BAB II DASAR TEORI Pada bab ini penulis akan menjelaskan teori-teori penunjang yang diperlukan dalam merancang dan merealisasikan tugas akhir ini. Teori-teori yang digunakan adalah mikrokontroler jenis arduino mega 2560 sebagai pengendali utama dari sistem, sensor suhu DS18B20, sensor EC, sensor DHT22, sensor ultrasonik, RTC DS3231, LCD 20 4, keypad 4 4, pompa wiper, pompa air gallon, driver motor, buzzer, relay 5v, penjelasan tentang larutan EC dan data base 10 tanaman konsumsi. 2.1. Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 adalah papan mikrokontroler yang dikembangkan oleh Atmel yang semula adalah mikrokontroler. Arduino mega 2560 lebih praktis dalam penggunaannya dibanding dengan mikrokontroler karena Arduino mega 2560 adalah modul mikrokontroler yang siap dipakai dan memiliki USB to serial, jadi tidak memerlukan downloader untuk menyambungkan ke pc/laptop. Arduino mega 2560 sangat mudah pengaplikasiannya karena memiliki power jack hingga 12V yang dapat memudahkan pengunaan pwm pin, memiliki tombol reset, terdapat pin SCL dan SDA yang dapat digunakan untuk Real Time Clock yang berguna untuk mengetahui jam secara nyata. Gambar 2.1. Arduino Mega 2560 tampak depan. 5
Arduino Mega 2560 memiliki beberapa spesifikasi yaitu : 1. Tegangan operasi sebesar 5v. 2. Tegangan input/power jack sebesar 6-20v dan lebih direkomendasikan tegangan inputnya sebesar 7-12v. 3. Memiliki pin digital I/O sebanyak 54 pin dan 14 diantaranya pin PWM. 4. Memiliki input analog sebanyak 16 pin. 5. Memiliki arus DC pin I/O sebesar 20 ma. 6. Memiliki memori flash sebesar 256 KB, dan 8 KB digunakan untuk bootloader. 7. SRAM sebesar 8 KB. 8. EEPROM sebesar 4 KB. 9. Clock speed sebesar 16 Mhz. 10. Dimensi 101.5mm 53.4mm. 11. Berat 37g. Board Arduino Mega 2560 ditenagai oleh power yang didapat dari kabel usb to serial pada board arduino atau bisa dengan menggunakan adaptor maupun power supply eksternal, bahkan dapat menggunakan baterai tegangan yang direkomendasikan adalah 7-12v karena jika supply kurang dari 7v maka rangkaian tidak dapat bekerja dengan sempurna dan jika diberi supply lebih dari 12v maka regulator menjadi over heat dan bisa merusak board Arduino Mega2560. Arduino Mega 2560 memiliki pin terbanyak dari semua perkembangan arduino yang sudah ada yaitu 54 buah pin digital I/O. Dengan menggunakan fungsi pinmode( ), digitalwrite(), digitalread(), maka pin tersebut dapat bekerja pada tegangan 5v, tiap-tiap pin arduino dapat memberi dan menerima arus sebesar 20mA. 2.2. Sensor Suhu DS18B20 Sensor suhu DS18B20 adalah sensor suhu digital yang mampu membaca suhu, sensor DS18B20 menggunakan protocol one wire communication. Sensor DS18B20 memiliki 3 kaki yang terdiri dari +5v, ground, dan data untuk dimasukan pada pin 6
Arduino Mega 2560. Sensor ini dapat bekerja pada rentang suhu -55ºC hingga +125ºC dengan ketelitian ± 0,5ºC dan resolusi sensor ini dapat mencapai 12 bit. Gambar 2.2. Sensor suhu DS18B20 2.3. Sensor EC EC adalah singkatan dari Electrical Conductivity yang berarti tingkat kepekatan suatu larutan menggunakan indikator nilai konduktivitas listrik. Unsur hara yang terdapat pada larutan berupa ion positif (kation) dan ion negative (anion), maka sensor EC adalah suatu sensor yang dapat mengukur nilai kepekatan suatu larutan. Pada modul sensor EC ini memiliki beberapa spesifikasi antara lain : 1. Sensor dapat bekerja pada tegangan operasi 5v. 2. Ukuran pcb : 45 32mm. 3. Jarak ukur : 1mS/cm-20mS/cm. 4. Sensor dapat bekerja pada suhu 5º-40ºC. 5. Akurasi sensor <±10%. 6. Panjang kabel 60cm. Gambar 2.3. Sensor EC 7
2.4. Sensor DHT22 Sensor DHT22 adalah sensor yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara relatif. Sensor DHT22 tidak memerlukan ADC karena keluaran dari sensor DHT22 berupa data digital dan sudah terkalibrasi otomatis. Sensor ini memiliki range pengukuran yang sangat luas, untuk kelembaban adalah 0% hingga 100% dan untuk suhu dari -40ºC hingga mencapai 125 C. Gambar 2.4. Sensor DHT22 2.5. Sensor Ultrasonik HC-SR04 Sensor yang dapat mengirimkan gelombang suara dan memantau pantulannya sehingga dapat mengetahui jarak antara sensor dengan objek. Spesifikasi sensor HC-SR04 antara lain : 1. Tegangan operasi 5V. 2. Jangkauan deteksi jarak berkisar antara 2cm sampai kisaran 300cm. 3. Sudut deteksi adalah 15. 4. Frekuensi ultrasonik adalah 40kHz. 5. Ralat jarak sebesar 1cm. Gambar 2.5. Sensor Ultrasonik HC-SR04 8
2.6. RTC DS3231 RTC DS3231 adalah chips jam elektronik yang dapat menunjukan waktu dengan sangat akurat dan dapat menyimpan serta mengupdate data waktu secara real time. RTC memiliki pasokan baterai sendiri untuk dapat menyimpan data waktu dan tanggal jika arduino atau catu daya lain mati maka waktu dan tanggal dari RTC tetap terupdate. RTC DS3231 memiliki spesifikasi antara lain : 1. Tegangan operasi DC 3,3-5v. 2. Ukuran board : 38mm 22mm 14mm. 3. RTC( Real Time Clock ) menggunakan chip DS3231. 4. Menyediakan informasi berupa detik, menit, jam, tanggal, minggu bulan dan tahun. 5. Memiliki IC AT24C32 dengan kapasitas memory 32k. 6. Dapat dikondisikan menjadi AM/PM ataupun 24jam. 7. Komunikasi : I2c bus interface SDA, SCL. 8. Battery menggunakan CR2032. 9. Berat : 10gr. Gambar 2.6. RTC DS3231 2.7. LCD 20 4 LCD adalah display elektronik yang berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk huruf, karakter, angka, maupun grafik. Berikut adalah spesifikasi LCD 20 4 : 1. Jumlah karakter : 20 karakter 4 line. 2. Tegangan operasi : 5V. 9
3. Dimensi : 98 60 13,6mm. 4. Dot size : 0.55 0.55mm. 5. Backlight type : LED. 6. LCD type : STN,Positive. 7. Driver : HD 44780 / sejenis. Gambar 2.7. LCD 20x4 2.8. Keypad 4 4 Keypad adalah salah satu bagian terpenting dalam perangkat elektronika karena menghubungkan manusia dengan perangkat elektronika atau bisa disebut dengan HMI (Human Machine Interface), keypad memiliki tombol-tombol yang disusun secara baris kolom atau matriks. Sehingga dapat mengurangi pin input pada arduino karena keypad 4 4 menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Gambar 2.8. Keypad 4 4 2.9. Motor DC Pompa wiper adalah pompa air yang biasa digunakan untuk mobil yang berfungsi untuk membersihkan kaca mobil dari debu, kotoran, dll. Pompa wiper bekerja dengan 10
menghisap air dari tangki dan menyemprotkannya pada kaca mobil dan diseka oleh wiper mobil. Spesifikasi dari pompa wiper antara lain : 1. Tegangan operasi 12V DC. 2. Dapat dihubungkan langsung dengan aki/adaptor 12V. 3. Terdapat 2 flat pin pada body sehingga memudahkan dalam pemasangan kabel. Gambar 2.9. Motor DC 2.10. Pompa air galon Pompa yang digunakan untuk memompa air minum, biasa digunakan untuk kebutuhan rumah tangga karena penggunaannya mudah. Spesifikasi pompa air galon antara lain : 1. Catu daya 3V. 2. Flowrate : 3,5 sampai dengan 4 liter/menit. 3. Ukuran : 9 cm 73 cm. 4. Material : ABS, P.E, Nylon, P.C, Sus316. Gambar 2.10. Pompa Air Galon 11
2.11. Buzzer Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Berikut adalah spesifikasi dari buzzer : 1. Tegangan operasi 4-8V DC (optimal 5V) 2. Arus maksimal : 30mA. 3. Kekuatan suara maksimal : 85dB pada jarak 10cm 4. Frekuensi resonansi 2500 ± 300 Hz. 5. Suhu kerja 20-70ºC. Gambar 2.11. Buzzer 2.12. Relay 5V Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar, relay terdiri dari 2 bagian yaitu koil dan switch. Berikut beberapa spesifikasi dari modul relay 5V : 1. Tipe relay adalah Normally Open (NO) dengan maksimum beban AC 250v/10A, DC 30v/10A. 2. Memakai SMD Opto Coupler Isolation dengan arus picu sebesar 5mA. 3. Tegangan operasi 5V DC. 4. Dapat dikondisikan untuk mendeteksi high atau low dengan mengubah jumper. 5. Dirancang dengan toleransi keamanan, jika arus pemicu putus maka relay tidak bekerja. 12
6. Dilengkapi dengan lampu indikator power berwarna hijau, dan status relay berwarna merah. 7. Mudah dipasang dengan menggunakan terminal untuk pemasangan kabel. 8. Ukuran modul : 50 26 18mm dan dilengkapi 4 lubang baut berdiameter 3.1mm berjarak 44.55 20.5mm. Gambar 2.12. Relay 5v 2.13. Larutan EC (Electrical Conductivity) Electrical Conductivity atau sering disebut EC adalah tingkat kepekatan nutrisi hidroponik sering menggunakan indikator nilai konduktivitas listrik atau EC tersebut. Unsur-unsur hara yang terlarut dalam air berupa ion bermuatan positif (kation) dan ion bermuatan negatif (anion). Keberadaan ion-ion tersebut yang memungkinkan konduktivitas listrik dalam larutan nutrisi dan dapat terukur oleh sensor EC. Satuan pengukurannya adalah ms/cm (milisiemens per cm). Misalnya EC 2,5 ms/cm bisa disebut EC 2,5 ms, atau sering hanya diucapkan EC 2,5. 2.14. Data Base 10 tanaman konsumsi Setiap tanaman memiliki kebutuhan nutrisi yang berbeda-beda tergantung jenis tanamannya, karena struktur dan fungsi tanaman berpengaruh terhadap kebutuhan unsur bahkan setiap tanaman membutuhkan habitat yang berbeda pula karena dapat berpengaruh pada pertumbuhan dan hasil dari tanaman tersebut. Berikut data base 10 tanaman konsumsi ditunjukkan pada Tabel 2.1. 13
Tabel 2.1. Data base 10 tanaman konsumsi NO Tanaman Target EC (ms/cm) Toleransi EC (ms/cm) Suhu Lingkungan 1 Selada 2.5 2.0-3.0 15-20ºC 2 Brokoli 3,25 3.0-3.5 15-20ºC 3 Kubis 2,75 2.5-3.0 10-24ºC 4 Seledri 2,75 2.5-3.0 15-24ºC 5 Mentimun 1,75 1.0-2.5 21-27ºC 6 Bayam 1,6 1.4-1.8 16-20ºC 7 Pagoda 1,75 1.5-2.0 25-30ºC 8 Kangkung 1,75 1.5-2.0 20-27ºC 9 Pakcoi 1,75 1.5-2.0 17-29ºC 10 Cabai 2.0 1.8-2.2 24-27ºC 14