BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Hidroponikrepository.untag-sby.ac.id/826/2/BAB II.pdf3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Hidroponik Pertanian merupakan salah satu sektor yang berperan penting

3

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hidroponik

Pertanian merupakan salah satu sektor yang berperan penting bagi masyarakat

Indonesia sebagai penunjang ketersediaan pangan bagi rakyat. Seiring dengan

perkembangan teknologi, sektor pertanian juga mengalami perkembangan. Salah satu

perkembangannya adalah pola cocok tanam tanpa media tanah. Hidroponik (soilless

culture) adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan tentang cara bercocok

tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanam yang umumnya juga disebut

“berkebun tanpa tanah”, termasuk bercocok tanam dalam pot atau wadah lain yang

menggunakan air atau bahan lainnya seperti kerikil, pasir kali, pecahan genting, gabus

putih, dan lain-lain (Lingga, 2004).

Menurut Karsono (2013), hidroponik dalam bentuk sederhana adalah

mengembangkan tanaman dengan memberikan nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman

yang diberikan dalam pasokan airnya, bukan melalui tanah yang juga sering disebut

“Dirtless gardening / Berkebun tanpa kotoran”. Larutan nutrisi mengandung semua

unsur makro dan unsur mikro yang dibutuhkan oleh tanaman. Unsur makro yang

terdiri dari unsur Nitrogen (N), Phospor (P), Kalium (K), Calsium (Ca), Magnesium

(Mg) dan Sulfur (S), serta unsur mikro yang terdiri dari unsur Mangan (Mn), Cuprum

(Cu), Molibdenum (Mo), Zincum (Zn) dan Ferrum (Fe)(Lingga, 2004).

Hidroponik adalah suatu istilah yang digunakan untuk bercocok tanam

tanpa menggunakan tanah sebagai media tumbuhnya. Tanaman dapat di tanam

dalam pot atau wadah lainnya dengan menggunakan air dan atau bahan-bahan

porus lainnya, seperti kerikil, pecahan genting, pasir, pecahan batu ambang, dan

lain sebagainya sebagai media tanamnya. Bertanam secara hidroponik dapat

berkembang secara cepat karena memiliki kelebihan. Kelebihan yang utama

adalah keberhasilan tanaman untuk tumbuh dan berproduksi lebih terjamin.

Kelebihan lainnya adalah perawatan lebih praktis, pemakaian pupuk lebih hemat,

tanaman dapat tumbuh dengan pesat dan tidak kotor, hasil produksi lebih kontinu,

serta beberapa jenis tanaman dapat dibudidayakan diluar musim (Lingga, 2005).

Tanaman yang dapat dibudidayakan pada hidroponik sistem terapung hanyalah

sayuran yang memiliki bobot ringan seperti selada, pakchoy, kailan, kangkung

dan jenis sawi-sawian yang lain (Sutiyoso, 2006).

4

Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya

Gambar 2.1 Hidroponik

Untuk memperoleh zat makanan atau unsur-unsur hara yang diperlukan

untuk pertumbuhan tanaman, ke dalam air yang digunakan dilarutkan campuran

pupuk organik. Campuran pupuk ini dapat diperoleh dari hasil ramuan sendiri

garam-garam mineral dengan formulasi yang telah ditentukan atau menggunakan

pupuk buatan yang sudah siap pakai.

2.2 Sistem Fertigasi

Fertigasi adalah sistem irigasi atau pengairan yang dilakukan bersama-sama

dengan aplikasi pupuk. Teknik fertigasi sangat cocok diterapkan dalam budidaya

tanaman di daerah dengan jumlah air yang terbatas, karena jumlah air yang digunakan

dalam teknik fertigasi dapat diatur.

Gambar 2.2 Sistem Hidroponik Fertigasi

5


Hochmuth (1992) menjelaskan bahwa pupuk yang diberikan secara

fertigasi dengan irigasi tetes menyebar rata dan seragam ke sistem perakaran tanaman

dan mengefisienkan pemberian dosis sehingga dosis yang diberikan dapat diberikan

sesuai dengan kebutuhan tanaman dan sesuai dengan tahap pertumbuhannya. Jika

diaplikasikan dalam sistem irigasi tetes atau fertigasi dapat menjaga kesegaran daun

dan meningkatkan jumlah dan mutu hasil panen. Penelitian yang dilakukan oleh

Gumelar (2005) terhadap tanaman cabai merah menunjukkan bahwa perlakuan

fertigasi mampu meningkatkan tinggi tanaman pada umur 6 hingga 10 MST,

meningkatkan bobot kering tanaman, mempercepat waktu anthesis 50%,

mempercepat pematangan buah 50%, meningkatkan bobot buah per tanaman dan

bobot buah per hektar jika dibandingkan dengan perlakuan irigasi air yang terpisah

dengan pemupukan.

Biernbaum dan Versluys (1998) menyatakan terdapat beberapa metode

irigasi yang digunakan dalam fertigasi yaitu metode konvensional (hand watering),

irigasi tetes (drip irrigation), sistem pengkabutan (fog system), irigasi berputar

(springk ler irrigation), dan sub irigasi. Metode sub irigasi adalah metode yang

dilakukan dengan mendistribusikan air ke bawah permukaan tanah dengan tujuan

untuk memberikan kelembaban pada daearah di sekitar perakaran (Harjadi 1989).

Keuntungan dari penggunaan sistem sub irigasi antara lain pertumbuhan tanaman

lebih seragam, mengurangi pengunaan air dan pupuk, dan mengurangi pencucian hara

(Elliot 1990). Sub irigasi substrat lebih mudah dalam penggunaannya karena proses

kapilaritas dan memelihara tekstur lebih baik dengan banyaknya pori mikro pada

media (Biernbaum 1993).

2.3 Internet of Things(IoT)

Internet of Things, atau dikenal juga dengan singkatan IoT, merupakan

sebuah konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet

yang tersambung secara terus-menerus. Adapun kemampuan seperti berbagi data,

remote control, dan sebagainya, termasuk juga pada benda di dunia nyata. Contohnya

bahan pangan, elektronik, koleksi, peralatan apa saja, termasuk benda hidup yang

semuanya tersambung ke jaringan lokal dan global melalui sensor yang tertanam dan

selalu aktif.

Pada dasarnya, Internet of Thingss mengacu pada benda yang dapat

diidentifikasikan secara unik sebagai representasi virtual dalam struktur berbasis

Internet. Istilah Internet of Thingss awalnya disarankan oleh Kevin Ashton pada tahun

1999 dan mulai terkenal melalui Auto-ID Center di MIT.Dan kini IoT menjadi salah

satu tugas bagi seorang mahasiswa di sebuah perguruan tinggi

6


2.4 Android

Menurut Teguh Arifianto (2011 : 1), android merupakan perangkat bergerak

pada sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis linux. Menurut Hermawan

(2011 : 1), Android merupakan OS (Operating System) Mobile yang tumbuh ditengah

OS lainnya yang berkembang dewasa ini. OS lainnya seperti Windows Mobile, i-

Phone OS, Symbian, dan masih banyak lagi. Akan tetapi, OS yang ada ini berjalan

dengan memprioritaskan aplikasi inti yang dibangun sendiri tanpa melihat potensi

yang cukup besar dari aplikasi pihak ketiga. Oleh karena itu, adanya keterbatasan dari

aplikasi pihak ketiga untuk mendapatkan data asli ponsel, berkomunikasi antar proses

serta keterbatasan distribusi aplikasi pihak ketiga untuk platform mereka.

Android merupakan sistem operasi yang dikembangkan untuk perangkat

mobile yang berbasis linux seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android

merupakan OS mobile yang tumbuh ditengah OS lainnya yang berkembang dewasa

ini. OS lainnya seperti Windows Mobile, i-Phone OS, Symbian, dan masih banyak

lagi juga menawarkan kekayaan isi dan keoptimalan berjalan di atas perangkat

hardware ada. Akan tetapi, OS yang ada ini berjalan dengan memprioritaskan aplikasi

inti yang dibangun sendiri tanpa melihat potensi yang cukup besar dari aplikasi pihak

ketiga. Oleh karena itu, adanya keterbatasan dariaplikasi pihak ketiga untuk

mendapatkan data asli ponsel, berkomunikasi antar proses serta keterbatasan

distribusi aplikasi pihak ketiga untuk platform mereka. Namun OS Android

menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi

mereka sendiri. Android juga menawarkan sebuah lingkungan yang berbeda untuk

pengembangannya. Setiap aplikasi yang dimilikinya ditingkatan yang sama. Android

tidak membedakan antara aplikasi inti dengan aplikasi pihak ketiga. API yang

disediakan menawarkan akses kehardware, maupun data-data ponsel sekalipun, atau

data system sendiri. Bahkan pengguna dapat menghapus aplikasi inti dan

menggantikannya dengan aplikasi pihak ketiga.

2.5 Android studio

Android Studio adalah sebuah Integrated Development Environment (IDE)

untuk mengembangkan aplikasi pada platform Android. Android Studio diumumkan

pada 16 Mei 2013 pada konferensi Google I/O oleh Product Manager Google, Ellie

Powers. Android Studio tersedia secara bebas di bawah Apache License 2.0. Android

Studio berada di awal tahap akses preview mulai dari versi 0.1 pada Mei 2013,

kemudian memasuki tahap beta mulai dari versi 0.8 yang dirilis pada Bulan Juni 2014.

Android Studio dengan kemampuan yang stabil dirilis pada Bulan Desember 2014,

7


mulai dari versi 1.0. Android Studio tersedia untuk diunduh pada Windows, Mac OS

X dan Linux.

Fitur Android Studio

Android Studio memiliki beberapa fitur yang akan memudahkan

mengembang aplikasi pada platform Android yaitu:

Tata Letak Langsung yaitu Editor - Live Coding - Real-time App

Rendering.

Developer Console yang meliputi tips optimasi, bantuan untuk

penerjemahan, pelacakan rujukan, metrik penggunaan.

Penyisihan beta rilis dan peluncuran.

Gradle-based build support.

Android-specific refactoring dan perbaikan cepat.

Lint tools untuk mengoptimalkan kinerja, kegunaan, versi kompatibilitas dan

masalah lainnya.

Kemampuan ProGuard dan app-signing.

Template-based wizards untuk membuat desain dan komponen dasar

Android.

Layout editor yang memungkinkan pengguna untuk melakukan drag and drop

komponen UI, pilihan untuk melihat tata letak pada beberapa konfigurasi

layar.

Mendukung pengembangan aplikasi pada Android Wear.

Built-in pendukung untuk Google Cloud Platform yang memungkinkan

integrasi dengan Google Cloud Messaging dan App Engine.

2.6 Arduino

Menurut Sulaiman (2012:1), arduino merupakan platform yang terdiri dari

software dan hardware. Hardware Arduino sama dengan mikrocontroller pada

umumnya hanya pada arduino ditambahkan penamaan pin agar mudah diingat.

Software Arduino merupakan software open source sehingga dapat di download

secara gratis. Software ini digunakan untuk membuat dan memasukkan program ke

dalam Arduino. Pemrograman Arduino tidak sebanyak tahapan mikrocontroller

konvensional karena Arduino sudah didesain mudah untuk dipelajari, sehingga para

pemula dapat mulai belajar mikrocontroller dengan Arduino.

8


Menurut Santosa (2012:1), arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian

elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip

mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel.

Berdasarkan dua definisi yang dikemukakan diatas dapat disimpulkan bahwa

arduino merupakan kit elektronik atau papan rangkaian elektronik yang didalamnya

terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari

perusahaan Atmel serta sofware pemrograman yang berlisensi open source.

2.7 Arduino Mega

Board Arduino Mega 2560 adalah sebuah Board Arduino yang menggunakan

ic Mikrokontroler ATmega 2560.Board ini memiliki Pin I/O yang relatif banyak, 54

digital Input / Output,15 buah di antaranya dapat di gunakan sebagai output PWM, 16

buah analog Input, 4 UART. Arduino Mega 2560 di lengkapi kristal 16. Mhz Untuk

penggunaan relatif sederhana tinggal menghubungkan power dari USB ke PC /

Laptop atau melalui Jack DC pakai adaptor 7-12 V DC.

Untuk lebih jelasnya dapat di lihat dari spesifikasi Arduino Mega 2560 di

bawah ini :

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino mega

Model Arduino Mega

Mikrokontroler ATmega2560

Tegangan Operasianal 5V

Tegangan Input (rekomendasi) 7-12V

Tegangan Input (limit) 6-20V

Pin Digital I/O 54 (of which 15 PWM output)

Pin Analog Input 16

Arus DC per Pin I/O 20 mA

Arus DC untuk Pin 3.3 V 50 mA

Memori Flash 256 KB of which 8 KB bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Clock Speed 16 MHz

LED_BUILTIN 13

Panjang 101.52 mm

Lebar 53.3 mm

Berat 37 g

9


Gambar 2.3 Arduino Mega2560 Pin Out

Pin digital Arduino Mega2560 ada 54 Pin yang dapat di gunakan sebagai

Input atau Output dan 16 Pin Analog berlabel A0 sampai A15 sebagai ADC, setiap

Pin Analog memiliki resolusi sebesar 10 bit.Arduino Mega 2560 di lengkapi dengan

pin dengan fungsi khusus,sebagai berikut :

Serial 4 buah : Port Serial : Pin 0 (RX) dan Pin 1 (TX) ;Port Serial 1 : Pin 19

(RX) dan Pin 18 (TX); Port Serial 2 : Pin 17 (RX) dan Pin 16 (TX); Port Serial

3 : Pin 15 (RX) dan Pin 14 (TX).Pin Rx di gunakan untuk menerima data

serial TTL dan Pin (Tx) untuk mengirim data serial TTL

External Interrupts 6 buah : Pin 2 (Interrupt 0),Pin 3 (Interrupt 1), Pin 18

(Interrupt 5), Pin 19 (Interrupt 4), Pin 20 (Interrupt 3) dan Pin 21 (Interrupt 2)

PWM 15 buah : 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 dan 44,45,46 pin-pin tersebut

dapat di gunakan sebagai Output PWM 8 bit

SPI : Pin 50 (MISO), Pin 51 (MOSI), Pin 52 (SCK), Pin 53 (SS) ,Di gunakan

untuk komunikasi SPI menggunakan SPI Library.

I2C : Pin 20 (SDA) dan Pin 21 (SCL) , Komunikasi I2C menggunakan wire

library

LED : 13. Buit-in LED terhubung dengan Pin Digital 13.

10


2.8 Arduino IDE

Arduino IDE itu merupakan kependekan dari Integrated Developtment

Enviroenment, atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi yang

digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan karena

melalui software inilah Arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan fungsi-

fungsi yang dibenamkan melalui sintaks pemrograman. Arduino menggunakan

bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Bahasa pemrograman

Arduino (Sketch) sudah dilakukan perubahan untuk memudahkan pemula dalam

melakukan pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual ke pasaran, IC

mikrokontroler Arduino telah ditanamkan suatu program bernama Bootlader yang

berfungsi sebagai penengah antara compiler Arduino dengan mikrokontroler.

Gambar 2.4 Tampilan Arduino IDE

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA. Arduino IDE juga

dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut Wiring yang membuat operasi

input dan output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini dikembangkan dari software

Processing yang dirombak menjadi Arduino IDE khusus untuk pemrograman dengan

Arduino.

11


2.9 Fritzing

Fritzing adalah salah satu dari perangkat lunak gratis yang dapat

dipergunakan dengan baik untuk belajar elektronika. Perangkat lunak ini bisa bekerja

baik di lingkungan sistem operasi GNU/Linux maupun Microsoft Windows. Masing-

masing software memiliki keunggulannya masing-masing bagi setiap tipe pengguna

dan keperluan. Salah satu keunggulan dari fritzing adalah:

sebagaimana yang telah diungkap Fritzing juga dapat bekerja di sistem ber-

OS GNU/Linux seperti Fedora, Debian, Ubuntu, atau Mint. Ini penting karena

OS ini bersifat gratis sehingga memungkinkan untuk dijadikan platform

belajar yang dapat dipakai secara luas.

Fritzing memberikan fasilitas pengguna untuk melakukan perancangan

sistem di breadboard. Ini sangat memudahkan bagi pengguna yang

membutuhkan alat bantu perancangan atau dokumentasi pada sistem yang

menggunakan breadboard.

Fritzing terus menerus diperbaharui (updated) termasuk untuk komponen,

terutama komponen yang popular. Dengan begitu pengguna akan semakin

mudah untuk melakukan perancangan, terutama untuk perancangan dengan

menggunakan sistem papan seperti Arduino.

Fritzing tidak hanya memiliki fitur perancangan pada breadboard sebagai

tambahan dari fitur perancangan schematic dan PCB tetapi juga menyediakan

tempat untuk melakukan coding (misalnya untuk sistem Arduino). Sehingga

Fritzing cukup lengkap untuk mengembangkan sistem prototipe maupun

untuk membantu proses belajar.

12


2.10 Bahasa Pemrograman

Java

Java adalah sebuah teknologi yang diperkenalkan oleh Sun Microsysytems

pada pertengahan tahun 1990. Menurut definisi Sun, Java adalah nama untuk

sekumpulan teknologi untuk membuat dan menjalankan perangkat lunak pada

computer standalone ataupun pada lingkungan jaringan. Kita lebih menyukai Java

sebagai sebuah teknologi dibanding hanya sebuah bahasa pemrograman, karena Java

lebih lengkap karena Java lebih lengkap dibanding sebuah bahasa pemrograman

konvensional. Teknologi Java memiliki tiga komponen penting, yaitu: ·

Programming-language specification Application-programming interface · Virtual-

machine specification JDK (Java Development Kit) Java Development Kit (JDK)

adalah Sun Microsystems produk ditujukan untuk pengembang Java.

XML

XML adalah bahasa markup – menggunakan tag label, mengkategorikan dan

mengatur informasi dalam spesifikasi cara. Markup menjelaskan dokumen atau data

struktur dan organisasi. Konten, seperti teks, Gambar, dan data, adalah bagian dari

kode yang berisi markup Tag. Hal ini juga yang paling menarik untuk kebanyakan

manusia sehari-hari yang membaca atau berinteraksi dengan data dan kebutuhan

dokumen. fleksibilitas XML telah berkembang yang menyebabkan digunakan untuk

bertukar data dalam berbagai bentuk.

2.11 Thingspeak

Thingspeak merupakan Platform IoT yang dibuat berbasis pada Matlab. Pada

platform ini user dapat mengupload data sensor dari berbagai macam development

board yang ada.

ThingSpeak adalah sebuah wadah open source berbentuk website yang

menyediakan layanan untuk kebutuhan IoT (Internet of Things) dan dapat menyimpan

dan menerima data menggunakan protokol HTTP melalui Internet. ThingSpeak dapat

digunakan untuk pengaplikasian sensor logging, location tracking, dan lain-lain.

Dalam arti lain ThingSpeak merupakan sebuah platform IoT yang mampu digunakan

untuk mengumpulkan, menyimpan, menganalisa, memvisualisasikan, dan bertindak

sesuai data dari sensor atau aktuator, seperti Arduino, Raspberry, dan perangkat keras

lainnya. Elemen utama pada aktivitas ThingSpeak adalah channel yang berisi data

fields, location fields, dan status.

13


Gambar 2.5 Thingspeak Sebagai Cloud Server

ThingSpeak secara original diluncurkan pada tahun 2010 oleh ioBridge

sebagai sebuah layanan untuk mendukung pengaplikasian IoT[10]. ThingSpeak dapat

digunakan secara gratis namun dengan be/berapa batasan yang diberikan, yaitu hanya

dapat menerima data setiap 15 detik sekali.

2.12 API (Application Programming Interface)

API (Application Programming Interface) Antarmuka pemrograman aplikasi

adalah sekumpulan perintah, fungsi, dan protocol yang dapat digunakan oleh

programmer saat membangun perangkat lunak untuk system operasi tertentu. API

memungkinkan programmer untuk menggunakan fungsi standar untuk berinteraksi

dengan system operasi.

API dapat menjelaskan cara sebuah tugas (task) tertentu dilakukan. Dalam

pemrograman procedural seperti bahasa C, aksi biasanya dilakukan dengan media

pemanggilan fungsi. Karena itu, API biasanya menyertakan penjelasan dari

fungsi/rutin yang disediakannya.

API menyediakan fungsi dan perintah dengan bahasa yang lebih terstruktur

dan lebih mudah untuk dipahami oleh programer bila dibandingkan dengan System

Calls, hal ini penting untuk aspek editing dan pengembangan, sehingga programer

dapat mengembangkan sistem dengan mudah. API juga dapat digunakan pada Sistem

Operasi mana saja asalkan sudah ada paket-paket API nya.

14


Dalam contoh program sederhana, dibutuhkan setidaknya ribuan system calls

per detik. Oleh karena itu Kebanyakan programmer membuat aplikasi dengan

menggunakan Application Programming Interface(API). Dalam API itu terdapat

fungsi-fungsi/perintah-perintah untuk menggantikan bahasa yang digunakan dalam

system calls dengan bahasa yang lebih terstruktur dan mudah dimengerti oleh

programmer. Fungsi yang dibuat dengan menggunakan API tersebut kemudian akan

memanggil system calls sesuai dengan sistem operasinya. Tidak tertutup

kemungkinan nama dari system calls sama dengan nama di API.

2.13 PCB ( Printed Circuit Board)

PCB ( Printed Circuit Board ) papan berlapis tembaga yang digunakan untuk

membuat jalur rangkaian elektronik. PCB ada beberapa jenis yaitu tergolong dari

bahan yang digunakan untuk membuat PCB. Jenis PCB ada yang berbentuk double

layer dan single layer. PCB berjenis double layer memiliki dua lapisan tembaga dan

yang berjenis single layer hanya memiliki satu lapisan tembaga. PCB yang digunakan

pada umumnya adalah yang terbuat dari bahan pertinak dan berjenis single layer. PCB

dengan jenis bahan pertinak ini rata-rata memiliki ketebalan tembaga 0,035 mm- 0,06

mm. Sedangkan PCB dengan jenis lain yaitu terbuat dari bahan fiber dengan ketebalan

tembaga lebih dari 0,06 mm. Ketebalan tembaga ini mempengaruhi kualitas jalur

rangkaian dan proses pelarutan PCB.

Gambar 2.6 Papan PCB

15


2.14 Soil Moisture Sensor

Sensor soil moisture YL-69 adalah sensor yang mampu mengukur

kelembaban suatu tanah. Cara menggunakannya cukup mudah, yaitu membenamkan

probe sensor ke dalam tanah dan kemudian sensor akan langsung membaca kondisi

kelembaban tanah. Namun kekurangan dari sensor ini adalah sensor ini tidak dapat

bekerja dengan baik di luar ruangan dikarenakan sensor ini rawan korosi

atau karat. Versi baru dari sensor kelembaban tanah ini ialah probe sensornya

sudah dilengkapi dengan lapisan kuning pelindung nikel. Sehingga nikel pada

sensor kelembaban ini bisa terhindar dari oksidasi yang menyebabkan karat.

Gambar 2.7 Sensor Kelembapan Tanah YL-69

Lapisan ini dinamakan Electroless nickel immersion gold (ENIG) dan lapisan

ini memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan lapisan permukaan

konvensional seperti solder, seperti daya tahan oksidasi yang lebih bagus kadar air

di dalam tanah. Sensor ini menggunakan dua buah probe untuk melewatkan arus

melalui tanah lalu membaca tingkat resistansinya untuk mendapatkan tingkat

kelembaban tanah. Makin banyak air membuat tanah makin mudah mengalirkan

arus listrik (resistansi rendah), sementara tanah kering sulit mengalirkan arus

listrik (resistansi tinggi). Ada tiga buah pin yang terdapat pada sensor ini yang

mana masing masing pin memiliki tugas sendiri sendiri, yaitu : Analog output, Ground

dan Power.

16


2.15 DHT11

DHT11 adalah chip tunggal kelembaban relatif dan multi sensor suhu yang

terdiri dari modul yang dikalibrasi keluaran digital. Pada pengukuran suhu data yang

dihasilkan 14 bit, sedangkan untuk kelembaban data yang dihasilkan 12 bit. Keluaran

dari DHT11 adalah digital sehingga untuk mengaksesnya diperlukan pemrograman

dan tidak diperlukan pengkondisi sinyal atau ADC. DHT memiliki banyak varian,

salah satunya yaitu DHT11 (AM2302).

Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara yang dapat

dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit

tekanan uap air. Kelembaban nisbi adalah membandingkan antara

kandungan/tekanan uap air aktual dengan keadaan jenuhnya atau pada kapasitas

udara untuk menampung uap air.

Peralatan elektronik juga menjadi mudah berkarat jika udara disekitarnya

memiliki kelembaban yang cukup tinggi. Oleh karena itu, informasi mengenai

kelembaban udara pada suatu area tertentu menjadi sesuatu hal yang penting

untuk diketahui karena menyangkut efek-efek yang ditimbulkannya.

Informasi mengenai nilai kelembaban udara diperoleh dari proses

pengukuran. Alat yang biasanya digunakan untuk mengukur kelembaban udara

adalah higrometer. DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan

kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama

dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi

yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory,

sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini

menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya,DHT11 ini termasuk sensor

yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat,

dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi

sinyal hingga 20 meter,dengan sepsifikasi: Supply Voltage: +5 V, Temperature

range : 0-50 °C error of ± 2 °C, Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error,dengan

sesifikasi digital interfacing system. membuat produk ini cocok digunakan untuk

banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.

17


Tabel 2.2 Spesiifikasi Sensor DHT11

Model DHT11

Power supply 3-5.5V DC

Output signal digital signal via single-bus

Measuring range humidity 20-90% RH ± 5% RH error

temperature 0-50 °C error of ± 2 °C

Accuracy humidity +-4%RH (Max +-5%RH);

temperature +-2.0Celsius

Resolution or sensitivity humidity 1%RH; temperature

0.1Celsius

Repeatability humidity +-1%RH; temperature +-

1Celsius

Humidity hysteresis +-1%RH

Long-term Stability +-0.5%RH/year

Sensing period Average: 2s

Interchangeability fully interchangeable

Dimensions size 12*15.5*5.5mm

Dari penjelasan tabel diatas bahwa struktur yang merupakan cara

kerja dari sensor kelembaban udara/Humidity DHT11 memiliki empat buah kaki

yaitu: pada bagian kaki(VCC), dihubungkan ke bagian Vss yg bernilai sebesar

5V,pada board arduino uno dan untuk bagian kaki GND dihubungkan ke ground

(GND) pada board arduino uno, sedangkan pada bagian kaki data yang

merupakan keluaran (Output) dari hasil pengolahan data analog dari sensor

DHT11 yang dihubungkan ke bagian analog input (pin3), yaitu pada bagian pin

PWM (Pulse Width Modulation) pada board arduino uno dan yang tak

ketinggalan terdapat satu kaki tambahan yaitu kaki NC (Not Connected), yang

18


tidak dihubungkan ke pin manapun. Sensor kelembaban lain yang banyak

dikembangkan adalah jenis sensor serat optik yang menggunakan serat optik

sebagai bahan sensor. Berbagai metode dan bahan untuk sensor telah

dikembangkan pada sensor serat optik ini.

Metode pengukuran yang digunakan seperti misalnya; pengukuran serapan

gelombang, pengukuran pelemahan gelombang, dan pengukuran intensitas.

Material yang digunakan untuk sensor kebanyakan adalah bahan-bahan hidrogel

seperti gelatin murni atau gelatin yang didoping, polimer yang didoping

CoCl2+PVA, polianilin dengan nano Co, dan agarosa. Pemanfaatan POF

(polymer optical fiber) sebagai sensor kelembaban telah dilakukan oleh Shinzo

dengan konfigurasi probe sensor berbentuk lurus, diperoleh rentang kelembaban

yang dapat dideteksi antara 20-90%. Penelitian lain oleh Arregui dengan gel

agarosa yang digunakan sebagai pengganti cladding dari probe, diperoleh hasil yang

lebih baik. Rentang kelembaban yang mampu dideteksi 10-100% dengan

waktu respon 90 detik. Oleh karena itu Pada penelitian ini telah dirancang dan

dibuat sensor kelembaban menggunakan POF dengan modifikasi cladding

menggunakan bahan gelatin dan chitosan, kemudian probe dari sensor

dibengkokkan membentuk huruf “U”.

Dengan membuat probe sensor bengkok seperti huruf “U” diharapkan hasil

yang diperoleh akan lebih baik dari pada hasil-hasil penelitian sebelumnya.

Dalam penelitian ini dilakukan juga tentang uji life time untuk mendapakan

tingkat ketahanan suatu sensor terhadap waktu.

2.16 Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah

besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja dari sensor ini

berdasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang secara singkat

Sensor ultrasonic adalah sebuah sensor yang memanfaatkan pancaran

gelombang ultrasonic. Sensor ultrasonic ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonic

yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonic disebur receiver.

Gelombang ultrasonik merupakan gelombang akustik yang memiliki rekuensi

mulai 20 kHz hingga sekitar 20 MHz. Frekuensi kerja yang digunakan dalam

gelombang ultrasonik bervariasi tergantung pada medium yang dilalui, mulai dari

kerapatan rendah pada fasa gas, cair hingga padat. Jika gelombang ultrasonik berjalan

melaui sebuah medium, Secara matematis besarnya jarak dapat dihitung sebagai

berikut:

19


s = v.t/2 …………………………………

dimana s adalah jarak dalam satuan meter, v adalah kecepatan gelombang

suara yaitu 344 m/detik dan t adalah waktu tempuh dalam satuan detik. Ketika

gelombang ultrasonik menumbuk suatu penghalang maka sebagian gelombang

tersebut akan dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang lain akan diteruskan.

Proses ini ditunjukkan pada gambar 2.9.

Gambar 2.8 Fenomena gelombang ultrasonik saat ada penghalang

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang mengubah besaran fisis (bunyi)

menjadi besaran listrik. Pada sensor ini gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui

sebuah benda yang disebut piezoelektrik. Piezoelektrik ini akan menghasilkan

gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz ketika sebuah osilator diterapkan pada

benda tersebut. Sensor ultrasonik secara umum digunakan untuk suatu pengungkapan

tak sentuh yang beragam seperti aplikasi pengukuran jarak. Alat ini secara umum

memancarkan gelombang suara ultrasonik menuju suatu target yang memantulkan

balik gelombang kearah sensor.

Kemudian sistem mengukur waktu yang diperlukan untuk pemancaran

gelombang sampai kembali ke sensor dan menghitung jarak target dengan

menggunakan kecepatan suara dalam medium. Rangkaian penyusun sensor ultrasonik

ini terdiri dari transmitter, reiceiver, dan komparator. Selain itu, gelombang ultrasonik

dibangkitkan oleh sebuah kristal tipis bersifat piezoelektrik. Bagian-bagian dari

sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

a. Piezoelektrik

Peralatan piezoelektrik secara langsung mengubah energi listrik menjadi

energy mekanik. Tegangan input yang digunakan menyebabkan bagian keramik

meregang dan memancarkan gelombang ultrasonik. Tipe operasi transmisi elemen

piezoelektrik sekitar frekuensi 32 kHz. Efisiensi lebih baik, jika frekuensi osilator

20


diatur pada frekuensi resonansi piezoelektrik dengan sensitifitas dan efisiensi paling

baik. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang

sama dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver. Frekuensi yang ditimbulkan

tergantung pada osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masingmasing

transduser. Karena kelebihannya inilah maka tranduser piezoelektrik lebih sesuai

digunakan untuk sensor ultrasonik.

b. Transmitter

Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar gelombang

ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40 kHz yang dibangkitkan dari sebuah osilator.

Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat sebuah rangkaian osilator dan

keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal. Besarnya frekuensi

ditentukan oleh komponen kalang RLC / kristal tergantung dari desain osilator yang

digunakan. Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan

ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan memancarkan

gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada osilator.

c. Receiver

Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik,

yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal dari transmitter

yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung LOS (Line of

Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang

reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan listrik pada saat

gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan

piezoelektrik tersebut.

Sensor Ultrasonic PING

Sensor jarak ultrasonik ping adalah sensor 40 KHz produksi parallax yang

banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini

adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5 v dan ground. Perhatikan

gambar dibawah ini

21


Gambar 2.9 Sensor Ultrasonik

Gambar 2.10 Jarak Ukur Sensor PING

2.17 ESP8266

ESP8266 adalah sebuah komponen chip terintegrasi yang didesain untuk

keperluan dunia masa kini yang serba tersambung. Chip ini menawarkan solusi

networking Wi-Fi yang lengkap dan menyatu, yang dapat digunakan sebagai penyedia

aplikasi atau untuk memisahkan semua fungsi networking Wi-Fi ke pemproses

aplikasi lainnya. ESP8266 memiliki kemampuan on-board prosesing dan storage yang

memungkinkan chip tersebut untuk diintegrasikan dengan sensor-sensor atau dengan

aplikasi alat tertentu melalui pin input output hanya dengan pemrograman singkat.

Modul komunikasi WiFi dengan IC SoC ESP8266EX Serial-to-WiFi

Communication Module ini merupakan modul WiFi dengan harga ekonomis. Kini

Anda dapat menyambungkan rangkaian elektronika Anda ke internet secara nirkabel

karena modul elektronika ini menyediakan akses ke jaringan WiFi secara transparan

dengan mudah melalui interkoneksi serial (UART RX/TX).

22


Gambar 2.11 Modul ESP8266

Keunggulan utama modul ini adalah tersedianya mikrokontroler RISC

(Tensilica 106µ Diamond Standard Core LX3) dan Flash Memory SPI 4 Mbit

Winbond 2540BVNIGterpadu, dengan demikian Anda dapat langsung menginjeksi

kode program aplikasi langsung ke modul ini.

Fitur SoC ESP8266EX:

Mendukung protokol 802.11 b/g/n

WiFi Direct (P2P / Point-to-Point), Soft-AP / Access Point

TCP/IP Protocol Stackterpadu

Mendukung WEP, TKIP, AES, dan WAPI

Pengalih T/R, balun, LNA (penguat derau rendah) terpadu

Power Amplifier / penguat daya 24 dBm terpadu

Sirkuit PLL, pengatur tegangan, dan pengelola daya terpadu

Daya keluaran mencapai +19,5 dBm pada moda 802.11b

Sensor suhu internal terpadu

Mendukung berbagai macam antenna

Kebocoran arus pada saat non-aktif kurang dari 10µA

CPU mikro 32-bit terpadu yang dapat digunakan sebagai pemroses aplikasi

lewat antarmuka iBus, dBus, AHB (untuk akses register), dan JTAG (untuk

debugging)

Antarmuka SDIO 2.0, SPI, UART

STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO

Agregasi A-MPDU dan A-MSDU dengan guard interval0,4 µs

Waktu tunda dari moda tidur hingga transmisi data kurang dari 2 ms

23


Berikut ini adalah diagram bagian fungsional dari Espressif ESP8266:

Gambar 2.12 Diagram Blok Modul ESP 8266

Modul WiFi ini bekerja dengan catu daya 3,3 volt. Salah satu kelebihan

modul ini adalah kekuatan transmisinya yang dapat mencapai 100 meter, dengan

begitu modul ini memerlukan koneksi arus yang cukup besar (rata-rata 80 mA,

mencapai 215 mA pada CCK 1 MBps, moda transmisi 802.11b dengan daya pancar

+19,5 dBm belum termasuk 100 mA untuk sirkuit pengatur tegangan internal).

Perhatian bagi pengguna Arduino: jangan ambil catu daya dari pin 3v3 Arduino

karena pin tersebut tidak dirancang untuk memasok arus dalam jumlah besar, harap

gunakan catu daya terpisah. Anda dapat menggunakan DC Buck Converter semacam

AMS1117-3.3 untuk mengkonversi tegangan dari catu daya 5 Volt. Untuk

berkomunikasi dengan MCU 5V, gunakan level converter 5V ⇔ 3v3.Untuk

komunikasi, model ini menggunakan koneksi 115200,8,N,1 (115.200 bps, 8 data-bit,

no parity, 1stop bit).

Esp8266 diperintah menggunakan AT Command. perintah AT Command

dapat dilihat tabel berikut:

Tabel 2.3 Perintah AT Command ESP8266

Perintah AT Command Keterangan

AT Test AT startup

AT+RST Restart module

24


Perintah AT Command Keterangan

AT+GMR View version info

AT+GSLP Enter deep-sleep mode

ATE AT commands echo or not

AT+RESTORE Factory Reset

AT+UART UART configuration

AT+UART_CUR UART current configuration

AT+UART_DEF UART default configuration, save to

flash

AT+SLEEP Sleep mode

AT+RFPOWER Set maximum value of RF TX

Power

AT+RFVDD Set RF TX Power according to

VDD33

2.18 Relay

Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik

yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay juga biasa disebut sebagai komponen

electromechanical atau elektromekanikal yang terdiri dari dua bagian utama yaitu coil

atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal. Relay adalah komponen

elektronika yang berfungsi untuk memutuskan atau menghubungakan suatu rangakain

elektronik yang satu dengan rangkaian elektronika lainnya. Pada dasarnya relay

adalah saklar yang bekerja berdasarkan prinsip electromagnet yang akan bekerja

apabila arus mengalir melalui kumparan, inti besi akan menjadi magnet dan akan

menarik kontak yang ada di dalam relay. Kontak dapat ditarik apabila garis magnet

dapat mengalahkan gaya pegas yang melawannya. Besarnya gaya magnet ditetapkan

oleh medan magnet yang ada pada celah udara, jangkar, inti magnet, banyaknya lilitan

kumparan, kuat arus yang mengalir (imperal lilitan) dan Palawan magnet yang berada

pada sisrkuit magnet. Untuk memperbesar kuat medan magnet dibentuk suatu sirkuit.

25


Kontak atau kutub relay pada umumnya memiliki tiga jenis kontruksi dasar

yaitu:

Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan

disebut sebagai kontak Normally Open (NO).

Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan membuka dan

disebut dengan kontak Normally Close (NC).

Tukar-sambung (Change Over/CO), relay jenis ini mempunyai kontak

tengah yang normalnya tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi ini

dan membuat kontak dengan yang lain bila relay dialiri listrik.

Gambar 2.13 Modul Relay

Relay sering digunakan dalam peralatan-peralatan elektronika dan

mempunyai fungsi untuk menghubungkan dan memutuskan aliran arus listrik

yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya

sehingga dengan relay dapat menghubungkan arus dan tegangan yang besar

dengan arus dan tegangan yang kecil. Missal dengan tegangan label TTL dapat

menghidupkan motor dengan arus dan tegangan yang besar (missal 220V).

tegangan yang dibutuhkan relay bermacam-macam dari DC 6V hingga 220 VAC.

2.19 Pompa Air

Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan

cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan

cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus

menerus.

Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian

masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi

mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga

kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan

mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.

26


Pompa juga dapat digunakan pada proses-proses yang membutuhkan

tekanan hidraulik yang besar. Hal ini bisa dijumpai antara lain pada peralatan-

peralatan berat. Dalam operasi, mesin-mesin peralatan berat membutuhkan

tekanan discharge yang besar dan tekanan isap yang rendah. Akibat tekanan yang

rendah ada sisi isap pompa maka fluida akan naik dari kedalaman tertentu, sedangkan

akibat tekanan yang tinggi pada sisi discharge akan memaksa fluida untuk naik

sampai pada ketinggian yang diinginkan.

Documents

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Hidroponikrepository.untag-sby.ac.id/826/2/BAB II.pdf3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Hidroponik Pertanian merupakan salah satu sektor yang berperan penting