BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori dasar yang digunakan untuk
menunjang perancangan dan pembuatan alat.
2.1
Tanaman
Tanaman adalah sumber kehidupan yang ada di sekitar kita. Ada akar,
batang, daun, buah dan biji. Akar berfungsi sebagai penyangga dan menyerap air
dari dalam tanah. Batang berfungsi sebagai tempat tumbuhnya daun. Daun yang
berfungsi sebagai tempat fotosintesis. Buah berfungsi sebagai makanan untuk
dikonsumsi dan biji berfungsi sebagai bakal tumbuhan baru. Dari bagian-bagian
tumbuhan serta fungsinya tersebut dapat memberikan banyak manfaat.
Tumbuhan bisa dikonsumsi baik daun maupun buahnya. Tumbuhan
mengandung karbohidrat, vitamin, serat, dan lemak. Dengan mengkonsumsi
tumbuhan-tumbuhan tersebut bisa juga membuat kulit jadi lebih cerah dan sehat
serta dapat mempercantik tubuh kita.
6
http://digilib.mercubuana.ac.id/
7
Dengan banyaknya tumbuhan yang kita tanam, dapat membuat udara yang
kita hirup menjadi bersih dan lingkunganpun akan terasa sejuk sehingga selalu
merasa adem dan nyaman.
Pada saat siang hari sang surya memancarkan sinarnya, cuaca akan terasa
panas sekali. Mengingat sinar matahari tidak baik untuk kesehatan, jadi rajinrajinlah menanam tumbuhan di berbagai pekarangan rumah anda. Maka anda akan
merasakan kesejukannya dan sinar matahari pun tertutupi oleh tumbuhan.
2.2
Sensor Soil Moisture YL 69
Sensor YL 69 adalah sebuah sensor kelembaban yang difungsikan sebagai
pendeteksi kelembaban pada berbagai bidang. Sensor YL 69 juga bias
disambungkan dengan arduino. Berikut gambar pada 2.1
Gambar 2.1 Sensor YL 69
a. Pin definition
b. Vcc 5v
c. GND GND
d. DO digital output interface ( 0 dan 1 )
e. A0 analog output interface
http://digilib.mercubuana.ac.id/
8
2.3
Wifi NRF24L01
Modul wifi NRF24L01 adalah sebuah modul komunikasi jarak jauh yang
memanfaatkan pita gelombang RF 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and
Medical). Modul ini menggunakan antar muka SPI untuk berkomunikasi.
Tegangan kerja dari modul ini adalah 5V DC.
NRF24L01 memiliki base band logic Enhanced Shock Burst™ hardware
protocol accelerator yang support “high-speed SPI interface for the application
controller”. NRF24L01 memiliki true ULP solution, yang memungkinkan daya
tahan baterai berbulan-bulan hingga bertahun-tahun. Modul ini dapat digunakan
untuk pembuatan pheriperal PC, piranti permainan, piranti fitnes dan olahraga,
mainan anak-anak dan alat lainnya. Berikut gambar pada 2.2
Gambar 2.2 Wifi NRF24L01
Modul ini memiliki 8 buah pin, diantaranya :
1. VCC (3.3V DC)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
9
2. GND
3. CE
4. CSN
5. MOSI
6. MISO
7. SCK
8. IRQ
Berikut adalah beberapa fitur dari Modul Wireless RF nRF24L01 :
-Menggunakan frekuensi 2.4Ghz global ISM band yang bebas lisensi
-Data rate up 2MBps , modulasi GFSK efisien , kemampuan anti-gangguan ,
sangat cocok untuk aplikasi kontrol industri
-125 channel operation, untuk memenuhi komunikasi point to point atau multipoint
-True single chip transceiver
-Complet OSI layer in hardware, built-in hardware CRC , deteksi kesalahan FEC
-Digital interface (SPI) speed 0-8MHz
-Short switching time enable frequency hopping
-Fully RF compatible with nRF24XX
-5V tolerant signal input pads
-Tegangan kerja yang rendah 1,9 ~ 3.6V, konsumsi daya yang rendah.
2.4
Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada Atmega 328.
Board ini memiliki 14 digital input / output pin ( dimana 6 pin dapat digunakan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
10
sebagai output PWM ), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneki USB, jack
listrik tombol reset. Pin – pin berisi semua yang diperlukan untuk mendukung
mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber
tegangan bisa didapat dari adaptor AC – DC atau baterai untuk menggunakannya.
2.4.1 Pengertian Arduino 328
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal ( non – USB ) daya
dapat datang baik dari AC – DC adaptor atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan
dengan cara menghubungkan plug pusat – positif 2.1mm ke dalam board colokan
listrik.
Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari
konektor power. Board dapat beropersi pada pasokan daya dari 6 – 20 volt. Jika
diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimana pun, pin 5V dapat menyuplai kurang
dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V,
regulator tegangan bisaa panas dan merusak board. Rentang yang di anjurkan
adalah 7 – 12 volt. Bagian-bagian pada Arduino dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.3 Arduino Uno 328
http://digilib.mercubuana.ac.id/
11
2.4.2 Spesifikasi Arduino Uno 328
 Mikrokontroler ATmega328.
 Catu Daya 5V.
 Teganan Input (rekomendasi) 7-12V.
 Teganan Input (batasan) 6-20V.
 Pin I/O Digital 14 (of which 6 provide PWM output).
 Pin Input Analog 6.
 Arus DC per Pin I/O 40 mA.
 Arus DC per Pin I/O untuk PIN 3.3V 50 mA.
 Flash Memory 32 KB (ATmega328) dimana 0.5 KB digunakan oleh
bootloader.
 SRAM 2 KB (ATmega328).
 EEPROM 1 KB (ATmega328).
 Clock Speed 16 MHz.
2.4.3
Konfigurasi Mikrokontroler AVR ATmega 328
AVR adalah mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur
RISC (Reduced Instruction Set Computer). Kebanyakan instruksi dikerjakan pada
satu siklus clock, AVR mempunyai register general-purpose, timer/counter
fleksibel dengan mode copare, interupt internal dan eksternal, serial UART,
programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya
mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System
Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk
diprogram ulang dalam system menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR
yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega328. Konfigurasi pin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
12
Atmega328 dapat dilihat pada Gambar 2.3 dan Blok Diagram dapat dilihat pada
Gambar 2.4 dibawah ini.
Gambar 2.4 Pin Atmega 328
Gambar 2.5 Blog Diagram
AVR inti menggabungkan instruksi kaya set dengan register bekerja 32
tujuan umum. Semua 32 register langsung terhubung ke Arithmetic Logic Unit
http://digilib.mercubuana.ac.id/
13
(ALU), memungkinkan dua register independen untuk diakses dalam satu
instruksi tunggal dieksekusi dalam satu siklus clock. Hasiling arsitektur lebih code
efisien sementara mencapai through put hingga sepuluh kali lebih cepat dari
mikrokontroler CISC konvensional.
2.5
Motor DC
Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber
tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya,
menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor
DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang
tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Berikut
gambar pada 2.6
Gambar 2.6 Motor DC
Sebuah motor dc memiliki tiga buah komponen utama:
1. Kutub Medan Magnet
Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
http://digilib.mercubuana.ac.id/
14
stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara
kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan
kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutubkutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek
terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari
sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Kumparan Motor DC
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as
penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil,
kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutubkutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi,
arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor
DC.
3. Commutator Motor DC
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah
untuk membalikan arah arus listrik dalam kumparan motor DC. Commutator juga
membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya.
2.6
Power Supply
2.6.1
Adaptor
Power supply digunakan sebagai catu daya dan merupakan bagian yang
sangat penting karena tanpa adanya catu daya maka rangkaian elektronik tidak
akan bekerja. Power supply adalah sebuah perangkat rangkaian yang berfungsi
http://digilib.mercubuana.ac.id/
15
membangkitkan, menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari sumber
trafo yang akan di salurkan ke seluruh komponen. IC power ini menggantikan
sebuah baterai. dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Power Supply
2.6.2 Baterai LiPo
Baterai Lithium Polimer atau biasa disebut dngan LiPo merupakan salah
satu jenis baterai yang sering digunakan dalam dunia RC.Utamanya untuk RC tipe
pesawat dan helikopter.
Ada tiga kelebihan utama yang ditawarkan oleh baterai berjenis LiPo
daripada baterai jenis lain seperti NiCad atau NiMH yaitu :

Baterai LiPo memiliki bobot yang ringan dan tersedia dalam berbagai
macam bentuk dan ukuran.

Baterai LiPo memiliki kapasitas penyimpanan energi listrik yang besar.

Baterai LiPo memiliki tingkat discharge rate energi yang tinggi, dimana
hal ini sangat berguna sekali dalam bidang RC.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
16
Selain keuntungan yang dimilikinya, baterai jenis ini juga memiliki
beberapa kelemahan yaitu:

Harga baterai LiPo masih tergolong mahal jika dibandingkan dengan
baterai jenis NiCad dan NiMH.

Performa yang tinggi dari baterai LiPo harus dibayar dengan umur yang
lebih pendek. Usia baterai LiPo sekitar 300-400 kali siklus 31 pengisian
ulang. Sesuai dengan perlakuan yang diberikan pada beterai.

Alasan keamanan. Baterai LiPo menggunakan bahan elektrolit yang
mudah terbakar.

Baterai LiPo membutuhkan penanganan khusus agar dapat bertahan lama.
Charging, Discharging, maupuan penyimpanan dapat mempengaruhi usia
dari baterai jenis ini.
Gambar 2.8 Baterai LiPo
Dunia RC sekarang ini telah banyak didominasi oleh baterai jenis LiPo
ketimbang Li-Ion. Kedua baterai ini pada dasarnya dibuat menggunakan bahan
kimia yang sama dan membutuhkan perhatian yang sama. Perbedaannya adalah
pada pemaketan sel (cell) dan tipe elektronik yang digunakan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
17
Baterai LiPo tidak menggunakan cairan sebagai elektrolit melainkan
menggunakan elektrolit polimer kering yang berbentuk seperti lapisan plastik film
tipis. Lapisan film ini disusun berlapis-lapis diantara anoda dan katoda yang
mengakibatkan pertukaran ion. Dengan metode ini baterai LiPo dapat dibuat
dalam berbagai bentuk dan ukuran. Diluar dari kelebihan arsitektur baterai LiPo,
terdapat juga kekurangan yaitu
lemahnya aliran pertukaran ion yang terjadi
melalui elektrolit polimer kering. Hal ini menyebabkan penurunan pada charging
dan discharging rate. Masalah ini sebenarnya bisa diatasi dengan memanaskan
baterai sehingga menyebabkan pertukaran ion menjadi lebih cepat, namun metode
ini dianggap tidak dapat untuk diaplikasikan pada keadaan sehari-hari. Seandainya
para ilmuwan dapat memecahkan masalah ini maka risiko keamanan pada baterai
jenis lithium akan sangat berkurang.
Hampir semua baterai jenis LiPo yang beredar diluar mulai tahun 2011
sebenarnya adalah jenis Hybrid Lithium Polymer. Nama yang biasa digunakan
untuk baterai ini adalah Lithium-ion Polymer, namun dunia lebih sering
menyebutnya dengan Lithium Polymer saja. Padahal beterai jenis ini tidak
sepenuhnya menggunakan elektrolit kering seperti yang telah dijelaskan diatas.
Dengan menggunakan elektrolit tipe gel terhadap polimer, pertukaran ion yang
terjadi meningkat pesat. Elektrolit gel menyebabkan berkurangnya tingkat
kebocoran, namun tetap masih mudah terbakar. Baterai jenis itu tidak terlalu
berbahaya jika dibandingkan dengan baterai Li-Ion, namun tetap apabila tidak
diperlakukan dengan benar seperti terbakar api, overcharge, korslet, dll baterai ini
masih dapat memicu ledakan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
18
2.7
Limit Switch
Limit switch adalah salah satu jenis saklar yang dilengkapi dengan katup
yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti
saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada
batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup
tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor
yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada
sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu
benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar
berikut.
Simbol dan bentuk Limit Switch pada gambar 2.8
Gambar 2.9 Simbol dan bentuk Limit Switch
http://digilib.mercubuana.ac.id/
19
2.7.1 Fungsi Umum Limit Switch
a. dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain.
b.Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil.
c. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.
2.7.2
Prinsip Kerja Limit Switch
Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya
pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan
atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2
kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah
satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.
2.8
Driver Motor
Driver motor DC dalam artikel ini adalah driver motor DC tipe H-Bridge
menggunakan power driver berupa transistor. Rangkaian driver motor DC HBridge transistor ini dapat mengendalikan arah putaran motor DC dalam 2 arah
dan dapat dikontrol dengan metode PWM (pulse Width Modulation) maupun
metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Untuk pengendalian motor DC
dengan metode PWM maka dengan rangkaian driver motor DC ini kecepatan
putaran motor DC dapat dikendalikan dengan baik. Apabila menggunakan metode
logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran
motor DC saja dengan kecepatan putaran motor DC maksimum. Rangkaian driver
motor DC H-Bridge ini menggunakan rangkaian jembatan transistor 4 unit dengan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
20
protesi impuls tegangan induksi motor DC berupa dioda yang dipasang paralel
dengan masing-masing transistor secara reverse bias.
Gambar 2.10 Motor Driver
http://digilib.mercubuana.ac.id/