Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

PERANCANGAN SIMULATOR RUMAH PEMBIBITAN MENGGUNAKAN MICROCONTROLLER ATMEGA 8535

Yohannes Dewanto

Dosen Universitas Suryadharma, Jakarta

ABSTRAK

Pembibitan merupakan permasalahan penting dalam pembudidayaan tanaman holtikultura. Permasalahan yang timbul pada pembibitan berupa perubahan panas dan dingin yang mendadak, badai, debu, hama serta pengontrolan suhu dan tekanan yang tidak teratur. Hal ini mengakibatkan kegagalan pada pembibitan. Memperhatikan permasalahan di atas, maka dibuat rumah pembibitan yang dilengkapi dengan sensor suhu, pemanas dan pompa air yang kesemuanya dikendalikan oleh microcontroller ATMega 8535. Dari hasil pengujian rumah pembibitan diperoleh error rata-rata 1,96% pada pengujian suhu, dan error rata-rata 1,65% pada pengujian kelembaban. Sehingga dapat dikatakan rancangan rumah pembibitan bekerja dengan baik. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Rumah pembibitan dikenal dengan istilah rumah kaca. Istilah efek Rumah kaca (green house effect) berasal dari pengalaman para petani di daerah iklim sedang yang menanam sayur-mayur dan bunga-bungaan di dalam rumah kaca. yang terjadi dengan rumah kaca ini, cahaya matahari menembus kaca dan dipantulkan kembali oleh benda-benda dalam ruangan rumah kaca sebagai gelombang panas yang berupa sinar infra merah. Namun gelombang panas itu terperangkap di dalam ruangan kaca serta tidak bercampur dengan udara dingin di luarnya. Akibatnya, suhu di dalam rumah kaca lebih tinggi daripada di luarnya. Inilah gambaran sederhana terjadinya efek rumah kaca (ERK). Kaca yang digunakan untuk rumah kerja bekerja sebagai medium transmisi yang dapat memilih frekuensi spektral yang berbeda-beda, dan efeknya adalah untuk menangkap energi di dalam rumah kaca, yang memanaskan tumbuhan dan tanah di dalamnya yang juga memanaskan udara dekat tanah dan udara ini dicegah naik ke atas dan mengalir keluar.

Rumah kaca dapat melindungi tanaman dari panas dan dingin yang berlebihan, melindungi tanaman dari badai, debu dan menolong mencegah hama. Pengontrolan cahaya dan suhu dapat mengubah tanah tak subur menjadi subur. Pada kesempatan ini, penulis akan mengaplikasikan microcontroller sebagai pengonrol simulator rumah pembibitan dengan menggunakan chip ATMEGA 8535.

1.2. Tujuan Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk

merancang dan mengaplikasikan sistem pengontrol simulator rumah pembibitan dengan menggunakan microcontroller ATMEGA 8535. 1.3. Pembatasan Masalah

Untuk membatasi permasalahan dalam pembahasan agar tidak terlalu luas maka dalam tugas akhir ini penulis memberikan batasan masalah yang akan disampaikan oleh penulis hanya dalam membuat simulator dan mengaplikasikan pemograman pada microcontroller ATMEGA 8535 untuk dapat diaplikasikan pada sistem dengan menggunakan bahasa C. II. LANDASAN TEORI 2.1. Microcontroller ATMEGA 8535

Microcontroller merupakan suatu komponen elektronika yang didalamnya terdapat rangkaian microprocessor, memori (RAM/ROM ) dan I/O, rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip microcomputer. Pada Microcontroller sudah terdapat komponen – komponen microprocessor dengan bus – bus internal yang saling berhubungan . Komponen – komponen tersebut adalah RAM, ROM, timer, komponen I/O paralel dan serial, dan interrupt controller. Adapun keunggulan dari microcontroller adalah adanya system interrupt . Sebagai perangakat control penyesuaian, microcontroller sering disebut juga untuk menaikan respon semangat eksternal (interrupt) diwaktu yang nyata. Perangkat tersebut harus melakukan hubunganm switching cepat. Menunda satu

19

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

20

proses ketika adanya respon eksekusi yang lain.

Microcontroller ATMEGA 8535 memiliki 32 port I/O yang terbagi menjadi 4 buah port dengan 8 jalur I/O, kemudian terdapat pula sebuah port serial ,dua timer/counter dan sebuah osilator internal dan rangkaian pewaktu. AVR dikelompokkan kedalam 4 kelas, yaitu ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan keluarga AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran onboard memori, on-board peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan mereka bisa dikatakan hampir sama. Microcontroler AVR ini mempunyai keungulan dalam hal efisiensi, Efisiensi ini merupakan kecepatan eksekusi instruksi tiap detik yang bisa dikenal dengan istilah MIPS (Million Instruction Per Second) terhadap konsumsi daya (Power Comsumption) yang digunakan. oleh Microcontroler jenis ini memungkinkan satu instruksi di eksekusi cukup satu clock dari Oscilator.

AVR ini didesain sangat cocok untuk pemrograman dengan low level language (Assembly) atau High level Language (C Language). Hal ini karena AVR mengadopsi arsitektur RISC (Reduction Instruction set Computer), dengan 32 register yang dapat digunakan sebagai Accumulator. Accumulator adalah register yang berfungsi dalam melakukan perhitungan aritmatika. Dengan mengadopsi arsitektur RISC proses pengkodean / pemrograman dapat dilakukan dengan lebih efisien . efisien baik dari segi ukuran kode maupun kecepatan.

2.1.1. Memory Program Untuk menyimpan sebuah program

kedalam ATMEGA 8535, maka dibutuhkan suatu tempat penyimpanan memory yang dinamakan reprogrammable flash program memory. Pada ATMEGA reprogrammable flash program memory 8535 memilki kapasitas hingga 8 kilo bytes dan dapat diprogram ulang sebanyak 10.000 kali pemprograman.

2.1.2. Memory Data Untuk menyimpan data dilakukan di

register dan SRAM. Terdapat 608 alamat lokasi memory data pada register I/O memory dan internal data SRAM. Yang pertama 96 alamat lokasi pada memory I/O dan file register, dan yang berikutnya 512 alamat lokasi internal data SRAM internal data SRAM pada ATMEGA 8535 memiliki kapasitas data hingga 512bytes.

Gambar 2.1 Memori Data AVR ATMega8535

2.1.3. EEPROM Pada ATMEGA 8535 terdapat juga

EEPROM yang memiliki kapasitas hingga 512 bytes . EEPROM ini merupakan memory data tambahan yang dapat dihapus ulang sebanyak 100.000 kali pengisian dan penghapusan.

2.2. Pompa[9]

2.2.1. Pengertian Pompa Pompa adalah jenis mesin fluida yang

digunakan untuk memindahkan fluida melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi tekanan pada fluida.

2.2.2. Klasifikasi Pompa Menurut prinsip perubahan bentuk

energi yang terjadi, pompa dibedakan menjadi: 1. Positive Displacement Pump

Disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Yang termasuk jenis pompa ini adalah : a. Pompa rotari

Sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup. Hampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak (piston), pompa rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar (smooth). Macam-macam pompa rotari :

Pompa roda gigi luar

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

21

Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila gerigi roda gigi berpisah pada sisi hisap, cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling dan ditekan keluar apabila giginya bersatu lagi

Gambar 2.2. Pompa roda gigi luar

Pompa roda gigi dalam Jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam yang berpasangan dengan roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas (idler). Sebuah sekat yang berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke sisi hisap pompa.

Gambar 2.3. Lobe pump

Pompa cuping (lobe pump) Pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi dalam hal aksinya dan mempunyai 2 rotor atau lebih dengan 2,3,4 cuping atau lebih pada masing-masing rotor. Putaran rotor tadi diserempakkan oleh roda gigi luarnya.

Gambar 2.4. Lobe pump

Pompa sekrup (screw pump) Pompa ini mempunyai 1,2 atau 3 sekrup yang berputar di dalam rumah pompa yang diam. Pompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral yang berputar di dalam sebuah stator atau lapisan heliks dalam (internal helix stator). Pompa 2 sekrup atau 3 sekrup masing-masing mempunyai satu atau dua sekrup bebas (idler).

Gambar 2.5. Three-scrow pump

Pompa baling geser (vane Pump) Pompa ini menggunakan baling-baling yang dipertahankan tetap menekan lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Cairan yang terjebak diantara 2 baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.

Gambar 2.6. Vane pump

2.3. Sensor Sensor adalah suatu alat yang

digunakan untuk mendeteksi adanya suatu objek dan sering digunakan untuk mengukur magnitude sesuatu, sensor merupakan jenis transducer yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas dan sinar menjadi sebuah tegangan dan arus listrik .Sensor biasanya dikategorikan melalui pengukuran dean memegang peranan penting dalam pengendalian suatu proses kendali.

2.3.1. Sensor Kelembaban Kelembaban tanah sulit didefinisikan

karena memiliki arti dalam berbagai disiplin ilmu. Tapi secara umum, kelembaban tanah adalah air yang ditahan pada ruang diantara partikel tanah. Berdasarkan tingkat kedalamannya, kelembaban tanah dibedakan menjadi kelembaban tanah permukaan

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

22

(surface soil moisture) dan kelembaban tanah zone akar (root zone soil moisture). Kelembaban tanah permukaan dibatasi oleh air yang berada pada 0-10 cm di bawah permukaan tanah, sementara kelembaban tanah zone akar adalah air untuk persediaan tanaman, umumnya berada pada 10-200 cm di bawah permukaan tanah.

Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisis menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Sensor yang digunakan dalam sistem kontrol ini yaitu sensor SHT 11 yang mampu mendeteksi nilai suhu dan kelembaban tertentu.

Gambar 2.9. Sensor SHT 11

2.4. Pemanas [2]

Perpindahan panas (heat transfer)

adalah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Dari termodinamika telah kita ketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor atau panas (heat). Ilmu perpindahan kalor tidak hanya menjelaskan bagamana energi kalor itu berpindah dari suatu benda ke benda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Kenyataan bahwa disini yang menjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan, inilah yang membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika. Termodinamika membahas sistim dalam kesetimbangan, ilmu ini dapat dipergunakan unuk meramalkan energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari suatu keadaan seimbang ke keadaan seimbang lain, tetapi tidak dapat meramalkan kecepatan perpindahan itu. Hal ini disebabkan karena pada waktu proses perpindahan itu berlangsung, sistem tidak berada dalam keadaan seimbang. Ilmu perpindahan kalor melengkapi ilmu termodinamika pertama dan kedua, yaitu dengan memberikan beberapa kaidah percobaan yang dapat dimanfaaikan untuk menentukan perpindahan energi. Sebagaimana juga dalam ilmu termodinamika, kaidah-kaidah percobaan yang digunakan dalam masalah perpindahan kalor cukup sederhana dan dapat dengan

mudah dikembangkan sehingga mencakup berbagai ragam situasi praktis.

Ada tiga macam bentuk perpindahan kalor, yaitu konduksi atau hantaran, konveksi, dan radiasi atau sinaran, pada rumah pembibitan yang dirancang ini pemanas yang digunakan adalah lampu pijar.

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan foton. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi oksigen di udara dari berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. Suhu warna cahaya tampak yang dipanjarkan oleh lampu pijar adalah di antara 2437°C sampai dengan 3300°C. Salah satu kelebihan lampu pijar adalah dapat dihasilkannya lampu pijar dalam berbagai besar tegangan, dari puluhan hingga ratusan Volt, namun karena energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya, maka secara bertahap lampu pijar mulai digantikan lampu pendar, LED, dan lain-lain. Lampu pijar diperkenalkan pertama kalinya kepada umum oleh Thomas Alva Edison pada 31 Desember 1879. Komponen utama dari lampu pijar adalah bola lampu yang terbuat dari kaca, filamen yang terbuat dari wolfram, dasar lampu yang terdiri dari filamen, bola lampu, gas pengisi, dan kaki lampu.

Gambar 2.10. Lampu Pijar

Keterangan gambar : 1. Bola lampu. 2. Gas bertekanan rendah. 3. Filamen wolfram.

4. Kawat penghubung ke kaki tengah. 5. Kawat penghubung ke ulir. 6. Kawat penyaga. 7. Kaca penyangga. 8. Kontak listrik di ulir 9. Sekrup ulir 10. Isolator 11. Kontak listirk di kaki tengah.

2.5. LCD [3]

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

23

Liquid Crystal Display (LCD) merupakan Sebuah teknologi layar digital yang menghasilkan citra pada sebuah permukaan yang rata (flat) dengan memberi sinar pada kristal cair dan filter berwarna, yang mempunyai struktur molekul polar, diapit antara dua elektroda yang transparan. Bila medan listrik diberikan, molekul menyesuaikan posisinya pada medan, membentuk susunan kristalin yang mempolarisasi cahaya yang melaluinya. Teknologi yang ditemukan semenjak tahun 1888 ini, merupakan pengolahan kristal cair merupakan cairan kimia, dimana molekul-molekulnya dapat diatur sedemikian rupa bila diberi medan elektrik--seperti molekul-molekul metal bila diberi medan magnet. Bila diatur dengan benar, sinar dapat melewati kristal cair tersebut. Pada awalnya, teknologi LCD lebih banyak digunakan sebagai layar untuk laptop, komputer desktop juga telah mulai menggunakan monitor yang memakai teknologi LCD ini. Pada LCD berwarna semacam monitor terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair .

Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.

Gambar 2.11. LCD

III. PERANCANGAN SIMULATOR RUMAH

PEMBIBITAN MENGGUNAKAN MICROCONTROLLER ATMEGA 8535

3.1. Umum Perancangan simulator rumah pembibitan yang dikendalikan oleh microcontroller Atmega 8535 ini sangatlah mudah untuk dipahami, hal ini dikarenakan sudah banyaknya penggunaan rumah pembibitan disaat sekarang ini,pemilihan

komponen yang digunakan untuk pembuatan tugas akhir ini selain didasarkan pada kebutuhan yang ada serta sesuai dengan spesifikasi perlu dilihat dari segi kesediaan alat di pasaran. Pada perancangan ini setiap komponen memiliki fungsi dan kerja yang berbeda, yang mana setiap komponen satu dengan yang lainnya berhubungan dan saling mendukung sehingga pada akhirnya membentuk suatu rangkaian proses yang mempunyai satu fungsi kerja utama. Simulator ini menggunakan : 1. Media dalam pot menggunakan tanah

merah. 2. Tanaman yang akan ditanam adalah

untuk bibit tomat. 3. Rancangan rumah pembibitan dapat

dilihat pada gambar 3.2. 4. Pemanas yang digunakan adalah lampu

pijar 100 W. 5. Pompa yang digunakan adalah pompa

aquaries AC 220V/240V 50 Hz 12 W dengan Hmax 0.8m dan Fl 960l/h

3.2. Diagram Blok Dan Cara Kerja

Untuk dapat lebih mudah memahami Perancangan simulator rumah pembibitan yang berbasis microcontroller Atmega 8535, maka penulis merancang blok diagram yang berfungsi mempermudah dalam memahami rangkaian dan perakitan alat. Dengan demikian dalam tahap perancangan dan perakitan alat dibuat blok diagram rangkaian, yang mana tiap blok rangkaian mempunyai fungsi masing-masing dan berhubungan satu sama lain. Adapun diagram blok dapat dilihat pada gambar 3.1. berikut ini.

Gambar 3.1 Diagram Blok Rumah

Pembibitan 3.3. Dimensi Alat

Dalam kesempatan tugas akhir ini maka dibuat Rumah Pembibitan dengan menggunakan dimensi sebagai berikut : 1. Volume Prisma

= 2

0300x200x50 = 15.000.000 mm ²

2. Volume Balok

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

24

= 500 x 400 x 300 = 60.000.000 mm ² + Total volume rumah pembibitan = 75.000.000 mm ²

500300

40

02

00

Gambar 3.2 Dimensi Rumah Pembibitan

3.4. Microcontroller ATmega 8535 Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, pada Perancangan simulator rumah pembibitan yang berbasis microcontroller ATmega 8535 yang berfungsi sebagai pusat pengolah data dan pengontrol dari rangkaian-rangkaian pendukung seperti pompa air, pemanas dan sensor kelembaban, microcontroller membutuhkan program yang merupakan alur kerja dari microcontroller sendiri, program yang dibuat berbeda-beda tergantung bagaimana keinginan kita dalam membuat proses pengaturan.

Jenis microcontroller yang digunakan adalah ATmega 8535 yang memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) buatan Atmel. Kelas ini tergolong sebagai prosessor 8 bit, 512 byte RAM dengan Flash chip ROM 8 Kbyte, 3 buah timer, 1 buah serial port dan 4 buah paralel input/output. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Pada microcontroller dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan waktu sebanyak 12 siklus clock.

Sedangkan gambar konfigurasi pin microcontroller dapat dilihat pada gambar 3.3 3.4.1. Port Pada Microcontroller a. Pin 1 sampai 8

Adalah port B yang merupakan saluran /bus/ I/O 8 bit dua arah. Pada simulator ini digunakan untuk LCD.

b. Pin 9 Merupakan masukan atau riset ( aktif tinggi ) pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset Microcontroller ini.

c. Pin 10 Merupakan positif sumber tegangan yang diberi symbol VCC.

d. Pin 11 Merupakan ground sumber tegangan yang diberi symbol GND.

e. Pin 12 dan 13 Pin 12 dan 13 merupakan masukan ke penguat isolator berpenguat tinggi. XTAL 1 dapat sebagai input untuk inverting oscillator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan out put dari inverting oscillator amplifier

f. Pin 14 sampai 20 Adalah port D yang merupakan saluran /bus I/O 8 bit dua arah. Pada simulator ini digunakan untuk pemanas dan pompa air.

g. Pin 21 sampai 29 Adalah port C yang merupakan saluran /bus I/O 8 bit dua arah. Pada simulator ini digunakan untuk sensor SHT 11.

h. Pin 30 AVCC adalah sumber tegangan untuk pin untuk port A dan untuk ADC (Analog to Digital Converter ). AVCC berhubungan langsung secara eksternal dengan VCC meskipun ketika ADC tidak digunakan.

i. Pin 31 Merupakan ground sumber tegangan yang diberi symbol GND.

j. Pin 32 AREF adalah pin penunjuk analog untuk ADC.

k. Pin 33 sampai 40 Adalah port A yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit 2 arah.

Gambar 3.3 konfigurasi pin mikrokontroler ATMEGA 8535

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

25

Tabel 3.1. Port mikrokontroler yang digunakan pada rancangan

Port Input/output Keterangan

Port C.1 Input Sensor sht 11

Port D 1 Output Pemanas

Port D.2 Output Pompa air

Port B.0 Output LCD

Mengacu pada gambar 3.3 untuk

meyakinkan program bekerja dari awal maka dibuat suatu rangkaian power on reset yang akan mereset alat secara otomatis saat pertama kali catu daya dihidupkan. Rangkaian ini dibentuk oleh kapasitor (C) dan resistor (R) dengan prinsip kerjanya adalah proses pengisian dan pengosongan kapasitor sehingga menghasilkan suatu keadaan transisi dari logika rendah ke logika tinggi sesuai yang dibutuhkan oleh pin rese microcontroller. Saat power on, kapasitor akan mengisi muatan dan membuangnya setelah tegangan stabil. Meskipun demikian dibutuhkan pula reset secara manual agar tidak perlu menghidup-matikan rangkaian. Hal ini dapat dilakukan melalui switch dengan mengosongkan kapasitor. Lamanya kapasitor memiliki tegangan lebih besar daripada 3,5 V adalah waktu reset bagi microcontroller.

Sedangkan osilator pada pin 12 dan 13 berfungsi untuk memberikan pewaktuan bagi microcontroller dalam operasinya. Sebagai sumber clock digunakan clock internal, hal ini dilakukan agar lebih efisien karena hanya cukup menambahkan sedikit komponen eksternal yaitu kristal dan dua buah kapasitor. Kristal yang digunakan adalah 8 MHz, sementara itu kapasitor yang digunakan bernilai 22 pF yang berfungsi untuk menjaga clock agar lebih stabil. Rangkaian ini terlihat seperti pada gambar 3.4. Rangkaian pewaktu (clock) tersebut sebagai basis, sehingga menghasilkan suatu sinyal clock.

Gambar 3.4 Rangkaian clock Waktu reset minimum yang terjadi

pada mikrokontroler ATMEGA 16 adalah 1 (satu) kali siklus mesin yang mana oscillator ini bekerja untuk melakukan reset. Adapun

frekuensi yang dipakai pada rangkaian ini yaitu 8 MHz atau dengan kata lain kecepatan maksimum CPU microcontroller ATMEGA 16 yaitu 8 MHz. Dengan kecepatan CPU 8 MHz artinya dalam 1 (satu) machine cycle yang diperlukan untuk mengeksekusi perintah yaitu 1 : 8 x Error! Reference source not found.= 0,13µs. Jadi satu machine cycle sama dengan 0,13 µs. Waktu reset minimum itu sama dengan 1 (satu) kali machine cycle. Sehingga waktu minimum pin reset “high” yang dibutuhkan agar mikrokontroler reset adalah 1 x 0,13µs = 0,13µs. Jadi secara teoritis pada rangkaian ini telah terjadi power on reset. 3.5. Sensor Kelembaban (SHT 11)

Sensor SHT 11 berfungsi untuk mendeteksi tingkat kelembaban pada ruangan miniatur green house, yang kemudian tingkat suhu dan kelembaban yang telah terdeteksi dan dikonversikan menjadi sinyal digital oleh rangkaian ADC yang telah menjadi satu modul dengan sensor tersebut, kemudian sinyal tersebut diproses dan dikontrol oleh MikrokontrolerATmega 8535.

SHT11 adalah sensor digital untuk temperatur sekaligus kelembaban pertama di dunia yang diklaim oleh pabrik pembuatnya, Sensirion Corp. Mempunyai kisaran pengukuran dari 0-100% RH, dan akurasi RH. Gambar 3.5 berikut merupakan rangkaian sensor kelembaban tipe SHT 11. Sensor SHT 11 ini dikoneksikan pada Port C.2 sebagai transfer data dan pada Port C.1 sebagai clock.

Gambar 3.5 Rangkaian SHT11

SHT 11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasikan secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitif polimer sebagai elemen untuk sensor kelembaban relative dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip yang sama.

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

26

Sensor ini menghasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat. SHT 11 dikalibrasi pada ruangan dengan kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah di programkan kedalam OTP memory. Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengkalibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran. 2-wire alat penghubung serial dan regulasi tegangan internal membuat lebih mudah dalam pengintegrasian sistem. Ukurannya yang kecil dan konsumsi daya yang rendah membuat sensor ini adalah pilihan yang tepat, bahkan untuk aplikasi yang paling menuntut. Didalam piranti SHT 11 terdapat suatu surface-mountable LLC (Leadless Chip Carrier) yang berfungsi sebagai suatu pluggable 4-pin single-in-line untuk jalur data dan clock, blok diagram chip SHT 11 dapat dilihat pada Gambar 3.6. Prinsip kerja sensor SHT 11 adalah kaki serial clock input (SCK) digunakan untuk mensingkronkan komunikasi diantara mikrokontroler dengan SHT11. Kaki serial data (DATA) digunakan untuk mentransfer data masuk dan keluar dari alat, proses pengukuran dengan menggunakan logika „00000101‟ untuk RH dan „00000011‟ untuk temperatur, lalu kontroler harus menunggu agar proses pengukuran selesai. Waktu yang dibutuhkan sekitar 11/55/210 ms untuk resolusi 8/12/14 bit.

Gambar 3.6 Jalur Data Dan Clock, Blok

Diagram Chip SHT 11 3.6. Pemanas

Pemanas pada simulator ini menggunakan lampu pijar 100 watt yang dihubungkan pada port D.1 dan relay 12 Volt yang memicu tegangan 220Vac untuk aktuator (lampu) sebagai pemanas suhu ruangan rumah pembibitan. Standart untuk suhu di ruangan rumah pembibitan adalah 27°C-29°C. Sedangkan dimensi ruangan mengacu pada gambar 3.2.

Gambar 3.7 Rangkaian Pemanas

3.7 Pompa Air

Pompa air pada simulator rumah pembibitan ini berfungsi sebagai media untuk menyiramkan tanaman. Jika tanah pada media rumah pembibitan ini telah kering maka pompa akan menyala untuk menyiramkan tanaman yang tersedia pada rumah pembibitan ini. Rangkaian pada Gambar 3.8 rangkaian driver water pump menggunakan transistor sebagai saklar dari mikrokontroler yang dihubungkan pada port D.2 dan relay 12 Volt yang dihubungkan ke aktuator (pompa air).

Gambar 3.8 Rangkaian Driver Water Pump

3.8 LCD

Penggunaan lcd pada rumah pembibitan ini untuk menampilkan kondisi temperatur dan kelembaban,selain itu juga pada lcd ini dilengkapi dengan 3 tombol push button untuk memberikan nilai set poin ataupun untuk melakukan kontrol secara langsung (direct control).

Gambar 3.9 Susunan Alamat Pada LCD

Alamat awal karakter 00H dan alamat akhir 39H. Jadi, alamat awal di baris kedua dimulai dari 40H. Jika meletakkan suatu karakter pada baris ke-2 kolom pertama, maka harus diset pada alamat 40H. Jadi, meskipun LCD yang digunakan 2x16 atau 2x24, atau bahkan 2x40, maka penulisan programnya sama saja.

Gambar berikut menampilkan hubungan antara LCD dengan port mikrokontroler, biasa terdapat potensiometer untuk mengatur kontras/kecerahan dari LCD tersebut. Pada input LED, dipasang transistor sebagai penguat arus, sehingga dapat menampilkan cahaya LED yang cukup terang. Jika keseluruhan rangkaian penunjang di rumah pembibitan ini digambarkan secara

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

27

skema elektris, dapat dilihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.10 Rangkaian LCD Pada

Microcontroller

Sedangkan algoritma pada ATmega 8535, jika digambarkan adalah sebagai berikut :

Start

INISIALISASI PORT

C.1, D.1, D.2, B.0

SHT 11

APAKAH=

60-75 %?

PEMANAS ON

APAKAH

SUHU

< 27ºC?

Apakah sistem

akan dimatikan ?

End

POMPA AIR ONTidak

Tidak

Tidak

Ya

Ya

Ya

PEMANAS ON

Ya

APAKAH

SUHU

> 27ºC?

POMPA ON

Ya

PEMANAS ONTidak

Gambar 3.11 Algoritma Atmega 8535

IV. UJI COBA DAN ANALISA PADA

SIMULATOR RUMAH PEMBIBITAN

4.1 Pengujian Suhu Untuk mengetahui rancangan sesuai

teori, maka pada rumah pembibitan ini maka perlu dilakukan beberapa pengujian, pada tahap pertama ini akan dilakukan pengujian suhu dalam rumah pembibitan tersebut.

Alat yang digunakan adalah termometer sentry ST 650 series sebagai acuan suhu. Pengujian ini berfungsi untuk mengetahui kepresisian SHT 11 terhadap pembacaan termometer sebagai referensi yang digunakan. Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Letakan tanaman pada rumah

pembibitan. 2. Letakan termometer pada rumah

pembibitan. 3. Hidupkan semua sistem pada rumah

pembibitan. Suhu yang juga disebut temperatur

menunjukkan derajat panas dalam rumah pembibitan. Semakin tinggi suhu dalam rumah pembibitan, maka semakin panas tanaman dalam ruangan tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Empat derajat suhu atau satuan suhu yang paling dikenal adalah Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin.Secara kualitatif, dapat diketahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya.

Suhu yang diinginkan pada rumah pembibitan ini berkisar 27-29°C. Jika tingkat suhu udara pada rumah pembibitan menurun atau kurang dari yang diharapkan, maka pemanas akan aktif sampai tingkat suhu yang diharapkan. Sedangkan jika tingkat suhu udara meningkat atau melebihi dari yang diharapkan, maka pengairan, akan aktif atau bekerja sampai dengan suhu udara yang diharapkan.

Display (LCD) pada rumah pembibitan berfungsi untuk menampilkan tingkat suhu dan kelembaban yang terukur dan dapat memudahkan pengguna dalam pengecekan tingkat suhu dan kelembaban udara pada rumah pembibitan ini. Tabel di bawah ini menunjukan data dari pengujian yang berada pada display dengan yang berada pada alat ukur yang dipakai pada pengujian ini.

Tabel 4.1 Pengujian Suhu I

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

28

No.

Pembacaan Suhu

Display (o

c)

Pembacaan Suhu di

termometer (o

c)

Δ (%)

1 23.5 25 6

2 24 25.5 5

3 24.5 26 6

4 25.5 26.5 4

5 26 27 3

6 26.5 27.5 3

7 27.5 28 1

8 27 28.5 3

9 28.5 29 1

10 29 29.5 1

Δ = termometer di Suhu Pembacaan

Display Suhu Pembacaan

- termometer di Suhu Pembacaan

x 100%

= 5

10

5n

n =

5

11 = 2.2 %

Tabel 4.2 Pengujian Suhu II

No. Pembacaan Suhu Display

(o c)

Pembacaan Suhu di

termometer (o c)

Δ (%)

1 24 25 4

2 24.5 25.5 3

3 25 26 3

4 25 26.5 5

5 26 27 3

6 27 27.5 1

7 27 28 3

8 28 28.5 1

9 28.5 29 1

10 28.5 29.5 3

= 5

10

5n

n =

5

9 = 1.8 %

Tabel 4.3 Pengujian Suhu III

No. Pembacaan Suhu Display

(o c)

Pembacaan Suhu di

termometer (o c)

Δ (%)

1 24.5 25 3

2 24.5 25.5 4

3 25 26 3

4 25.5 26.5 4

5 26 27 3

6 26.5 27.5 3

7 27.5 28 1

8 27.5 28.5 3

9 28.5 29 1

10 29 29.5 1

= 5

10

5n

n =

5

11 = 2.2 %

Tabel 4.4 Pengujian Suhu IV

No.

Pembacaan Suhu

Display (o

c)

Pembacaan Suhu di

termometer (o

c)

Δ (%)

1 24 25 4

2 24 25.5 5

3 25 26 3

4 26 26.5 2

5 26.5 27 2

6 27 27.5 1

7 27.5 28 2

8 27.5 28.5 3

9 28.5 29 1

10 29 29.5 1

= 5

10

5n

n =

5

9 = 1.8 %

Tabel 4.5 Pengujian Suhu V

No. Pembacaan Suhu Display

(o c)

Pembacaan Suhu di

termometer (o c)

Δ (%)

1 23.5 25 6

2 24 25.5 5

3 24.5 26 6

4 25.5 26.5 4

5 26.5 27 1

6 27 27.5 1

7 27 28 3

8 27.5 28.5 3

9 28.5 29 1

10 28.5 29.5 3

= 5

10

5n

n =

5

9 = 1.8 %

Analisa : Dari hasil pengujian suhu di atas kepresisian antara SHT 11 dengan termometer sentry ST 650 series sebagai alat ukur acuan suhu, mempunyai error rata-rata 1.96 %. Hal ini bisa dilihat dari hasil pengujian pada tabel 4.1-4.5. 4.2 Pengujian Kelembaban Kelembaban udara merupakan salah satu faktor lingkungan yang penting, karena berpengaruh pada pertumbuhan tanaman dan berperan hampir pada semua proses pertumbuhan. Oleh karena itu, pengendalian

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

29

kelembaban udara, dengan menggunakan sensor kelembaban dan rangkaian pendukung lainnya, merupakan alternatif yang mampu menanggulangi permasalahan-permasalahan tersebut. Terutama tanaman pada rumah kaca yang juga sangat memerlukan pengendalian kelembaban udara secara otomatis, karena di lingkungan bebas cuaca maupun faktor lainnya dapat berubah sewaktu-waktu. Untuk itu, pengendalian secara otomatis sangat penting agar hasil dari tanaman tersebut sesuai dengan harapan. Kondisi kelembaban RH (Relative Humidity) yang sangat tinggi, akan memperhambat pertumbuhan tanaman atau bahkan terhenti, serta tanpa menghiraukan persediaan air, dan kemungkinan terjadinya keguguran daun atau berbuah sebelum waktunya. Bencana terhadap tanaman biasanya berasal dari keadaan kering dan sangat panas. Angin yang diperkirakan dapat menyebabkan pendinginan evaporatif hanya mempercepat penguapan dan mengakibatkan dehidrasi (pengeringan) jaringan tanaman. Begitu juga dengan bunga dan daun dapat menangkap insolasi pada lapisan atas sehingga kelembaban maksimumnya terletak di sekitar puncak tanaman, kecuali jika tanaman masih rendah dan masih terpencar.

Pengujian dilakukan untuk mengetahui ke akuratan antara SHT11 dengan alat ukur acuan untuk mengukur kelembaban, pengujian disini menggunakan hygrometer. Sensor SHT 11 berfungsi untuk mendeteksi tingkat kelembaban pada ruangan rumah pembibitan yang kemudian tingkat suhu dan kelembaban yang telah terdeteksi dan dikonversikan menjadi sinyal digital oleh rangkaian ADC yang telah menjadi satu modul dengan sensor tersebut, kemudian sinyal diproses dan dikontrol oleh mikrokontrolerATmega8535, kelembaban yang diinginkan berkisar antara 60%-75%. Adapun tahapan yang dilakukan untuk pengujian adalah sebagai berikut : 1. Letakan tanaman pada rumah pembibitan 2. Letakan alat ukur hygrometer untuk

mengukur kelembaban 3. Hidupkan sistem rumah pembibitan.

Tabel 4.6 Pengujian Kelembaban I

No.

Pembacaan Kelembaban Pada Display

(%RH)

Pembacaan Kelembaban

Pada Hygrometer

(%RH)

Δ (%)

1 28 30 6

2 33 35 5

3 38 40 5

4 43 45 4

5 48 50 4

6 52 55 5

7 59 60 1

8 63 65 3

9 69 70 1

10 73 75 2

Δ = hygrometer di kelembaban Pembacaan

display di Kelembaban Pembacaan

- hygrometer di kelembaban Pembacaan

x 100%

= 4

10

7n

n =

4

7 = 1.75 %

Tabel 4.7 Pengujian Kelembaban II

No.

Pembacaan Kelembaban Pada Display

(%RH)

Pembacaan Kelembaban

Pada Hygrometer

(%RH)

Δ (%)

1 29 30 3

2 33 35 5

3 38 40 5

4 43 45 4

5 47 50 6

6 53 55 3

7 58 60 2

8 64 65 1

9 68 70 2

10 74 75 1

= 4

10

7n

n =

4

6 = 1.5 %

Tabel 4.8 Pengujian Kelembaban III

No.

Pembacaan Kelembaban Pada Display

(%RH)

Pembacaan Kelembaban

Pada Hygrometer

(%RH)

Δ (%)

1 29 30 3

2 34 35 2

3 39 40 2

4 44 45 2

5 47 50 6

6 52 55 5

7 59 60 1

8 64 65 1

9 68 70 2

10 73 75 4

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

30

= 4

10

7n

n =

4

8 = 2 %

Tabel 4.9 Pengujian Kelembaban IV

No.

Pembacaan Kelembaban Pada Display

(%RH)

Pembacaan Kelembaban

Pada Hygrometer

(%RH)

Δ (%)

1 28 30 6

2 34 35 2

3 38 40 5

4 43 45 4

5 48 50 4

6 53 55 3

7 59 60 1

8 64 65 1

9 69 70 1

10 73 75 2

= 4

10

7n

n =

4

5 = 1.25 %

Tabel 4.10 Pengujian Kelembaban V

No.

Pembacaan Kelembaban Pada Display

(%RH)

Pembacaan Kelembaban

Pada Hygrometer

(%RH)

Δ (%)

1 29 30 3

2 33 35 5

3 38 40 5

4 44 45 2

5 49 50 2

6 53 55 3

7 59 60 1

8 63 65 3

9 68 70 2

10 74 75 1

= 4

10

4n

n =

4

7 = 1.75 %

Analisa : Hasil pengukuran pada kelembaban

yang dideteksi tidak linier atau teratur dan terjadi error rata-rata 1.65 %. Hal tersebut dikarenakan adanya banyak variabel yang mempengaruhi kondisi di dalam ruangan rumah pembibit tersebut, seperti halnya peningkatan suhu maupun kelembaban yang dihasilkan oleh media pemanasan dan media pengairan.

4.3 Pengujian Pompa Air dan Pemanas

Hal-hal yang sering menjadi penyebab tanaman rusak atau mati adalah penyiraman air yang terlalu berlebihan. Kadar air di dalam tanah menjadi lebih banyak dari pada kadar makanan, berakibat pada tanaman itu menjadi kekurangan makanan dan akhirnya menjadi layu, rusak dan kemudian mati. Kurangnya tenaga yang mengontrol pengairan atau penyiraman tanaman itu juga salah satu penyebab lahan terbanjiri oleh air. Dengan demikian pemilik atau pengelola tanaman akan dirugikan. Sebaliknya apabila lahan tanaman itu kekurangan air juga akan berakibat fatal. Untuk menghindari agar lahan pertanian yang telah ditanami tidak mudah layu, rusak atau mati karena kelebihan maupun kekurangan air maka perlu diberi sebuah alat yang dapat mengontrol pompa air secara otomatis. Saat lahan perairan itu kering atau kadar air tanahnya kurang maka alat ini akan otomatis mengairi hingga pada saat kadar air tanah itu cukup maka secara otomatis pompa air itu akan mati. Suhu yang diinginkan pada rumah pembibitan ini berkisar 27-29°C, maka pompa air akan menyala saat suhu ruangan ≥ 27°C. Sedangkan pemanas bekerja, saat suhu ruangan rumah pembibitan mulai lembab berkisar pada suhu ≤ 27 °C. Adapun hasil pengujian pompa dan pemanas terlampir pada tabel 4.11. Tabel 4.11 Pengujian Pompa dan Pemanas

No Pengujian Suhu

Kondisi Pemanas

Kondisi Pompa

1 25OC ON OFF

2 25.5OC ON OFF

3 26OC ON OFF

4 26.5OC ON OFF

5 27OC OFF ON

6 27.5OC OFF ON

7 28OC OFF ON

8 28.5OC OFF ON

9 29OC OFF ON

10 29.5OC OFF ON

Analisa : Pompa air dan pemanas bekerja sesuai dengan program rancangan yang telah dibuat. Pompa akan menyala saat suhu ruangan ≥ 27°C sedangkan pemanas akan menyala saat suhu ruangan rumah pembibitan mulai lembab berkisar pada suhu ≤ 27 °C. V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 1, No. 1, Januari 2005

31

Setelah melakukan perancangan dan pembuatan simulator rumah pembibitan menggunakan microcontroller ATmega8535 maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Error rata-rata 1.96 % pada pengujian

suhu terjadi karena tingkat kepekaan untuk mendeteksi suhu yang dideteksi oleh alat ukur tersebut berbeda, karena tingkat kepekaan sensor digital (SHT11) lebih tinggi dan lebih cepat dibandingkan dengan alat ukur acuan.

2. Error rata-rata 1.65 % pada pengujian kelembaban terjadi karena tingkat kepekaan untuk mendeteksi kelembaban yang dideteksi oleh alat ukur tersebut berbeda, karena tingkat kepekaan sensor digital (SHT11) lebih tinggi dan lebih cepat dibandingkan dengan alat ukur acuan.

3. Pompa air dan pemanas dapat bekerja sesuai rancangan program, pompa dapat bekerja saat suhu ruangan ≥ 27°C, sedangkan pemanas bekerja saat suhu ruangan ≤ 27 °C.

5.2. Saran 1. Fungsi dari alat, di harapkan bisa

diperluas lagi, agar tidak hanya bisa mengukur dan mengendalikan suhu dan kelembaban saja, tetapi bisa untuk variabel lainnya.

2. Diharapkan aplikasi dari alat ini bukan hanya dikontrol dari mikrokontroler, akan tetapi bisa dengan menggunakan PC, atau media lainnya.

3. Diharapkan implementasi dari alat ini, bisa diperluas agar jenis tanaman yang lain juga bisa menjadi obyek yang bisa diimplementasikan pada alat ini.

DAFTAR PUSTAKA 1. Syarif Hidayatullah, Robot Penjejak

Garis. Tugas Akhir. Universitas Pancasila. Jakarta, 2009.

2. http://duniaelektronika.blogspot.com/2007/09/mikrokontroler-atmega8535.html diakses tanggal : 10 Agustus 2010.

3. http://id.wikipedia.org/wiki/Tampilan_Kristal_Cair. diakses tanggal : 10 Agustus 2010.

4. http://www.ittelkom.ac.id/library/index.php?view=article&catid=16%3Amikroprocessorkontroller&id=46%3Amikrokontroler-avr-atmega-8535&option=com_content&Itemid=15 diakses tanggal : 12 Agustus 2010

5. Prasimaks Robotik. Modul Pemrograman Microcontroller Atmega 8535. Jakarta, 2010.

6. Wardhana, Lingga, Microkontroller AVR Seri ATMega8535, Yogyakarta. 2006.

7. William Wolansky & Arthur Akers, Modern Hydraulics,1990

8. http://awan05.blogspot.com/2009/12/pengertian-dan-klasifikasi-pada-pompa.html diakses tanggal : 31 Agustus 2010.

9. Sularso, Pompa Dan Kompresor, 2000.