SISTEM PENGIRIMAN DATA SUHU SECARA WIRELESS MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ATMEGA328 DAN PEMOGRAMAN BAHASA C
Wahyuni
(1), Nurul Hamdi. S.T.,M.Kom
(2)S-1 Teknik Informatika Fakultas Ilmu Komputer, Universitas U’Budiyah Indonesia
Jl. Alue Naga, Tibang, Kec. Syiah Kuala, Banda Aceh-Indonesia
Email: [email protected]
(1),
(2)ABSTRAK
Dalam proses mengambil data suhu biasanya mengambil data suhu pada tempat objek penelitian baik dalam sebuah ruangan inkubasi yang kadangkala mempunyai tingkat bahaya yang tinggi bagi manusia. Sedangkan pengambilan data suhu yang biasa dilakukan adalah pengambilan data dilakukan dengan pengguna menetap pada tempat ruang objek tersebut. Jika tempat tersebut mempunyai sesuatu yang membahayakan bagi pengguna seperti radiasi dan lainnya maka akan mempengaruhi di pengguna. Maka oleh sebab itu diperlukan sebuah alat pendeteksi suhu dan kelembaban yang dapat ditinggalkan di tempat objek penelitian dan pengguna dapat merekam data suhu secara jarak jauh diluar ruangan. Tujuan penelitian ini adalah membuat system monitor atau pembacaan data suhu dengan menggunakan sensor suhu LM35 , Radio Frekuensi NRF24201 dan mikrokontroler secara jarak jauh baik didala ruangan maupun diluar ruangan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat yang dirancang dapat bekerja dengan baik pada jarak 1 s/d 35 meter dan Data suhu yang diterima oleh thermometer sedikit berbeda dengan sensor suhu DHT11 akan tetapi secara umum mempunyai peningkatan suhu serta Jarak pancar yang diterima oleh rangkaian penerima adalah 37 meter sedangkan diatas 37 meter data tidak terbaca secara sempurna atau tidak terbaca. Keyword: Suhu, Termometer, Mikrokontroler, Wireless
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem informasi suhu merupakan salah satu teknologi system informasi yang memberikan informasi bagaimana keadaaan suhu lingkungan saat ini. Oleh sebab itu dengan informasi suhu tersebut maka masyarakat dapat mengambil kebijakan atas
kerja-kerja mereka dengan
mempertimbangakan keadaan suhu yang terjadi.
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu khususnya untuk bidang meteorologi. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa dan sebagian lagi adalah Thermometer Digital. Thermometer digital adalah sensor yang bisa mengirim sinyal elektrik mengenai suhu
kemudian sinyal itu diubah menjadi tampilan digital pada layar dan menunjukkan suhu
Dalam proses mengambil data suhu biasanya mengambil data suhu pada tempat objek penelitian baik dalam sebuah ruangan inkubasi yang kadangkala mempunyai tingkat bahaya yang tinggi bagi manusia. Sedangkan pengambilan data suhu yang biasa dilakukan adalah pengambilan data dilakukan dengan pengguna menetap pada tempat ruang objek tersebut. Jika tempat tersebut mempunyai sesuatu yang membahayakan bagi pengguna seperti radiasi dan lainnya maka akan mempengaruhi di pengguna. Maka oleh sebab itu diperlukan sebuah alat pendeteksi suhu dan kelembaban yang dapat ditinggalkan di tempat objek penelitian dan pengguna dapat merekam data suhu secara jarak jauh diluar ruangan. Perangkat pendeteksi ini berupa perangkat pengirim dan perangkat penerima. Pada perangkat pengirim terdapat sensor suhu dan kelembaban dan pengolah data mikrokontroler serta modul pengiriman data secara wireless ke
perangkat penerima. Sedangkan pada perangkat penerima terdiri atas modul penerima secara wireless dan pengolah data mikrokontroler serta diakhiri dengan penampilan output data berupa layar LCD.
.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah yang dipaparkan maka masalah yang dirumuskan adalah bagaimana membuat system monitor atau pembacaan data suhu dengan menggunakan sensor dan NRF24201 secara jarak jauh menggunakan media transfer secara wireless menggunakan modul transceiver radio Frekuensi.
1.3 Batasan Masalah
Ruang lingkup penelitian ini dibatasi agar permasalahan tidak meluas. Penelitian ini hanya membahas mekanisme cara kerja penghantaran data suhu dengan metoda wireless sebagai media transfer data dengan menggunakan Radio Frekuensi NRF24201 dan Mikrokontroler ATMEGA328.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan penelitian ini adalah membuat system monitor atau pembacaan data suhu dengan menggunakan sensor suhu LM35 , Radio Frekuensi NRF24201 dan mikrokontroler secara jarak jauh baik didala ruangan maupun diluar ruangan.
1.5 Manfaat Penelitian
Berdasarkan tujuan penelitian maka tujuan penelitian ini adalah :
1. Sebagai perangkat yang dapat membantu para peneliti/praktisi dalam mengambil data pada lokasi objek yang berbahaya seperti lokasi tempat yang mempunyai radiasi yang tidak baik bagi manusia.
2. Sebagai perangkat tambahan monitoring data suhu dan kelembaban secara real-time yang dipasang pada rumah atau pun lembaga riset.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Suhu (Temperatur)
Suhu merupakan besaran yang dimiliki bersama dua sistem dalam keadaan seimbang termal. Suhu diukur dalam satuan derajat Celcius (0C), derajat Reaumur (0R), derajat
Fahrenheit (0F) dan derajat Kelvin. (Roborace,
2011:22). Untuk lebih mengenai standar baku suhu jelasnya terlihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Standar Baku Suhu NO Satuan derajat Titik Beku Banyak derajat Titik didih 1 0C 00 100 1000 2 0R 00 80 800 3 0F 320 180 2120 4 0K 2730 100 3730
2.2 Sistem Komunikasi Radio Untuk
Transmisi Digital
Sinyal analog yang mengandung informasi asli disebut dengan baseband signal. Bila sinyal baseband ini memiliki frekuensi yang lebih rendah, maka sinyal ini harus digeser ke frekuensi yang lebih tinggi untuk memperoleh transmisi efisien. Hal ini dilakukan dengan mengubah-ubah amplitudo, frekuensi atau fasa dari suatu sinyal pembawa yang berfrekuensi lebih tinggi yang disebut sinyal pembawa (carrier). Proses ini disebut modulasi, modulasi didefinisikan sebagai proses yang mana beberapa karakteristik dari pembawa diubah-ubah berdasarkan gelombang pemodulasinya. Pada sistem modulasi terdapat dua macam yaitu modulasi analog dan modulasi digital.
Teknik modulasi sinyal analog : a. Amplitudo Modulation (AM)
Amplitude Modulation (AM) Merupakan proses modulasi yang mengubah amplitudo sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal informasinya. Sehingga dalam modulasi Amplitude Modulation (AM), frekuensi dan fasa yang dimiliki sinyal pembawa tetap, tetapi amplitudo sinyal pembawa berubah sesuai dengan informasi.
Gambar 2.1 Amplitudo Modulation b. Frekuensi Modulation (FM)
Frequency Modulation (FM) merupakan suatu proses modulasi dengan cara mengubah frekuensi gelombang pembawa sinusoidal, yaitu dengan cara menyisipkan
sinyal informasi pada gelombang pembawa tersebut. Sinyal informasi ditumpangkan ke sinyal carrier atau sinyal pembawa.
Gambar 2.2 Frequensi Modulation c. Phase Modulation (PM)
Phase Modulation (PM) merupakan proses modulasi yang mengubah fasa sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal informasinya. Sehingga dalam modulasi phase modulation (PM) amplitudo dan frekuensi yang dimiliki sinyal pembawa tetap, tetapi fasa sinyal pembawa berubah sesuai dengan informasi.
Gambar 2.3 Phase Modulation
2.2.1 Data Digital Dan Sinyal Analog
Sinyal analog adalah Public Telephone Network. Perangkat yang dipakai adalah modem (modulator-demodulator) yang mengubah data digital ke sinyal analog (modulator) dan sebaliknya mengubah sinyal analog menjadi data digital (demodulator) (Chandra, 2005:51)
Teknik-teknik encoding yang digunakan dalam kombinasi komunikasi ini adalah:
1. Amplitudo Shift Keying (ASK) 2. Frequency Shift Keying (FSK) 3. Phase Shift Keying (PSK)
2.2.2 Data Analog Dan Sinyal Digital
Proses transformasi data analog ke sinyal digital dikenal sebagai digitalisasi.. 2 Data digital dapat ditransmisikan
menggunakan NRZ-L.
3 Data digital dapat disandaikan sebagai sinyal digital memakai kode selain NRZ-L. dengan demikian diperlukan tahap tambahan.
4 Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog menggunakan menggunakan salah satu teknik modulasi yang sudah dijelaskan sebelumnya.[4]
Codec (coder-decoder) adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah data analog menjadi data digital untuk transmisi dan kemudian mendapatkan kembali data analog asal dari data digital. Dua teknik yang digunakan dalam codec adalah :
1. Pulse Code Modulation 2. Delta Code Modulation
.
2.3 Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O.
2.3.1 Cara Kerja Sistem Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama.
Sistem Mikrokontroler secara umum (Malik, 2005:23) terdiri dari:
a. Sistem Input Komputer yaitu Piranti input menyediakan informasi kepada sistem komputer dari dunia luar. Dalam sistem komputer pribadi, piranti input yang paling umum adalah keyboard. Komputer mainframe menggunakan keyboard dan pembaca kartu berlubang sebagai piranti inputnya.
b. Sistem Output Komputer yaitu Piranti output digunakan untuk berkomunikasi informasi maupun aksi dari sistem komputer dengan dunia luar.
c. Dalam mikrokontroler umumnya hanya ada satu program yang bekerja dalam suatu aplikasi. CPU M68HC05 mengenali hanya 60 instruksi yang berbeda. Karena itu sistem komputer ini sangat cocok dijadikan model untuk mempelajari dasar dari operasi komputer karena dimungkinkan untuk menelaah setiap operasi yang dikerjakan.
d. Clock dan Memori Komputer yaitu Sistem komputer menggunakan osilator clock untuk memicu CPU mengerjakan satu instruksi ke instruksi berikutnya dalam alur yang berurutan.
e. Program Komputer yaitu Program digambarkan sebagai awan karena sebenarnya program adalah hasil
imajinasi seorang programmer. Komponen utama dari program adalah instruksi-instruksi dari instruksi set CPU.
2.3.2 Jenis-Jenis Mikrokontroler
Mikrokontroler memiliki jenis yag berbeda -beda dan sangat banyak variasi yang terdapat dipasaran (David, 2011:2), yang sering digunakan dan banyak terdapat di pasaran adalah sebagai berikut.
a. AMCC: Hingga Mei 2004, mikrokontroler ini masih dikembangkan dan dipasarkan oleh IBM, hingga kemudian keluarga 4xx dijual ke Applied Micro Circuits Corporation. Type yang dikeluarkan adalah
403 PowerPC CPU (PPC 403GCX)
405 PowerPC CPU (PPC 405EP, PPC 405GP/CR, PPC 405GPr, PPC NPe405H/L)
440 PowerPC Book-E CPU (PPC 440GP, PPC 440GX, PPC 440EP/EPx/GRx, PPC 440SP/SPe) b. ATMEL
Atmel AT91 series (ARM THUMB architecture)
AT90, Tiny & Mega series – AVR (Atmel Norway design)
Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 architecture)
MARC4
c. Cypress MicroSystems seperti CY8C2xxxx (PSoC)
d. Freescale Semiconductor : Hingga 2004, mikrokontroler ini dikembangkan dan dipasarkan oleh
Motorola, yang divisi
semikonduktornya dilepas untuk mempermudah pengembangan Freescale Semiconductor. 8-bit (68HC05 (CPU05), 68HC08 (CPU08), 68HC11 (CPU11)) 16-bit (68HC12 (CPU12), 68HC16 (CPU16), Freescale DSP56800 (DSPcontroller))
32-bit (Freescale 683XX (CPU32),
MPC500, MPC 860
(PowerQUICC), MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)
2.3.3 Arduino
Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega32. Board ini
memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini 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 (Lingga, 2006:12).
2.3.4 Fitur Arduino
Menurut Iswanto (2008:34) bahwa Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
1. 1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.
Gambar 2.4. Arduino Board Tabel 2.2. Fitur Arduino Board
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka
beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.
Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai. Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan analogWrite () fungsi.
SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.
LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem mengukur dari tanah sampai 5 volt..
2.4 Sensor SHT11
SHT11merupakan multi sensor untuk kelembaban dan temperatur secara digital. Produk ini mulai dipasar February 2002 yang diproduksi oleh SENSIRION company di Zurich (Switzerland) (Wasito, 2006:98)
Gambar 2.5 DT-Sesnse SHT11 SHT11 dapat diaplikasikan dalam bermacam-macam bidang seperti : automotif, medis, weather stations, penyimpanan barang, HVAC (Ventilation and air conditioning system), data logging, danalat ukur.
Spesifikasi perangkat keras dari SHT11 adalah :
1. Range suhu : -40ºC (-40ºF) hingga +123,8ºC (+254,9ºF).
2. Akurasi suhu : ± 0,5ºC pada 25ºC.
3. Range kelembaban : 0 – 100% RH (Relative Humidity).
4. Akurasi RH absolute : ± 3,5% RH. 5. Faktor bentuk : 8 pin DIP.
6. Konsumsi daya rendah (tipikal 30μW). 7. Tegangan supply +5 VDC.
Cara penggunaan SHT11 yaitu dengan memberi tegangan +5 VDC pada pin VCC dan Ground pada pin GND SHT11. Agar SHT11 bisa digunakan untuk membaca suhu dan kelembaban pada suatu tempat, maka harus menggunakan program, dan dibutuhkan mikrokontroller untuk memasukan program tersebut ke chip mikrokontroller.
2.5 Modul Radio Frekuensi NRF24201
Modul radio frekuensi NRF24201 adalah suatu alat transmitter sekaligus receiver untuk komunikasi data serial wireless multichannel yang mendukungTTL, RS232, dan RS485. Modem radio ini berfungsi untuk mengirim dan menerima (komunikasi data) data digital secara wirelessdengan jarak jauh, yaitu rentang jarak antara 100-800 m (Singo, 2011:1)
Gambar 2.6 Modem Radio Frekuensi NRF24201
Modem NRF24201 ini memiliki beberapa keistimewaan dan yang membedakan dengan modem radio wireless.
1. Frekuensi pembawa: 433/450/868MHz. 2. Antarmuka : RS232/RS485/TTL. 3. Banyaknya kanal : 8 kanal.
4. Baud rate :
1200/2400/4800/9600/19200/38400bps. 5. Proses pengiriman data tak terlihat.
6. Modulasi : GFSK (Gausian Frequency Shift Keying).
7. Half duplex : waktu pergantian antara mengirim dan menerima yaitu 10ms.
8. Konsimsi daya rendah. 9. Rendah BER (Bit error Rate).
2.6 Sistem Pengiriman Suhu
Menggunakan Modul Radio Frekuensi NRF24201
Sistem pengiriman suhu yang digunakan modul NRF24201 adalah dengan
menggunakan port TX atau port transfer data dan akan diterima pada modul RX atau port receiver pada modul penerima NRF24201.
Sistem pancaran gelombang modul RF24201 adalah Omnidirectional atau kesegala arah.
3. METODE PENELITIAN
3.1 Prinsip Kerja Sistem
Secara umum sistem yang terdapat pada Gambar 3.1 terdiri atas dua sistem yaitu sistem pemancar dan sistem penerima. Pada sistem pemancar terdiri atas sensor suhu, mikrokontroler dan radio transmitter. Proses pemasangannya pada sensor suhu terdapat tiga pin yang masing-masing pin adalah pin Vcc, pin Ground dan pin data. Pin data sensor suhu dihubungkan ke pin analog pada mikrokontroler. Sedangkan penghubung antara mikrokontroler dan radio trasnmitter adalah pin TX mikrokontroler dihubungkan ke pin TX Radio Transmitter. Dari radio tranmitter inilah data suhu dikirimkan ke sistem penerima.
Di sini adalah diagram blok Sistem
Sensor Suhu (1) Mikrokontroler (5) Komputer (6) Mikrokontroler (2) Radio Receiver (4) Radio Transmitter (3)
Gambar 3.1 Diagram blok system
Keterangan Gambar 3.1 :
1. Sensor Suhu : Mengukur suhu dan kelembaban
2. Mikrokontroler : Sebagai pengolah data dari sensor
3. Transmitter : Sebagai pengirim data pada modul radio 4. Receiver : Sebagai penerima data
pada modul radio 5. Mikrokontroler : Sebagai pengolah data
dari sensor
6. Komputer : Sebagai penyaji informasi suhu
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam
perancangan dan pengujian adalah sebagai berikut:1. Arduino Uno R3 2. Catu daya 3. Avometer 4. PC / Laptop
5. Perangkat Lunak (Arduino IDE) 6. Kabel USB Board Arduino Uno 7. Modul Pemancar RF
8.Modul Penerima RF
3.3 Perancangan Siste
Dalam perancangan suatu sistem monitoring tingkat suhu itu harus mempunyai kualitas hasil pengukuran yang baik, karena mempengaruhi pemilihan type sensor, dan power supply yang mendukung proses system monitoring ini.
Sensor yang dipilih harus yang berakurasi tinggi, tahan terhadap gangguan dari luar, mempunyai respon yang cepat terhadap perubahan juga mudah dikontrol oleh microcontroller terutama oleh ATMEGA328. Sensor suhu merupakan sensor dengan teknologi digital dan tingkat ketelitian yang cukup tinggi.
Dari gambar 3.2 terlihat awal proses berupa pendeteksian apakah hubungan komunikasi antara 2 modul transceiver RF telah tersedia. Fungsi alat berlangsung selama tidak ada komunikasi antara mikrokontroler dengan mikrokontroler penampil data. Hasil pengukuran oleh sensor akan diproses di mikrokontroler, lalu dikirim menggunakan komunikasi wireless terus menerus selama masih terjadi hubungan dengan modul receiver RF lalu hasil proses setelah itu akan di tampilkan di Komputer. Begin Pengukuran sensor suhu Pengolahan data oleh mikrokontroler Komputer Komunikasi Data menggunakan wireless Pengolahan data Oleh Mikrokontroler END
Gambar 3.2 Flowchart Sistem
3.4 Perancangan Rangkaian Pemancar
dan Penerima
Sistem perancangan rangkaian yang dibangun mempunyai 2 rangkaian yang terpisah yaitu rangkaian pemancar dan rangkaian penerima. Disisi rangkaian pemancar menggunakan komponen sensor suhu sebagai pengambil data selanjutnya adalah mikrokontroler sebagai pengolah data. Hasil olehan data dikirimkan ke rangkaian penerima menggunakan komponen transmitter NRF24L01. Hasil kiriman data diterima oleh Transmitter NRF24L01 pada sisi rangkaian penerima dan dilnajutkan ke mikrokontroler
sebagai pengolah data untuk dapat ditampilkan ke Komputer seperti terlihat pada gambar 3.3
Transceiver 2.4GHz nRF24L01 Transceiver 2.4GHz nRF24L01 RANGKAIAN PEMANCAR RANGKAIAN PENERIMA . Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Suhu
Wireless
Pada Gambar 3.4 dapat dilihat desain perangkat pemancar. Pada desain ini terdiri atas kotak penutup yang didalamnya terdapat minimum sistem mikrokontroler, baterai 9 volt dan pemancar RF, sedangkan pada sisi luar terdapat sensor suhu yang terhubung dengan minimum sistem mikrokontroler.
Sensor Suhu Baterai Minsis Microkontroller Pemancar RF Modul
Kotak Bersama Penutup
Gambar 3.4 Desain Perangkat Pemancar Suhu
Pada Gambar 3.5 dapat dilihat desain perangkat penerima. Pada desain ini terdiri atas kotak penutup yang didalamnya terdapat minimum sistem mikrokontroler, baterai 9 volt, pemancar RF, sedangkan pada sisi luar terdapat Komputer sebagai penampil suhu yang dikirimkan oleh perangkat pemancar yang terhubung dengan minimum sistem mikrokontroler. Baterai Minsis Microkontroller Penerima RF Modul
Kotak Bersama Penutup
Komputer
Gambar 3.5 Desain Perangkat Penerima Suhu
3.5 Perancangan Perangkat Lunax
Perangkat lunak yang digunakan adalah sebuah system yang dirancang khusus menggunakan pemrograman CodeVision AVR. Program ini diharapkan mampu mendeteksi dan mengirimkan data suhu sekaligus menampilkannya dalam Komputer. Flowchart sistem dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Start
Inisialisasi Baud Rate
Inisialisasi Sensor
Baca Sensor Suhu 1 2 3 4 5 6 7 Proses Sensor Suhu
Pada Mikrokontroler Data Suhu Komunikasi RF wireless Y T 8 Terima data 9 10 Proses Sensor Suhu Pada Mikrokontroler
Tampil Data Suhu pada Komputer
Start
Gambar 3.4 Flowchart pengukuran sensor suhu
Penjelasan Flowchart pada gambar 3.4 sebagai berikut :
1. Awal suatu program.
2. Melakukan inisialisasi komunikasi serial UART yaitu pada baudrate 9600 bps.
3. Inisialisasi pada sensor suhu 4. Baca data yang diperoleh dari
5. Proses pengolahan data pada mikrokontroler .
6. Nilai suhu yang dihasilkan dari mikrokontroler
7. Komunikasi via wireless
8. Proses penerimaan data pada mikrokontroler .
9. Nilai suhu yang dihasilkan dari mikrokontroler
10. Tampilkan pada Komputer
3.6 Metode Pengujian
Pembuatan sistem secara keseluruhan mempunyai tahapan pengujian untuk tiap-tiap komponennya, diantaranya adalah:
1. Pengujian sistem diawali dengan pengujian bekerja atau tidak bekerjanya mikrokontroler yaitu dengan memasukkan program sederhana menghidupkan lampu LED pada modul mikrokontroler.
2. Pengujian sensor suhu dilakukan dengan
menghubungkan sensor suhu dengan Multitester dengan memberikannya tegangan 5 volt ke sensor suhu. Selanjutnya menghitung tegangan output dengan memberi suhu panas pada sensor suhu.
3. Pengujian modul wireless dilakukan
dengan mengirimkan sebuah karakter dari modul pemancar ke modul penerima.
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Arduino Uno R3
Pengujian sistem arduino uno r3 dilakukan dengan memprogram sistem arduino uno r3 untuk membuat Pin.4 menjadi nilai positif negative 0 dan 1 yang diulang-ulang dengan delay 100 ms. kemudian keluaran tegangan dari Pin.4 akan diukur dengan avometer.
4.1.1 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan catu daya ke arduino.
2. Hubungkan arduino dengan Kabel USB Board.3. Buka Arduino IDE.
4. Selanjutnya aktifkan komputer dan jalankan program Arduino IDE 5. Upload program Blink Test, program dapat dilihat pada Gambar 4.1 int led = 13; void setup() { pinMode(led, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(led, HIGH); delay(1000); digitalWrite(led, LOW); delay(1000); }
Gambar 4.1 Program Blink Test
4.1.2 Hasil Pengujian Blink Test
Hasil pengujian blink test dapat dilihat pada Gambar 4.2. pada gambar terlihat lampu led berkedip-kedip setiap 1 detik.
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Blink Test
4.2 Pengujian Sensor Suhu
Pengujian sensor suhu dilakukan dengan menguji kinerja dari sensor DHT11 dan dibandingkan dengan thermometer ruangan.
Pengujian sensor temperatur ini bertujuan untuk melihat tingkat akurasi sensor DHT11.
#define DHT11_PIN 0 // ADC0 byte read_dht11_dat()
{
byte i = 0; byte result=0; for(i=0; i< 8; i++) {
while(!(PINC &
_BV(DHT11_PIN))); // wait for 50us delayMicroseconds(30);
if(PINC & _BV(DHT11_PIN)) result |=(1<<(7-i));
while((PINC & _BV(DHT11_PIN))); // wait '1' finish } return result; } void setup() { DDRC |= _BV(DHT11_PIN); PORTC |= _BV(DHT11_PIN); Serial.begin(9600); Serial.println("Ready"); } void loop() {
byte dht11_dat[5]; byte dht11_in;
byte i;// start condition
PORTC &= ~_BV(DHT11_PIN); delay(18); PORTC |= _BV(DHT11_PIN); delayMicroseconds(40); DDRC &= ~_BV(DHT11_PIN); delayMicroseconds(40); delayMicroseconds(80); for (i=0; i<5; i++) {
dht11_dat[i] = read_dht11_dat(); DDRC |= _BV(DHT11_PIN); PORTC |= _BV(DHT11_PIN); byte dht11_check_sum = dht11_dat[0]+dht11_dat[1]+dht11_dat[ 2]+dht11_dat[3 if(dht11_dat[4]!= dht11_check_sum) { Serial.println("DHT11 checksum error"); } Serial.print("temperature = "); delay(2000); }
Gambar 4.3 Program Sensor Suhu
4.2.4 Hasil Pengujian Sesor Suhu
Hasil pengujian sensor suhu DHT11 dapat dilihat pada Gambar 4.4. dan hasil pengujian sensor pada ruangan antara jam 07.00 s/d 19.00 dapat dilihat pada Tabel 4.1
Gambar 4.4 Rangkaian Sensor Suhu dan Mikrokontroler yang diuji
Tabel 4.1 Pengujian Suhu dari Sensor
DHT11
No
Jam
Suhu
°C
1.
07:00
30
2.
08:00
30
3.
09:00
31
4.
10:00
32
5.
11:00
32
6.
12:00
34
7.
13:00
35
8.
14:00
35
9.
15:00
35
10.
16:00
34
11.
17:00
32
12.
18:00
32
13.
19:00
32
4.3 Pengujian Radio Frekuensi dalam
Pengiriman Suhu
Pengujian radio frekuensi dilakukan dengan menguji kinerja dari modul RF antara pemancar dan penerima.
Pengujian ini untuk melihat sejauh apakah suhu yang dikirim berubah atau tidak dan sejauh mana penerima dapat menangkap data suhu yang dikirim pemancar.
4.3.1 Hasil Pengujian Radio Frekuensi
Telah berhasil dilakukan rancangan alat pengukuran suhu jarak jauh berbasis nirkabel. Hasil rancangan dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Hasil Rancangan Rangkaian
Pengirim
Gambar 4.6 Hasil Rancangan Rangkaian
Penerima
Pada sistem rangkaian ini alat terdiri dari beberapa komponen yang masing-masing memiliki fungsi tersendiri. Bagian dari komponen tersebut yaitu:
a. Mikrokontroler ATMEGA328 digunakan untuk pengontrol komponen sensor, modul pemancar dan penerima.
b. Komponen DHT11 digunakan sebagai sensor suhu.
c. Transmission RF 433mh digunakan sebagai modul pemancar data.
d. Receiver RF 433mh digunakan sebagai modul penerima data.
e. Laptop sebagai penampil data dari rangkaian penerima suhu jarak jauh. f. Baterai berfungsi sebagai pemberi
tegangan.
Sinyal yang dikirimkan ditangkap oleh antena modul penerima RF 433mH dan dialirkan ke port RXD (Pin2) dan diolah oleh mikrokontroler menjadi data integer. Data yang telah diubah dari tipe data String ke tipe data integer dialirkan ke computer dengan menggunakan Port TXD ke port USB computer. Hasil ditampilkan menggunakan terminal display pada IDE Arduino dengan memanfaatkan port komunikasi COM9. Rangkaian sistem pemancar dapat dilihat pada Gambar 4.2 serta rangkaian penerima dapat dilihat pada Gambar 4.3. sedangkan hasil monitor suhu yang diterima pada computer dapat dilihat pada Gambar 4.4.
#include <VirtualWire.h> #undef int #undef abs #undef double #undef float #undef round void setup() { Serial.begin(9600); // Debugging only Serial.println("setup"); vw_set_ptt_inverted(true); vw_setup(2000); } void loop() {
const char *msg = "Data Suhu";
digitalWrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); vw_wait_tx(); digitalWrite(13, false); delay(200); }
Gambar 4.7 Program Pengujian pemancar
#include <VirtualWire.h>
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("setup");
vw_set_ptt_inverted(true);
vw_setup(2000);
vw_rx_start();
}
void loop()
{
uint8_t
buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN];
uint8_t
buflen
=
VW_MAX_MESSAGE_LEN;
if (vw_get_message(buf, &buflen)) {
int i;
Serial.print("Suhu: ");
for (i = 0; i < buflen; i++){
Serial.print(char(buf[i]));
//Serial.print(" ");
}
Serial.println("");
}}
Gambar 4.8 Program Pengujian penerima
Komputer
Gambar 4.10 Rangkaian Penerima Suhu
Gambar 4.11 Tampilan hasil pada
computer
Pengujian alat dilakukan di lapangan terbuka pada sore hari dari pukul 07.00 pagi s/d 17.00 sore. Pengujian sensor suhu menggunakan sumber panas dari setrika listrik. Panas diukur menggunakan thermometer ruangan beserta serta sensor suhu. Pada percobaan ini diperlihatkan sejauh mana kesesuaian suhu pada sensor yang diambil oleh rangkaian pemancar dan thermometer ruangan. Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Selain pengukuran suhu, percobaan ke dua adalah pengukuran jarak yang diterima oleh rangkaian pemancar. Pada percobaan ini tetap adalah suhu ruangan yaitu 33 derajat Celcius dengan variable jarak yang berbeda dari jarak 3 meter sampai dengan 30 meter. Hasil percobaan jarak tempuh pemancar dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.1 Hasil Percobaan kesesuaian pengukuran
suhu sensor dan termometer No Suhu pada rangkaian Pemancar Suhu pada Termometer 1 33 33 2 35 35 3 37 37 4 40 40 5 43 43 6 46 46 7 47 47 8 48 48 9 49 49 10 50 50
Tabel 4.2 Hasil Percobaan jarak yang diterima No Suhu pada rangkaian Pemancar Jarak (meter) Hasil 1 33 3 Diterima 2 33 4 Diterima 3 33 5 Diterima 4 33 10 Diterima 5 33 13 Diterima 6 33 15 Diterima 7 33 18 Diterima 8 33 20 Diterima 9 33 25 Diterima 10 33 30 Diterima 11 33 35 Diterima 12 33 37 Tidak diterima 13 33 40 Tidak diterima 14 33 45 Tidak diterima 15 33 50 Tidak diterima Dari pengujian sumber panas pada table 4.1 dapat dirumuskan bahwa panas setrika yang diterima oleh sensor suhu dan thermometer ada sedikit perbedaan akan tetapi secara umum nilai yang ditunjukkan menunjukkan kenaikan pada saat panas semakin tinggi dan hasil yang diterima tidak begitu jauh dengan hasil yang diterima antara sensor suhu dan thermometer.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari perancangan sistem pengukuran suhu jarak jauh secara nirkabel adalah sebagai berikut :
1. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat yang dirancang dapat bekerja dengan baik pada jarak 1 s/d 35 meter. 2. Data suhu yang diterima oleh
thermometer sedikit berbeda dengan sensor suhu DHT11 akan tetapi secara umum mempunyai peningkatan suhu. 3. Jarak pancar yang diterima oleh
rangkaian penerima adalah 37 meter sedangkan diatas 37 meter data tidak terbaca secara sempurna atau tidak terbaca.
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan guna perbaikan kedepan dalam pembuatan dan pemanfaatan pengukuran suhu jarak jauh secara nirkabel, antara lain sebagai berikut :
1. Perancangan alat pengukuran suhu jarak jauh secara nirkabel yang telah didesain menghasilkan jarak jangkauan suara yang maksimal dengan jarak terbatas namun sebaiknya pada perancangan selanjutnya agar jarak jangkauannya lebih jauh agar menghasilkan jangkauan lebih luas. 2. Disarankan kepada penelitian
selanjutnya agar merancang sistem pengukuran suhu jarak jauh secara nirkabel yang dibutuhkan dengan bahan yang berkualitas yang mempunyai ketahanan yang dapat digunakan pada saat menangkap data suhu.
DAFTAR PUSTAKA
Arius, Dony. 2008. Komunikasi Data, Jogjakarta: Penerbit Andi Publisher Bejo, Agus. 2005. C & AVR Rahasia
Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta: Penerbit Gava Media. Chandra, 2005. Komunikasi Data Digital.
Yogyakarta: Penerbit Graha Ilmu Iswanto. 2008. Design dan Implementasi
Sistem Embedded Mikrokontroller ATMega8535 dengan Bahasa Basic. Yogyakarta: Penerbit Gava Media. Lingga, W. 2006. Belajar sendiri
Pemrograman AVR ATMega16. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset Pratomo, A. 2005. Teknik Telekomunikasi.
Yogyakarta : Penerbit Lokomedia Roborace. 2011. Temperature - Suhu,
[Online].
(http://roborace.wordpress.com/ 2011/05/12/ temperature-suhu/, diakses pada tanggal 28 april 2014)
Singo. 2011. Modem Radio Frekuensi, [online], ( diakses t
http://singowage.blogspot.com/2010/0 3/modem-ys.html diakses tanggal 14 April 2014)
Setiawan, 2006. Sistem Komunikasi Radio, Yogyakarta, Penerbit Pioner
Sutono, 2010. Perangkat Keras Komputer dan Tools Pendukungnya, Bandung: Penerbit Modula
Stalling,W. 2011. Komunikasi Data dan Komputer, Jakarta: Penerbit Salemba Wasito, 2006. Kumpulan Data Penting
Komponen Elektronika. Jakarta: Penerbit PT Multimedia
