software Arduino IDE 1.0.3 mampu memberikan kemudahan dalam hal pemrograman untuk mengontrol Robot dengan interfacing komputer dalam pembuatan robot penyiram tanaman menggunakan jaringan wireless. Kata Kunci : Mikrokontroler, Arduino, Robot, PC A. PENDAHULUAN Air merupakan kebutuhan penting bagi setiap mahluk hidup termasuk tanaman. Salah satu metode untuk memenuhi kebutuhan air pada tanaman dengan penyiraman. Penyiraman tanaman merupakan pekerjaan yang biasa dilakukan setiap hari, baik itu untuk tanaman pribadi di rumah, tanaman yang ada di taman-taman kota dan di sepanjang jalan trotoar serta tanaman - tanaman yang dibuat usaha budidaya. Dalam kehidupan sehari-hari, suatu sistem dengan perencanaan yang sangat kompleks sangat dibutuhkan guna mempermudah di dalam membantu kehidupan manusia. Apalagi jika sistem tersebut bergerak dengan suatu kontrol yang terpadu, maka hal ini akan membawa dampak kepada manusia untuk bisa memikirkan dan membuat suatu bentuk kontrol yang sekiranya akan dapat membantu dengan efisien. Sistem pengendali secara otomatis pun juga mengalami pergeseran dari sistem berbasis mikroprosesor ke sistem berbasis mikrokontroler, tak terkecuali peralatan - peralatan teknologi yang dapat membantu pekerjaan manusia seperti perangkat komputer dan robot. Demikian pula pada sistem penyiram tanaman pada rumah hijau (green house) yang memerlukan teknologi otomatis sebuah robot, sehingga mampu mengurangi beban pekerjaan petani. Hal inilah yang menjadi dasar pemikiran Peneliti untuk mendesain suatu prototype Pemanfaatan Jaringan Wireless Sebagai Pengendali Robot Penyiram Tanaman Berbasis Mikrokontroler. Prototype Robot penyiram tanaman otomatis ini akan menggunakan perangkat PC sebagai masukan untuk kendali robot menggunakan jaringan wireless dan mikrokontroler sebagai pengolah data yang masuk untuk menyiram tanaman. B. TINJAUAN PUSTAKA TEORI 1. Wireless Wireless network atau jaringan tanpa kabel adalah salah satu jenis jaringan berdarsarkan media komunikasinya, yang memungkinkan perangkatperangat didalamnya seperti komputer, handphone, dan lain-lain bisa saling berkomunikasi secara wireless/tanpa kabel. Wireless network umumnya diimplementasikan menggunakan komunikasi radio. Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 41
Implementasi ini berada pada level lapisan fisik (pysical layer) dari OSI model. Adapun pengertian lainnya adalah sekumpulan standar yang digunakan untuk Jaringan Lokal Nirkabel (Wireless Local Area Networks WLAN) yang didasari pada spesifikasi IEEE 802.11. Terdapat tiga varian terhadap standard tersebut yaitu 802.11b atau dikenal dengan WIFI (Wireless Fidelity), 802.11a (WIFI5), dan 802.11. ketiga standard tersebut biasa di singkat 802.11a/b/g. Versi wireless LAN 802.11b memilik kemampuan transfer data kecepatan tinggi hingga 11Mbps pada band frekuensi 2,4 Ghz. Versi berikutnya 802.11a, untuk transfer data kecepatan tinggi hingga 54 Mbps pada frekuensi 5 Ghz. Sedangkan 802.11g berkecepatan 54 Mbps dengan frekuensi 2,4 Ghz. 2. Mikrokontroler ATMega328 Mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O. Menurut Budiharto (2011:1) Mikrokontroler ialah chip yang berisi berbagai unit penting untuk melakukan pemrosesan data (I/O, timer, memory, Arithmetic Logic Unit (ALU) dan lainnya) sehingga dapat berlaku sebagai pengendali dan komputer sederhana. Mikrokontroler merupakan sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan personal compputer (PC) yang memiliki beragam fungsi. Mikrokontroler adalah keseluruhan komputer yang dibuat dalam 1 chip (Jatmika,2011:36) Menurut Syahrul (2012:4) menyatakan bahwa Mikrokontroler adalah sebuah general purpose device, tetapi hanya difungsikan untuk membaca data, melakukan kalkulasi terbatas pada data dan mengendalikan lingkungannya berdasarkan kalkulasi tersebut. ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain: 1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. 2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB. 3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output. 4. 32 x 8-bit register serba guna. 5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS. 6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader. 7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock. Gambar 1. Mikrokontroler Atmega328 a. Konfigurasi Pin ATmega328 ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 42
adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas. Gambar 2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega328 b. Pin Mikrokontroler Atmega328 ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input / output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya. 1) Port B Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu Port B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini. a) ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin. b) OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation). c) MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP). d) TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuktimer. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler. 2) Port C Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut : a) ADC 6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital. b) I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck. 3) Port D Port D merupakan jalur data 8 bit yang masingmasing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini. a) USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial. b) Interrupt ( INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi. XCK dapat difungsikan Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 43
sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0. c) AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator. Hardwernya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Secara software : Open source IDE yang digunakan untuk mendevelop aplikasi mikrokontroler yang berbasis arduino platform. Secara Hardware : Single board mikrokontroler yang bersifat open source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroler AVR 8 bit dan ARM 32 bit. c. Konfigurasi ADC Pada Mikrokontroler ATMega328 Menurut Syahrul (2012:10) ADC (Analog to Digital Converter) adalah suatu perangkat yang mengubah suatu data kontinu terhadap waktu (analog) menjadi suatu data diskrit terhadap waktu (digital). Proses yang terjadi dalam ADC adalah : Pen-cuplik-an Peng-kuantisasi-an Peng-kode-an Gambar 3. Proses Dalam ADC 3. Arduino Uno Menurut Kadir (2013:16) Arduino Uno yang sebenarnya adalah suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroler Atmega328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti komputer). Peranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks. Pengendalian LED hingga pengontrolan Robot dapat diimplementasikan dengan papan yang berukuran relatif kecil ini. Arduino adalah pengendali mikro single- board yang bersifat open-source, yang di turunkan dari wiring platform, yang di rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Gambar 4. Arduino Uno Tabel 1. Spesifikasi Arduino Uno Mikrocontroler Operating Voltage Input Voltage (Recommended) Input Voltage (Limits) Digital I/O Pins PWM Digital I/O Pins 6 Analog Input Pins 6 DC Current Per I/O Pins DC Current for 3.3V Pin Flash Memory Atmega 328P 5 Volt 7 12 Volt 6 20 Volt 14 (of which 6 provide PWM output) 20 ma 50 ma 32 Kb (ATmega 328P) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega 328P) EEPROM 1 KB (ATmega 328P) Clock Speed Length Width Weight 16 MHz 68.6 mm 53.4 mm 25 g Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 44
4. Modul Wireless 433MHz Komunikasi data secara wireless (tanpa kabel) seringkali dijumpai akhir-akhir ini dalam aplikasi kompuer, PDA, ponsel, dan lain-lain. Berbagai macam teknologi digunakan sebagai sarana komunikasi nirkabel seperti RF, Infra Red, Bluetooth, Wireless LAN, dan sebagainya. Demikian dalam proyek ini juga akan menggunakan modul RF untuk komunikasi data secara wireless. Modul RF (Radio Frekuensi) yang digunakan adalah modul wireless 433MHz. 5. Robot Menurut Jatmika (2011:9-11) Kata robot pertama kali diperkenalkan oleh seorang Peneliti dari Czech yang bernama Karel pada tahun 1921. Kata Robot berasal dari kata robota yang berarti pekerja sendiri. Sejarah robot bermula ketika sistem otomatis dibuat oleh Jacques de Vaucanson pada tahun 1938, yang membuat bebek mekanik yang dapat memakan dan mencincang biji-bijian, membuka dan menutup sayapnya. Kemudian tahun 1796, Hisashine Tanaga di Jepang berhasil membuat mainan mekanik yang dapat menghidangkan teh dan menulis huruf kanji. Lalu 1926, Nikola Tesla mendemonstrasikan perahu bot yang dapat dikontrol dengan radio. Tahun 1928, Makoto Nishimura membuat robot pertama di Jepang. 6. Pompa Motor DC 12 Volt Gambar 5. Modul Wireless 433Mhz Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke Specifications Modul Wireless 433 MHz : tempat yang lain, melalui media pipa (saluran) 1. Receiver Module Specifications: dengan cara menambahkan energi pada cairan yang a. Operating Voltage: DC 5V dipindahkan dan berlangsung terus menerus. b. Quiescent Current: 4mA Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan c. Receiving Frequency: 315MHz or tekanan antara bagian hisap (suction) dan bagian 433.92MHz (select above) tekan (discharge). Perbedaan tekanan tersebut d. Receiver sensitivity: -105DB dihasilkan dari sebuah mekanisme misalkan putaran e. Antenna: 32cm solid core spiral wound roda impeler yang membuat keadaan sisi hisap f. Pinout from left right: (VCC, DATA, nyaris vakum. Perbedaan tekanan inilah yang GND) mengisap cairan sehingga dapat berpindah dari 2. Transmitter Module Specifications: suatu reservoir ke tempat lain. Pada jaman modern a. Launch distance: 20-200 meters (higher ini, posisi pompa menduduki tempat yang sangat voltage yields better results) penting bagi kehidupan manusia. Pompa b. Operating voltage: 3.3V - 12V memerankan peranan yang sangat penting bagi c. Operating mode: AM berbagai industri misalnya industri air minum, d. Transfer rate: 4KB / S minyak, petrokimia, pusat tenaga listrik dan e. Transmitting power: 10mW sebagainya. f. Transmitting frequency: 315MHz or 433MHz g. Antenna: 25cm solid core spiral wound h. Pinout from left right: (DATA, VCC, GND) Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 45
Gambar 6. Pompa Motor DC 12 Volt 7. Motor DC Menurut Syahrul (2012:255) Motor DC adalah suatu mesin yang berfungsi merubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga gerak, dimana tenaga gerak tersebut berupa putaran motor. Pada prinsipnya mesin listrik dapat berlaku sebagai motor atau generator. Perbedaan hanya terletak pada konversi dayanya, jika generator merubah daya mekanik menjadi daya listrik sedangkan motor merubah daya listrik menjadi daya mekanik. Dasar kerja motor DC adalah atas prinsip bahwa suatu penghantar yang membawa arus listrik diletakkan didalammedan magnet, maka akan timbul gaya mekanik yang mempunyai arah sesuai dengan hukum tangan kiri dan besarnya adalah: F = B I L (Newton) Pada motor DC, rotor merupakan kumparan jangkar dengan belitan konduktor, dan stator merupakan kumparan medan berbentuk katup sepatu.terdapat dua tipe motor DC berdasarkan prinsip medan yaitu: 1. Motor DC dengan magnet permanent 2. Motor DC dengan lilitan yang terdapat pada stator Gambar 7. Motor Dirrect Current (DC) 8. Arduino IDE 1.0.3 Menurut Kadir (2013:18) Software Arduino IDE 1.0.3 (integrated development enviromen) adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung. Software ini dapat digunakan di Windows, Mac OS dan Linux. Software Arduino environtment di tulis dalam bahasa java dengan didasarkan pada processing. Bahasa pemrograman Arduino di dasarkan pada bahasa pemrograman C. Tetapi bahasa ini sudah di permudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga mudah untuk dipelajari. Arduino IDE merupakan free software yang yang dikembangkan khusus untuk mengakomodasi board-board Ardunio, seperti melakukan compile program, pengisian kode program, pengisian bootloader, dan lain-lain. Program ini memiliki library internal yang berfungsi untuk mempermudah dalam pengaksesan fitur-fitur yang dimiliki oleh board Arduino. Oleh sebab itu, apabila menggunakan board Arduino, maka software yang digunakan untuk membuat program disarankan menggunakan Arduino IDE. Apabila menggunakan software compiler lain, seperti CodeVisionAVR, BascomAVR, ataupun AVRGCC, maka fitur dan kemudahan yang ditawarkan oleh Arduino tidak dapat dijumpai. Tujuan adanya Arduino ialah untuk menyederhanakan kreasi dari aplikasi atau obyek interaktif dengan mempermudah bahasa pemrograman yang digunakan untuk membuat instruksi dan menyediakan kontroler yang bertenaga namun dasar yang dengan mudah dapat digunakan untuk keperluan pemrograman umum dan tetap bisa digunakan untuk mendukung proyek yang lebih kompleks. Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 46
Gambar 9. Blok Diagram Sistem Robot Penyiram Tanaman Gambar 8. Tampilan Awal Software Arduino IDE 1.0.3 Fungsi tombol pada IDE Arduino : Verify : Cek error dan lakukan kompilasi kode Upload : Upload kode anda ke board/kontroler. Asumsi bahwa board dan serial port telah disetting dengan benar New : Membuat aplikasi baru Open : Buka proyek yang telah ada atau dari contoh-contoh / examples. Save : Simpan proyek anda. Serial Monitor : Membuka serial port monitor untuk melihat feedback/umpan balik dari boar anda C. RANCANG BANGUN ALAT 1. Perancangan Sistem Alat Blok Diagram rangkaian dibuat untuk mengetahui dan merupakan penyesuaian dalam perancangan suatu alat, karena dari blok rangkaian inilah dapat diketahui cara kerja rangkaian keseluruhan. Gambar dibawah ini menampilkan blok diagram rangkaian pemanfaatan jaringan wireless sebagai pengendali robot penyiram tanaman berbasis mikrokontroler. 2. Alat Dan Bahan Yang Digunakan Untuk pembuatan pemanfaatan jaringan wireless sebagai pengendali robot penyiram tanaman berbasis mikrokontroler ini peneliti memerlukan alat dan bahan, adapun alat dan bahan yang digunakan sebagai berikut : 1. Perangkat keras (Hardware) a. Komputer Intel Core b. Pompa Washer c. Selang air d. Tang potong e. Roda f. Mur+Baut g. Spacer h. Solder dan timah solder i. Kabel- kabel penghubung j. Air 2. Perangkat Lunak (Software) g. Program Arduino IDE 1.0.1 h. Program Microsoft Office 2007 i. Program Microsoft Visio 2007 j. Program Delphi Tabel 2. Bahan Pembuatan Robot Penyiraman Tanaman No. Komponen Jumlah 1 Mikrokontroler ATmega 328P 2 2 Board Arduino Uno 2 3 Modul Wireless RXB8 V2.0 1 4 Resistor 1000 Ω 1 Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 47
5 Resistor 10 Ω 1 6 IC L293D 1 7 TR59013 1 8 Relay 12V 8 Pin 1 9 Dioda IN4002 5 10 Motor DC 2 11 Baterai Li Ion 3.7 V 3 12 Kapasitor Keramik 104 2 Gambar 10. Skematik Rangkaian Robot PenyiramTanaman TX Dan RX 3. Perancangan Bagian Mekanik Perancangan bagian mekanik merupakan perancangan yang terdiri dari rangkaian elektronika, baik rangkaian utama seperti rangkaian Board Arduino Uno maupun rangkaian penunjang seperti Modul Wireless RXB8 V2.0, rangkaian pompa dan driver motor L293D. Pada perancangan robot penyiram tanaman otomatis memerlukan rangkaian-rangkaian elektronika yang menunjang dari sistem kerja dan sistematis gerak robot agar dapat bergerak secara otomatis mengikuti perintah pengguna dari PC melalui jaringan wireless. a. Tata Letak Komponen Tata letak komponen keseluruhan pemanfaatan jaringan wireless sebagai pengendali robot penyiram tanaman berbasis mikrokontroler. Gambar 9. Skematik Rangkaian Arduino Uno Gambar 10. Tata Letak Tata Letak Komponen Arduino Uno Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 48
Gambar 11. Tata Letak Komponen Driver Motor L293 Dan Modul Wireless b. Perancangan Layout Tampilkan layout keseluruhan pemanfaatan jaringan wireless sebagai pengendali robot penyiram tanaman berbasis mikrokontroler. c. Pembuatan Jalur Pada PCB (Printed Circuit Board) Untuk Arduino Uno disini Peneliti membeli modul yang sudah jadi buatan dari pabrik dan untuk rangkaian pendukung seperti rangkaian driver motor L293D dan rangkaian relay untuk pompa Peneliti menggunakan PCB bolong agar lebih praktis karena tinggal memasang komponen pada lubang yang telah disediakan dan langsung disolder dan untuk tempat air untuk menyiram tanaman menggunakan toples berukuran kecil. Rancangan mekanik dilakukan untuk menentukan ukuran, dan juga bahan yang tepat digunakan. Alat ini menggunakan akrilik sebagai kerangka robot untuk menempatkan modul arduino dan rangkaian pendukung lainnya karena bahan ini ringan, kuat dan mudah untuk dibuat pemodelan. Dimensi Robot Struktur Material Robot a. Panjang : 230 mm a. Accrylic b. Lebar : 120 mm b. Roda Karet 2 Buah Gambar 12. Layout Arduino Uno c. Tinggi : 180 mm c. Motor DC + Gear (2 buah) d. Baterai 3.7 volt (3buah) Gambar 13. Layout Driver Motor L293 Dan Modul Wireless d. Langkah-langkah pembuatan robot penyiram tanaman Pemanfaatan jaringan wireless sebagai pengendali robot penyiram tanaman berbasis mikrokontroler adalah : 1. Pembuatan Sistem Elektronika a) Untuk kendali jarak jauh menggunakan antara PC (Personal Computer) dan Robot Peneliti menggunakan mdoul Wireless 433MHz dengan menggunakan frekusensi radio. b) Sebagai penggerak mengunakan motor dc yang sudah dilengkapi dengan gearbox dan sebagai pengendali motor untuk berputar searah dan berlawanan arah jarum jam menggunakan driver motor L293D. c) Sebagai kendali utama atau otak dari seluruh Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 49
rangkaian menggunakan Arduino Uno R3 yang sudah dilengkapi dengan mikrokontroler ATMega328. d) Robot tidak akan bisa bergerak jika belum diberi catu daya, disini Peneliti menggunakan baterai Li-ion 3,7 VDC 3 buah yang dirangkai secara seri untuk mendapatkan tegangan ±12VDC. 2. Setelah semua komponen telah siap kemudian dibuat skematik rangkaian keseluruhan dari komponen agar saling terhubung dengan menggunakan program Eagle. 3. Setelah skematik dibuat kemudian diatur tata letak komponen pada mekanik robot yang telah dibuat 4. Kemudian baru dibuat design PCB untuk menghubungkan antar komponen agar tidak memerlukan kabel dan rangkaian bisa lebih rapi. 5. Untuk Arduino Uno R3 Peneliti membeli langsung modul yang sudah jadi buatan pabrik 2 buah, satu sebagai pemancar dan satu lagi sebagai penerima. Gambar 15. Tata Letak Komponen Bagian Pemancar & Tata Letak Komponen Bagian Penerima 7. Setelah semua komponen terpasang kemudian dihubungkan dengan timah dengan cara disolder. Gambar 14. Arduino Uno R3 Gambar 16. Tata Letak Komponen Bagian Pemancar Setelah disolder &Tata Letak Komponen Bagian Penerima Setelah Disolder 6. Untuk menghubungkan dengan komponen lain seperti driver motor L293D dan relay sebagai sakelar otomatis pompa Peneliti menggunakan PCB berlubang agar lebih praktis karena tidak perlu mengebor lagi. 8. Setelah selesai disolder hubungkan bagian pemancar dengan Arduino Uno R3 pada pin VCC ke 5V pada arduino, GND pada GND arduino, Data Pada Pin 7 Digital Arduino dan pada antena dapat ditambahkan kawat sebagai antena eksternal Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 50
11. Kemudian pasang baterai Li-ion 3,7V 3 buah yang disusun secara seri untuk mendapatkan tegangan ±12VDC pada bagian bawah robot. Gambar 17. Modul Arduino Uno R3 dan Modul Wireless Pemancar 9. Untuk modul wireless penerima VCC dihubungkan dengan pin 5V pada Arduino, GND pada pin GND Arduino, Data pada pin 7 Digital Arduino dan pada antena dapat ditambahkan kawat sebagai antena eksternal. Gambar 20. Pemasangan Baterai Pada Rangka Robot 12. Setelah semua komponen terpasang program Arduino Uno R3 bagian pemancar dan penerima dengan menggunakan Arduino IDE 1.0.3. agar Robot dapat dikendalikan sesuai perintah 13. Tuliskan source code pada layar editor Arduino, kemudian di upload ke Arduino R3. Gambar 18. Modul Arduino Uno R3 dan Modul Wireless Penerima 10. Setelah komponen telah siap, pasangkan pada bagian mekanik Robot yang telah dibuat menggunakan acrylic dan hubungkan bagian motor dan pompa pada socket yang telah dipasang pada bagian PCB. Gambar 21. Tampilan Kode Program Yang sudah Diketik Gambar 19. Modul Penerima Yang Dipasang Dirangka Robot Mekanik robot ini dibentuk seperti mobil. Gambar dibawah ini menampilkan hasil desain robot penyiram tanaman tampak atas dan depan robot. Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 51
Pengukuran catu daya ini berbeda beda karena setiap rangkaian mempunyai catu daya masingmasing. Untuk modul Arduino Uno yang ada pada Robot menggunakan catu daya dari baterai 3.7 volt yang disusun secara seri agar tegangan baterai menjadi 12 VDC dan untuk modul wireless mengambil catu daya dari modul Arduino Uno karena hanya membutuhkan tegangan sebesar 5 VDC. Pada pengukuran catu daya Arduino Uno memiliki tujuan bahwa IC regulator 78M05 dapat bekerja stabil atau tidak untuk menurunkan tegangan dari Baterai 12 VDC diturunkan ketegangan sebesar 5 Volt DC. Gambar 22. Tampilan Robot Penyiram Tanaman Tampak Atas Dan Depan D. HASIL DAN PEMBAHASAN Adapun tujuan dari pengujian dan pengukuran alat adalah untuk mengetahui apakah alat tersebut Gambar 23. Titik Pengukuran Rangkaian Catu bekerja sesuai dengan yang diinginkan, serta untuk Daya mengetahui hasil pengukuran tegangan yang bekerja pada rangkaian saat rangkaian beroperasi. 3. Pengukuran Rangkaian Motor DC Hasil pengukuran dapat dijadikan sebagai titik Pengukuran rangkaian motor dilakukan acuan dalam penganalisaan rangkaian. Adapun metode dengan cara berikut. Pertama-tama diberikan pengukuran yang kita lakukan adalah pengukuran pada tegangan supply sebesar +5VDC karena pada robot masing-masing titik uji agar mudah mengetahui penyiram tanaman ini menggunakan motor dc 5 karakteristik input dan output yang sesuai antara satu volt. Setelah itu diukur tegangan output motor pada blok dengan blok yang lain. Pengukuran ini bertujuan saat motor maju, mundur, belok kiri dan belok agar kita dapat mengetahui keluaran baik itu dari kanan dan akan dilihat perbedaan tegangan ketika mikrokontroler, pompa dan motor dalam pergerakan bergerak. robot. 1. Pengukuran Rangkaian Pengukuran rangkaian alat dilakukan untuk mengetahui apakah perencanaan dan perancangan perangkat keras dan lunak yang telah kita buat bekerja dengan baik atau tidak. Pengukuran rangkaian juga berguna untuk mengetahui tingkat kinerja dari fungsi alat tersebut. Gambar 24. Pengukuran Rangkaian Motor DC 2. Pengukuran Rangkaian Catu Daya Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 52
4. Pengukuran Rangkaian Pompa Air Pengukuran rangkaian pompa dilakukan dengan cara memberikan tegangan supply sebesar +12VDC karena pada robot penyiram tanaman ini menggunakan pompa dc 12 volt. Setelah itu diukur tegangan output pompa pada saat pompa menyala untuk menyiram tanaman. Tabel 4. Hasil Pengukuran Motor Dc Pergerakan Motor TP 3 (Motor Kiri) TP 4 (Motor Kanan) Maju 3.58 VDC 3.58 VDC Mundur 3.58 VDC 3.58 VDC Belok Kiri 2.80 VDC 2.80 VDC Belok Kanan 2.80 VDC 2.80 VDC Stop 0.01 VDC 0.01 DC Gambar 25. Pengukuran Rangkaian Pompa Air 5. Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya Hasil pengukuran rangkaian ini didapat dari keluaran tegangan baterai pada Titik Pengukuran 1 (TP 1) dan keluaran dari IC 78M05 pada Titik Pengukuran 2 (TP2). Tabel 3. Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya Pada Titik Pengukuran 1 dan 2 TP 1 (Pengukuran TP 2 (Pengukuran Output Output Baterai) IC 78M05) 11.46 VDC 5.03 VDC 11.47 VDC 5.04 VDC 11.48 VDC 5.04 VDC 6. Hasil Pengukuran Rangkaian Motor DC Tujuan pengukuran rangkaian motor dc agar kecepatan dan arah perputaran motor dc dapat dikendalikan. Dalam hal ini arah perputaran motor dc diatur dengan menghubungkan pin input IC L293D ke ground atau Vcc, sedangkan perputaran arah motor dc diatur dengan mengubah nilai enable dan input. Pengujian menunjukkan bahwa rangkaian dapat bekerja dengan baik. 7. Hasil Pengukuran Rangkaian Pompa Tujuan pengukuran rangkaian pompa bertujuan untuk mengetahui karakteristik dari pompa dan tegangan yang dibutuhkan pompa untuk menyemprotkan air agar dapat menyiram tanaman. Pengujian menunjukkan bahwa rangkaian dapat bekerja dengan baik. Tabel 5. Hasil Pengukuran Pompa Pompa Tidak Aktif Pompa Aktif 0,2 VDC 10,80 VDC 0,2 VDC 10.72 VDC 0,1 VDC 9,26 VDC E. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan Selama mengerjakan penelitian ini, dari perancangan pembuatan struktur alat sampai dengan pemrograman Mikrokontroler, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : a. Dengan PC dan mikrokontroler proses perancangan robot penyiram tanaman menggunakan jaringan wireless dapat lebih praktis dan mudah untuk direalisasikan. b. Robot penyiraman tanaman menggunakan jaringan wireless ini dapat menyiram tanaman dengan kendali jarak jauh menggunakan PC. c. Mikrokontroler telah diprogram untuk Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 53
menyalakan pompa untuk menyiram tanaman secara otomatis dengan dengan menerima input dari PC yang dikendalikan oleh user. d. Software Arduino IDE 1.0.3 mampu memberikan kemudahan dalam hal pemrograman untuk mengontrol Robot dengan interfacing komputer dalam pembuatan robot penyiram tanaman menggunakan jaringan wireless. 2. Saran Untuk dapat meningkatkan fungsi dan kinerja alat yang lebih baik, berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan : a. Agar pergerakan Robot bisa lebih leluasa dan jarak jangkauan kendali lebih jauh Modul Wireless 433MHz bisa diganti dengan modul XBee yang menggunakan jaringan 2.4 GHz. b. Untuk penyiraman tanaman akan menjadi lebih mudah jika pada pompa air ditambahkan dengan Motor Servo agar bisa berputar 360º. c. Tata letak komponen rangkaian bisa ditutup dengan menggunakan box yang terbuat dari akrilik agar pada saat penyiraman menggunakan air, rangkaian tidak terkena percikan air yang bisa menyebabkan korsleting pada rangkaian. d. Program Robot harus selalu dikembangkan agar kinerja Robot bisa lebih baik lagi. DAFTAR PUSTAKA Abdurohman, M., 2014, Organisasi & Arsitektur Komputer, Informatika, Bandung Arifianto, D., 2011, Kamus Komponen Elektronika, PT Kawan Pustaka, Surabaya Budiharto, W., 2011, Aneka Proyek Mikrokontroler, Graha Ilmu, Jogjakarta Jatmika, Y,N., 2011, Cara Mudah Merakit Robot Untuk Pemula, Flashbooks, Jogjakarta Kadir, A., 2013, Panduan Praktis mempelajari Aplikasi Mikrokontroler Dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino, CV Andi Offset, Yogyakarta Syahrul, 2012, Mikrokontroler AVR ATMega 8535, Informatika, Bandung Jurnal TIPS, Volume V, No. 2, Desember 2016, h. 41-54 54