II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.id · dan kelembaban udara, kecepatan angin, intensitas...
Transcript of II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.id · dan kelembaban udara, kecepatan angin, intensitas...
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
2. 1. Irigasi
2.1.1 Pengertian Irigasi
Irigasi adalah upaya pemberian air dalam bentuk lengas (kelembaban) tanah sebanyak
keperluan untuk tumbuh dan berkembang bagi tanaman. Pengertian lain dari irigasi adalah
penambahan kekurangan kadar air tanah secara buatan yakni dengan memberikan air secara
sistematis pada tanah yang diolah.
Jaringan irigasi merupakan prasarana irigasi yang terdiri atas bangunan dan saluran air
beserta perlengkapnya. Sistem jaringan irigasi dapat dibedakan antara jaringan irigasi utama dan
jaringan irigasi tersier. Jaringan irigasi utama meliputi bangunan-bangunan utama yang
dilengkapi dengan saluran pembawa, saluran pembuang. dan bangunan pengukur. Jaringan irigasi
tersier merupakan jaringan irigasi di petak tersier, beserta bangunan pelengkap lainnya yang
terdapat di petak tersier (Kartasapoetra, 1991).
Berdasarkan letak dan fungsinya saluran irigasi teknis dibedakan menjadi :
a) Saluran Primer (Saluran Induk) yaitu saluran yang lansung berhubungan dengan saluran
bendungan yang fungsinya untuk menyalurkan air dari waduk ke saluran lebih kecil.
b) Saluran Sekunder yaitu cabang dari saluran primer yang membagi saluran induk kedalam
saluran yang lebih kecil (tersier).
c) Saluran Tersier yaitu cabang dari saluran sekunder yang langsung berhubungan dengan lahan
atau menyalurkan air ke saluran-saluran kwarter.
d) Saluran kwarter yaitu cabang dari saluran tersier dan berhubungan langsung dengan lahan
pertanian.
(Najiyati, 1993)
2.1.2 Irigasi di Indonesia
Peranan irigasi dalam meningkatkan dan menstabilkan produksi pertanian tidak hanya
bersandar pada produktivitas saja tetapi juga pada kemampuannya untuk meningkatkan faktor-
faktor pertumbuhan lainnya yang berhubungan dengan input produksi. Irigasi mengurangi resiko
kegagalan panen karena ketidakpastian hujan dan kekeringan, membuat unsur hara yang tersedia
menjadi lebih efektif, menciptakan kondisi kelembaban tanah optimum untuk pertumbuhan
tanaman, serta hasil dan kualitas tanaman yang lebih baik.
Metoda penggunaan air irigasi untuk tanaman dapat digolongkan ke dalam: (a) irigasi
permukaan (surface irrigation), (b) irigasi bawah-permukaan tanah (sub-surface irrigation), (c)
irigasi curah (sprinkler), dan (d) irigasi tetes (drip atau trickle irrigation). Irigasi curah dan tetes
disebut juga irigasi bertekanan (pressurized irrigation). Pemilihan metoda irigasi tersebut
tergantung pada: (a) air yang tersedia, (b) iklim, (c) tanah, (d) topografi, (e) kebiasaan, dan (f)
jenis dan nilai ekonomi tanaman.
Pada irigasi permukaan berdasarkan perbedaan status kelembaban tanah dan keperluan
air tanaman dibedakan menjadi dua hal yakni: (a) irigasi padi sawah dan (b) irigasi untuk tanaman
bukan-padi sawah (upland crops). Sebagian besar irigasi di Indonesia termasuk pada irigasi
4
permukaan. Irigasi bertekanan, sprinkler dan tetes banyak digunakan di perusahaan agro-industri.
Irigasi curah digunakan pada perkebunan tebu, kopi, nenas, bawang, dan jagung. Irigasi tetes
digunakan pada pertanian rumah kaca untuk melon, cabai, bunga krisan, dan sayuran.
Akhir-akhir ini berkembang di masyarakat suatu teknologi budidaya sawah yang hemat
air, hemat biaya, dan berproduksi tinggi yakni teknologi SRI (sistem of rice intensification). SRI
dikembangkan sejak tahun 1980 oleh Fr. Henri de Laulanie, S.J, seorang pendeta Perancis yang
bertugas di Madagaskar sejak tahun 1961.
2.1.3 Kebutuhan Air Tanaman dan Pemakaian Air
Penggunaan konsumtif adalah jumlah total air yang dikonsumsi tanaman untuk
penguapan (evaporasi), transpirasi dan aktivitas metabolisme tanaman. Kadang-kadang istilah itu
disebut juga sebagai evapotranspirasi tanaman. Jumlah evapotranspirasi kumulatif selama
pertumbuhan tanaman yang harus dipenuhi oleh air irigasi, dipengaruhi oleh jenis tanaman,
radiasi surya, sistim irigasi, lamanya pertumbuhan, hujan dan faktor lainnya. Jumlah air yang
ditranspirasikan tanaman tergantung pada jumlah lengas yang tersedia di daerah perakaran, suhu
dan kelembaban udara, kecepatan angin, intensitas dan lama penyinaran, tahapan pertumbuhan,
tipe dedaunan.
Terdapat dua metoda untuk mendapatkan angka penggunaan konsumtif tanaman, yakni
(a) pengukuran langsung dengan lysimeter bertimbangan (weighing lysimeter) atau tidak
bertimbangan dan (b) secara tidak langsung dengan menggunakan rumus empirik berdasarkan
data unsur cuaca.
Secara tidak langsung dengan menggunakan rumus empirik berdasarkan data
unsurcuaca, pertama menduga nilai evapotranspirasi tanaman acuan1 (ETo). ETo adalah jumlah
air yang dievapotranspirasikan oleh tanaman rumputan dengan tinggi 15~20 cm, tumbuh sehat,
menutup tanah dengan sempurna, pada kondisi cukup air. Ada berbagai rumus empirik untuk
pendugaan evapotranspirasi tanaman acuan (ETo) tergantung pada ketersediaan data unsur cuaca,
antara lain: metoda Blaney-Criddle, Penman, Radiasi, Panci evaporasi (FAO, 1987). Akhir-akhir
ini (1999) FAO merekomendasikan metoda Penman-Monteith untuk digunakan jika data iklim
tersedia (suhu rerata udara harian, jam penyinaran rerata harian, kelembaban relatif rerata harian,
dan kecepatan angin rerata harian). Selain itu diperlukan juga data letak geografi dan elevasi
lahan di atas permukaan laut.
Selanjutnya untuk mengetahui nilai ET tanaman tertentu maka ETo dikalikan
dengannikai Kc yakni koefisien tanaman yang tergantung pada jenis tanaman dan tahap
pertumbuhan. Nilai Kc tersedia untuk setiap jenis tanaman.
ETc = Kc x ETo .../1/
Keperluan air untuk ETc ini dipenuhi oleh air hujan (efektif) dan kalau tidak cukup
olehair irigasi. Keperluan air irigasi atau KAI dinyatakan dengan persamaan:
KAI = ETc - He .../2/
Hujan efektif (He) adalah bagian dari total hujan yang digunakan untuk keperluan
tanaman.
2.1.4 Kebutuhan Air Pada Berbagai Tahap Pertumbuhan Tanaman Padi
Tahap pertumbuhan padi dibagi menjadi: (a) pesemaian (10-30 hss)(seedling atau
juvenile period), (b) periode pertumbuhan vegetatif (0-60 hst), (c) periode reproduktif atau
generatif (50-100 hst) dan (d) periode pematangan (100-120 hst).
5
Periode pesemaian
Periode ini merupakan awal pertumbuhan yang mencakup tahap perkecambahan benih
serta perkembangan radicle (akar muda) dan plume (daun muda). Selama periode ini air yang
dikonsumsi sedikit sekali. Apabila benih tergenang cukup dalam pada waktu cukup lama
sepanjang periode perkecambahan, maka pertumbuhan radicle akan terganggu karena kekurangan
oksigen.
Pertumbuhan vegetatif
Periode ini merupakan periode berikutnya setelah tanam (transplanting) yang mencakup
(a) tahap pemulihan dan pertumbuhan akar (0-10 hst), (b) tahap pertumbuhan anakan maksimum
(10-50 hst) (maximum tillering) dan (c) pertunasan efektif dan pertunasan tidak efektif (35-45
hst). Selama periode ini akan terjadi pertumbuhan jumlah anakan.
Segera setelah tanam, kelembaban yang cukup diperlukan untuk perkembangan akar-
akar baru. Kekeringan yang terjadi pada peiode ini akan menyebabkan pertumbuhan yang jelek
dan hambatan pertumbuhan anakan sehingga mengakibatkan penurunan hasil. Pada tahap
berikutnya setelah tahap pertumbuhan akar, genangan dangkal diperlukan selama periode
vegetatif ini. Beberapa kali pengeringan (drainase) membantu pertumbuhan anakan dan juga
merangsang perkembangan sistim akar untuk berpenetrasi ke lapisan tanah bagian bawah. Fungsi
respirasi akar pada periode ini sangat tinggi sehingga ketersediaan udara (aerasi) dalam tanah
dengan cara drainase (pengeringan lahan) diperlukan untuk menunjang pertumbuhan akar yang
mantap. Selain itu drainase juga membantu menghambat pertumbuhan anakan tak-efektif
(noneffective tillers).
Periode reproduktif (generatif)
Periode ini mengikuti periode anakan maksimum dan mencakup tahap perkembangan
awal malai (panicle primordia) (40-50 hst), masa bunting (50-60 hst)(booting), pembentukan
bunga (60-80 hst) (heading and flowering). Situasi ini dicirikan dengan pembentukan dan
pertumbuhan malai.
Pada sebagian besar dari periode ini dikonsumsi banyak air. Kekeringan yang
terjadipada periode ini akan menyebabkan beberapa kerusakan yang disebabkan
olehterganggunya pembentukan panicle, heading, pembungaan dan fertilisasi yang berakibat pada
peningkatan sterilitas sehingga mengurangi hasil.
Periode pamatangan (ripening atau fruiting)
Periode ini merupakan periode terakhir dimana termasuk tahapan pembentukan susu(80-
90 hst) (milky), pembentukan pasta (90-100 hst) (dough), matang kuning (100-110 hst) (yellow
ripe) dan matang penuh (110-120 hst) (full ripe). Selama periode ini sedikit air diperlukan dan
secara berangsur-angsur sampai sama sekali tidak diperlukan air sesudah periode matang kuning
(yellow ripe). Selama periode ini drainase perlu dilakukan, akan tetapi pengeringan yang telalu
awal akan mengakibatkan bertambahnya gabah hampa dan beras pecah (broken kernel),
sedangkan pengeringan yang terlambat mengakibatkan kondisi kondusif tanaman rebah.
Pada periode vegetatif jumlah air yang dikonsumsi sedikit, sehingga kekurangan air pada
periode ini tidak mempengaruhi hasil secara nyata asalkan tanaman sudah pulih dan sistim
perakarannya sudah mapan. Tahapan sesudah panicle primordia, khususnya pada masa bunting,
heading dan pembungaan memerlukan air yang cukup. Kekurangan air selama periode tersebut
6
menghasilkan pengurangan hasil tak terpulihkan. Dengandemikian perencanaan program irigasi
di areal dimana jumlah air irigasinya terbatas untuk menggenangi sawah pada seluruh periode,
prioritas harus diberikan untuk memberikan air irigasi selama periode pemulihan dan
pertumbuhan akar serta seluruh periode pertumbuhan reproduktif.
2.1.5 Metoda pemberian air pada padi sawah
Terdapat dua metoda pemberian air untuk padi sawah yakni: (a) Genangan terus
menerus(continuous submergence) yakni sawah digenangi terus menerus sejak tanam sampai
panen; (b) Irigasi terputus atau berkala (intermittent irrigation) yakni sawah digenangi dan
dikeringkan berselang-seling. Permukaan tanah diijinkan kering padasaat irigasi diberikan.
Keuntungan irigasi berkala adalah sebagai berikut:
(a) menciptakan aerasi tanah, sehingga mencegah pembentukan racun dalam tanah
(b) menghemat air irigasi
(c) mengurangi masalah drainase
Keuntungan irigasi kontinyu adalah:
(a) tidak memerlukan kontrol yang ketat
(b) pengendalian gulma lebih murah
(c) operasional irigasi lebih mudah.
2. 2. Sistem Kontrol
2.2.1 Pengertian Sistem Kontrol
Sistem kendali atau sistem kontrol (control sistem) adalah suatu alat (kumpulan alat)
untuk mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan dari suatu sistem. Dalam industri,
sistem kontrol merupakan sebuah sistem yang meliputi pengontrolan variabel-variabel seperti
temperatur (temperature), tekanan (pressure), aliran (flow), level, dan kecepatan (speed). Untuk
mengimplentasikan teknik sistem kontrol (Sistem Control Engineering) dalam industri diperlukan
banyak keahlian atau keilmuan seperti dibidang: teknologi mekanik (mechanical engineering),
teknik elektrik (electrical engineering), elektronik (electronics) dan sistem pneumatik (pneumatic
sistems). Ada dua konsep dasar dalam sistem kontrol yang dikenal yaitu sistem kontrol lup
terbuka (open-loop control sistem) atau umpan-maju (feedforward) dan sistem kontrol lup
tertutup (closed-loop control sistem) atau umpan-balik (feedback) (Hordeski, 1994).
1. Sistem kontrol secara manual
Sistem kontrol secara manual, proses pengaturannya dilakukan secara manual oleh operator
dengan mengamati keluaran secara visual, kemudian dilakukan koreksi variabel-variabel
kontrolnya untuk mempertahankan hasil keluarannya. Sistem kontrol itu sendiri bekerja
secara open loop, yang berarti sistem kontrol tidak dapat melakukan koreksi variabel untuk
mempertahankan hasil keluarannya. Perubahan ini dilakukan secara manual oleh operator
setelah mengamati hasil keluarannya melalui alat ukur atau indikator.
2. Sistem kontrol otomatis
Sistem kontrol otomatis dapat melakukan koreksi variabel-variabel kontrolnya secara
otomatis, dikarenakan ada untai tertutup (closed loop) sebagai umpan balik (feedback) dari
7
hasil keluaran menuju ke masukan setelah dikurangkan dengan nilai setpointnya. Pengaturan
secara untai tertutup ini (closed loop) tidak memerlukan operator untuk melakukan koreksi
variabel-variabel kontrolnya karena dilakukan secara otomatis dalam sistem kontrol dalam
sistem kontrol itu sendiri (Siswoyo, 2007).
Dengan demikian keluaran akan selalu dipertahankan berada pada kondisi stabil sesuai
dengan set point yang ditentukan. Secara umum, sistem kontrol lup tertutup terdiri dari
(Mahalik, 2004):
Plant : sistem atau proses yang akan dikontrol yaitu aktuator
Input : nilai referensi yang diinginkan atau disebut setpoint
Alat ukur : alat pengukur yang berfungsi memberikan informasi keadaan yang
sebenarnya disebut sensor
Pengontrol : alat algoritma yang mampu merespon sinyal kontrol agar menghasilkan
output yang respek terhadap setpoint dan mengukur present value sehingga
menghasilkan isyarat error.
Output : keluaran yang telah dikendalikan dan dihasilkan oleh sistem.
Gambar 2.1 kontrol lup tertutup
Dalam sebuah kontrol otomatis suatu kondisi terkontrol (controlled condition) dapat
berupa temperatur, tekanan, kelembaban, level, atau aliran. Hal ini mengartikan bahwa elemen
pengukuran dapat berupa sensor temperatur, transduser tekanan atau tramitter, detektor level,
sensor kelembaban atau sensor aliran. Sementara variabel manipulasinya dapat berupa uap air,
air, udara, listrik, minyak atau gas, sedangkan perangkat terkontrol dapat berupa sebuah klep,
damper (penghadang), pompa atau kipas angin.
2.2.2 Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk
mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.
Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang
menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai
otaknya.
Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi mengubah
besaran fisik (misalnya : temperatur, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang
proposional. Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan ini harus memenuhi persyaratan-
persyaratan kualitas yakni :
8
Linieritas : Konversi harus benar-benar proposional, jadi karakteristik konversi harus
linier.
Tidak tergantung temperatur : Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada
temperatur di sekelilingnya, kecuali sensor suhu.
Kepekaan : Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai masukan
yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.
Waktu tanggapan : Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk
mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor harus
dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah.
Batas frekuensi terendah dan tertinggi : Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi
masukan periodik terendah dan tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara
benar.
Stabilitas waktu : Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat memberikan
keluaran (output) yang tetap nilainya dalam waktu yang lama.
Histerisis : Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada
sensor. Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat memberikan keluaran
yang berlainan.
(Septiawan, 2010)
Empat sifat diantara syarat-syarat dia atas, yaitu linieritas, ketergantungan pada temperatur,
stabilitas waktu dan histerisis menentukan ketelitian sensor.
2.2.3 Relay
Relay merupakan salah satu perangkat elektronik yang sering digunakan dalam membuat
suatu perangkat keras. Dalam dunia elektronika, relay dikenal sebagai komponen yang dapat
mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70-an, relay merupakan “otak” dari
rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relay. Relay
yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat
mendapatkan energi listrik (Wicaksono, 2010). Secara sederhana relay elektromekanis ini
didefinisikan sebagai berikut :
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak
saklar.
Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
Gambar 2.2 Relay yang beredar dipasaran
Sumber : Kilian, 1996
Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi – fungsi berikut :
9
Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh.
Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan (Contoh : starting relay pada mesin
mobil).
Pengatur logika kontrol suatu sistem.
Prinsip Kerja dan Simbol
Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar 2.3, coil adalah gulungan kawat
yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung
dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum
diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara
sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energy listrik (energized),
akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan
menutup.
Gambar 1.3 Skema relay elektromekanik
Sumber : Kilian, 1996
Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relay juga mempunyai fungsi sebagai
pengendali sistem, sehingga relay mempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada :
Rangkaian listrik (hardware)
Program (software)
Simbol yang digunakan pada relay adalah:
Gambar 2.4 Rangkaian dan simbol logika relay
Sumber : Kilian, 1996
10
Simbol selalu mewakili kondisi relay tidak dienergized.
Relay Sebagai Pengendali
Salah satu kegunaan utama relay dalam dunia industri ialah untuk implementasi logika
kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa pemrograman” digunakan konfigurasi yang disebut
ladder diagram atau relay ladder logic. Relay ladder logic (ladder diagram) memiliki:
Diagram wiring yang khusus digunakan sebagai bahasa pemrograman untuk rangkaian
kontrol relay dan switching.
LD Tidak menunjukkan rangkaian hardware, tapi alur berpikir.
LD Bekerja berdasar aliran logika, bukan aliran tegangan/arus.
Relay Ladder Logic terbagi menjadi 3 komponen yaitu:
1. Input : pemberi informasi
2. Logic : pengambil keputusan
3. Output : usaha yang dilakukan
Gambar 2.5 Diagram sederhana sistem kontrol berbasis relay
Dari Gambar 2.5 nampak bahwa sistem kendali dengan relay ini mempunyai input
device (misalnya: berbagai macam sensor, switch) dan output device (misalnya : motor, pompa,
lampu). Dalam rangkaian logikanya, masing-masing input, output, dan semua komponen yang
dipakai mengikuti standard khusus yang unik dan telah ditetapkan secara internasional.
Pada Gambar 2.6 dapat dilihat aplikasi relay untuk membentuk gerbang – gerbang
logika sederhana (AND, OR, NOT, dan latching
11
Gambar 2.6 Relay untuk membentuk gerbang logika
Sumber : Kilian, 1996
Sebagai pengendali, relay dapat mengatur komponen-komponen lain yang membentuk
suatu sistem kendali di industri, di antaranya : switch, timer, counter, sequencer, dan lain-lain.
2. 3. Mikrokontroler
2.3.1 Pengertian Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di
dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau
keduanya), dan perlengkapan input output.
Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara
khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler
merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang
menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil”
dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen
pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta
dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
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.
Beberapa keuntungan menggunakan mikrokontroler :
Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas
Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem
adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi
Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak
Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL
dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar
menambah jumlah saluran masukan dan keluaran (I/O). Dengan kata lain, mikrokontroler adalah
versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa
periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator,
12
konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya hanya menggunakan
sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks.
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.Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan
perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:
1. Sistem minimal mikrokontroler
2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader
Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang
sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan
berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR
memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :
1. Prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri
2. Rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal
3. Rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU
4. Rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya
Pada mikrokontroler jenis-jenis tertentu (AVR misalnya), poin-poin pada nomor 2 dan 3
sudah tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang sudah diseting dari
vendornya (biasanya 1MHz, 2MHz, 4MHz dan 8MHz), sehingga pengguna tidak perlu
memerlukan rangkaian tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu
(misal ingin komunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna harus menggunakan
rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP tersebut, biasanya menggunakan
kristal 11,0592 MHz, untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate PC atau HP
tersebut.
2.3.2 Jenis-jenis Mikrokontroler
Secara teknis hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini didasarkan pada
kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian
itu yaitu RISC dan CISC.
RISC (Reduced Instruction Set Computer). Memiliki instruksi terbatas, tetapi memiliki
fasilitas yang lebih banyak.
CISC (Complex Instruction Set Computer). Memiliki instruksi lebih lengkap tapi dengan
fasilitas secukupnya.
Jenis-jenis mikrokontroler yang umum digunakan adalah :
1. MCS51
Mikrokontroler ini termasuk dalam mikrokontroler CISC. Sebagian besar
instruksinya dijalankan dalam 12 siklus. Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard
dan meskipun awalnya dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode
perluasan telah mengizinkan sebuah ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat
13
dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan memori data. Salah
satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan sebuah mesin pemroses
boolean yang mengijikan operasi logika boolean tingkatan-bit dapat dilakukan secara
langsung dan secara efisien dalam register internal dan RAM. Karena itulah MCS51
digunakan dalam rancangan awal PLC (programmable Logic Control).
2. AVR
Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat AVR
merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode
instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling
sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi. Secara umum, AVR dapat
dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas
adalah memori, peripheral dan fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny,
keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx.
3. PIC
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface
Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Programmable Intelligent
Computer. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh
Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General
Instruments dengan nama PIC1640. Sekarang Microhip telah mengumumkan pembuatan
PIC-nya yang keenam. PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi
ngoprek karena biayanya yang rendah, ktersediaan dan penggunaan yang luas, database
aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman ulang) melalui hubungan serial
pada komputer.
2.4 Smartdatalog
Smartdatalog merupakan sebuah data logger yang mana seluruh setting dan kalibrasi
pengukuran dapat dilakukan dengan mempergunakan PC/Notebook, baik secara off-line maupun on-
line (remote). Untuk itu pada produk ini telah dilengkapi dengan sebuah software yang berfungsi
sebagai interface antara user dengan data logger. Hubungan antara PC/Notebook dengan Smartdatalog
dapat dilakukan melalui kabel, ataupun melalui modem GSM.
Smartdatalog software merupakan sebuah perangkat lunak yang berfungsi untuk mengakses
data logger. Akses data dapat dilakukan baik secara remote mempergunakan media jaringan GSM,
maupun secara off line mempergunakan kabel. Untuk akses data logger secara remote, maka terdapat
dua pilihan yaitu mempergunakan metode dial up atau menggunakan layanan SMS (Smartdatalog
versi AVR-022), sedangkan untuk Smartdatalog versi AVR-256 terdapat fasilitas pengiriman data
melalui GPRS. Beberapa fasilitas yang terdapat didalam perangkat lunak ini antara lain :
Remote Setting setiap Kanal pada data logger (dapat dilakukan secara remote
mempergunakan dial up dan SMS)
Setting RTC data logger (dapat dilakukan secara remote mempergunakan dial up)
Setting Alarm untuk setiap kanal (dapat dilakukan secara remote menggunakan dial up),
sedangkan sinyal alarm dapat diterima melalui SMS.
Kalibrasi sensor (dapat dilakukan secara remote mempergunakan dial up)
Download data (dapat dilakukan secara remote mempergunakan dial up)
Request Data pengukuran terbaru (dapat dilakukan secara remote mempergunakan SMS)
14
Request Sepuluh data pengukuran terbaru (dapat dilakukan secara remote
mempergunakan SMS)
Konversi data dari format teks ke format excel
Banyak aplikasi yang dapat dilakukan dengan memanfaatkan Smartdatalog. Aplikasi standar
yang umum digunakan adalah menjadikan Smartdatalog sebagai unit pengukur/pemantau suatu objek,
menyimpan semua data pengukuran dan mengirimkannya ke pusat pengolahan data. Agar Data
Logger dapat diakses secara remote oleh PC atau Notebook, maka data logger harus terhubung lebih
dahulu ke sebuah Modem GSM.
Data Logger telah menyediakan fasilitas agar dapat diakses secara remote, hal ini berkaitan
dengan beberapa keperluan yaitu :
1. Terhubung ke Modem GSM, untuk hal-hal yang berkaitan dengan :
a. Download data dari data logger secara dial up.
b. Setting data logger melalui layanan SMS
c. Permintaan data pengukuran melalui layanan SMS.
d. Permintaan informasi kondisi data logger melalui layanan SMS.
2. Terhubung ke Modem GPRS, untuk hal-hal yang berkaitan dengan :
a. Pengambilan data pengukuran secara kontinyu melalui layanan GPRS
2.4.1 Menu Pengoperasian
1. Menu Koneksi : Menu Koneksi terdiri dari tiga menu pola hubungan/komunikasi data
antara data logger dengan PC/Notebook. Ketiga menu tersebut adalah Menu Kabel,
Menu Dial Up, dan Menu SMS. Menu Kabel dan Menu Dial Up, erat kaitannya dengan
menu-menu yang lain yaitu : Download Data, Setting Kanal, dan On-Line Monitoring
Display. Agar pengguna dapat mengakses data logger, maka salah satu menu, yaitu
Kabel atau Dial Up harus dipilih terlebih dulu. Sedangkan menu SMS merupakan menu
khusus untuk mengambil data dari data logger dengan menggunakan layanan SMS.
2. Menu Kabel : Pada menu Koneksi jika pilihan Kabel dipilih, maka tampilan menu
sebagai mana dibawah ini. Menu ini dipilih jika diinginkan hubungan antara data logger
dengan PC/Notebook menggunakan sebuah kabel melalui serial port. Tekan tombol
Connect agar kedua device dapat saling berhubungan. Jika hubungan telah terjadi, maka
indikator status akan betuliskan : Terkoneksi
3. Menu Dial Up : Jika pilihan menu Dial Up yang diaktifkan, maka tampilan display
sebagaimana dibawah ini. Pilihan menu ini berfungsi untuk mengakses data logger
secara remote menggunakan jaringan GSM. Sebelum menu ini diaktifkan, maka PC
sebaiknya sudah terhubung dengan Modem GSM. Ketika tombol Dial diaktifkan, maka
secara otomatis proses dial up akan dilakukan sampai terjadi koneksi antara
PC/Notebook dengan data logger. Indikator terlah terjanya hubungan antara PC dengan
data logger adalah tulisan Dial di Tombol dial akan berubah menjadi Connected dan
indicator status menjadi Terkoneksi.
4. Menu SMS : Komunikasi data antara data logger dengan PC/Notebook dapat dilakukan
melalui layanan SMS. Akses data yang dapat dilakukan melalui SMS antara lain :
o CHn : untuk meminta data logger mengirimkan data pengukuran dari kanal
nomor “ n ”
15
o MCHn : untuk meminta data logger mengirimkan 10 data pengukuran terakhir
dari kanal nomor “ n “.
o Info[spasi] M : Informasi kondisi memory data logger
o Info[spasi]P : Informasi jumlah pulsa di St. Pantau
5. Menu setting kanal : Menu Setting Kanal terdiri dari : ID Data Logger, Nama Stasiun,
Kolom Setting, Kolom pencatat no kirim SMS untuk alarm, Tombol Simpan Setting,
Tombol Reset Ke Setting Terakhir, Tombol Reset ke Default Terakhir. Setiap kanal
(tergantung type data logger) dapat diatur sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yang
meliputi :
o Range Input (4mA-20mA / 0V-5V)
o Gradien
o Konstanta
o Satuan
o Interval Penyimpanan Data
o Alarm (Aktif / disable)
6. Menu Setting RTC : berfungsi untuk menyamakan waktu antara RTC di data logger
dengan waktu di PC. Cara menyamakan adalah cukup menekan tombol Samakan Waktu.
Jika perintah gagal, maka sebuah pesan akan ditampilkan..
7. Menu Download data dan online display monitoring : Menu Download Data berfungsi
untuk mengambil data yang tersimpan pada memory data logger. Sementara dengan
online display monitoring maka selama data logger dan PC saling terhubung, maka
semua kanal dapat termonitor secara real time dari layar monitor PC.
2.5 Root Mean Square Error (RMSE)
Root Mean Square Error (RMSE) merupakan tehnik yang sering digunakan untuk mengukur
perbedaan antara nilai yang diprediksi oleh model atau penduga dan nilai-nilai yang diamati dari hal
yang dimodelkan atau diperkirakan. RMSE merupakan tehnik mengukur yang baik untuk pengukuran
yang presisi. Perbedaan individual ini disebut juga residual, dan rmsd berfungsi untuk agregat mereka
menjadi ukuran tunggal daya prediksi (Anderson, 1992).
RMSE dari sebuah estimator dengan estimasi parameter θ didefinisikan sebagai akar
kuadrat dari mean square error.
…../ 3 /
Untuk estimator yang tidak bias, maka RMSE adalah akar kuadrat dari varians, yang dikenal
sebagai standard error. Dalam beberapa disiplin, RMSE digunakan untuk membandingkan perbedaan
antara dua hal yang mungkin bervariasi, baik yang diterima sebagai "standar". Misalnya, ketika
mengukur jarak rata-rata antara dua benda oblong, dinyatakan sebagai vektor acak.
………/ 4 /