5

BAB II

DASAR TEORI

Untuk menunjang Tugas Akhir dengan judul Rancang

Bangun Rumah Kaca (Green House ) Serta Monitoring

Kelembaban Dan Suhu Pada Tanaman Hidroponik Sistem NFT

(Nutrient Film Technique) ini , dibutuhkan piranti- piranti sebagai

berikut :

2.1 Hidroponik sistem NFT (Nurient Film Technique)

Hidroponik adalah cara bercocok tanam tanpa

menggunakan tanah sebagai media tanamnya. Di kalangan umum

istilah hidroponik dikenal sebagai “bercocok tanam tanpa tanah” [7]

. Bercocok tanam dalam hal ini termasuk pembudidayaan di

dalam pot atau wadah lainnya yang menggunakan air atau bahan

porous seperti pecahan genting, pasir kali, kerikil maupun

sterofoam. Salah satu penerapan dari prinsip dasar hidroponik

adalah dengan menggunakan sistem Nutrient Film Technique

(NFT). Model budi dayanya adalah dengan meletakkan akar

tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air tersebut tersirkulasi

dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman.

Pemberian nutrisi pada sistem pertanian hidroponik NFT

berbeda dengan pemberian nutrisi pada sistem pertanian biasa.

Pada sistem hidroponik NFT, makanan yang berupa campuran

garam-garam pupuk dilarutkan dan diberikan secara teratur,

sedangkan bercocok tanam di tanah, pemberian pupuk untuk

tanaman hanya sekedar tambahan karena tanah sendiri pada

dasarnya secara alami telah mengandung garam-garam pupuk.

Pada hidroponik NFT, media tanam tidak berfungsi sebagai tanah.

Media tanam hanya berguna sebagai penopang akar tanaman serta

meneruskan air larutan mineral yang berlebihan sehingga harus

porus dan steril.

Garam pupuk yang diberikan harus mengandung semua

garam pupuk yang dibutuhkan tanaman. Untuk tanaman tomat

misalnya setidaknya terdapat 16 utama garm pupuk, yaitu karbon

6

(C), hydrogen (H), oksigen (O2), fosfor (P), kalsium (K), Nitrogen

(N), sulfur (S), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Tembaga (Cu),

Seng (Zn), Molibdenum (Mo), Klorin (Cl).

Pada sistem hidroponik NFT, nutrisi dialirkan dalam wadah

penanaman (growing bed) berupa talang. Wadah dibuat miring

agar nutrisi dapat mengalir. Nutrisi yang telah melewati wadah

penanaman, ditampung dalam bak atau tangki dan kemudian

dipompa untuk dialirkan kembali.

Gambar 2.1.1 Skema Tipikal

Rancangan Hidroponik Sistem NFT

Tinggi larutan nutrisi dibuat hanya 3mm, tidak boleh lebih

dari itu karena air yang terlalu tinggi akan menyebabkan oksigen

terlarut sedikit. Kecepatan aliran tergantung dari kemiringan,

wadah. Air yang mengandung pupuk dialirkan dengan bantuan

pompa listrik, jadi listrik harus tersuplai selama 24

jam. Keuntungan dengan sistem media ini kita tidak perlu repot

mengganti media setiap kali menanam, begitu tanaman dipanen di

pagi hari, talang atau pot sebagai wadahnya dibersihkan dapat

7

langsung disikat atau dicuci, usai dicuci NFT dapat diisi dengan

bibit baru (Fajar, 2006).

Selanjutnya, tiap fase pertumbuhan tanaman juga

memerlukan tiap jenis unsur hara dalam takaran tertentu pula.

Rasio antara anion (muatan negatip nutrisi) dan kation (muatan

positip nutrisi) pada tanaman akan menyebabkan pergeseran pH.

Salah satu lebih besar dan lebih kecil anatara anion dan katioan

memberi konstribusi pada kenaikan dan penurunan pH. Nitrogen

sebagai elemen yang dibutuhkan bagi pertumbuhan secara sehat)

berkemungkinan untuk memberi konstribusi seperti nirogen

cation (ammonium - NH4+) atau anion (nitrate - NO3

-), maka rasio

dua unsur tersebut dalam larutan nutrien akan menyebabkan efek

besar pada laju dan arah perubahan pH terhadap waktu, Usman

(2004).

Secara spesifik besar suplai nutrisi ditentukan oleh

beberapa variable ukur seperti pH, Electric Conductivity, TDS,

COD dan BOD. Bagi kebanyakan petani di Indonesaia tentunya 4

variabel terakhir tidak akan mampu terbeli oleh karena harga di

pasaran relatip mahal. Oleh karena itu pada penelitian kali ni

dipilih variable pH mengingat harganya yang relatip murah

minimal dapat menggunakan kertas lakmus. Hidroponik dipilih

dalam penelitian ini didasarkan bahwa lingkungan yang harus

dijaga terutama sekali adalah pH berada pada kisaran pH 6,5-7,5

agar pertumbuhannya menjadi baik (berbuah lebih dari 3 dengan

waktu minimal lebih kurang dari 2-3 bulan, Fajar 2004). Sistem

atau lingkungan tersebut adalah setara dengan sistem reaksi asam-

basa dalam tangki pereaksi, suatu hal yang telah lama digeluti

oleh beberapa peneliti (Hendra Cordova dkk, 1992-2007). Bila

larutan (air + nutrisi) didalam lingkungan hidroponik terlalu asam

(dibawah pH 6) atau basa (diatas 7,5) akan menghambat serapan

udara dan nutrisi (kandungan N, P dan K) oleh akar tumbuhan.

Oleh karena itu model pH yang akan dikembangkan dapat

digunakan untuk mengatur nutrisi agar media tersebut berada

pada kisaran pH yang diperlukan (pH 6-7,5). Tumbuhan akan

menyerap zat makanan dan melepaskan bahan kimia kedalam

8

larutan. Proses ini akan menyebabkan larutan nutrisi (nutrient)

akan berubah menjadi lebih basa atau asam. Rasio antara anion

(muatan negatip nutrient) dan kation (muatan positip nuttrien)

pada tanaman akan menyebabkan pergeseran nilai pH. Apabila

nilai pH melebihi 7, larutan akan bersifat basa perlu ditambahkan

larutan nutrisi yang bersifat asam seperti KCl, sedangkan bila pH

turun (lebih kecul dari pH 6, asam) biasanya ditambah potassium

hydroxide (KOH) atau sodium hydroxide (NaOH) yaitu soda

bikarbonat untuk membuat kue. Teknik NFT yang merupakan

salah satu sistem hidroponik yang mengalirkan secara bolak-balik

dari tangki nutrisi ke dalam media tanam (akar tanaman) untuk

menjaga harga pH dan perkembangan tumbuh tanaman di dalam

hidroponik tersebut. Teknik ini telah berkembang selaras dengan

perkembangan teknologi digital yang mana terdapat operasi

sistem ini yang diatur oleh komputer.

Ketepatan perubahan pH dalam media tanam tersebut

memerlukan bentuk model dinamik pH terhadap waktu yang

dimonitoring terus menerus selama tumbuhan ditanam. Berdasar

hubungan kelistrikan (muatan listrik), maka harga pH dapat

ditentukan dari kontribusi oleh muatan-muatan yang bekerja yaitu

kebasaan ([OH-]) dan keasaman ([H

+]) (dari lingkungan media

tanam air + pupuk atau nutrisi). Namun dalam lingkungan

hidroponik harga pH dipengaruhi juga oleh proses fotosintesis

dengan bantuan matahari dan respirasi pada malam hari. Oleh

karena itu perlu dikembangkan model pH yang menggabungkan

perolehan persamaan dari media tanam (air) dan pupuk dengan

kedua peristiwa tersebut. Sebagai studi kasus dalam penelitian ini

akan dilakukan model pH pada lingkungan hidroponik tanaman

Tomat yang kecepatan pasokan defisit terhadap

permintaan/suplai, sekitar hampir 25% (BPS, Prov. Jatim,

Provinsi Jawa Timur Dalam Angka Tahun 2007).

Model pH yang dikembangkan akan menentukan solusi

[H+] dari peristiwa kesetimbangan muatan (electroneutrality

equilibrium) dan invariansi reaksi Reaction Invariants) atau

dikenal dengan pendekatan fisika kimia physico-chemical

9

approach). Model pH selanjutnya diperoleh secara dinamik

(bergantung pada waktu) dan digunakan untuk mengatur laju

aliran nutrisi yang harus diberikan. Sebagai tindak lanjut, model

ini akan divalidasi dengan prototype di laboratorium dengan

simulasi dan rancang bangun kontrol pH sebagai sensor dan aksi

kendali pemberian pupuk (nutrisi).

2.2 Rangkaian Filter

Rangkaian filter merupakan rangkaian pelewat jalur

frekuensi tertentu dengan melakukan penguatan pada frekuensi

tertentu atau melakukan pelemahan pada frekuensi tertentu. Low

Pass Filter Sebuah rangkaian filter yang memberikan output yang

tetap hingga pada frekuensi imput berada diatas frekuensi cut –

off tersebut, maka rangkaian ini adalah rangkaian low pass filter.

Rangkaian low pass filter melewatkan frekuensi rendah dan

menahan frekuensi tinggi. Frekuensi kritis adalah frekuensi

dimana perbandingan antara tegangan out put terhadap tegangan

input adalah 0,707. jika hubungan denga nilai resistor dan

kapasitor, maka persamaan frekuensi kritis adalah :

RCfc

Π2

1:

Gambar 2.2.1 Low Pass Filter

2.3 Mikrokontroler

Vin Vout

10

Mikrokontroler adalah sebuah computer dalam chip yang

digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik. Sebuah

mikrokontroler umumnya berisi seluruh memori dan antarmuka

I/O yang dibutuhkan, sedangkan mikroprosesor serba guna

membutuhkan chip tambahan untuk menyediakan fungsi yang

dibutuhkan. Mikrokontroler hanya bisa menjalankan satu program

aplikasi saja yang tersimpan pada memori programnya ROM

(Read Only Memory). Oleh Karena itu Mikro-System sering pula

disebut sebagai Minimum System dan merupakan suatu rangkaian

terintegrasi atau IC (Integrated Circuit) yang diperlukan oleh

suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping yang

didalamnya terdiri dari pusat pemroses (Central Processing Unit),

RAM (Random Access Memory), EEPROM (Electrical Erasable

Programmable Read Only Memory), atau EPROM (Erasable

Programmable Read Only Memory), atau PROM (Programmable

Read Only Memory), unit input/output, antarmuka serial dan

parallel, timer dan counter, serta interup kontroler.

Fasilitas port paralel yang dimiliki dapat dipergunakan

untuk mengendalikan peralatan luar atau memasukkan data yang

diperlukan. Port serial dapat dipergunakan untuk mengakses

sistem komunikasi data dengan peralatan luar. Timer/Counter

yang ada dapat dipergunakan untuk mencacah pulsa, menghitung

lama pulsa atau sebagai pewaktu umum. Sedangkan sistem

intterupt membuat AT89S51 dapat dipakai pada aplikasi-aplikasi

yang mendekati sistem dengan proses real time. Rangkaian clock

internal yang dimiliki AT89S51 menjadikan cukup hanya

menambah sebuah osilator kristal dan dua kapasitor untuk

menghasilkan clock bagi seluruh sistem rangkaian.

Sistem mikrokontroler standart dewasa ini adalah

mikrokontroler 8 bit. Mikrokontroler AT89S51 merupakan

sebuah IC mikrokomputer 8 bit dengan 4 Kb Flash memori

(PEROM) yang mudah dan dapat dihapus maupun diisi sebuah

program. Gambar IC mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada

gambar IX.1.

11

Gambar 2.3.1 Mikrokontroller AT89S51

Syarat dari Minimum system haruslah memiliki 3

komponen yaitu:

� RAM Internal

Mikrokontroler 89S51 yang merupakan keluarga Intel

8031, memiliki 128 byte RAM Internal. RAM Internal ini

terdapat dalam keping 89S51, karenanya memori ini adalah

memori tercepat yang ada dalam sistem, dan juga tempat yang

paling fleksibel untuk membaca, menulis, dan memodifikasi isi

datanya. RAM Internal ini bersifat volatile, yang berarti jika

89S51 mengalami reset, maka isi memori akan hilang. RAM

Internal digunakan sebagai spasi untuk variabel yang dibutuhkan

untuk diakses berulang-ulang dengan kecepatan tinggi. RAM ini

juga digunakan oleh mikrokontroler sebagai tempat penyimpanan

stack. Karena hal ini, besar stack dari 89S51 dibatasi maksimum

128 byte; namun kenyataanya maksimum 80 byte karena 48 byte

sisanya digunakan untuk pemakaian lainnya. Jika pemakai

memiliki variabel-variabel yang diletakkan pada RAM Internal

ini, maka besar maksimum stack 80 byte ini akan menyusut.

� RAM Eksternal

RAM Eksternal adalah kebalikan dari RAM Internal.

Seperti namanya, RAM Eksternal adalah memori yang dapat

12

diakses secara acak yang terletak di luar keping mikrokontroler.

Karena memori ini terletak di luar keping, maka tidak fleksibel

untuk mengaksesnya karena memakan lebih banyak instruksi dan

waktu. Namun RAM Eksternal ini memiliki keuntungan yang

terletak pada fleksibilitas ukuran spasinya. Jika RAM Internal

terbatas pada 128 byte, maka RAM Eksternal mampu

mengalamati spasi hingga 64K. Dan, jika digunakan kombinasi

trik hardware dan software, maka spasi ini masih bisa

dikembangkan lebih besar.

� Memori SFR (Special Function Register)

SFR adalah suatu daerah memori yang mengontrol fungsi

spesifik dari prosesor 89S51. Sebagai contoh, empat SFR dapat

diakses untuk 32 input/output dari 89S51. SFR yang lain

mengijinkan pemakai untuk membaca maupun menulis dari dan

ke port serial dari 89S51. Dalam pemrograman, SFR

diilustrasikan sebagai memori internal. Sebenarnya SFR memang

merupakan bagian dari Internal RAM, hanya dibatasi oleh alamat,

alamat 00h hingga 7Fh mengarah pada alamat RAM Internal,

sedangkan alamat 80h hingga FFh mengarah pada alamat SFR.

� Memori Bit

Mikrokontroler 89S51 memberikan kemampuan untuk

mengakses memori bit sebagai variabel yang hanya berisi kondisi

logika 0 atau 1. Terdapat 128 bit variabel yang tersedia untuk

pemakai, yang memiliki alamat 00h hingga 7Fh. Untuk

mengaksesnya, dapat digunakan perintah SETB dan CLR.

Memori Bit adalah bagian dari RAM Internal. Pada IC AT89S51

terdapat berbagai macam bagian yang berguna dalam

pemrograman mikrokontroller. Gambar di bawah ini

menunjukkan diagram blok dari IC AT89S51.

13

Gambar 2.3.2 Blok Diagram Inti dari AT89S51

Dengan memiliki PEROM ini AT89S51 sangat mudah

digunakan karena jika suatu alat kontrol diinginkan perubahan

fungsi pengaturan tidak perlu mengubah sistem kontrolnya

(rangkaiannya) apabila jumlah maupun jenis dari masukan dan

keluarannya tidak berubah. Mikrokontroler AT89S51 memiliki 40

pin dengan susunan seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.3.3 PDIP dari AT89S51

14

� Bahasa Assembly AT89S51

Mikrokontroller dan mikroprosessor menggunakan kode

biner sebagai perintahnya. Namun pada saat membuat suatu

program, sangat sulit bila menggunakan bilangan biner untuk

mempresentasikan perintah mesin. Cara yang mudah yaitu dengan

menggunakan bahasa assembly. Bila setiap perintah ditampilkan

dalam bentuk ini program akan lebih mudah untuk dibaca dan

dipahami. Setiap perintah mesin diberi nama yang sederhana dan

singkat yang disebut mnemonik. Karena terdapat korespondensi

satu-satu antara perintah bahasa assembly dasar dan perintah

mesin, pengubahan dari suatu bentuk ke bentuk lainnya dapat

dilakukan.

Pemetaan satu ke satu ini memiliki pengecualian untuk

teknik assembly dengan bantuan komputer. Hampir semua bahasa

assembly menyertakan directive (pengarah) yang menyediakan

data penting bagi komputer. Pengarah ini muncul dalam program

seperti mnemonik biasa namun sebenarnya hanya digunakan

untuk menentukan segi tertentu dalam proses assembly.

Program bahasa assembly dapat diubah kedalam bahasa

mesin. Dalam kedua bentuk (bahasa assembly dan bahasa mesin)

perintah program secara umum disebut kode. Istilah kode sumber

(source kode) diperuntukan bagi program asli yang ditulis dalam

bahasa assembly. Hasil perintah mesinya disebut kode objek

(object kode).

Pemakaian paling sederhana dari bahasa assembly adalah

sebagai bantuan dalam pengembangan kode untuk mikroprossesor

secara manual. Namun setelah program assembly yang dapat

dikerjakan dalam komputer berhasil dibuat, maka jarang sekali

pemrograman ditulis langsung kode objeknya.

15

Gambar 2.3.4 Bagan kerja Proses Assembly

2.4 LCD (Liquid Crystal Display) Module

Layar LCD merupakan media penampil data yang sangat

efektif dalam suatu sistem elektronik. Agar sebuah pesan atau

gambar dapat tampil pada layar LCD, diperlukan sebuah

rangkaian pengatur scanning dan pembangkit tegangan sinus.

Rangkaian yang cukup rumit ini awalnya sering menjadi kendala

bagi pemula elektronika dalam menggunakan agar LCD dan

antarmuka ke mikrokontroler.

LCD yang terdiri dari Liquid yang bisa diartikan cair yang

mengatur kristal agar mempolarisasikan cahaya. Setiap cell

berlaku seperti prisma yang membiaskan cahaya matahari (putih)

menjadi warna tertentu. Bahan kristal yang digunakan adalah

Pasive matrix, indium-tin oxide, Active matrix.

Pada LCD terdapat downloader yang akan disambungkan

ke mikrokontroller.

Gambar 2.4.1 LCD Board

16

2.5 Motor DC

Prinsip kerja dari motor DC magnet permanent Motor DC

merupakan motor analog yang hanya mampu membaca analog

dalam bentuk sinyal listrik dapat dijelaskan pada sebuah kawat

berarus yang dihubungkan pada kutub magnet utara dan selatan,

yang nantinya akan terdapat suatu gaya yang bekerja untuk

menggerakkan kawat tersebut. Sedangkan arah gaya dapat

ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kiri.

Prinsip kerja dari motor arus searah berdasarkan pada

penghantar yang membawa arus ditempatkan dalam satu medan

magnet, maka penghantar tersebut akan mengalami gaya.

Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi

mekanik, sehingga motor akan berputar. Jadi motor arus searah

ini menerima sumber arus searah dari jala - jala kemudian diubah

menjadi energi mekanik berupa perputaran, yang nantinya dipakai

oleh peralatan lain. Pengaturan kecepatan motor DC sangat

presisi / teliti dalam range tegangan input motor yang besar.

Gambar 2.5.1 Bagian-Bagian Motor DC

Apabila pada penghantar yang dialiri listrik dan terletak

diantara dua buah kutub magnet,maka pada penghantar tersebut

akan terjadi gaya yang dapat menggerakkan penghantar tersebut.

Arah gerakan penghantar berdasarkan kaidah tangan kiri. Gaya

17

gerak putar tergantung dari arus dan gaya magnetnya. Kunparan

yang terletak diantara kutub magnet sedang berputar maka pada

kumparan tersebut akan timbul suatu tegangan yang berlawanan

arah dengan tegangan dari luar yang disebut GGL lawan, besar

kecilnya GGL lawan tergantung dari tahanan jangkarnya. Agar

arus dapat mengalir dengan besar maka tahanan jangkar dibuat

sekecil mungkin. Sebab arus yang mengalir pada jangkar akan

diubah menjadi gaya putar.

Gambar 2.5.2 Motor DC

Didalam dunia elektronik sekarang ini banyak diketahui

tentang fungsi gerak mekanik yang ditimbulkan oleh karena arus

listrik yang mengalir dan kemudian diubah mejadi energi

mekanik dengan menggunakan fungsi elektromagnetik.Perangkat

gerak elektrik yang bertindak sebagai actuator (pelaksana) untuk

setiap perintah gerak disebut juga dengan motor. Motor

merupakan suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah

energi listrik (elektrik) menjadi tenaga gerak (mekanik).

Komponen dasar yang menyusun motor ini adalah rotor, stator,

brush, dan lain-lain.

Pada pengoperasian motor listrik terjadi perubahan dari

energi listrik menjadi energi mekanik. Prinsip kerjanya

18

berdasarkan atas prinsip bahwa apabila suatu penghantar yang

dialiri arus listrik diletakkan dalam suatu medan magnet, maka

akan timbul gaya mekanik. Komponen- komponen yang ada pada

motor listrik yaitu : Kumparan medan untuk menghasilkan medan

magnet.,kumparan jangkar untuk mengimbaskan ggl pada

koduktor-konduktor yang terletak pada alur-alur jangkar dan

celah udara yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam

medan magnet.

Berdasarkan hukum Kirchoff serta hukum rotasi mekanis

Newton, persamaan fungsi alih yang menggambarkan dinamika

rotasi kecepatan putar, Sedangkan untuk bobot baru adalah sama

dengan bobot lama ditambahkan dengan koreksi yang

proporsional dengan nilai negatif dari gradien squared error pada

bobot baru tersebut.

Gambar 2.5.3 Prinsip Kerja Motor DC

� Prinsip Kerja Dari Motor DC

19

Prinsip-prinsip dasar dari motor DC ini adalah sebuah

penghantar yang membawa suatu arus yang bebas bergerak dalam

suatu medan magnet yang akan mengalami suatu gaya mekanis,

bila arus searah disalurkan ke segmen komutator 1 dan komutator

3 dengan menggunakan polaritas yang akan diperlihatkan. Mesin

tersebut akan bekerja sebagai motor dan berputar searah jarum

jam bila dilihat dari sudut pandang pada ujung komutator.

Segmen-segmen komutator tersebut diisolasi dari poros dan dari

satu sama lainnya. Arah gerakan motor dapat diperoleh dari salah

satu aturan tangan kiri atau aturan tangan kanan. Kemungkinan

lain, arah ini dapat ditentukan dengna menggunakan kumparan-

kumparan satu sebagai sebuah sinonolida yang menghasilkan

suatu putaran yang menghasilkan suatu putaran dengan tarikan ke

kutub yang selatan dari medan magnet yang permanent.

2.6 Sensor Kelembaban & Suhu

Sensor HSM-20G adalah sensor pengukur kelembaban

dan temperatur. Dimana wujud dari humidity tersebut seperti

gambar dibawah ini

Gambar 2.6.1 Sensor Humidity & Temperatur

HSM-20G

Sensor humidity HSM-20G dimana kelembaban relatif

bisa di konversi ke tegangan keluaran yang standart. Macam-

20

macam dari jenis aplikasi yang dapat digunakan oleh sensor ini

adalah lembab,dan sangat lembab, untuk AC,data loggers

kelembaban, automotive climate control, dll.

Sensor ini mempunyai beberapa karekteristik dimana

batas input tegangan DC 5±0.2 volt, batas output tegangan adalah

sebesar DC 1-3volt, akurasi pengukuran ±5%RH, operasi arus

maksimum 2mA, batas storage RH 0-99%RH, batas operasi RH

20-95%(100%RH intermittent), kondensasi transient <3%RH,

batas storage temperatur -200C - 70

0C, batas operasi temperatur

00C-50

0C, hysteresis (RH@25

0C) maksimal 2%RH, sangat linier,

respon waktu (63% perubahan step) 1 menit.

Semua standart alat ini berdasarkan variasi kelembaban di

bawah 60%RH pada saat 250C. kelengkapan semua tes-tes yang

ada, module ini akan melewati batas bawah nominal lingkungan.

Dan juga kelembaban untuk 24 jam.

Grafik 2.6.1 Kurva Respon HSM-20G Pada 25

0C (3)

Pada grafik 1 diatas dapat terlihat jelas bagaimana

hubungan antara nilai kelembaban dan tegangan keluaran yang

21

membentuk garis linier karena kelembaban berbanding lurus

dengan tegangan keluaran

Pada table 1 diatas dapat dilihat range atau batas untuk

nilai kelembaban pada sensor ini sebagaimana terlihat bahwa nilai

tengan keluaran berbanding lurus dengan persentase kelembaban.

Nilai yang tertera diatas bahwa nilai batas kelembaban maksimum

90%RH dan batas minimum 10%RH dengan tegangan 0.74volt

dan maksimal 3.19 volt.

Gambar 2.6.2 Dimensi Sensor Humidity

Tabel 2.6.1 Pin sensor humidity

Pada gambar 15 diatas terlihat jelas konfigurasi mulai

dari gambar hingga tabel pada sensor kelembaban dan temperatur

ini. Dimana pada setiap kaki tentu mempunyai fungsi yang

berbeda-beda untuk dihubungkan antara satu dengan yang

lainnya. Pada sensor ini ada 4 kaki yaitu untuk kelembaban,

temperatur, ground, dan juga Vcc.

22

2.7 Konverter Analog to Digital

Konverter analog ke digital atau ADC (Analog to Digital

Converter), adalah alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan

analog pada input menjadi tegangan digital pada outputnya,

sehingga data tersebut akan terbaca oleh peralatan interface dan

dapat diproses oleh mikroprosesor. Secara umum ADC dapat

dibedakan menjadi dua golongan, yaitu :

� ADC dengan golongan open-loop (tanpa feedback)

Misalnya : tipe flash ADC, slope converter, dual converter.

� ADC dengan golongan close-loop (dengan feedback)

Misal : single counter ADC, Tracking ADC dan Succesive.

Gambar 2.7.1 ADC metode pendekatan berturut-turut.

Prinsip kerja rangkaian diatas adalah jika sinyal masukan mulai

konversi dari unit kendali diberi logika 0, maka register SAR

(Succesive Aproximation Register) akan mereset sehingga

keluaran Vout unit DAC (Digital to Analog) menjadi 0.

23

2.8 Tranformator Daya dan rangkaian suply

Transformator daya (trafo) sering digunakan untuk

menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik 110 / 220 volt pada

kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih rendah

pada kumparan sekundernya.

Transformator daya dalam rangkaian power supply

digunakan untuk tegangan input. Gambar 2.2 menunjukkan

simbol transformator daya.

a) Tanpa CT (Cente Tap) (b) Menggunakan CT (CenterTap)

Gambar 2.8.1 Transformator Daya

� Transformator Arus

Transformator arus digunakan untuk mengukur arus

beban suatu rangkaian. Dengan menggunakan transformator arus

maka arus beban yang besar dapat diukur hanya dengan

menggunkan alat ukur (ampere meter) yang tidak terlalu besar.

Dengan mengetahui perbandingan transformasi 21 NN dan

pembacaan ammeter (I2), arus beban I1 dapat dihitung. Bila

transformator dianggap ideal maka arus beban:

2

1

21 I

N

NI ×= ..........................(pers.1)

Untuk menjaga agar fluks ( Φ ) tetap tidak berubah, perlu

diperhatikan agar rangkaian sekunder selalu tertutup. Dalam

keadaan rangkaian sekunder terbuka ggm N2I2 akan sama dengan

nol (karena I2=0) sedangkan ggm N1 I1 tetap ada, sehingga fliks

normal ( Φ ) akan terganggu.

24

Operasi sebuah transformator disebut dalam keadaan

ideal, yaitu jika rangkaian sekunder mempunyai impedansi yang

rendah pada saat digunakan sebagai pengukuran atau dalam

keadaan dihubung singkat. Tetapi jika sisi sekunder digunakan

untuk relai pengaman, biasanya rangkaian tersebut mempunyai

harga reaktip yang cukup besar dan dapat menyebabkan

transformator arus tersebut mempunyai burden Volt-Ampere.

Adanya burden dapat menyebabkan kesalahn harga perbandingan

dan kesalahan sudut.

Gambar 2.8.2 Transformator Arus

Pada Gambar 2.15 I2 merupakan arus yang mengalir

melalui Z dan akan menyebabkan jatuh tegangan Vgh yang

mendahului I2 dengan sudut fasa .Ψ R adalah tahanan lilitan

sekunder dan X2 adalah harga reaktansinya. Besar gaya listrik Efe

adalah :

( ) ghef VjXRIVE ++== 22 ..................( pers.2)

Gaya gerak listrik inilah yang akan membangkitkan fluks

di dalam inti. Io merupakan pemagnetan pada sisi primer. I1

adalah arus primer yang tidak sefasa dengan arus sisi sekunder I2.

perbedaan fasa kedua arus ini adalah sebesar δ dan juga harga

perbandingan tidak tepat sama seperti harga perbandingan lilitan

25

karena tergantung dari perbedaan relatif antara besaran dan fasa

arus pemagnetan Io.

Penggunaan bahan inti besi transformator arus yang

mempuyai permeabilitas tinggi dapat menurunkan komponen

tersebut, tetapi tergantung juga pada impedansi beban dan

reaktans bocor sekunder. Besaran yang terakhir ini sangat

mempengaruhi kesalahan sudut dan kesalahan perbandingan.

� Transformator Tegangan

Transformator tegangan digunakan untuk mengukur

tegangan. Dengan mengetahui N1 dan N2, membaca tegangan V2,

serta menganggap transformator ideak maka tegangan V1 adalah :

2

2

11 V

N

NV = .......................(pers.3)

Pentanahan rangkaian sekunder diperlukan untuk mencegah

adanya beda potensial yang besar antara kumparan primer dan

sekunder (antara titik a dan b) pada saat isolasi kumparan primer

rusak.

Gambar 2.8.3 Transformator Tegangan

� Kapasitor Filter

Tegangan keluaran dari diode penyearah gelombang penuh

masih dalam kondisi berdenyut (belum rata) sehingga dibutuhkan

sebuah kapasitor filter yang ditempatkan pada terminal keluaran

tegangan searah dari diode penyearah. Kapasitor ini berfungsi

untuk meratakan denyutan-denyutan (ripple) tersebut dan

memberikan suatu tegangan searah yang hampir murni.

26

Gambar 2.8.4 Kapasitor Filter

� Regulator

Pemakaian regulator pada pencatu daya berfungsi sebagai

stabilitas tegangan. Komponen aktif ini mampu meregulasi

tegangan menjadi stabil. Komponen ini sudah dikemas dalam

sebuah IC regulator tegangan tetap yang biasanya sudah

dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga

pembatas suhu (thermal shutdown). Jenis IC regulator tegangan

tetap yang sering dipakai adalah jenis 78xx atau 79xx. IC

regulator 78xx menghasilkan output tegangan dengan polaritas

positif sedangkan 79xx menghasilkan output tegangan dengan

polaritas negatif.

Pemakaian dari kedua tipe regulator ini tergantung dari

kebutuhan yang ada, dimana apabila kita butuhkan supply dengan

polaritas positif dan negatif maka kedua regulator tersebut kedua-

duanya kita pakai. Konstruksi dari regulator ini dapat dilihat pada

Gambar 13.

Gambar 2.8.5 IC Regulator 78xx

Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator

dengan IC tersebut bisa bekerja, tegangan input harus lebih besar

dari tegangan output regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan

Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet

kompenen tersebut. Pemakaian alumunium pendingin (heatsink)

27

dianjurkan jika komponen ini dipakai untuk mencatu arus yang

besar.

� Diode Penyearah

Diode pada rangkaian catu daya ini berfungsi sebagai

penyearah tegangan bolak – balik (VAC) menjadi tegangan

searah (VDC). Konfigurasi dari pemakaian diode penyearah ini

ada dua macam yaitu penyearah diode setengah gelombang dan

penyearah diode gelombang penuh. Dibawah ini merupakan

rangkaian dioda penyearah gelombang penuh.

Gambar 2.8.6 Penyearah Dioda Gelombang Penuh.

Grafik 2.8.7 Sinyal Input dan Output dari Rangkaian Dioda

Penyearah. (a)Sinyal Input, (b)Sinyal Output

28

Relay merupakan komponen penunjang pada rangkaian

penggerak (driver) motor Direct Current (DC).

Secara garis besar relay dapat dibagi menjadi dua tipe,

yaitu :

� Relay tipe kontak membuka / menutup secara

mekanis.

� Relay tipe non kontak dengan gerbang

semikonduktor.

Gambar 2.8.8 Relay Elektromagnetik Tipe Kontak

Ket gambar :

a = fixed contact c = magnetic coil

b = coil terminal

2.9 Kelembaban & Suhu

Kelembaban udara adalah (humidity) adalah jumlah uap

air yang dikandung udara. Dua jenis kelembaban udara yaitu:

a) Kelembaban relatif (relative humidity) adalah bilangan yang

menunjukkan perbandingan antara jumlah wap air yang

dikandung udara dengan jumlah maksimun uap air yang

dapat dikandung udara pada suhu dan tekanan yang sama.

Kelembaban relatif dinyatakan dengan persen (%) Contoh

pada suhu 25° C udara bervolume 1 m3 maksimal dapat

memuat 20 gram uap air. Namun kenyataannya hanya

mengandung 15 gram uap air.

b) Kelembaban Absolud atau mutlak (absolute humidity)

adalah jumlah wap air yang terdapat dalam 1 m3 udara (

gram/m3 ). Kelembaban mutlak dinyatakan dalam gram.

Alat untuk mengukur kelembaban udara disebut

Higrometer.

29

Wet Bulb Temperature atau temperatur bola basah adalah

temperatur pada termometer dengan sumbu basah yang mana

aliran udara pada kecepatan spesifik. Wet Bulb Temperatur

adalah kuantitas menengah yang digunakan untuk beberapa

perhitungan psikrometrik. Perancang menggunakannya untuk

pengidentifikasian cepat terhadap kandungan uap basah pada

udara.

� Ratio Humidity

Ratio Humidity atau rasio kelembaban adalah perbandingan

antara massa uap cair dan massa udara kering pada

campuran udara lembab.

� Partial Pressure

Tekanan partial adalah uap cair pada udara homogen pada

pencampuran uap cair yang digunakan untuk

mendefinisikan relative humidity. Tekanan partial adalah

penggunaan tekanan dengan satu komponen gas pada

pencampuran beberapa gas.

� Relative Humidity

Relative Humidity adalah perbandingan antara tekanan

parsial pada uap cair dan tekanan saturasi pada uap cair

dengan adanya temperatur dry bulb.

Jadi Kelembapan adalah konsentrasi uap air di udara. Dengan

Angka konsentasi ini dapat diekspresikan dalam kelembapan

absolut, kelembapan spesifik atau kelembapan relatif.

Kelembapan absolut mendefinisikan massa dari uap air pada

volume tertentu campuran udara atau gas, dan umumnya

dilaporkan dalam gram per meter kubik (g/m3).

� Suhu

Apabila terdapat udara dengan kandungan uap air banyak

kemudian dipanaskan,maka udara memuai. Udara yang telah

memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Maka akibatnya,

tekanan udara turun karena udaranya berkurang. Sehingga

Volume berbanding terbalik dengan tekanan. Semakin tinggi

suhu, semakin banyak uap air yang terkandung, artinya semakin

30

tinggi kelembaban, Suhu dinyatakan dengan fareinheit atau

celcius, humidity atau kelembaban dinyatakan dengan RH.. %,

sedangkan tekanan udara dinyatakan dalam atm atau

milibar/hektopascal, atau inch mercury. Kalau suhu tinggi,

tekanan rendah dan kelembapan nisbi (kelembapan relatif sama

dengan relative humidity) rendah

� Hubungan antara suhu dengan kelembaban

Dari pengertian diatas bahwa kelembaban adalah konsentrasi

uap air di udara. Dengan Angka konsentasi ini dapat

diekspresikan dalam kelembapan absolut, kelembapan spesifik

atau kelembapan relatif. Kelembapan absolut mendefinisikan

massa dari uap air pada volume tertentu campuran udara atau gas,

sedangkan suhu kenaikan kadar uap air dalam udara sehingga jika

kelembaban naik maka suhu juga akan naik. Begitu sebaliknya

jika kelembaban turun maka suhu juga akan turun. Kelembaban

merupakan suatu tingkat keadaan lingkungan udara basah yang

disebabkan oleh adanya uap air. Tingkat kejenuhan sangat

dipengaruhi oleh temperatur. Grafik tingkat kejenuhan tekanan

uap air terhadap temperatur diperlihatkan pada grafik dibawah ini

Grafik 2.9.1 Hubungan suhu dengan kelembaban

Sehingga dapat ditulis persamaan perhitungan prosentase RH

sebagai berikut :