Koaferensi Nasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
No
Makalah
z 027RANCANG BANGT]N
PEMANTAU CURAH
TIUJAI{,
ST]HU
DAN
KELEMBABAN
UDARA
DILENGKAPI
PEREKAM DATABASE
Syahrul
',
Gelar Umbara24 Jurucm ?etildk'Komprter;
f,'zMt"asTeMk
fran IfmuKomprfer,
Uuiversitar Komgruter Indonesia Jl. Dipatiukut' No.ll2
- 116, Bandung 40132Telepon (022) 2504119, 2503371,2506634, Fax (022) 2533754
E -mai I : syahru I _sy I @yahoo. com
Abstrak
Pada tulisan
ini
dipaparkan teotang hasil rancang bangun sebuah alat yangdapat
curah hujatr, suhudar
kelcrnbabanfingkffigffir.
Sebagai sensui- pengukur' fiu"dhhujafi
dilafuftanrperanuffgffi
berdrsarkar metode/model ranguage tipe tiping bucket. Sedangafi suhu dan kelembaban digunakan so/id state sensor SHTI1. Sensor SHTII
memiliki beberapa keuntungan diantaranya hanya membutuhkan dua buah sinyal untuk bekerja, keluaran hasil pengukuran sudah berupa data digital, ukurannya kecil dan stabil unhrk waktu yang lama. Alat yang dibuat terdiri atas dua bagian yakni bagian akuisisi data yang menggunakan pcmro$es single chip computel (mikrokonroler') selaqlutayadis€hrt
pergiria?dan
begiaftke#a
adalah pernrst€s aokaligus penyimpamn informasi database selanjutrya disebut penerima (komputer PC). Arah komunikasi antara bagian pengirim dan penerima bersifat satu arah saja. Secara periodik pengukuran data kondisi lingkungan dilakukandi
bagian pengirim dan dikirimkan ke bagian penerima. Pada bagian penerima data PC (Personal Computer)di
mana setiap data dapat ditampilkan dan disimpan pada sebuah file. Mikrokonholer yang digunakan untuk mergontrol kerje bagiaa peagiria adal*h ATMega32. Fu:rgsi *tama ATMega32 di peagirim adalah melakukan p€lluosesen data-clata yang berasal dari sensor yang ada, serta melalqrkan pengonholan dan komunikasi deugan komputer PC sebagai pemoroses akhir rurtuk ke,perluan perekam pada database yang telah disiapkan. Instrummini
dapat mengukur curah hujan, suhu dau kelembaban udara di lingkungan sekitar dalam detik, menit dan jam selain itu juga dapat menampilkan gratil< history dan merekam data curah hujan, suhu dan kelembaban selama24
jammeogguuaka:x dcta&a-se SQL Servet yrug fiak-qes &ruggnnakan xaJtutare- Barlaad DeJpU 7
-Kata
Kunti:
curah hujan, suhu, kelembaban, mikvokantraler, komputer PCI.
PendahuluanPemantau cuaca lingkungan merupakan salah
safuh
instrumen
yang
sangat penting
untuk keperluan berbagaihal,
misalnya untuk pertanian, keselamatan penerbangandan
pelayaran, unfukantisipasi bencana
alam
banjir&ekeringan datr sebagainya. Karenaifu
dibutuhkan pefiIantau cuaca lingkungan yang selain handal, juga yang harganyalebih
ekonomis/murah. Saatitri
pada umumnya sistem instrumentasi masih banyak yang berasal dari produklau
(import) sehinsga kemandirian bangsa belum dapat berdiri tegak.Pengguoaan alat ukur atau sistem instrumentasi
yang
digunakan misalnyaoleh
lembagaBMKG
salah saturya adalah
purpkur
ataa pymanlau rrorah hujan.Dari
hasil surrrey lapangan dan wawancara dengan pihak terkait, terdapat fakta bahwa alat ukuryang
ada memang sebagian masih menggunakanproduk luar
sehingga
pemeliharaarurya{maintanance)
juga
terhambat. Karenaitu
makatimbul
ide/gagasauuntuk
melakukan penelitian rancang bangun sistem pe?fidntau caacd lingkungandengan pengukuran
curah
hujan, suhu
dan kelembaban udara dilenglcapi perekam database.Sistem pemantau cuaca
yang
direncanakan adalah sebuah sistem yang selain dapat mengukur curah hujan,juga
sekaligusdapat
murgukur suhu dan kelembaban detrgan caxa mergumpulkan dan menyimpan data cutah hujan dalam satuan mm2 dan waktu pencatatan harian (menit,jam, hari,
bulan, tahun).Informasi
tersebut secara otomatis akan dikkimkan dari lokasiflingkungan ke komputer pusal untuk perekaman d atab as e.2-
MetrdePenelitiar
Permasalahan yang
diteliti
adalah bagaimana merancang bangun sebuah sistem pefiratrtau cuacalingkungaa.
Pemantaucuaca
lingkungan
yangdimasud adalah
sebuahalat ukur
yang
akan nreagukw tingkat curah hujan, suhu dankelembaban udara yang dilengkapi dengan perekam database.Konsep/metode
yaltg
digunakan
utrtuk merealisasikan pekerjaan tersebut adalah dengan metode perancanganserta
keterampilankkill)
wembaxgua sistew yaag dima!*ad.Dapatkah dirancang
dan
dibangun sebuahsistern pemantau
cuaca
lingkungan
dengan pengukurancurah hujan, suhu
dan
kelembabanudara dilengkapi perekam database?
Tujuan yanC
ingin
dicapai adalah uerauc€Egdan
membatrgunsebuah
model
yang
dapat.diterapkan untuk pengukuran curah hujan, suhu dan kelembaban udara di linglcungan sekitar dalarn detik, menit dan jam:
r
Dapat mengukur. menampilkan grafrk history dan merekam data curah hujan selama 24 jam..
Dapat menguku, menampilkan graftk history dan merekam data suhu udara selama 24 jam.r
Dapat mengukur, menampilkan grafrk history dan merekam data kelembaban udara selama 24 jam..
Dapat
mengunduh{download)
data
yang beradadi
memori
logger
sesuu
kapasitas memori yang disediakan dt logger.Luaran yang diharapkan adalah sebuah produk
dalam bentuk prototipe
unfuk
mengukur curahhujan,
suhu
dan
kelernbaban
udara
unnrkpefl vlrltauan cuaca lingkungan.
3.
Ilasil
dan PembahasanPada bagian
ini
dibahas realisasidan
hasil pengujian sistem. Realisasi sistem dilakukan dengan menggabungkan semua sub-modul hasil rancanganyang
tel*h
dihahasdi
atas. Pengqiian dilakukan berdasarkan proseduryang
sudah baku, misalnya dilakukan pengukuran atau uji-coba terhadapmodul-mudul yang
terpisah (sub-modul).Baru
setelahsemua sub-modul sudah sesuai dengan
yang diharapkan maka dilakukanlah interkoteksi aatarasub-modul
lainnya yang pada akhirnya
akan membentuk sistem yang l"ngkap3.1
Rancangan Hardware SlstemRancangan hardware sistem
yang
dihasilkan ditunjukkan pada Gambar I-Pada sistem
ini
menggunakan sensor CurahHujan
yang kami desain sedemikian rupa sehinegalebih
ekonomis,
sedangkansensor
suhu
dan kelembaban menggunakansolid
state
sensorSHTll.
Sensor-sensor tersebut akan bekerja untukmengukur
fingginya
cwah
hujau,
suhu
dan [image:2.612.329.538.79.197.2] [image:2.612.329.527.454.577.2]kelembaban,
selanjutrya mikrokonfroler
akan mengolah data hasil pengukuran. Data inilah yang akandi
kirimkan secan:a serial melalui Max232 ke komputer PC.Gambar 1. Diagram Blok Hardlvare Sistom Keterangan Gambar 1:
r
Mikrokontroler: Menerima data Curah hujan,suhu
dan
kelembabandilanjutkan
dengan pengirimaadata
ke PC..
Sensor curah hujan: Mengukur curah hujan.e
SHT1l:
Mengukur suhu dan kelembaban.o
lldax232. interfacemikrokontoler
ATmega32 detrgan komputer PC.A.
Transducer/sensor curah
huian
Sensor curah hqian yang dirancang mengacu berdasarkan metode/model ranguage
tipe
liping bucket. Pada raucanganini
digunakan push button sebagai transduser urltuk proses clicfoag pulsakerikatabung
penampungcurah hujan telah
penuh. Penggunaanpush button
sebagaiclicking
selain sederhana dan tetap handaljuga
lebih
ekonomis. Gambarhasil
rancang bangun transduser/sensorcurah hujan yang
dimaksud ditunjukkan
pada Gantbar2.Gambar 2. Fancangan seusor curah hujan Keterangan Gartbar 2:
.
TransducerMenggunakan
limitswitch
yang
dicantolkan pada sensor, sehinggabila
sensor bergerak karenaterisi
air
hujan
akan
menyebabkau sensor terjungkit daa Swith akatr tertekan.r
SensorFuugsinya adalah menangkar air hujan dengan cara menamplmg
air
hujan hingga memenuhinilai
tertentu (0,2rmr
atau 0,5 mm).Bila
airKonferensi Nasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali 23-25 Pebruari 2012
hujan telah
memenuhinilai
tersebut makasensor
akaa
terjungkit
Setiap
kaliterjungkit/tipping
akan
membenhrk pulsa/ signal kotak. Pulsa inilah yang nantinya akandihitulg/
dikonversi. Sensorini
dibuat
dari pipa paralon berdiameter+
I
Inci,
dilengkapi dsngaotiang
peay+nggayarrg dibuat
dariakrilik.
Ukuran keseluruhan sensorini
dapat dilihat pada lampiran D.r
TerminaV KonektorKeluaran
transducer dihubungkan melalui konektorini.
Signal keluaratr yang diperoleh lewat konektor ini berupa pulsa.B.
Sensor Suhu danKelembaban
Sensor suhu dat kelembalran yang digunakan adalah tipe SHT11 buatan SENSIRION yang mengguaakan sistem komunikasi secara serrol. Seusor
ini
dipilihkarena dimensi,
tingkat
akurasi
dan
output pengukurannyayang
berupafulty
digilal
logic seperti terlihatpada Gambar 3. [image:3.612.332.526.84.208.2] [image:3.612.355.497.249.340.2] [image:3.612.127.281.332.394.2] [image:3.612.389.485.487.641.2]?$Bpcr6te M ksridity &fo I s{$rs!f
Gambar
3.
Sensor Suhu dan Kelembaban SHTIt
C.
MikrokontrolerATlVlega32
Pada perancangan sistem
ini,
mikrokontroler digunakan pengolahdata
informasi
dari
sensor sensor Curahlrujan dan
SHT11.
Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega32 yang merupakan mi-krokonh'oleryang memiliki
32 KiloBye
flashmemori
untuk
menyimpanprogram.
Kapasistas SRAM sebesar2
KiloByte. Selainitu,
ATMega32memiliki
32
jalw llO
Programrnable, dua buah Timer/Counter 16bit" tujuh
sumber Intorupsi dan kanal Pr o g' ammab I e s eri al.Pada
Tabel
1
diberikan
penggunaan port ATmega32yang
masing-masing namaport
dan fungsinya diberikan.Tabel 1. Penggunaan Pin-Pin ATMega32
Gambar 4. Rangkaian Minimum ATMega32
Gambar 5. Gambar Fisik Hasil Rancangan Sistem
3.2
Rancangan Perangkat Lunak SistemUntuk
kepentingan pemantauan
dan pencatatran, makaalat
ini
dapat dihubungkan ke komputeruntuk
difungsikan sebagai d.ata logger. Karena alatini
r{ngaq maka peletakau alat (untuk diletakan sebagaidata
logger) dapat ditempatkan dimana saja, selama kabel antara alat dengan PCtetap
tsrhubung.PC
dapat
menampilkan hasil pengukuran baik secara grafik atau angka.Gambar 6. Diagrarr
Alir
Sistem Secara Umum Diagramalir
unhrk pembacaan sensor suhu dan pemrosesannya diberikan pada Gambar 7.a
Nama Port
Nomor Pin
Nama
Pin Fungsi
Port A JJ PA,7 puise
14 rl\. o pulse
PortB PB.O Clock SHTI I
2 PB.I input Data SHT I I
Port D
t4 PD.O TTLinl
l6 PD.2 TTLin2
t2 PD-I TTLoutl
Gambar 7. Diagram
Alit
Pemrosesan Curah Hujan Penjelasan diagram alir pada Gambar 7:l.
Prosesyang
pertamakali
dilalrukan adalah inisialisasi curah hujan = 0.2.
Menunggu selama Pind.3 berlogika 1,jika
ya maka melakukan langkah nomor 3.3.
Curah
hujan
ditambahkan
sebanyak
I
kemudian kembali ke langkah nomor 2.
Diagram
alir
untuk
pembacaan sensor suhu dan pefi[osesannya diberikan pada Gambar 8.Gambar 8. Diagram ,A,lk Pemrosesan Suhu Penjelasan diagram alir pada Gambar 8:
1.
Prosesyang
pertamakali
dilakukatr adalah menentukan definisipin IIO
(Data&
Clock) untuk komunikasi serial 2-wire. Dan deklarasivariabel
Temp
sebagai
tempat
untuk menampung data pengukuran suhu.2.
Program menunggu selama1000
ms,
lalumelakukan inisialisasi komrmikasi
serialUART yaitu
pada baudrate 19200bps,8
bit
data, tanpa bit paritj;, 1 bit slap.
3.
Prosesini
frrc-resetjalur
komunikasi serial 2-wire dengan memberi logika '1'
pada pin Datadan
memberikan
pulsa pada
pin
Clock sebanyak9
kali lalu diikuti
dengan koadisisfarf.
Prosesini
dilakukm
oleh
prosedur SHT_Connection_Reset.4.
Program
mengirimkanperintah
ke
SHTII
unfirk melakukan pengukuran suhu. Kemudian menunggr sampai proses pengukuran selesai yaitu saar
pin
Data berlogika'0'.
Mengambildata
pengukurandan
mengolalrnya denganrumus
pengukwansuhu
lalu
disimpan ks dalarnvariabel Temp. Proses iui dilakukan oleh fungsi SHT_Measure_Temp.5.
Kemudian program mengirimkandata
dari variabel Tempke
komputer berupa deretankarakter
ASCII: *Suhu
xx,xx"C"<CR><LF>.
Nitai
x
merupakan hasil pengukuran suhu, misalnya hasil pengukuransebesar
35,26 maka
Terminal
akan menampilkan "Suhu=
35,26"C".
(Terminal diatur pada baudrate 19200 bps,8 bit
data, tanpabit parity,
I
bit
stop,
dat
latpaflow
control).6.
Program
akan
berhenti selama 1000
ms. Setelah itu program kembali ke nomor 4. Diagram alir untuk pembacaan sensor kelembaban dan pemrosesannya diberikan pada Gambar 9.a
?esp d._oerd per€utrrnft ktlaBbaiaa
l{ffii .* t-4O r rffif} i{$u - ?51'i?*Bp'$.S01ffi}4t*di
KonferensiNasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
Proses yang terjadi pada Gambar
9
sama dengan diagram alir pada Gambar 8.3.3
FengujianIlardware
SistemPada pengujian sistem yaug dilalarkan adalah peagukuran sensor cureh
hujan,
danSHTII
hujaaDalam
pengujian pengukuran
oleh
SHTII
digunakan
pembanding
pengukur
suhu
dan kelembaban digital pada ruanganA
sore dan pagi hari, sedangkan pengukuran curah hujan dilakukan di daerah Gunung baru pada saat terjadinyahujan-A.
PcngukuranCurahHujan
Pengukuran curah hujan
dilahkan
dengan cara:r
Satu jungkitan(l
kaliklik)
dikorversi menjadi0,2
(sahranmm).
Bila
memungkinkan dapat ditambahkan 2 buah pilihan konversi yairu; 0,2 mm atau 0,5 mm (menggrmakan jumper/switch) dengan satuan millimeter (mm) Maksudnya 10 mm setara dengan 10 liter / m'..
Tipe manuaUpenakar curah hujan Push Button menggrmakan prinsip pembagian antara volumeair
hujan
yang
ditampung
dibagi
luas penampang/mulut penakar.Pengujian dilakukan pada saat terjadi hujan dengan
jarak
antara alat dau PC+
6 miter, diperoleh data seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.Tabel 2. Hasil Pengwan Curah Hujan Ketukan Curah
Hujan
Tanggal Jam
t 0.5 91712010 03:17:41PM
2 91712010 03:19:23 PM
5 1.5 91712010 03:20:57 PM
4 2 91712010 03:21:49 PM
5 2.5 9/7/2010 03:23:17 PM
6 3 9l'7/2010 03:25:55 PM
7 3.5 91712010 03:29:07 PM
8 4 9l7l20to 03:35:21PM
9 4.5
9l7l20tt
03:37:33 PMDiketahui pada saat peftgxkuran cumh hujan tsrcatat 4.5
mm
Catchmentarea
+
I
km'z
Menunjukan banyaknyaair
hujan yang keluardari
awan dan sampai bumi sebanyak:I
kmz x 4.5mm:
4.500 liter/ meter kubik.Pada Tabel
2
dapat
dilihat
pade
sast pengukuran, kehrkan pertamaterjadi
pada pukul03:17l,41 PM dan terakhir terjadi ketukan pada pukul 03:37:33 PM. Untuk mengetahui lama waktu pada saat
terjadi
beberapakali
keh:katr adalah waktu berakhimya ketukan dikurangi dengan waktu awalketukan,
yaitu
Awal
ketukan 03:17:41
PM sedangkanAkhir
ketukan 03:37:33PM,
sehingga diperoleh wakhr sampliag 19:52 menirJadi, dalam 19 menit
52
detrk terjadi 9 jungkitan maka: 9 x 0,5 mm = 4.5 mmBerarti tinggi hujan yaug terjadi dalam 19 menit 52 detik adalah 4.5 mm setata dengan 4500 liter/meter
kxbik-Tingkat ketelitian alat :
+ 0.5 mmuntuk curahhujan > 2 mm + 0 mm untuk curah hujan < 2 mm
B.
Pengukuran Suhu dan KelembahanPengujian
menggunakanalat
pembanding pengukur suhu dan kelembabm digital terhadap alathasil
rancang bangun.
Ruanganyang
diukur dilakukan padapagi hari pukul 07:30.Cara pengujian:
Kedua
alat ukur
diletakan berdampingandi
ruangan.Penguloran
dimulai setelah kedua alat menyala + 30 menit. ttri bertujuat agar suhu dan kelembaban pada ruangan beradapada
keadaan
stabil saat
pengambilan
data dilakukan. Pengukuran diambil dengan selang waktu satu detik.Hasil pengujian sensor suhu dan kelembaban dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengujian Suhu dan Kelembaban
3.4
Pengujian Perangkat
Lunak
Pengujian
perangkat
lunak
unflrkrnemastikan apakah semua interface
telah bekerja denganbaik
sehingga dapat melakukanpermos€san
data
dan
komunikasi
antaramikrokontroler
dan komputer PC.A.
Pengujian Setting
Port
Serial
a
No SUHU
SHT11
STIHU Pem banding
KELEM BABAN
SHTll
KELEM BABAN Pem baading
74.24 25.1 15.91 10
2 24.77 25.1 75_08 70
f 24.42 25.r 76.71 70
4 24.63 25_t 76_51 70
5 24.88 2s.t 75.82 70
6 24.86 25.1 76.04 70
7
u.s6
25.1 75.9 70I
24.67 25,1 75.56 709 24.55 25 1 7s.16 '70
[image:5.612.109.302.431.630.2] [image:5.612.328.526.440.624.2]Pada pengujiafi setting
port
$erial
semua parameteryang
sudah
dipilih
akan
tersimpan, sehinggapada saat
dimatikan
dan
dijalankan kembali semua paral'neter yang sudahdipilih
akan tetap sepetti konfigurasi awal sebelum dimatikan. Untr.r.kmengirim
data dan
mEnerimadata
dari komputerke
rangkaian menggunakanpo*
serialCOMI,
kecepatan transfer data (baudrate) 19200 bps, transmisi datanya 8 bits, stop bits yang dipilih adalahl.
Adapun tampilan setting part serial adalah sebagai seperti pada Gambar 10.Pada
Garnbar
11
diberikan
bagian-bagian memo.boxyang
menuqiukannilai-nilai
dari
data seraial yang diterima. Tampilan memo.box sudahmenarnpilkan
input
bertipe bilangan
desimal sehingga dapat ditampilkandi
dalam EditT.box. EditS.box sampai Edir9.bax menampilkan nilai yang dikirimkan mikrokontroler ke komputer PC.Pada contoh program data logger,
nilai
yangtercatat
di
dalam
tabel suhu dan
kelembaban merupakan hasil peugolahan dari data loger melalui data rerial yang masuk ke labeledittexr
4.
PerufupHarapan yang dikemukan pada pendahuluan dapat tercapai
yaitu
dengan berhasil melalrukan rancangbangun
Pemantau
Curah
Hujan, Suhu
dan Kelembaban Udara Dilengkapi Perekam Database.Sistem
yang
dibangun
telah
dapat
bekerja memantau/mengukurcurah hujan, suhu
dan kelembaban.Sistem
dapat
menampilkan graflk history dan merekam data curah hujan, suhu dan kelembaban selama2a
jur
seperti pada beberapa hasil percobaan yang telahdilalokan
Deftar Pustaka:
[]
Eko Indriawan, 2AO8, Membangun Systent Andal Dengan Delphf, Andi Yogyakarta.[2]
Iswanto, 2008, Antarmuka Port Paralel dan PortSerial
DenganDelphi
6
Compatible Sistem Operasi Windaws, Gava Media Yogyakarta.[3]
Madcoms, 2003, Pemrogranan Borland Delphi7 (Jilid
/),
Andi, Yogyakarta.[4]
RS-232,
DatasheetNational
Semiconductor Corp,l996.[5J Sugiarto,
Agus. 2002,
Penetapan
Dasat Transducer dan Sensor, Kanisius Yogyakafia.[6]
Tompkins,Willis J.,
!9ebster,
J.,G,
(1988),Interfacing
SensorTo
The
IBM PC.
GrealBrihin:
Prentice-Hall Inc.[7]
Wardhana,
L.
2006, Belajar
Sendiri Mikrokontroler AYR Seri ATMega8535,AI{DI
Yogyakarta.
[8]
Winoto,A.
2006, Belajar Mikrokontroler AtmelAVR
ATtiny23l3 step
by
step,
Gava Media Yogyakrrta.[9]
http:/iwww.atnel.com 2005 (Ooline), Diakses 14Juni 2009.
[10]http://www.datasheetcatalog.com
(Online),Diakses 19 Matet 2009.
I
I ] http://*rvrr.paraliax.com 2007 (Online), Diaksesl0
Februari 2009.I I 2] httn ://www.sensirion.comlen/downloadlhumidity
sensor/ SHTI
l.htr,
Diaksesl0
September 2009.I I 3 ] http ://www.sesnsirion. com/datasheet/pdf/reps,
[image:6.612.152.260.206.300.2] [image:6.612.106.525.367.803.2]Diakses 10 Fehuari 2010. Gambar 10. Tampilan Pemilihan Serial Port
B.
Pengujian
program
datalogger
Berikut
ini
dilakukan pengujian fungsi data logger dari alarukur. Pengujianini
ditampilkan pada coatoh programdata
loggerdi
PC.
Fungsi datalogger
alatukur
akanaktif bila
microcontroller menerima daya,kemudian alat ukur mengirim hasil pengukuran pada contoh progam data logger di PC dengansusuuur:
'*'.
Curah
hujan,
Suhu
dan Kelembaban. Data yang akan datang telah dihituagsebelum pengiriman
oleh
datalogger.
Hasil perhitungan ditampilkan pada contoh program data logger, seperti Gambar 11 dibawah ini.Gambar 11. Hasil Pengujian Penerimaan Data Meuggunakan Program Data Logger
Pada
awal
pengujian
ini
mila'okontroler mengirimkan 3 byte data yaitu:o
Dataawal
=*
r
CurahHujan
:
0.00
;tedihat pada memo.boxr Suhu
:26.35
;terlihatpadamemo.boxr
Kelembaban =67.52
;terlihat pada memo.boxr
Dataakhir
=#
;terlihat pada memo.box