RANCANG BANGUN SISTEM TELEMETRI WIRELESS SUHU DAN KELEMBABAN PADA MULTI RUANG MENGGUNAKAN SENSOR DHT11 SKRIPSI TRI ISBANI YUSUF

(1)

SENSOR DHT11

SKRIPSI

TRI ISBANI YUSUF 170821014

PROGRAM STUDI EKSTENSI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

(2)

SENSOR DHT11

SKRIPSI

DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MENCAPAI GELAR SARJANA SAINS

TRI ISBANI YUSUF 170821014

PROGRAM STUDI EKSTENSI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

(3)

(4)

(5)

ABSTRAK

Manusia dapat merasa nyaman jika suhu yang dirasakan olehnya sesuai dengan tubuhnya. Manusia selalu berusaha untuk mendapatkan kondisi ternyamanannya selama beraktivitas dan mayoritas manusia beraktivitas atau menghabiskan waktunya didalam ruangan. Ruangan tertentu (seperti ruang server, ruang penyimpanan obat, ruangan yang ada di rumah sakit, klinik, laboratorium, greenhouse dan lain-lain) yang membutuhkan pemantauan dan perekaman data suhu secara rutin diperlukan suatu alat pengukur yang terpasang didalam ruangan tersebut. Pemantauan rutin yang biasa dilakukan saat ini adalah pemantauan langsung oleh operator dengan cara memasuki ruangan untuk membaca alat ukur suhu dan kelembaban yang ada di dalamnya. Pada penelitian ini telah dirancang sebuah sistem telemetri wireless suhu dan kelembaban untuk pemantauan suhu dan kelembaban berbasis web yang dapat dipantau dimanapun dengan akses internet. Sistem tersebut akan memudahkan proses pemantauan dengan jumlah ruangan lebih dari satu. Sistem telemetri wireless untuk pemantauan suhu dan kelembaban ditunjang dengan dibuatnya dua alat pengukur suhu dan kelembaban yang kemudian diuji secara bersamaan. Sebelum pengambilan data telah dilakukan pengujian terhadap NodeMCU ESP8266 dan sensor DHT11 yang digunakan bahwa semua bekerja dengan baik sesuai datasheet. Pengujian suhu dilakukan pada titik acuan 29ôC, 27ôC, dan 25ôC dengan hasil pengukuran dibandingkan dengan hasil pengukuran alat pembanding. Dihasilkan untuk pengukuran suhu alat 1 dan alat 2 nilai akurasi dan presisinya rata-rata 98%. Kedua alat tersebut melakukan pengukuran sampai data diterima di server dengan interval waktu sekitar 10 detik. Aplikasi web site yang dibuat mampu menampilkan hasil pengukuran secara real time, menampilkan data dalam bentuk grafik dan peta/denah ruang. Aplikasi dapat diakses secara online melalui web browser.

Kata kunci: dht11, esp8266, kelembaban, nodemcu, ruang, suhu, telemetri, web

(6)

ABSTRACT

Humans can feel comfortable if the temperature felt by him is in accordance with his body. Humans always try to get the most comfortable conditions during their activities and the majority of people do activities or spend their time indoors. Certain rooms (such as server rooms, drug storage rooms, rooms in hospitals, clinics, laboratories, greenhouses, etc.) that require regular monitoring and recording of temperature data require a measuring device installed in the room. Routine monitoring that is usually done now is direct monitoring by the operator by entering the room to read the temperature and humidity measuring devices that are in it. In this study a wireless telemetry system of temperature and humidity has been designed for web-based temperature and humidity monitoring that can be monitored anywhere with internet access. The system will facilitate the monitoring process with more than one room.

The wireless telemetry system for monitoring temperature and humidity is supported by the creation of two temperature and humidity gauges which are then tested simultaneously. Before data retrieval, NodeMCU ESP8266 and DHT11 sensors were tested and used that all works properly according to the datasheet. Temperature testing was carried out at reference points 29ôC, 27ôC, and 25ôC with the measurement results compared with the measurement results of the comparator. The results for measuring temperature of tool 1 and tool 2 are 98% accuracy and precision. The two devices take measurements until the data is received on the server at intervals of about 10 seconds. Web site applications are made capable of displaying measurement results in real time, displaying data in the form of graphs and maps / floor plans. The application can be accessed online through a web browser.

Keywords: dht11, esp8266, humidity, nodemcu, room, telemetry, temperature, web

(7)

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia- NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul

“Rancang Bangun Sistem Telemetri Wireless Suhu dan Kelembaban Pada Multi Ruang Menggunakan Sensor DHT11”. Penyusunan skripsi ini tidak lepas dari dorongan, arahan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kementerian Kesehatan Republik Indonesia yang telah memberikan beasiswa pendidikan (tugas belajar) di Universitas Sumatera Utara.

2. Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) Kelas I Medan yang telah memberikan bantuan dan motivasi selama tugas belajar

3. Dr. Perdinan Sinuhaji, MS., selaku Ketua Program Studi Fisika USU.

4. Prof. Dr. Marhaposan Situmorang, selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam pengerjaan skripsi.

5. Awan Maghfirah, S.Si, M.Si, selaku pembimbing II yang telah memberikan bantuan bimbingan dan arahan dalam pengerjaan skripsi.

6. Istri dan anak-anak yang saya cintai, yang telah memberikan semangat, perhatian dan yang telah meluangkan waktunya.

7. Seluruh teman-teman mahasiswa satu angkatan yang telah memberikan bantuan dan dukungan selama mengikuti perkuliahan.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan, oleh karena itu penulis mengharap adanya kritik dan saran yang bersifat membangun demi sempurnanya skripsi ini. Pada akhirnya, penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.

Medan, Agustus 2019 Tri Isbani Yusuf

(8)

PENGESAHAN SKRIPSI i

ABSTRAK ii

ABSTRACT iii

PENGHARGAAN iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN viii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Tujuan Penelitian 2

1.4 Batasan Masalah 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Telemetri 5

2.2 Suhu 5

2.3 Kelembaban Udara 6

2.4 Sensor DHT11 6

2.4.1 Prinsip Kerja Pengukuran Suhu dengan Termistor 8 2.4.2 Prinsip Kerja Pengukuran RH dengan Sensor Kapasitif 8

2.5 ESP8266 8

2.6 HypertextTransfer Protocol (HTTP) 15

2.7 Karakteristik Statik Pengukuran 16

2.7.1 Akurasi 16

2.7.2 Presisi 17

2.7.3 Bias 17

2.7.4 Kesalahan 17

(9)

3.2 Diagram Blok 19

3.3 Perangkat Keras 20

3.3.1 Catu Daya 20

3.3.2 Sensor DHT11 20

3.3.3 NodeMCU ESP8266 21

3.4 Perangkat Lunak 23

3.4.1 Web server 23

3.4.2 Web browser 23

3.5 SkematikRangkaian Keseluruhan 24

3.6 Diagram Alir Alat 26

3.7 Diagram Alir Web Server 28

BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Alat 30

4.2 Hasil Pengujian Alat 30

4.2.1 Pengujian NodeMCU ESP8266 30

4.2.2 Pengujjian Sensor DHT11 32

4.2.3 Pengujjian Konektivitas WiFi 33

4.2.4 Pengujjian Program 34

4.2.5 Pengujian Suhu 37

4.2.2 Pengujjian Kelembaban 43

4.3 Aplikasi Web Site 46

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran 52

DAFTAR PUSTAKA 54

LAMPIRAN 56

(10)

Nomor Judul Halaman Tabel

2.4 Karakteristik sensor suhu dan kelembaban udara 7 4.1 Hasil pengujian tegangan pada kaki NodeMCU alat 1 33 4.2 Hasil pengujian tegangan pada kaki NodeMCU alat 2 33 4.3 Hasil pengukuran tegangan sensor DHT11 pada alat 1 31 4.4 Hasil pengukuran tegangan sensor DHT11 pada alat 2 31 4.5 Hasil Pengolahan Data Pengukuran Suhu dengan Titik Acuan 29ôC 37 4.6 Hasil Pengolahan Data Pengukuran Suhu dengan Titik Acuan 27ôC 38 4.7 Hasil Pengolahan Data Pengukuran dengan Titik Acuan 25ôC 38

4.8 Tabulasi Hasil Pengujian Alat 1 40

4.9 Tabulasi Hasil Pengujian Alat 2 40

4.10 Tabulasi Penulisan Hasil Pengukuran Alat 1 dan Alat 2 41

(11)

Nomor Judul Halaman Gambar

2.4 Sensor DHT11 7

2.5 Grafik NTC resistor terhadap temperatur dan prinsip kerja NTC 8

2.6 Sensor Kelembaban Kapasitif 9

2.7 ESP8266 Series 10

2.8 Wemos D1 Mini 11

2.9 NodeMCU 11

2.10 Pinout NodeMCU ESP8266 13

3.1 Skema sistem 20

3.2 Diagram blok 21

3.2 Typical circuit sensor DHT11 22

3.3 Pin DHT11 23

3.4 Skematik rangkaian DHT11 23

3.5 Pinout NodeMCU 23

3.6 Pinout Modeul WiFi ESP8266-12E 24

3.7 Proses website www.iotku.site diakses 25

3.8 Skematik rangkaian keseluruhan 26

3.9 Rangkaian alat NodeMCU dengan sensor DHT11 27

3.10 Diagram alir alat 28

3.11 Diagram alir proses menampilkan suhu 30

4.1 Alat Pengukur Suhu dan Kelembaban 32

4.2 Pengukuran tegangan NodeMCU (logika high) 31

4.3 Pengukuran tegangan NodeMCU (logika low) 32

4.4 Pengukuran tegangan pada sensor DHT11 33

4.5 Hasil pengujian koneksi WiFi Alat 1 33

4.6 Hasil pengujian koneksi WiFi Alat 2 34

4.7 Grafik hasil pengukuran suhu pada 3 titik acuan untuk alat 1 39 4.8 Grafik hasil pengukuran suhu pada 3 titik acuan untuk alat 2 39

(12)

4.9 Sebaran pengukuran dengan tingkat kepercayaan 95,45% 41

4.10 Batas Kesalahan Pengukuran Suhu Alat 1 42

4.11 Batas Kesalahan Pengukuran Suhu Alat 2 42

4.12 Grafik pengukuran kelembaban pada Suhu 29ôC 43 4.13 Grafik Pengukuran Kelembaban pada Suhu 27ôC 43 4.14 Grafik Pengukuran Kelembaban pada Suhu 25ôC 44

4.15 Halaman utama 45

4.16 Halaman daftar 45

4.17 Halaman masuk 46

4.18 Halaman sensor 47

4.19 Halaman pemantauan 48

4.20 Halaman peta standar 48

4.21 Halaman peta denah ruang 49

4.22 Halaman denah ruang dengan tampilan standar 50 4.23 Halaman denah ruang dengan tampilan biasa 50

(13)

Nomor Judul Halaman Lampiran

A Kode program pada NodeMCU 58

B Hasil Pengujian pada Titik Acuan 29^oC 61

C Hasil Pengujian pada Titik Acuan 27^oC 62

D Hasil Pengujian pada Titik Acuan 25^oC 63

E Hasil tampilan pada Serial Monitor software Arduino IDE 64 F Hasil pengukuran alat standar dan tampilan pada website hasil

pengukuran alat 1 dan alat 2 65

(14)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Manusia adalah makhluk yang membutuhkan kenyamanan. Berbagai faktor dapat mempengaruhi kenyamanan yang dirasakan oleh Manusia. Suhu dan kelembaban merupakan faktor yang perlu diperhatikan dalam berbagai aktivitas manusia. Suhu merupakan indikator panas atau dinginnya yang dirasakan oleh manusia. Manusia dapat merasa nyaman jika suhu yang dirasakan olehnya sesuai dengan tubuhnya. Manusia selalu berusaha untuk mendapatkan kondisi ternyamanannya selama beraktivitas dan mayoritas manusia beraktivitas atau menghabiskan waktunya di dalam ruangan [1].

Gedung/bangunan yang terlalu panas atau terlalu dingin akan menyebabkan penghuninya merasa tidak nyaman. Banyak ahli yang telah menjelaskan dampak negatif dari kondisi ruangan yang buruk terhadap performa penghuninya seperti kondisi ruang kerja yang tidak nyaman akan berpengaruh terhadap produktivitas kerja [2]. Kondisi ruangan yang baik adalah kondisi dimana sekurang-kurangnya 80%

penghuninya merasa nyaman berada di dalam ruangan itu [2].

Kebutuhan akan data mengenai kondisi ruangan telah mendorong manusia untuk membuat alat yang dapat mengetahui kondisi ruangan, salah satunya untuk mengetahui kondisi suhu dan kelembaban suatu ruangan [3]. Alat pengukur suhu dan kelembaban ruangan pada umumnya menggunakan thermohygrometer, yang dirasa kurang efektif karena pengecekan suhu dilakukan secara manual dan harus selalu memantau suhu ke dalam ruangan, namun dalam perkembangan teknologi saat ini dibutuhkan sebuah inovasi pemantau suhu dan kelembaban ruangan yang dapat memonitor secara berkala, tanpa harus di dalam ruangan [3]. Secara umum tujuan pemantauan adalah untuk mendapatkan data–data atau pandangan agar diperoleh umpan balik bagi kebutuhan tertentu [4].

Berdasarkan permasalahan tersebut sistem telemetri wireless bisa menjadi salah satu solusi, dengan memanfaatkan teknologi ini memungkinkan pengiriman data hasil akuisisi kondisi beberapa ruangan secara nirkabel dari sensor ke web server yang

(15)

kemudian disimpan di database sehingga dapat dipantau secara real-time kondisi ruangan setiap waktu [5].

Telemetri adalah proses pengukuran parameter suatu obyek (benda ruang, kondisi alam) yang hasil pengukurannya dikirimkan ke tempat lain melalui proses pengiriman data baik dengan menggunakan kabel maupun tanpa kabel (wireless), selanjutnya data tersebut dapat dimanfaatkan langsung atau dianalisa untuk keperluan tertentu [6], [7].

Dari permasalahan diatas, penulis tertarik mengimplementasikan sistem telemetri untuk memantau suhu dan kelembaban pada beberapa ruangan dan data dari hasil pengukuran tiap ruangan tersebut akan dikirimkan melalui jaringan wireless yang terkoneksi internet ke web server, sehingga untuk pemantauannya dapat diakses melalui website secara real time.

1.2. Rumusan Masalah

Dalam penelitian ini memiliki rumusan masalah yang akan diteliti, antara lain:

1. Bagaimana membuat alat yang dapat mendeteksi suhu dan kelembaban ruangan?

2. Bagaimana cara kerja sistem telemetri wireless untuk memantau suhu dan kelembaban menggunakan sensor DHT11?

3. Bagaimana cara mengirim data dari sensor melalui ESP8266 ke web server?

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu:

1. Membuat alat dan mengimplementasikan sistem telemetri suhu dan kelembaban pada beberapa ruangan dalam lingkup satu lantai dalam suatu bangunan.

2. Untuk memantau suhu dan kelembaban pada beberapa ruangan dari jarak jauh secara real time.

3. Menampilkan data suhu dan kelembaban ruangan melalui website.

(16)

1.4. Batasan Masalah

Perlu diberikan beberapa batasan permasalahan agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan. Adapun batasan masalah dari sistem yang dibuat ini adalah:

1. Alat ini menggunakan sensor DHT11 untuk mendeteksi suhu dan kelembaban dan NodeMCU ESP8266 untuk memproses data sekaligus mengirimkan data ke server.

2. Alat ini hanya mengukur suhu dan kelembaban pada dua ruangan dalam lingkup satu lantai dalam suatu bangunan

3. Hasil pembacaannya dapat dilihat pada website yang akan memantau dua ruangan

1.5. Manfaat Penelitian

Dengan pemanfaatan pemantauan suhu dan kelembaban ruangan petugas/user tidak perlu bolak balik masuk ruangan untuk melakukan pengecekan/pencatatan data suhu dan kelembaban. Pemantauan ini juga bermanfaat bagi penghuni agar dapat nyaman dalam beraktivitas dalam ruangan dan diharapkan dapat meningkatkan produktivitas kerjanya untuk menghasilkan produk terbaik atau inovasinya semakin lebih baik. Pada ruangan tertentu bermanfaat agar kondisi ruangan tetap terjagai sesuai suhu yang diinginkan atau ditentukan.

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika dalam penulisan skripsi ini sebagai berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisi mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Dalam bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan sistem kerja dari rangkaian. Teori pendukung seperti teori sensor

(17)

DHT11, teori NodeMCU ESP8266 dan beberapa teori yang dipakai dalam penjelasan yang dijadikan bahan penulisan.

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Bab ini meliputi: sistem perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dan diagram alir.

BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian dan analisa dari sistem alat yang telah dibuat untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat sesuai dengan diharapakan.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan yang diambil setelah melakukan pengujian dan analisa. Pada bab ini juga berisi tentang saran yang dianggap perlu untuk kesempurnaan dan kelengkapan penulisan.

(18)

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Sistem Telemetri

Telemetri adalah proses pengukuran parameter suatu obyek (benda, ruang, kondisi alam) yang hasil pengukurannya di kirimkan ke tempat lain melalui proses pengiriman data baik dengan menggunakan kabel maupun tanpa menggunakan kabel (wireless). Kata telemetri berasal dari bahasa yunani yaitu tele artinya jarak jauh sedangkan metron artinya pengukuran. Secara istilah telemetri diartikan sebagai suatu bidang keteknikan yang memanfaatkan instrumen untuk mengukur panas, radiasi, ketinggian, kecepatan atau property lainnya dan mengirimkan data hasil pengukuran ke penerima yang letaknya jauh secara fisik, berada diluar dari jangkauan pengamat atau user. Media pengiriman dengan sistem telemetri menggunakan kabel maupun tanpa menggunakan kabel (wireless), selanjutnya data tersebut dapat dimanfaatkan langsung atau perlu dianalisa. Secara umum sistem telemetri terdiri atas enam bagian pendukung yaitu objek ukur sensor, pemancar, saluran transmisi, penerima dan tampilan/display [8].

Sistem telemetri bertujuan untuk mengambil suatu data dari tempat yang lokasinya jauh dan mengirimkannya ke stasiun pusat untuk diolah. Penggunaan sistem telemetri banyak dijumpai dalam kehidupan sehari seperti pada pemantauan cuaca, tracking satelit, monitoring kendaraan, monitoring proses industri, dan sebagainya [9].

2.2. Suhu

Suhu pada umumnya diartikan sebagai besaran yang menyatakan derajat panas dinginnya suatu benda. Meski sebenarnya kita bisa merasakan panas dan dingin, kita tidak akan pernah bisa menentukan suhu dari suatu benda dengan tepat tanpa menggunakan bantuan alat pengukur suhu seperti termometer. Nilai temperatur atau suhu biasa dilambangkan dengan pangkat nol (⁰) yang dibaca sebagai “derajat” [10].

Kenyamanan thermal untuk Indonesia sesuai SNI T-14-1993-03 (tentang Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi Energi pada Bangunan Gedung) dibagi atas tiga bagian:

(19)

• Sejuk Nyaman : 20,5°C - 22,8°C

• Nyaman Optimal : 22,8°C - 25,8°C

• Hangat Nyaman : 25,8°C - 27,1°C

2.3. Kelembaban Udara

Kelembaban udara adalah banyak sedikitnya uap air yang terkandung dalam udara pada saat waktu tertentu. Ketika sinar yang masuk ke permukaan bumi maka akan menimbulkan perbedaan suhu di masing-masing wilayah. Begitu juga dengan pemanasan yang terjadi akan menyebabkan penguapan baik di darat maupun di laut.

Yang mana akan membentuk suatu gumpalan yang termuat atau terkumpul di udara.

Jadi kandungan uap yang terkumpul di udara ini disebut kelembaban udara.

Kelembaban udara tidak stabil namun berubah-ubah tergantung pada pemanasan yang terjadi. Jadi apabila semakin tinggi suhu udara di daerah atau kawasan tersebut maka akan semakin tinggi pula tingkat kelembaban udara di daerah atau kawasan tersebut.

Hal ini dikarenakan udara yang mengalami pemanasan akan merenggang dan kemudian diisi dengan uap air. Kelembaban uap air yang tekumpul dalam jumlah dan suhu tertentu dibandingkan dengan kandungan uap yang terkumpul di dalam udara disebut kelembaban relatif (Relative Humidity). Alat yang dipakai untuk mengukur kelembaban udara disebut dengan Hygrometer.

2.4. Sensor DHT11

DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP (One-Time Programmable) program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka modul ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. DHT11 ini termasuk sensor yang memiliki kualitas yang baik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter [12]. membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi- aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.

(20)

Sensor ini memiliki 4 kaki pin, dan terdapat juga sensor DHT11 dengan breakout PCB yang terdapat hanya memilik 3 kaki pin seperti gambar dibawah ini [11].

Gambar 2.4. Sensor DHT11

Spesifikasi:

• Tegangan masukan: 3 V – 5.5 V DC

• Rentang temperatur: 0 - 50 ° C kesalahan ± 2 ° C

• Kelembaban: 20 - 90% RH ± 5% RH error

Tabel 2.4 Karakteristik sensor suhu dan kelembaban udara

Model DHT11

Power supply 3 V - 5.5 V 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 0.1 Celsius 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

data

(21)

Di dalam DHT11 terdapat sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan modul sensor yang output-nya telah dikalibrasi secara digital. Keluaran dari DHT11 adalah digital.

2.4.1 Prinsip Kerja Pengukuran Suhu dengan Termistor

Termistor adalah jenis resistor yang nilai tahanan atau nilai resistansinya berubah seiring dengan suhu yang dikenakan pada termistor. Termistor berasal dari kata thermal resistor yang berarti resistor yang nilainya berubah berdasarkan suhu.

Termistor dibagi atas 2 jenis yaitu NTC atau Negative Temperature Coefficient dan PTC atau Positive Temperature Coefficient. Untuk mengukur suhu sensor DHT11 menggunakan termistor jenis NTC. Sensor termistor (NTC) dibuat melalui sintering bahan semikonduktif seperti keramik atau polimer. Jenis NTC memiliki nilai resistansi yang akan menurun jika suhu yang bekerja padanya meningkat atau bertambah panas.

Semakin tinggi suhu, maka arus yang dapat melalui resistor ini justru akan semakin besar.[13]

Gambar 2.5 Grafik NTC resistor terhadap temperatur dan prinsip kerja NTC

2.4.2 Prinsip Kerja Pengukuran Kelembaban dengan Sensor Kapasitif

Sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk mengukur atau mendefinisikan kelembaban uap air yang terkandung dalam udara. Kelembaban

(22)

relatif merupakan bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dengan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut. Sensor kelembaban terdiri dari dua elektroda yang terdapat substrat holding moisture diantara kedua elektroda tersebut.

Kelembaban berubah ketika terjadi perubahan konduktifitas atau perubahan kapasitansi diantara kedua elektroda. Perubahan kapasitansi ini diukur dan diproses oleh IC yang siap dibaca oleh microcontroller.[13]

Gambar 2.6 Sensor kelembaban kapasitif

2.5. ESP8266

ESP8266 adalah sebuah modul wifi yang berfungsi sebagai perangkat tambahan mikrokontroller seperti Arduino agar dapat terhubung langsung dengan wifi dan membuat koneksi TCP/IP. Modul ini membutuhkan daya sekitar 3.3 Volt dengan memiliki tiga mode wifi yaitu Station, Access Point dan Both (keduanya). Modul ini juga dilengkapi dengan prosesor, memori dan GPIO dimana jumlah pin bergantung dengan jenis ESP8266 yang kita gunakan. Sehingga modul ini bisa berdiri sendiri tanpa menggunakan mikrokontroller apapun karena sudah memiliki perlengkapan layaknya mikrokontroller. Firmware default yang digunakan oleh perangkat ini menggunakan AT Command, selain itu ada beberapa firmware SDK yang digunakan oleh perngkat ini berbasis opensource yang diantaranya adalah sebagai berikut:

a. NodeMCU dengan menggunakan basic programming lua.

b. MicroPython dengan menggunakan basic programming python.

c. AT Command denan mengginakan perintah perintah AT command [14].

(23)

Espresif system smart connectivity platform (ESCP) adalah sebuah alat yang bekinerja tinggi, intergritas tinggi dan juga tersedia wireless SOC (System on Chip) yang menjadikan perangkat ini dapat digunakan tanpa bantuan mikrokontroler lain, dirancang untuk ruang dan kekuatan yang digunakan pada mobile platforms yang menyediakan kemampuan besar sebagai penyedia wifi untuk sistem lain, Modul wifi ESP8266 dibagi menjadi beberapa jenis:

1. ESP8266 Module Series

Gambar 2.7 ESP8266 Series

Pada bagian pertama ini dapat dilihat berbagai macam model dari modul ESP8266, mulai dari esp-01 sampai dengan esp-14. Semua seri diatas hanyalah modul saja dan tidak dilengkapi dengan board tambahan sehingga harus dibuat boardnya sendiri. Selain itu modul ini memiliki kekurangan, kelebihan, dan fungsinya masing masing yang dapat di pilih sesuai dengan kebutuhan [15].

(24)

2. Wemos

Gambar 2.8 Wemos D1 Mini

Pada bagian kedua ini adalah wemos, perbedaan perangkat ini dengan ESP8266 series sebelumnya terdapat pada bagian board. perangkat ini sudah embeded dengan board dan USB UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), sehingga kita tidak perlu repot memasangkan board lagi dan menyediakan USB loader untuk upload program pada persangkat ESP8266 tersebut [15].

3. NodeMCU

Gambar 2.9 NodeMCU

Perangkat ketiga ini adalah NodeMCU, gambar yang dipaparkan diatas adalah NodeMCU V3 Lolin yang merupakan unofficial dari perangkat itu sendiri (karena official hanya sampai V2). Keistimewaan perangkat ini tidak berbeda jauh dengan Wemos, hanya saja perangkat ini lebih detail dan boardnya lebih nyaman untuk digunakan. ESP yang terpasang pada perangkat ini menggunakan ESP-12E [15].

NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMCU dilengkapi dengan mikro USB port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. NodeMCU

(25)

menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266 [12].

Bahasa Lua memiliki logika dan susunan pemorgaman yang sama dengan C hanya berbeda syntax. Jika menggunakan bahasa Lua maka dapat menggunakan tool Lua loader maupun Lua uploder. Selain dengan bahasa Lua NodeMCU juga support dengan sofware Arduino IDE dengan melakukan sedikit perubahan board manager pada Arduino IDE.

Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar support terhadap tool yang akan digunakan. Jika menggunakan Arduino IDE menggunakan firmware yang cocok yaitu firmware keluaran dari Ai-Thinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU [12].

NodeMCU merupakan sebuah open source platform IoT (Internet of Think) dan pengembangan kit yang menggunakan bahasa pemrograman Lua untuk membantu dalam membuat prototype produk IoT atau bisa dengan memakai sketch dengan adruino IDE. Pengembangan kit ini didasarkan pada modul ESP8266, yang mengintegrasikan GPIO, PWM (Pulse Width Modulation), IIC, 1-Wire dan ADC (Analog to Digital Converter) semua dalam satu board. GPIO NodeMCU ESP8266 seperti Gambar 2.10.

NodeMCU berukuran panjang 4.83 cm, lebar 2.54 cm, dan berat 7 gram. Board ini sudah dilengkapi dengan fitur WiFi dan Firmwarenya yang bersifat opensource.

Spesifikasi yang dimliki oleh NodeMCU sebagai berikut:

1. Board ini berbasis ESP8266 serial WiFi SoC (Single on Chip) dengan onboard USB to TTL. Wireless yang digunakan adalah IEE 802.11b/g/n.

2. 2 tantalum capasitor 100 micro farad dan 10 micro farad.

3. 3.3v LDO regulator.

4. Blue led sebagai indikator.

5. Cp2102 usb to UART bridge.

6. Tombol reset, port usb, dan tombol flash.

7. Terdapat 9 GPIO yang di dalamnya ada 3 pin PWM, 1 x ADC Channel, dan pin RX TX

8. 3 pin ground.

(26)

9. S3 dan S2 sebagai pin GPIO

10. S1 MOSI (Master Output Slave Input) yaitu jalur data dari master dan masuk ke dalam slave, sc cmd/sc.

11. S0 MISO (Master Input Slave Input) yaitu jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master.

12. SK yang merupakan SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock.

13. Pin Vin sebagai masukan tegangan.

14. Built in 32-bit MCU.

(27)

Gambar 2.10 Pinout NodeMCU ESP8266

1. RST: berfungsi mereset modul

2. ADC: Analog Digital Converter. Rentang tegangan masukan 0-1v, dengan skup nilai digital 0-1024

3. EN: Chip Enable, Active High

4. IO16: GPIO16, dapat digunakan untuk membangunkan chipset dari mode deep sleep

5. IO14: GPIO14; HSPI_CLK 6. IO12: GPIO12: HSPI_MISO

7. IO13: GPIO13; HSPI_MOSI; UART0_CTS 8. VCC: Catu daya 3.3V (VDD)

9. CS0: Chip selection

10. MISO: Slave output, Main input 11. IO9: GPIO9

12. IO10: GPIO10

13. MOSI: Main output slave input 14. SCLK: Clock

(28)

15. GND: Ground

16. IO15: GPIO15; MTDO; HSPICS; UART0_RTS 17. IO2: GPIO2; UART1_TXD

18. IO0: GPIO0 19. IO4: GPIO4 20. IO5: GPIO5

21. RXD: UART0_RXD; GPIO3 22. TXD: UART0_TXD; GPIO1

Modul WIFI ESP8266 yang terdapat pada NodeMCU menggunakan standar tegangan JEDEC (Joint Electron Devie Engineering Council) yaitu tegangan 3.3V untuk bisa berfungsi.

2.6. Hypertext Transfer Protocol (HTTP)

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) adalah sebuah protokol jaringan lapisan aplikasi yang digunakan untuk sistem informasi terdistribusi, kolaboratif, dan menggunakan hipermedia.

Protokol HTTP didefinisikan oleh Tim Berners-Lee dalam RFC 1945 versi 1.0 dan digunakan sejak tahun 1990. Penyempurnaan protokol HTTP menjadi versi 1.1 yang dispesifikasikan oleh IETF dengan RFC 2616. HTTP bersifat request – response, yaitu HTTP client (user agen misalnya) mengirimkan permintaan (request) ke HTTP server dan server merespon sesuai request tersebut. User agen sebagai contoh adalah Mozilla, Netscape, Google Chrome, atau browser berbasis teks contohnya Lynx atau links dan sebagainya.

Pada protokol HTTP terdapat 3 jenis hubungan dengan perantara proxy, gateway, dan tunnel. Proxy bertindak sebagai agent penerus, menerima request dalam bentuk Uniform Resource Identifier (URI) absolut, mengubah format request dan mengirimkan request ke server yang ditunjukan oleh URI. Gateway bertindak sebagai agen penerima dan menterjemahkan request ke protokol server yang dilayaninya.

Tunnel bertindak sebagai titik Relay antara dua hubungan HTTP tanpa mengubah request dan response HTTP. Tunnel digunakan jika komunikasi perlu melalui sebuah perantara dan perantara tersebut tidak mengetahui isi pesan dalam hubungan tersebut.

(29)

Perbedaan mendasar antara HTTP/1.1 dengan HTTP/1.0 adalah penggunaan hubungan persistent. HTTP/1.0 membuka satu koneksi untuk tiap permintaan satu URI, sedangkan HTTP/1.1 dapat menggunakan sebuah koneksi TCP untuk beberapa permintaan URI (persistent) (header Conection: keepAlive), kecuali jika client menyatakan tidak hendak menggunakan hubungan persistent (header Conection:

close). HTTP port TCP default adalah 80 [7].

2.7. Karakteristik Statik Pengukuran

Dalam setiap pengukuran, nilai hasil pengukuran yang didapatkan belum tentu sesuai dengan nilai yang sebenarnya. Untuk mengetahui tingkat kebenaran dari suatu hasil pengukuran dibutuhkan beberapa parameter yang dapat terukur secara kuantitatif. Beberapa parameter karakteristik pengukuran diantaranya adalah parameter akurasi, presisi, bias dan kesalahan. Parameter karakteristik statik pengukuran ini dihitung berdasarkan syarat teknis pada OIML yang menyebutkan batas minimum tingkat kepercayaan adalah 95,45% sehingga persamaan-persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut. [16]

2.7.1 Akurasi

Akurasi atau ketelitian adalah derajat kedekatan harga penunjukan alat ukur dengan harga penunjukan alat ukur standar yang dianggap benar. Akurasi mendefinisikan seberapa dekat hasil pengukuran atau eksperimen dengan nilai yang sebenarnya.

𝐴𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 = (1 − ^{𝐵𝑖𝑎𝑠+2𝜎}

𝑥_{𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟} ) 𝑥 100% (2.1)

𝑥̅ = ^∑^𝑛^𝑖=1^𝑥^𝑖

𝑛 (2.2)

𝜎 = √ ^∑ ^(𝑥^𝑖^−𝑥̅)²

𝑛 𝑖=1

𝑛−1 (2.3)

𝑥_𝑖 : Nilai pengukuran n : Jumlah data

𝑥̅ : Nilai rata-rata pengukuran

(30)

 : Standar deviasi

𝑥_{𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟} : Nilai pengukuran standar

2.7.2 Presisi

Presisi atau kebenaran atau ketepatan adalah derajat kedekatan dalam satu kelompok data pengukuran untuk input yang sama. Presisi merupakan kemampuan alat ukur untuk memberikan hasil pengukuran yang konsisten pada pengukuran berulang.

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑖 = (1 − ^2𝜎

𝑥̅) 𝑥 100% (2.4)

2.7.3 Bias

Bias adalah perbedaan harga rata-rata output alat ukur dengan harga benar untuk input yang sama. Bias menunjukan kecenderungan nilai pengukuran yang lebih besar atau lebih kecil dari suatu alat ukur dibandingkan dengan alat ukur standar. Persamaan bias ditunjukan sebagai berikut.

𝐵𝑖𝑎𝑠 = |𝑥_{𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟}− 𝑥̅| (2.5)

2.7.4 Kesalahan

Kesalahan atau error adalah perbedaan antara output pengukuran dengan harga benar suatu standar. Kesalahan merupakan perbedaan antara indikasi dan nilai sebenarnya dari sinyal yang terukur. [16]

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = (^{𝐵𝑖𝑎𝑠+ 2𝜎}

𝑥𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟 ) 𝑥 100% (2.6)

(31)

BAB 3

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

3.1. Gambaran Umum

Gambar 3.1 Skema sistem

Sistem telemetri wireless digunakan untuk memantau suhu dan kelembaban udara pada ruangan yang dapat dilakukan dari tempat yang berbeda. Sistem ini dapat memantau beberapa ruangan sekaligus sehingga dapat mempermudah proses pemantauan. Pada sistem yang dibangun ini, proses pengambilan data suhu dan kelembaban udara digunakan sensor DHT11. Sedangkan untuk proses pengiriman data hasil sensor, digunakan NodeMCU ESP8266. Data hasil pembacaan sensor dikirim dari sensor node ke server dengan menggunakan protokol HTTP, selanjutnya data hasil pengiriman tersebut akan ditampilkan dalam bentuk aplikasi web.

Dalam skenario skema sistem yang dibuat, terdapat dua ruangan yang masing- masing dipasang sensor suhu dan kelembaban menggunakan sensor DHT11 yang terhubung dengan NodeMCU ESP8266. Komponen utama yang terdapat pada skema sistem, yaitu:

(32)

1. Alat

Alat terdiri dari rangkaian sensor DHT11, NodeMCU ESP8266 dan catu daya 5 Volt. Alat mengirim data ke web server menggunakan HTTP request ke server melalui protokol HTTP.

2. Access point/Hotspot WIFI

Access point digunakan sebagai perantara komunikasi antara alat dan server.

Dalam perencanaan sistem digunakan access point/Hotspot WIFI yang sudah terkoneksi dengan internet.

3. Web Server

Server berfungsi untuk menerima dan mengolah data dari hasil sensing dari alat melalui protokol HTTP. Setelah berhasil web server menerima data dari alat, server akan mengirimkan HTTP respons ke alat, sebagai pemberitahuan bahwa proses pengiriman telah berhasil.

4. Web Browser

Suatu perangkat lunak yang terinstall pada komputer atau smartphone yang digunakan untuk menampilkan halaman website.

3.2. Diagram Blok

Gambar 3.2 Diagram blok

Penjelasan fungsi tiap blok dari diagram blok diatas sebegai berikut:

• Catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan

• Sensor suhu berfungsi untuk mendeteksi suhu

• Sensor kelembaban berfungsi untuk mendeteksi kelembaban Sensor Suhu

NodeMCU (ESP8266)

Internet Website

Catu Daya (5V)

Web Server Sensor

Kelembaban

(33)

• NodeMCU ESP8266 berfungsi sebagai pemroses dan pengirim data

• Web server berfungsi untuk menerima permintaan (request) dari alat dan memberikan respon ke alat dan web browser melalui protokol HTTP.

• Website berfungsi sebagai halaman informasi untuk menampilkan data.

3.3. Perangkat Keras 3.3.1. Catu Daya

Alat yang dibuat memerlukan catu daya 5 Volt untuk menjalankan NodeMCU dan sensor suhu dan kelembaban (DHT11). Catu daya yang digunakan pada perangkat ini berupa adaptor AC/DC yang dihubungkan dengan port micro USB pada NodeMCU, atau dengan menghubungkan catu daya 5 Volt ke pin Vin pada NodeMCU.

3.3.2. Sensor DHT11

Di dalam DHT11 terdapat sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan modul sensor yang output-nya telah dikalibrasi secara digital. DHT11 memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang akurat. Koefisien kalibrasi yang tersimpan dalam program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka modul ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. Sensor DHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data DHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal.

Gambar 3.2 Typical circuit sensor DHT11

NodeMCU

MCU Vcc

Data GND

(34)

Keluaran dari DHT11 ini bukanlah sinyal analog melainkan sinyal digital sehingga proses pengkonversian sinyal analog ke digital tidak diperlukan. DHT11 cocok untuk digunakan pada pembuatan alat pengukuran suhu dan kelembaban dalam ruangan. Modul DHT11 mempunyai 4 buah pin yaitu VCC, GND, DATA, dan NC (No Connect), yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 3.3 Pin DHT11 Gambar 3.4 Skematik rangkaian DHT11

3.3.3. NodeMCU ESP8266

NodeMCU merupakan sebuah open source platform IoT (Internet of Think) dan pengembangan kit yang digunakan dengan memakai sketch dengan adruino IDE.

Pengembangan kit ini didasarkan pada modul ESP8266.

Gambar 3.5 Pinout NodeMCU

data

(35)

NodemCU terdiri dari perangkat keras berupa System On Chip ESP8266 dari ESP8266 buatan Espressif System, juga firmware yang digunakan, yang menggunakan bahasa pemrograman scripting Lua. Namun NodeMCU telah me- package ESP8266 ke dalam sebuah board yang kompak dengan berbagai fitur layaknya mikrokontroler ditambah kapabilitas akses terhadap WiFi dan chip (CP2102) komunikasi USB ke serial. Sehingga untuk memprogramnya hanya diperlukan cukup menggunakan kabel USB (kabel data) persis seperti yang digunakan sebagai kabel data dan kabel charging smartphone Android, untuk membuka komunikasi serial peer to peer. Kecepatan komunikasi serial peer to peer yang digunakan adalah 115200 bit per detik atau sama dengan14.4 kilobyte per detik (1 byte = 8 bit).

Gambar 3.6 Pinout Modul WIFI ESP8266-12E

Modul WiFi yang digunakan adalah ESP8266-12E, modul WiFi ini berfungsi untuk mengirimkan data yang telah di proses oleh mikrokontroler ke web server melalui jaringan WiFi. NodeMCU merupakan sebuah sistem minimum yang didalamnya tersedia sebuah mikrokontroler dan modul WiFi, pada kali ini NodeMCU digunakan sebagai pengontrol dan pemroses dari sistem, sistem yang akan dibuat ini hanya membutuhkan sedikit pin dan sedikit memori sebagai pemroses, sehingga pemilihan NodeMCU untuk papan kontrol sudah tepat. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro usb port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun catu daya. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. Tombol reset digunakan untuk me-reset NodeMCU untuk booting kembali, seperti tombol reset di PC. Program yang sudah diletakkan didalam NodeMCU tidak akan hilang apabila tombol reset ditekan.

(36)

NodeMCU memiliki lampu LED (Ligth-Emitting Diode) kecil berwarna biru sebagai indikator aktifitas dari board. Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar mendukung terhadap tool yang akan digunakan.

3.4. Perangkat Lunak 3.4.1. Web Server

Web server adalah sebuah software yang memberikan layanan berbasis data dan berfungsi menerima permintaan dari HTTP atau HTTPS pada klien dan untuk mengirimkan kembali yang hasilnya dalam bentuk beberapa halaman web yang ditampilkan melalui web browser.

3.4.2. Web Browser

Untuk mengakses alamat www.iotku.site diperlukan suatu web browser.

Web browser merupakan suatu program atau software yang digunakan untuk menjelajahi internet atau untuk mencari informasi atau mengakses situs-situs yang ada di internet. Ada berbagai macam web browser seperti Mozilla Firefox, Google Chrome, Opera, Safari, Internet Explorer dan lain sebagainya. Web browser digunakan untuk mengakses dan menampilkan halaman informasi dan data yang ada di www.iotku.site.

(37)

3.5. Skematik Rangkaian Keseluruhan

Gambar 3.7 Skematik rangkaian keseluruhan

Pada rangkaian pin Vcc sensor DHT11 dihubungkan pin Vcc 3V NodeMCU, pin GND sensor DHT11 dihubungkan ke pin GND NodeMCU, dan pin Data sensor DHT11 dihubungkan ke pin D3 NodeMCU. Untuk catu daya 5 Volt dihubungkan melalui port mikro USB pada NodeMCU.

(38)

Gambar 3.8 Rangkaian Alat NodeMCU dengan sensor DHT11

Pada modul DHT11 terdapat dua resistor tipe SMD (Surface Mount Device).

SMD adalah komponen elektronik yang dibuat untuk digunakan dengan SMT (Surface Mount Technology). SMT dikembangkan untuk mencetak ataupun membuat papan sirkuit dengan komponen yang lebih kecil, lebih cepat, lebih efisien dan lebih murah. Resistor yang terdapat pada modul DHT11 terhubung pada kaki VCC dan kaki Data berfungsi untuk menghindari arus langsung yang masuk ke sensor sebelum masuk ke mikrokontroler (NodeMCU). Selain dilengakapi dengan resistor terdapat juga LED (Ligth-Emitting Diode) berwarna merah yang berfungsi sebagai lampu indikator.

(39)

3.6. Diagram Alir Alat

Gambar 3.9 Diagram alir alat

Alur kerja program dalam pengukuran suhu dan kelembaban yang dimulai dari inisialisasi program dimana mikrokontroler yang ada di NodeMCU akan melakukan inisialisasi meliputi nilai-nilai awal variabel, fungsi serta pengaturan berbagai perangkat. Kemudian sistem akan mencoba terhubung ke jaringan Wifi yang tersedia.

Apabila jaringan sudah terhubung, sensor DHT11 memulai mendeteksi suhu dan kelembaban kemudian mikrokontroler akan secara berkala membaca nilai data suhu

Inisialisasi

Mengirim data ke Web Server

Mengambil data dari sensor

delay NodeMCU terhubung ke

Web server

Ya

Tidak Mulai

Selesai

(40)

dan kelembaban dari sensor DHT11. NodeMCU akan mengambil data suhu dan kelembaban dari sensor DHT11. Data suhu dan kelembaban yang dibaca oleh NodeMCU akan dikirim ke web server.

Pengambilan dan pengiriman data oleh alat dilakukan pada interval waktu sekitar 10 detik. Setelah selesai pengambilan dan pengiriman 1 data maka alat akan melakukan proses ini diulang terus-menerus.

Apabila data suhu dan kelembaban tidak berhasil terkirim ke web server maka pada tahap ini akan kembali ke tahap sebelumnya yaitu mengambil data suhu dan kelembaban terbaru oleh NodeMCU dari sensor DHT11. Untuk kode program lengkap yang diupload pada NodeMCU dapat dilihat pada Lampiran 1.

(41)

3.7. Diagram Alir Web Server

Gambar 3.10 Diagram alir proses menampilkan suhu dan kelembaban Mulai

Menunggu HTTP request

Mencocokkan UID, Api Key,

data

Kirim respon

“error”

Kirim respon “sukses”

Tampilkan data di website Nilai < batas min

and Nilai > Batas max Kirim peringatan

ke email

Simpan data didatabase

Selesai Ya

Tidak Ya

Tidak

(42)

Selama dalam kondisi server aktif, server akan selalu berada pada kondisi untuk menunggu pengiriman data hasil sensing dari alat dalam bentuk HTTP request.

Apabila server tidak dapat menerima HTTP request dari alat, maka server akan mengirimkan respons ke alat, sebagai pemberitahuan bahwa server tidak menerima data dari alat, yaitu dengan status error. Jika server dapat menerima HTTP request dari alat, maka server akan langsung mengirimkan HTTP respons ke alat, sebagai pemberitahuan bahwa server sudah menerima data hasil sensing dari alat dengan ditandai status sukses. Untuk selanjutnya server melakukan penyimpanan data ke dalam database, untuk ditampilkan ke pada web site. Pada saat ada data suhu dan kelembaban yang nilainya melebihi atau kurang dari batas nilai yang ditentukan, maka server akan mengirim peringatan ke email.

(43)

BAB 4

PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1. Alat

Berdasarkan perancangan yang telah dibuat, hasil akhir dari pengerjaan ini adalah dua buah alat pengukur suhu dan kelembaban yang terlihat pada di bawah ini.

Gambar 4.1 Alat pengukur suhu dan kelembaban 4.2. Hasil Pengujian Alat

Pengujian dilakukan terhadap dua parameter yaitu suhu dan kelembaban yang hasil pemantauan yang terbaca ditampilkan melalui Web Server iotku.site yang dapat diakses melalui web browser pada komputer atau smartphone. Pengujian ini dilakukan didalam ruangan ukuran 2,5 m x 3 m terdapat 1 buah AC (Air Conditioner) dual inverter dengan merk LG tipe E06SV3, alamatnya di jalan Pasar 1 Tanjung Sari, Medan.

4.2.1. Pengujian NodeMCU ESP8266

Mikrokontroler ESP8266 yang terdapat pada NodeMCU sebagai pengendali utama. Pengujian terhadap pengendali bertujuan untuk mengetahui apakah NodeMCU dapat bekerja dengan baik atau tidak. Apakah kaki-kaki NodeMCU terhubung dengan pin konektor yang digunakan. Pengujian NodeMCU dilakukan dengan diberikan logika high tergangan yang terukur sekitar 3,3 V – 5 V. Dan apabila diberikan logika

(44)

low tegangan yang terukur mendekati 0 V. Nilai tersebut tertera pada datasheet NodeMCU ESP8266 sebagai pembanding pemeriksaan. Pengujian dilakukan dengan mengambil sampel yaitu D1, D2, D3, D4, D5, D6 dan D7.

Tabel 4.1 Hasil pengujian tegangan pada kaki NodeMCU Alat 1

Logika Tegangan

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

High 3,32 V 3,32 V 3,32 V 3,32 V 3.32 V 3,32 V 3,32V Low 0,01 V 0,01 V 0,05 V 0,02 V 0,02 V 0,04 V 0,02 V

Tabel 4.2 Hasil pengujian tegangan pada kaki NodeMCU Alat 2

Logika Tegangan

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

High 3,31V 3,31V 3,31 V 3,31 V 3,31 V 3,31 V 3,31 V Low 0,01 V 0,01 V 0,02 V 0,02 V 0,02 V 0,01 V 0,02 V

Data yang didapat dari pemberian logika high dan logika low pada NodeMCU yang diukur dengan menggunakan multimeter digital menunjukkan bahwa tegangan NodeMCU pada alat 1 berkisar 3,32 Volt untuk pemberian logika high dan 0,02 Volt untuk pemberian logika low. Pada alat 2 berkisar 3,31 Volt untuk pemberian logika high dan 0,01 Volt pemberian logika low. Nilai yang didapat sesuai dengan datasheet NodeMCU ESP8266. Dari pengujian ini, dapat dinyatakan kedua NodeMCU dalam kondisi baik dan dapat digunakan.

Gambar 4.2 Pengukuran tegangan NodeMCU (logika high) menggunakan multimeter

(45)

Gambar 4.3 Pengukuran tegangan NodeMCU (logika low) menggunakan multimeter

4.2.2. Pengujian Sensor DHT11

Pengujian sensor DHT11 dilakukan dengan mengukur nilai tegangan menggunakan multimeter ketika sensor sudah bekerja.

Tabel 4.3 Hasil pengukuran tegangan sensor DHT11 pada Alat 1 Tegangan Input Suhu (ºC) Kelembaban (%) Tegangan terbaca (V)

3.3 V 29.3 67 3,32

27.2 64 3,32

25.1 59 3,32

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran tegangan Sensor DHT11 pada Alat 2 Tegangan Input Suhu (ºC) Kelembaban (%) Tegangan terbaca (V)

3.3 V 29.2 69 3,31

27.1 65 3,31

25.4 58 3,31

Data yang didapat dari pembacaan yang diukur dengan menggunakan multimeter digital menunjukkan bahwa tegangan sensor sekitar 3,32 Volt pada alat 1 dan sekitar 3,31 Volt pada alat 2. Nilai yang didapat sesuai dengan datasheet sensor DHT11. Dari pengujian ini, dapat dinyatakan kedua sensor DHT11 dalam kondisi baik

(46)

Gambar 4.4 Pengukuran tegangan pada sensor DHT11

4.2.3. Pengujian Konektivitas WiFi

Tujuan pengujian ini adalah untuk memastikan bahwa Modul Wi-Fi ESP8266 bekerja dengan baik. Pengujian yang pertama dilakukan adalah memeriksa apakah modul WiFi ESP8266 dapat terkoneksi ke Access point/Hotspot WiFi yang menyediakan akses internet. Pengujian dilakukan dengan menyalakan alat dan menunggu sampai terhubung dengan Access Point/hotspot WiFi yang telah disetting sebelumnya. Hasilnya dapat dilihat di serial monitor pada software Arduino IDE.

Menunjukan bahwa modul WiFi ESP8266 dapat terkoneksi dengan baik dan mendapatkan IP Address dari Access Point.

Gambar 4.5 Hasil pengujian koneksi WiFi Alat 1

(47)

Gambar 4.6 Hasil pengujian koneksi WiFi Alat 2

4.2.4. Pengujian Program

Pengujian program dilakukan secara langsung yaitu dengan mengupload program menggunakan software Arduino IDE ke NodeMCU yang sudah dirangkai dengan sensor DHT11. Berikut kode program yang di upload:

#include "DHT.h"

#define DHTPIN D3

#define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ESP8266HTTPClient.h>

const char *ssid = "casper";

const char *password = "xxxxxxx";

void setup() {

Serial.begin(115200);

dht.begin();

delay(1000);

Serial.begin(115200);

(48)

WiFi.mode(WIFI_OFF);

delay(1000);

WiFi.mode(WIFI_STA);

Serial.print("Menghubungkan WiFi ke ");

Serial.println(ssid);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println("");

Serial.println("WiFi Terhubung");

Serial.println("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

void loop() { delay(2000);

float h = dht.readHumidity();

float t = dht.readTemperature();

if (isnan(h) || isnan(t) || h>100 || t>100) {

Serial.println(F("Gagal membaca dari sensor DHT!"));

return;

}

Serial.print("Suhu: ");

Serial.print(t);

(49)

Serial.print(" *C\n");

Serial.print("Kelembaban: ");

Serial.print(h);

Serial.print(" %\n");

HTTPClient http;

String m = WiFi.macAddress();

String uid = "FKEPP02TRY";

String apikey = "2187461e6cb57128bd8b5a356d49156c";

String responsetype = "esp8266";

String getData = "?id=" + uid + "&t=" + t + "&h=" + h + "&api_key=" + apikey +

"&response_type=" + responsetype + "&m=" + m;

String Link = "http://iotku.site/api/data/push" + getData;

http.begin(Link);

int httpCode = http.GET();

String payload = http.getString();

Serial.print("MAC Address: ");

Serial.println(m);

Serial.println(httpCode);

Serial.println(payload);

Serial.println("");

http.end();

delay(8000);

}

(50)

Setelah berhasil di upload, dilihat pada Serial Monitor software Arduino IDE terlihat hasilnya seperti Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 diatas.

4.2.5. Pengujian Suhu

Pengujian alat ukur untuk pengukuran parameter suhu dilakukan pada 3 titik pengukuran dengan data yang diambil tiap titik sebanyak 40 data. Pengambilan data dilakukan tiap sekitar 1 menit. Titik pengujian yang digunakan adalah 29ôC, 27ôC, 25ôC. Rincian data hasil pengujian di 3 titik suhu terlampir pada Lampiran 2 sampai dengan Lampiran 4. Data hasil pengukuran dibandingkan dengan data hasil pengukuran alat pembanding. Alat pembanding yang digunakan adalah Thermo Hygrometer HTC-1.

Hasil pengujian kemudian dianalisa untuk mendapatkan nilai ketelitian (akurasi), ketepatan (presisi), bias, kesalahan. Dihitung dengan menggunakan MS Excel. Pengolahan data hasil pengujian yang dikelompokkan sebagai berikut:

1. Pengujian suhu dengan titik acuan 29^oC

Berdasarkan data hasil pengujian pada Lampiran 2, didapatkan hasil pengolahan data seperti pada Tabel 4.5 di bawah ini.

Tabel 4.5 Hasil Pengolahan Data Pengukuran suhu dengan Titik Acuan 29^oC

ALAT 1 ALAT 2 ALAT

PEMBANDING

oC %RH ^oC %RH ^oC %RH

x̅ 29,2 68 29,2 69 29,1 57

σ 0,091 0,452 0,110 0,501 - -

Bias 0.1 11 0.1 12

Akurasi 99% 79% 99% 77%

Presisi 99% 99% 99% 99%

Kesalahan 1% 21% 1% 23%

Toleransi ± 0,2 ± 0,9 ± 0,2 ± 1

(51)

Tabel 4.6 Hasil Pengolahan Data Pengukuran Susu dengan Titik Acuan 27^oC

ALAT 1 ALAT 2 ALAT

PEMBANDING

x̅ 26,9 65 27 65 26,8 63

σ 0,171 0,714 0,160 0,464 - -

Bias 0,1 2 0,2 2

Akurasi 98% 95% 98% 95%

Presisi 99% 98% 99% 99%

Kesalahan 2% 5% 2% 5%

Tabel 4.7 Hasil Pengolahan Data Pengukuran dengan Titik Acuan 25^oC

ALAT 1 ALAT 2 PEMBANDING ^ALAT

x̅ 25,2 58 25,3 58 25,1 56

σ 0,331 1,122 0,321 1,008 - -

Bias 0,1 2 0,2 2

Akurasi 97% 92% 97% 93%

Presisi 97% 96% 97% 97%

Kesalahan 3% 8% 3% 7%

Data pengukuran suhu untuk 3 titik acuan tersebut dapat juga ditunjukkan dengan grafik seperti pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.

(52)

Gambar 4.7 Grafik hasil pengukuran suhu pada 3 titik acuan untuk alat 1

Gambar 4.8 Grafik Hasil Pengukuran suhu pada 3 titik acuan untuk alat 2 Bila ditabulasikan, hasil pengolahan data untuk setiap titik acuan di atas dapat dilihat pada Tabel 4.8 dan Tabel 4.9. Pengolahan data juga dilakukan untuk mendapatkan nilai toleransi yang merupakan batas kesalahan dari alat ukur untuk setiap titik pengukuran yang berbeda. Nilai batas kesalahan tersebut dilakukan dengan menggunakan pendekatan distribusi normal standar dengan ketentuan data sampel harus berjumlah lebih besar dari 30 sampel.

23 24 25 26 27 28 29 30 31

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Suhu

Data ke

Alat 1

Titik Acuan 29 C Titik Acuan 27 C Titik Acuan 25 C

23 24 25 26 27 28 29 30

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Suhu

Data ke

Alat 2

Titik Acuan 29 C Titik Acuan 27 C Titik Acuan 25 C

(53)

Tabel 4.8 Tabulasi Hasil Pengujian Alat 1

Titik Acuan

(^oC)

Akurasi (%) Presisi (%) Kesalahan (%) Toleransi

oC %RH ôC %RH ôC %RH ôC %RH

29 ^oC 99% 79% 99% 99% 1% 21% ± 0,2 ± 0,9

27 ^oC 98% 95% 99% 98% 2% 5% ± 0,3 ± 1,4

25 ^oC 97% 92% 97% 96% 3% 8% ± 0,7 ± 2,2

Tabel 4.9 Tabulasi Hasil Pengujian Alat 2

Titik Acuan

(^oC)

Akurasi (%) Presisi (%) Kesalahan (%) Toleransi

oC %RH ôC %RH ôC %RH ôC %RH

29 ^oC 99% 77% 99% 99% 1% 23% ± 0,2 ± 1

27 ^oC 98% 95% 99% 99% 2% 5% ± 0,3 ± 0,9

25 ^oC 97% 93% 97% 97% 3% 7% ± 0,6 ± 2,1

Berdasarkan keseluruhan data hasil pengukuran suhu tersebut, bahwa untuk alat 1 dan alat 2 dapat mengukur suhu dengan nilai akurasi dan presisi rata-rata 98%.

Dalam mengukur suatu besaran, tidak hanya diperlukan ketelitian (akurasi) tetapi juga ketepatan (presisi). Ketelitian menandakan kedekatan suatu nilai pengukuran terhadap nilai sebenarnya yang dianggap benar, sedangkan ketepatan merupakan pendekatan suatu kelompok data hasil pengukuran ketika diberi keadaan dengan input yang sama. Untuk memperkuat analisa hasil pengukuran, dilakukan pula analisa mengenai nilai kesalahan setiap titik pengukuran yang didapat dari perhitungan nilai rata-rata pengukuran alat 1 alat 2 dan nilai rata-rata pengukuran alat pembanding.

Dari hasil pengolahan pengukuran tersebut, dilanjutkan untuk menentukan batas kesalahan dari tiap titik acuan kedua alat. Dengan menggunakan nilai rata-rata dan standar deviasi dari 40 sampel hasil pengukuran tiap titik acuan, didapatkan dengan menggunakan pendekatan distribusi normal standar sehingga diperoleh tingkat kepercayaan hasil pengukuran sebesar 95,45% dengan ketentuan interval hasil pengukuran ±2σ. Sehingga dapat disimpulkan bahwa tiap titik pengukuran memiliki sebaran seperti pada Gambar 4.9.

(54)

Gambar 4.9 Sebaran Pengukuran dengan Tingkat Kepercayaan 95,45%

Ketentuan interval hasil pengukuran ±2σ tersebut merupakan juga nilai dari batas kesalahan alat yang dibuat, yang dapat dikatakan nilai toleransi seperti yang terlihat pada tabel pengolahan data dan hasil pengujian. Sehingga hasil pengukuran untuk setiap titik acuan dapat ditulis dengan µ ± 2σ dan memiliki tingkat kepercayaan 95,45% yang terpaparkan melalui Tabel 4.10 serta Gambar 4.10 dan Gambar 4.11.

Tabel 4.10 Tabulasi Penulisan Hasil Pengukuran Alat 1 dan Alat 2

Titik Acuan (^oC)

Hasil Pengukuran

Alat 1 Alat 2

Suhu (°C) Kelembaban (%) Suhu (°C) Kelembaban (%)

29 29.2 ± 0,2 68 ± 0,9 29.2 ± 0,2 69 ± 1

27 26.9 ± 0,3 65 ± 1,4 27 ± 0,3 65 ± 0,9

25 25.2 ± 0,7 58 ± 2,2 25.3 ± 0,6 58 ± 2

(55)

Gambar 4.10 Batas Kesalahan Pengukuran Suhu Alat 1

Gambar 4.11 Batas Kesalahan Pengukuran Suhu Alat 2

29.4