bab ii landasan teori - Widyatama Repository

BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab kedua ini akan dibahas mengenai landasan teori yang akan
mendefinisikan seluruh hal-hal yang berkaitan dengan pelaksanaan tugas akhir ini.
Berikut ini adalah beberapa point pengetahuan yang dianggap penting untuk
diketahui sebelum melangkah ke bab-bab sebelumnya.
2.1 Pengertian Tanaman[1]
Dalam pertanian, tanaman adalah beberapa jenis organisme yang dibudi
dayakan pada suatu ruang atau media untuk dipanen pada masa ketika sudah
mencapai tahap pertumbuhan tertentu. Pengertian ini dibedakan dari penggunaan
secara awam bahwa tanaman sama dengan tumbuhan.
Pada kenyataannya, hampir semua tanaman adalah tumbuhan, tetapi ke
dalam pengertian tanaman tercakup pula beberapa fungi (jamur pangan, seperti
jamur kancing dan jamur merang) dan alga (penghasil agar-agar dan nori) yang
sengaja dibudidayakan untuk dimanfaatkan nilai ekonominya. Tanaman "sengaja"
ditanam, sedangkan tumbuhan adalah sesuatu yang muncul atau tumbuh dari
permukaan bumi.
2.1.1 Tanah [2]
Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah
mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus
sebagai penopang akar. Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi
tempat yang baik bagi akar untuk bernapas dan tumbuh. Tanah juga
menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme. Bagi sebagian besar hewan
darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak. Ilmu yang mempelajari
berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu tanah.
II-1
II-2
2.1.2 Air [3]
peranan air bagi tanaman sangat penting, maka penyiraman tak dabat
diabaikan. Di dalam sel-sel tanaman, khususnya di dalam daun, air berfungsi
menjaga ketegangan sel (turgor) agar tetap mengembang, tidak kerut, atau layu.
Oleh karena itu, tanaman harus dijaga jangan sampai kekurangan air. Akan tetapi,
tanaman yang berkelebihan air justru dapat membahayakan tanaman. Air yang
berkelebihan itu akan mengusir udara ke luar dari dalam tanah, sehingga akar
membusuk dan akhirnya tanaman pun mati.
Gejala tanaman yang kelebihan air adalah sebagai berikut:
a. Daun menguning pada bagian pada bagian dasar daun.
b. Pada kejadian lebih berat, daun gugur tanpa terjadi perubahan warna.
Keguguran yang mendadak biasanya disebabkan oleh kerusakan akar atau
pembusukan akar. Tanaman yang akarnya busuk tidak dapat ditolong lagi.
Sebaliknya, tanaman yang kekeringan akibat kekurangan air akan menimbulkan
gejala-gejala sebagai berikut
a. Kondisi tanaman merana, yang diawali dari daun-daun yang termuda.
b. Daun-daun yang tua berubah warna menjadi kecokelatan.
Jika terdapat gejala semacam itu, tanaman harus segera disiram. Walaupun
dilakukan penyiraman secara intensif, warna daun yang sudah terlanjut berubah
warna menjadi kecokelatan tidak akan bisa pulih kembali menjadi hijau seperti
semula. Lebih baik daun tadi dipotong dengan gunting.
2.1.3 Kebutuhan Air Siraman
Jumlah air siraman yang tepat memang tidak mudah karena kebutuhan air
bagi setiap tanaman sangat bervariasi. Kebutuhan air bagi setiap tanaman
dipengaruhi oleh faktor suhu lingkungan, umur, besar kecilnya ukuran tanaman,
jenis media tanam, jenis tanaman itu sendiri, besar kecilnya pot, dan musim.
Tanaman yang tidak pernah mendapatkan guyuran air hujan karena selalu berada
II-3
dibawah atap membutuhkan air cukup banyak, terutama pada musim kemarau
yang panas.
Pada musim kemarau tanaman harus disiram dua kali sehari. Pemberian
air siraman harus sampai batas kapasitas lapang. Artinya air siraman tersebut
hanya mengisi pori mikro saja, sedangkan pori makro tetap berisi udara. Dengan
demikian, proses pernapasan dan metabolism tanaman tetap berjalan lancer.
Cara mengetahui bahwa air itu telah mencapai kapasitas lapang adalah jika
air siraman itu telah membasahi seluruh media di dalam pot yang ditandai dengan
keluarnya air siraman dari lubang pot. Sedangkan cara mengetahui kekeringan dan
tingkat kelembapan media di dalam pot adalah dengan memasukkan jari ke dalam
media kira-kira sedalam 1cm-1.5 cm.
2.2 Interfacing System [4]
Komputer saat ini telah menjadi alat bantu utama bagi manusia dan
digunakan bukan hanya untuk menyelesaikan permasalahan di temapat kerja,
membuat program atau bermain game, tetapi dapat digunakan untuk mengontrol
alat melalui berbagai port yang tersedia dan dikenal dengan istilah Interfacing
komputer. Interfacing (antar muka) adalah bagian dari disiplin ilmu komputer yg
mempelajari
teknik-teknik
menghubungkan
komputer
dengan
peralatan
elektronika lainnya.
Sistem komputer yang berpusat pada pemroses utama (baik itu
Mikroprosesor maupun Mikrokontroler) memiliki kemampuan yang besar dalam
memecahkan masalah tetapi tidak ada manfaatnya tanpa menghubungkan dengan
peralatan lainnya. Suatu teknik khusus diperlukan untuk dapat menghubungkan
dengan peralatan-peralatan tersebut. Menghubungkan pemroses utama dengan
peralatan elektronik lainnya bukanlah persoalan yang mudah. Kita tidak dapat
langsung menghubungkan pemroses utama dengan peralatan tersebut, disebabkan
oleh hal-hal berikut :
1. Terdapat beraneka ragam peralatan/ piranti yang memiliki metode operasi
beragam.
II-4
2. Laju transfer data dalam piranti seringkali lebih lambat dibandingkan dengan
laju transfer data dengan pemroses utama (Mikroprosesor).
3. Piranti seringkali menggunakan format data yang berbeda dengan pemroses
utama (Mikroprosesor).
2.2.1 Mikrokontroler Arduino[5]
Arduino adalah alat untuk membuat komputer dapat merasakan dan
mengontrol lebih dari dunia fisik daripada komputer desktop anda. Alat Ini adalah
platform
komputasi
fisik open-source yang tertanam dalam papan
mikrokontroler sederhana, dan pengembangan lingkungan untuk menulis program
untuk papan mikrokontroller tersebut.
Arduino dapat digunakan untuk mengembangkan objek interaktif,
mengambil masukan dari berbagai switch atau sensor, dan mengendalikan
berbagai lampu, motor, dan output fisik lainnya. Proyek Arduino dapat berdiri
sendiri, atau mereka dapat berkomunikasi dengan perangkat lunak yang berjalan
pada komputer Anda (misalnya Flash, Pengolahan, MaxMSP.) Papan dapat dirakit
dengan tangan atau dibeli preassembled; IDE open-source dapat didownload
secara gratis.
Bahasa pemrograman Arduino merupakan implementasi dari Wiring,
platform komputasi fisik yang sama, yang didasarkan pada Processing multimedia
programming environment.
2.2.2 Rancangan Skematik Microcontroller Arduino Mega 2560 [6]
Kontrol unit merupakan syarat utama yang sangat penting sebagai
pengontrol utama sistem. Pembangunan sistem Smart Home penyiraman tanaman
ini menggunakan kontrol unit dengan development board merk Arduino yang
bersifat open source. Tipe board yang digunakan adalah Arduino Mega 2560,
yang memiliki 54 pin digital input/output, 16 pin analog. Board ini menggunakan
microcontroller ATmega2560 dengan kapasitas flash memory sebesar 256 KB.
Berikut adalah gambar skematik dan tampilan fisik Arduino Mega 2560 .
II-5
Gambar 2.1 Skematik Microcontroller Arduino Mega 2560
Gambar 2.2Tampilan Fisik Microcontroller Arduino Mega 2560
2.2.3 Rancangan Skematik Arduino WiFi Shield [7]
Penggunaan Arduino Wifi Shield memungkinkan sebuah board Arduino
dapat terhubung ke internet secara nirkabel dengan spesifikasi Wireless (WiFi)
802.11. Hal ini didukung oleh chip HDG104 Wireless LAN 802.11b/g yang
tertanam didalamnya. Sebuah microcontroller Atmega 32UC3 yang ternanam
didalamnya merupakan penyedia jaringan (IP) baik itu TCP dan UDP.
Penggunaan library WiFi yang diprogram kedalam board Arduino memungkinkan
kedua perangkat ini dapat berkomunikasi. Berikut adalah gambar skematik dan
tampilan fisik Arduino Wifi Shield .
II-6
Gambar 2.3 Skematik Arduino Wifi Shield
Gambar 2.4Tampilan Fisik Arduino Wifi Shield
II-7
2.2.4 Spesifikasi Soil Moisture Sensor [8]
Seperti telah sebutkan sebelumnya, untuk membaca nilai kelembapan
tanah pada tanaman akan menggunakan sensor kelembapan tanah atau Soil
Moisture Sensor. Alat ini dibuat oleh vendor DFRobot dengan sketsa dan
spesifikasi sebagai berikut
Spesifikasi :
Power supply: 3.3v or 5v
Output voltage signal: 0~4.2v
Current: 35mA
Pin definition:
1-Analog output(Blue wire)
2-GND(Black wire)
3-Power(Red wire)
Size: 60x20x5mm
Value range:
1. 0 ~300 : dry soil
2. 300~700 : humid soil
3. 700~950 : in water
Gambar 2.5 Sketsa dan Spesifikasi Soil Moisture Sensor
2.2.5 Sketsa Servo
Aliran air yang disalurkan oleh pompa air akan melalui empat keran untuk
dapat mengalirkan dan menyiram empat tanaman dalam pot yang berbeda. Tugas
pemilik rumah saat membuka keran untuk menyiram tanamannya akan diambil
alih oleh sebuah servo yang dapat diatur gerakaanya sesuai besar derajat yang
diinginkan untuk menggerakkan keran. Di bawah ini adalah gambaran dari servo
yang digunakan untuk menggerakkan keran.
II-8
Gambar 2.6 Servo Hitec Standart Sebagai Penggerak Keran
2.2.5 Mini DC Compressor
Alat ini adalah alat utama yang berfungsi sebagai alat pemompa air
bertekanan kecil. Saat mikrokontroler menjalankan program untuk menyalakan
pompa ini yang dikirim langsung oleh user, pompa ini akan menyedot air dari
penampungan air berskala kecil. Kemudian dialirkan melalui selang akuarium
yang menuju kea rah tanaman yang akan disiram.
II-9
Gambar 2.7 Mini DC Compressor
2.2.7 Mobile Device [9]
Mobile Device (juga dikenal dengan istilah cellphone, handheld
device, handheld computer, ”Palmtop”, atau secara sederhana disebut
dengan handheld) adalah alat penghitung (computing device) yang
berukuran saku, ciri khasnya mempunyai layar tampilan (display screen)
dengan layar sentuh atau keyboard mini. Dalam hal PDA (Personal
Digital Assistant) masukan (input) dan keluaran (output) dikombinasi
dalam interface layar sentuh.
Untuk mendapatkan pelayanan dan kenyamanan dari sebuah
komputer konvensional yang dapat dibawa-bawa dan praktis adalah
Smartphone dan PDA. Kedua peralatan ini yang paling populer, selain itu
ada Enterprise Digital Assistants yang dapat dikembangkan lebih jauh
untuk kepentingan bisnis, yang menawarkan peralatan yang mampu mengambil data terintegrasi seperti Bar Code, RFID dan Smart Card.
2.2.8 Smartphone [10]
Smartphone atau ponsel pintar merupakan ponsel yang dibangun
dengan
sistem operasi mobile, dengan keampuan komputasi dan
II-10
konektifitas yang lebih maju. Smartphone awalnya mengkombinasikan
fungsi yang terdapat pada Personal Digital Assistant (PDA), seperti fitur
fungsi email, dengan perangkat ponsel. Perkembangan selanjutnya
menambahkan beberapa fungsi yang bersifat portable seperti media
players, kamera digital low-end, poket kamera video, dan navigasi GPS
(Global Position Unit) yang menjadi dalam satu perangkat multi guna.
Banyak smartphone modern juga memiliki layar sentuh resolusi tinggi dan
web browser yang dapat menampilkan halaman standar web dengan situs
mobile yang dioptimalkan. Kecepatan akses data yang tinggi dapat
tersedia melalui koneksi Wi-Fi, mobile broadband, NFC dan Bluetooth.
Dalam beberapa tahun terakhir perkembangan pasar aplikasi mobile dan
komersialisasi mobile telah dikemudikan oleh smartphone.
Sistem operasi mobile yang digunakan oleh smartphone modern
diantaranya
adalah Android,
Apple’s
iOS,
Symbian,
Blackberry,
Samsung’s Bada, Microsoft Windows Phone, Hewlett-Packard’s webOS,
dan distribusi embedded Linux seperti Maemo dan Meego. Sistem operasi
tersebut dapat dipasangkan ke beragam model telepon genggam yang
berbeda, dan biasanya setiap perangkat dapat diperbaharui dengan banyak
Sistem Operasi terkini sesuai dengan spesifikasi yang memungkinkan.
Beberapa sistem operasi lainnya yang akan datang adalah Mozilla Firefox
OS, Canonical Ltd’s, Ubuntu Phone, dan Tizen. Berdasarkan hasil
penjualan smartphone di seluruh dunia, menyebutkan bahwa Smartphone
Android dan iPhone telah mendominasi sebanyak 90 persen dari seluruh
penjualan ponsel global di awal tahun 2013 hingga bulan juli 2013.
2.2.9 Android [11]
Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon
seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan
platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi
mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak.
Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang
II-11
membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan
Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34
perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk
Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia.
Pada saat perilisan perdana Android, 5 November 2007, Android
bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung pengembangan
standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak, Google merilis
kode–kode Android di bawah lisensi Apache, sebuah lisensi perangkat
lunak dan standar terbuka perangkat seluler.
Di dunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android.
Pertama yang mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail
Services (GMS) dan kedua adalah yang benar–benar bebas distribusinya
tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset
Distribution (OHD).
2.2.10 Versi Android yang Diterapkan
Versi android yang diterapkan dalam penelitian tugas akhir ini adalah
menggunakan versi Ice Cream Sandwich. Lebih jelasnya adalah sebagai
berikut
a. Android versi 4.0 (ICS: Ice Cream Sandwich)
Diumumkan pada tanggal 19 Oktober 2011, membawa fitur
Honeycomb untuk smartphone dan menambahkan fitur baru termasuk
membuka kunci dengan pengenalan wajah, jaringan data pemantauan
penggunaan dan kontrol, terpadu kontak jaringan sosial, perangkat
tambahan fotografi, mencari email secara offline, dan berbagi
informasi
dengan
menggunakan
NFC.
Ponsel
pertama
menggunakan sistem operasi ini adalah Samsung Galaxy Nexus.
.
yang
II-12
2.3 Elektrikal
Pada implementasi penelitian prototype sistem kontrol penyiraman
tanaman otomatis smarthome berbasasis mikrokontroller arduino dan android, tak
akan lepas dari dunia elektronika. Dalam penerapannya banyak sekali komponen
kecil yang akan mendukung pembangunan sistem ini. Berikut adalah beberapa
komponen elektronika kecil yang digunakan dalam pembangunan Smarthome
sistem penyiraman tanaman.
2.3.1 Led [12]
LED adalah singkatan dari "Light Emitting Diode". Yang berarti LED
adalah perangkat semi-konduktor yang menghasilkan cahaya ketika arus listrik
melewati celah antara katoda dan anoda didalam sistem perangkat tsb. LED juga
disebut "Solid State Lighting" karena chip LED disolder ke Printed Circuit Board
(PCB) dan oleh karena itu tidak memiliki artikel-artikel yang longgar / filamen
seperti bola lampu pijar, atau zat beracun seperti gas merkuri pada Lampu Hemat
Energy (LHE).
LED telah beredar cukup lama, tetapi baru akhir-akhir ini produsenprodusen LED telah mulai memperluas lini produk mereka dari lampu dioda
sederhana, yang digunakan terutama untuk lampu indikator, ke versi yang lebih
canggih, lebih efisien dan lebih terang. Dalam dekade terakhir ini, kemajuan
teknologi LED telah berhasil membuat LED yang lebih terang dan berdaya lebih
tinggi untuk diaplikasikan ke dalam senter, lampu outdoor, lampu mobil, dan
sebagainya. Dan hanya baru-baru ini, LED mulai digunakan secara luas untuk
keperluan penerangan umum (penerangan dalam/luar ruangan, penerangan
komersial, lampu dekorasi, lampu sorot, lampu panggung, dll).
2.4 Jaringan Komputer (Computer Networking) [13]
Jaringan komputer (jaringan) adalah sebuah sistem yang terdiri atas
komputer-komputer yang didesain untuk dapat berbagi sumber daya (printer,
II-13
CPU),
berkomunikasi
(surel,
pesan
instan),
dan
dapat
mengakses
informasi(peramban web).Tujuan dari jaringan komputer adalah agar dapat
mencapai tujuannya, setiap bagian dari jaringan komputer dapat meminta dan
memberikan layanan (service). Pihak yang meminta/menerima layanan disebut
klien (client) dan yang memberikan/mengirim layanan disebut peladen (server).
Desain ini disebut dengan sistem client-server, dan digunakan pada hampir
seluruh aplikasi jaringan komputer.
Dua buah komputer yang masing-masing memiliki sebuah kartu jaringan,
kemudian dihubungkan melalui kabel maupun nirkabel sebagai medium transmisi
data, dan terdapat perangkat lunak sistem operasi jaringan akan membentuk
sebuah jaringan komputer yang sederhana. Apabila ingin membuat jaringan
komputer yang lebih luas lagi jangkauannya, maka diperlukan peralatan tambahan
seperti Hub, Bridge, Switch, Router, Gateway sebagai peralatan interkoneksinya.
2.5 Software PC Pendukung Pembangunan Sistem
Membangun sebuah perangkat lunak takkan lepas dari software
pendukung yang digunakannya, khususnya untuk memangun aplikasi Smarthome
yang berbasiskan Android, dan Arduino ini. Pembangunan sistem Smarthome
yang terintegrasi ini didukung oleh beberapa software pendukung yaitu :
2.5.1 MySQL[14]
MySQL adalah sebuah implementasi dari sistem manajemen basisdata
relasional
(RDBMS)
yang
didistribusikan
secara
gratis
dibawahlisensi
GPL (General Public License). Setiap pengguna dapat secara bebas menggunakan
MySQL, namun dengan batasan perangkat lunak tersebut tidak boleh dijadikan
produk turunan yang bersifat komersial. MySQL sebenarnya merupakan turunan
salah
satu
konsep
utama
dalam
basisdata
yang
telah
ada
sebelumnya; SQL (Structured Query Language). SQL adalah sebuah konsep
pengoperasian basisdata, terutama untuk pemilihan atau seleksi dan pemasukan
data, yang memungkinkan pengoperasian data dikerjakan dengan mudah secara
otomatis.
II-14
Kehandalan suatu sistem basisdata (DBMS) dapat diketahui dari cara kerja
pengoptimasi-nya dalam melakukan proses perintah-perintah SQL yang dibuat
oleh pengguna maupun program-program aplikasi yang memanfaatkannya.
Sebagai peladen basis data, MySQL mendukung operasi basisdata transaksional
maupun operasi basisdata non-transaksional. Pada modus operasi nontransaksional, MySQL dapat dikatakan unggul dalam hal unjuk kerja
dibandingkan perangkat lunak peladen basisdata kompetitor lainnya. Namun
demikian pada modus non-transaksional tidak ada jaminan atas reliabilitas
terhadap data yang tersimpan, karenanya modus non-transaksional hanya cocok
untuk jenis aplikasi yang tidak membutuhkan reliabilitas data seperti aplikasi
blogging berbasis web (wordpress), CMS, dan sejenisnya. Untuk kebutuhan
sistem yang ditujukan untuk bisnis sangat disarankan untuk menggunakan modus
basisdata transaksional, hanya saja sebagai konsekuensinya unjuk kerja MySQL
pada modus transaksional tidak secepat unjuk kerja pada modus nontransaksional.
2.5.2 XAMPP
Xampp merupakan tool yang menyediakan paket perangkat lunak ke
dalam satu buah paket. Dengan menginstall XAMPP maka tidak perlu lagi
melakukan instalasi dan konfigurasi web server Apache, PHP dan MySQL secara
manual. XAMPP akan menginstalasi dan mengkonfigurasikannya secara otomatis
untuk anda atau auto konfigurasi.
Software XAMPP versi ini terdiri atas:
a. APACHE
Apache sudah berkembang sejak versi pertamanya. Sampai saat ditulisnya
artikel ini versi terakhirnya yang ada yaitu Apache ver 2.0.54. Apache
bersifat open source, artinya setiap orang boleh menggunakannya,
mengambil dan bahkan mengubah kode programnya.
II-15
Tugas utama apache adalah menghasilkan halaman web yang benar
kepada peminta, berdasarkan kode PHP yang dituliskan oleh pembuat
halaman web. Jika diperlukan juga berdasarkan kode PHP yang dituliskan,
maka dapat saja suatu database diakses terlebih dahulu (misalnya dalam
MySQL) untuk mendukung halaman web yang dihasilkan.
b. PhpMyAdmin
Pengelolaan
database
dengan
MYSQL
harus
dilakukan
dengan
mengetikkan baris-baris perintah yang sesuai (command line) untuk setiap
maksud tertentu. Jika ingin membuat database, ketikkan baris perintah yang
sesuai untuk membuat database. Jika ingin menghapus tabel, ketikkan baris
perintah yang sesuai untuk menghapus tabel. Hal tersebut tentu cukup
menyulitkan karena kita harus hafal dan mengetikkan perintahnya satu
persatu.
Banyak sekali perangkat lunak yang dapat dimanfaatkan untuk mengelola
data base dalam MySQL, salah satunya adalah phpMyAdmin. Dengan
phpMyAdmin kita dapat membuat tabel, mengisi data dan lain-lain dengan
mudah tanpa harus hafal perintahnya. Untuk mengaktifkan phpMyAdmin
langkah-langkahnya adalah : yang pertama setelah XAMPP kita terinstall,
kita harus mengaktifkan web server Apache dan MySQL dari control panel
XAMPP. Yang kedua, jalankan browser (IE, Mozilla Firefox atau Opera)
lalu mengetikkan alamat web berikut : http://localhost/phpmyadmin/ pada
address bar lalu tekan Enter. Langkah ketiga apabila telah nampak interface
(tampilan antar muka) phpMyAdmin, kita bisa memulainya dengan
mengetikkan nama database, nama tabel dan seterusnya.
II-16
2.5.3 Arduino SDK dan Eclipse
Pada pembangunan perangkat Smart Home ini akan membutuhkan
Software yang berfungsi sebagai proses pengkodean. Pengkodean itu pertama
terdiri dari pengkodean microcontroller yang terdapat dalam development board
Arduino. Proses pengkodean dan upload program dilakukan dengan menggunakan
SDK Arduino. Sedangkan yang kedua adalah pengkodean yang dirancang untuk
membangun antarmuka mobile smartphone android. Tugas pengkodean kedua ini
dapat dilakukan dengan menggunakan Eclipse ID ( Integrated Development
Environment ) versi Juno. Lebih jelasnya berikut adalah contoh screenshot dari
kedua software tersebut.
Gambar 2.8 Screenshot SDK Arduino (kiri), Eclipse IDE (kanan)