RANCANG BANGUN MONITORING PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK PADA RUMAH TANGGA BERBASIS SMARTPHONE ANDROID DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOMUNIKASI
WIFI NODEMCU ESP8266
LAPORAN TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
RONALDO DEAN JEVENDER SIMARMATA 162408036
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
RANCANG BANGUN MONITORING PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK PADA RUMAH TANGGA BERBASIS SMARTPHONE ANDROID DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOMUNIKASI
WIFI NODEMCU ESP8266
LAPORAN TUGAS AKHIR
RONALDO DEAN JEVENDER SIMARMATA 162408036
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN MONITORING PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK PADA RUMAH TANGGA BERBASIS SMARTPHONE ANDROID DENGAN
MENGGUNAKAN SISTEM KOMUNIKASI WIFI NODEMCU ESP8266
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan praktik proyek ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 04 Februari 2021
Ronaldo Dean Jevender Simarmata
RANCANG BANGUN MONITORING PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK PADA RUMAH TANGGA BERBASIS SMARTPHONE ANDROID DENGAN
MENGGUNAKAN SISTEM KOMUNIKASI WIFI NODEMCU ESP8266
ABSTRAK
Seiring dengan kebutuhan pemakaian listrik, konsumen perlu mengetahui jumlah pemakaian energi listrik yang dibutuhkan dalam setiap harinya. Untuk mengetahui jumlah pemakaian listrik adalah dengan cara mengukur energi listrik tersebut menggunakan alat pengukur energi listrik. Perkembangan teknologi komunikasi sangatlah cepat, Smartphone yang sedang digandrungi oleh masyarakat adalah smartphone yang berbasis sistem operasi Android, selain fitur dan aplikasi yang sudah disediakan sistem operasi Android sendiri bersifat sistem operasi open source.
Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Maksimal 1000W Berbasis Smartphone Android Via Wifi adalah sebuah sistem yang dirancang dan dimanfaatkan untuk membaca jumlah pemakaian energi listrik yang meliputi tegangan, arus, daya dan energi. Alat monitoring dikoneksikan pada Smartphone Android yang digunakan sebagai media interface user yang menampilkan konsumsi energi listrik. Hasil pengujian menunjukan bahwa alat monitoring pemakaian energi listrik maksimal 1000W berbasis smartphone android via wifi dapat mengukur dan menampilkan nilai arus dan tegangan, selain itu alat monitoring pemakaian energi listrik maksimal 1000W berbasis smartphone android via wifi dapat memonitoring secara real time serta tersimpan pada basis data. Alat pengukur tegangan, arus dan daya dalam pemakaian energi listrik dirancang dalam bentuk sederhana yang mudah digunakan dengan tingkat akurasi yang baik
Kata Kunci : Energi, Monitoring, Sensor, Smartphone Android
DESIGN AND MONITORING OF ELECTRICAL ENERGY USE IN HOUSEHOLDS BASED ON ANDROID SMARTPHONE USING THE WIFI
COMMUNICATION SYSTEM NODEMCU ESP8266
ABSTRACT
Along with the need for electricity usage, consumers need to know the amount of electricity used in each day. To find out the amount of electricity usage is by measuring the electric energy using an electric energy meter. The development of communication technology is very fast, the smartphone that is being loved by the public is a smartphone based on the Android operating system, in addition to the features and applications that have been provided by the Android operating system itself is an open source operating system. Maximum 1000W electrical energy usage monitoring tool based on Android smartphone via WiFi is a system that is designed and utilized to read the amount of electrical energy usage which includes voltage, current, power and energy. Monitoring tool connected to the android smartphone which is used as a user interface media that displays electrical energy consumption.
The test result show that the monitoring tool maximum electrical energy usage of 1000W based on android smartphone via wifi can measure and display current and voltage values, besides that the monitoring tool for maximum electricity usage based on android smartphone via wifi can monitoring in real time and stored in a database.
Voltage, current and power gauges in the use of electrical energy are designed in a simple form that is easy to use with a good degree of accuracy
Kata Kunci : Android smartphone, Energy, Monitoring, Sensor
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala nikmat, karunia, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang telah ditetapkan. Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : “RANCANG BANGUN MONITORING PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK PADA RUMAH TANGGA BERBASIS SMARTPHONE ANDROID DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOMUNIKASI WIFI NODEMCU ESP8266”.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Doa,perhatian,bimbingan,motivasi,dan dukungan berbagai pihak,sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof.Dr. Kerista Sebayang, M.S, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr.Nursahara Pasaribu, M.Sc, selaku Pembantu Dekan 1 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc, selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam,serta selaku Dosen Pembimbing saya.
4. Bapak Drs.Aditia Warman, M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Kedua orang tua penulis serta saudara/saudari kandung yang telah memberikan bantuan moril maupun materi, semangat dan doa yang begitu besar kepada penulis.
7. Rekan D-3 Fisika yang mendukung penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Serta pihak-pihak lain yang telah ikut serta membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.Semoga Tugas Akhir ini menjadi Ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 04 Februari 2021 Penulis
Ronaldo Dean Jevender Simarmata
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN ORISINALITAS i
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS PROYEK ii
PENGHARGAAN iii
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
DAFTAR ISI vii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Tujuan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler 4
2.2 Sensor PZEM-004T 5
2.3 Nodemcu ESP8266 6
2.4 WI-FI 10
2.4.1 Prinsip Kerja WI-FI 10
2.4.2 Fungsi WI-FI 11 2.4.3 Manfaat WI-FI 12 2.4.4 Protokol (HTTP) 13
2.5 Komunikasi Mobile 13
2.5.1 Sejarah Komunikasi Mobile 14
2.5.2 Android 15
2.6 Versi Android 17 2.7 Data Base Management System (DBSM) 17
2.8 IC Regulator 7805 18
2.9 Adaptor 12 Volt 20
2.9.1 LCD (Liquid Crystal Display 21
2.9.2 Keypad 22
2.9.3 Sistem Komunikasi Seluler 23
BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Diagram Blok Rangkaian 25 3.1.1 Fungsi Tiap Blok 25
3.2 Rangkaian NodeMCU ESP8266 26 3.3 Rangkaian Penstabil Tegangan (Regulator) 27 3.4 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 27 3.5 Flowchart Alat 29
3.6 Pengujian Rangkaian dan Pengujian Hasil Sistem 30
3.6.1 Pengujian Rangkaian Regulator 30
3.6.2 Pengujian Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 30
3.6.3 Pengujian Display LCD 32
3.6.4 Pengujian Sensor PZEM-004T 33
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1.Kesimpulan 34
4.2.Kalibrasi Alat 34
4.3 Pemrograman Pada Sistem Alat 35
BAB V PENUTUP 39
DAFTAR PUSTAKA 40
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
Tabel 3.1 Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805 30 Tabel 3.2 Pengukuran Pin Mikrokontroller Nodemcu Esp8266 30
Tabel 3.3 Pengukuran Pin IC LCD 32
Tabel 3.4 Pengukuran Sensor PZEM-004T 33
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
Gambar 2.1 NodeMCU ESP8266 7
Gambar 2.2 Konfigurasi NodeMCU ESP8266 9
Gambar 2.3 Smartphone Android 17
Gambar 2.5 IC Regulator 7805 20
Gambar 2.6 Adaptor 12Volt 21
Gambar 2.7 LCD 16 X 2 22
Gambar 2.8 LCD Seiko M1632 22
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 25
Gambar 3.2 Rangkaian NodeMCU ESP8266 26
Gambar 3.3 Rangkaian Regulator 27
Gambar 3.4 Rangkaian LCD 28
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor PZEM-004T 29
Gambar 3.6 Flowchart Sistem 29
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pertumbuhan energi listrik terus meningkat dari waktu ke waktu sejalan dengan meningkatnya kegiatan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat. Peningkatan pertumbuhan energi listrik tersebut tentunya akan menghabiskan sumber energi tak terbaharukan yang ada sekarang jika pemanfaatannya tidak efektif dan efesien.
Dalam pemanfaatan energi listrik tersebut terkadang tidak diketahui berapa banyak energi yang telah terpakai sehingga cenderung terjadi pemborosan energi listrik.
Oleh karena itu, untuk mengetahui besarnya energi listrik yang sedang terpakai, perlu dilakukan pengukuran penggunaan energi listrik tersebut. Pengukuran penggunaan energi listrik ini merupakan proses manajemen energi listrik yang sangat penting sehingga dengan mudah proses penghematan dan efisiensi bisa diperoleh.
Rancang Bangun Monitoring Pemakaian Energi Listrik Berbasis Smartphone Android Via Wifi ini dirancang untuk mendapatkan informasi-informasi yang berhubungan dengan pengukuran energi listrik secara real time yang dapat diakses dari Smartphone Android kapan saja. Pengukuran biasanya dilakukan dengan menggunakan alat ukur sederhana dan pencatatan masih manual sehingga data yang didapat tidak bisa dilakukan setiap saat dan hasilnya terlalu lama untuk didapatkan.
Sistem ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak yang saling terhubung sehingga informasi yang disajikan dapat langsung diakses pada saat itu juga.
Perangkat keras tidak dapat bekerja dengan efektif jika perangkat lunak tidak dirancang dengan benar. Perangkat ini dirancang untuk menggantikan sistem pengukuran energi listrik secara manual. Perangkat ini terdiri 4 (empat) bagian yaitu sensor, mikrokontroller, display dan network. Bagian sensor terdiri dari sensor PZEM-004T yang digunakan untuk mengukur tegangan dan arus AC, mikrokontroller digunakan NodeMCU yang akan mengolah hasil sensor, display menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) tipe untuk menampilkan data keluaran real time. Bagian terakhir yaitu network sebagai tempat penyimpanan tetap dan pengolahan data lebih lanjut. Oleh karena itu, judul dari tugas akhir ini adalah
“Rancang Bangun Monitoring Pemakaian Energi Listrik
Maksimal 1000W Berbasis Smartphone Android Via Wifi”. Melalui perangkat ini kita dapat memantau penggunaan energi listrik setiap saat tanpa harus mendatangi lokasi titik pengukuran tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang dikaji adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengaplikasikan sensor PZEM-004T sebagai sensor untuk mengukur tegangan, daya dan arus AC?
2. Bagaimana sistem kerja Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Maksimal 1000W Berbasis Smartphone Android Via Wifi?
3. Bagaimana mengaplikasikan NodeMCU sebagai pengontrol, penerima dan pengolah data pada sistem elektronika pada Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Maksimal 1000W Berbasis Smartphone Android Via Wifi?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Memanfaatkan sensor PZEM-004T sebagai pengukur tegangan, daya dan arus AC yang terdapat pada sebuah aliran listrik.
2. Mengetahui dan memahami NodeMCU secara umum, sensor yang digunakan serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
3. Memanfaatkan NodeMCU sebagai pengontrol, penerima dan pengolah data pada Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Maksimal 1000W Berbasis Smartphone Android Via Wifi.
1.4 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan tugas akhir ini di berikan batasan-batasan masalah sebagai berikut :
1. Perancangan dan pembuatan alat ini menggunakan NodeMCU.
2. Sensor yang digunakan adalah sensor PZEM-004T yang berfungsi untuk mengukur tegangan, daya dan arus AC dan sensor akan mengirimkan data yang nantinya akan diproses oleh NodeMCU
3. Alat ini diterapkan pada skala Rumah dengan pemakaian maksimal 1000W 1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penyusun laporan serta memahami tentang sistematika kinerja dari alat RANCANG BANGUN MONITORING PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK MAKSIMAL 1000W BERBASIS SMARTPHONE ANDROID VIA WIFI, maka dalam hal ini penulis membagi dalam beberapa bab, serta memberikan gambaran secara garis besar isi dari tiap-tiap bab sebagai berikut :
BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan pendahuluan yaitu membahas mengenai latar belakang, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI
Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teori-teori yang mendukung dalam penyelesaian masalah.
BAB 3 : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
Bab ini membahas tentang sistem perancangan alat yaitu diagram blok dari rangkaian, sistematik dan kerja dari setiap rangkaian.
BAB 4 : PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN
Bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, penjelasan mengenai program yang diisikan NodeMCU ESP8266.
BAB 5 : PENUTUP
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.
DAFTAR PUSTAKA
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda.
Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.
2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Padadasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama.Pada pembahasan ini Mikrokntroler yang digunakan adalah AVR Atmega328.
2.2 Sensor PZEM-004T
Sensor adalah sebuah perangkat canggih yang sering digunakan untuk mendeteksi dan merespon sinyal listrik atau optik. Sebuah sensor akan mengkonversi parameter fisik (misalnya: suhu, tekanan darah, kelembapan, kecepatan, dll) menjadi sinyal yang dapat diukur secara elektrik. Sebagai contoh: merkuri dalam thermometer kaca dan cairan benang dapat mengkonversi suhu sehingga dapat naik- turun sesuai dengan suhu sensor. Ada beberapa kriteria untuk memilih sensor. Ada fitur tertentu yang harus dipertimbangkan ketika kita memilih sebuah sensor.
Kriteria-kriteria tersebut adalah Akurasi, Kondisi Lingkungan, Range atau Batas Pengukuran, Kalibrasi, Resolusi, Biaya dan Pengulangan.Serta sensor mempunyai berbagai klasifikasi, yaitu kuantitas masukan primer (ukur), prinsip Transduksi, material teknologi, property dan aplikasi. Prinsip transduksi adalah kriteria dasar yang diikuti oleh pendekatan yang efisien. Biasanya kriteria bahan dan teknologi dipilih dalam kelompok rekayasa pembangunan. Monitoring adalah proses pengumpulan dan analisis informasi berdasarkan indikator yang ditetapkan secara sistematis dan kontinu tentang kegiatan/program sehingga dapat dilakukan tindakan koreksi untuk penyempurnaan program/ kegiatan itu selanjutnya. Monitoring akan memberikan informasi tentang status dan kecenderungan bahwa pengukuran dan evaluasi yang diselesaikan berulang dari waktu ke waktu, pemantauan umumnya dilakukan untuk tujuan tertentu, untuk memeriksa terhadap proses berikut objek atau untuk mengevaluasi kondisi atau kemajuan menuju tujuan hasil manajemen atas efek
tindakan dari beberapa jenis, antara lain tindakan untuk mempertahankan manajemen yang sedang berjalan (Malik, Shadan, 2005 ). Proses monitoring adalah proses rutin pengumpulan data dan pengukuran kemajuan atas objektif program. PZEM-004T adalah sebuah modul elektronik yang berfungsi untuk mengukur tegangan, arus, daya, frekuensi, energy dan power factor. Dengan kelengkapan fungsi ini, maka modul PZEM-004T sangat ideal untuk digunakan sebagai projek maupun eksperimen alat pengukur daya pada sebuah jaringan listrik seperti rumah atau gedung. Modul PZEM-004T diproduksi oleh sebuah perusahaan bernama Peacefair, ada yang model 10 ampere dan 100 ampere Sensor PZEM-004T adalah sensor yang dapat mengukur arus, tegangan, power dan energy dari arus AC. Sensor ini mengeluarkan output dengan komunikasi serial. Jika dihubungkan dengan arduino maka komunikasi yang digunakan adalah komunuikasi serial. Sensor PZEM-004T cukup mudah digunakan karena output nya langsung bias dibaca, baik berupa arus, tegangan, power maupun energi. Untuk kekurangan sensor ini sendiri tidak mampu membaca arus AC dengan ketelitian mili Ampere. Modul PZEM-004T adalah sebuah modul sensor multifungsi yang berfungsi untuk mengukur daya, tegangan, arus dan energi yang terdapat pada sebuah aliran listrik. Modul ini sudah dilengkapi dengan sensor tegangan dan sensor arus (CT) yang sudah terintegrasi. Dalam penggunaannya, alat ini khusus penggunaan dalam ruangan (indoor) dan beban yang terpasang tidak diperbolehkan melebihi daya yang sudah ditetapkan. PZEM-004T adalah hardware berfungsi untuk mengukur parameter dari tegangan, arus, daya aktif dan konsumsi daya (wh). Pengkabelan dari modul ini memiliki 2 bagian, yaitu dari pengkabelan terminal masukan tegangan dan arus, serta pengkabelan komunikasi serial. Berdasrkan pada kebutuhan, modul ini memiliki papan pin TTL untuk mendukung komunikasi data serial antar hardware. Jika pengguna ingin mengkomunikasikan PZEM-004T ini dengan perangkat yang memiliki port USB atau RS-232 (seperti komputer), diperlukan lagi kabel converter (TTL ke USB, TTL ke RS232).
2.3. NODEMCU ESP8266
NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro usb port yang
berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply. NodeMCU merupakan sebuah open source platform IoT 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. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. NodeMCU menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266. 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.
Gambar 2.1 NodeMCU ESP8266
NodeMCU berukuran panjang 4.83cm, lebar 2.54cm, 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 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.
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
Gambar 2.2 Konfigurasi 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 GBIO10
13. MOSI: Main output slave input 14. SCLK: Clock
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
2.4. WI-FI
“Wireless Fidelity” atau disingkat WiFi adalah suatu teknologi yang memakai gelombang radio untuk menghubungkan perangkat (PC, Laptop, smartphone) ke jaringan komputer. Atau definisi WiFi yaitu teknologi yang menggunakan gelombang radio supaya komputer bisa mengakses internet.
Untuk koneksi WiFi maka diperlukan adaptor nirkabel (tanpa kabel) untuk membangun hotspot, sehingga dengan cangkupan tertentu user dapat mengakses internet. Dalam koneksivitasnya WiFi menggunakan nirkabel untuk menghubungkan ke perangkat user, yang umumnya menggunakan frekwensi 2.4GHz s/d 5GHz. Pada awalnya WiFi hanya di gunakan sebagai perangkat nirkabel pada jaringan LAN (Local Area Network) saja, tapi seiring perkembangan teknologi dan kebutuhan user maka saat ini dapat digunakan juga untuk mengakses jaringan internet.
2.4.1 Prinsip Kerja WI-FI
Secara singkat cara kerja dari WiFi pada komputer yaitu Wireless LAN yang telah di konfigurasi sehingga menjadi WiFi akan menerima data dari komputer yang
berbentuk digital. Selanjutnya data tersebut akan diubah menjadi sinyal radio lalu dikirimkan ke router, pengiriman gelombang ini melalui antena yang ada pada adaptor. Dan sinyal dari router akan mengirimkan data yang telah di olah dari internet ke komputer yang sudah tersambungkan dengan WiFi adaptor
2.4.2 Fungsi WI-FI
Dari penjelasan di atas maka dapat diambil kesimpulan,bahwa WiFi Berfungsi sebagai:
a. Untuk Koneksi Ke jaringan Internet
Dapat menghubungkan perangkat PC, laptop maupun smartphone yang mendukung WiFi ke jaringan internet tanpa menggunakan kabel, sehingga lebih praktis dan cepat.
b. Sharing File
Perangkat yang mendukung WiFi memungkinkan dapat saling berbagi data/File tanpa menggunakan kabel, sehingga lebih praktis dan tidak ribet.
c. Menghubungkan Handphone ke PC
Saat ini handphone semakin canggih dan sudah mendukung WiFi, dengan tambahan aplikasi tertentu maka handphone kita dapat terhubung ke PC atau Laptop tanpa menggunakan USB cukup dengan WiFi saja, dan tentunya PC atau Laptop kita juga harus mendukung perangkat wireless.
d. Menjadikan Handphone Sebagai Modem
Bukan Hanya sebagai penerima sinyal WiFi saja, tapi smartphone juga bisa menjadi modem portable lebih tepatnya sebagai pemancar sinyal radio atau hotspot. Sehingga jika di hubungkan ke perangkat Laptop/PC yang mendukung WiFi, maka Laptop/PC tersebut dapat mengakses internet.
e. Kecepatan Yang Baik
Bagi pengguna smartphone tentunya kecepatan jika menggunakan WiFi lebih baik daripada menggunakan jaringan seluler biasa saat mengakses Internet. Banyak sekali pengguna smartphone yang menggunakan WiFi untuk mengakses streaming video,
dan mendownload file, karena akses yang cepat dan mudah. Selain itu alasan lainnya menggunakan WiFi karena hemat biaya.
2.4.3 Manfaat WI-FI
Adapun beberapa manfaat yang bisa didapatkan dari WiFi misalnya seperti:
a. Aksesbilitas
Dengan WiFi maka kita dapat mengakses jaringan internet dengan cepat dan praktis tanpa menggunakan kabel, dimanapun dan kapanpun berada selama ada sinyal hotspot, baik itu menggunakan handphone, laptop maupun PC yang mendukung WiFi Tentunya.
b. Mobilitas
WiFi memiliki mobilitas yang tinggi, karena saat ini WiFi banyak sekali tersedia di tempat-tempat publik mulai dari taman,cafe,restoran, supermarket, hotel dll. dengan akses internet yang mudah tanpa menggunakan kabel sehingga sangat praktis.
c. Produktivitas
Bagi orang-orang yang bekerja mengandalkan jaringan internet, maka dengan WiFi maka produktivitas pekerjaan dapat meningkat, karena akses internet yang mudah.
d. Distribusi
Tidak seperti mengakses jaringan internet yang menggunakan kabel, WiFi sangat praktis dan tidak ribet sehingga dapat digunakan kapan saja, sehingga dengan WiFi jaringan internet gampang diakses oleh banyak orang
e. Hemat Biaya
Untuk membuat jaringan internet yang mendukung WiFi tentunya cenderung hemat biaya terutama hemat dalam membeli kabel. Inilah yang menjadi alasan beberapa perusahaan dan orang-orang lebih memilih membangun perangkat nirkabel.
Terutama bagi pengguna laptop dan smartphone yang banyak sekali menggunakan WiFi untuk streaming video bahkan untuk mendownload file, dengan WiFi maka bisa menghemat biaya bayangkan jika menggunakan data seluler mungkin akan boros biaya.
2.4.4 Protokol Hypertext Transfer Protoco (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. 4 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. 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, namun itu bisa diganti dengan nomor TCP lain diantara 1023 – 65535.
2.5 Komunikasi Mobile
Handphone dapat didefinisikan sebagai sebuah alat elektronik yang digunakan untuk telekomunikasi radio dua arah melalui jaringan seluler dari BTS yang dikenal sebagai situs sel. Ponsel berbeda dari telepon tanpa kabel, yang hanya menawarkan
layanan telepon dalam jangkauan terbatas melalui stasiun pangkalan tunggal menempel pada garis tanah tetap, misalnya di dalam rumah atau kantor.
Selain menjadi telepon, Ponsel modern juga mendukung layanan tambahan banyak, dan aksesoris, seperti SMS (atau teks) pesan, e-mail, akses Internet, game, Bluetooth dan inframerah komunikasi nirkabel jarak pendek, kamera, MMS messaging, Player radio, MP3 dan GPS. Ponsel Low-end sering disebut sebagai fitur ponsel, sedangkan ponsel high-end yang menawarkan kemampuan komputasi yang lebih maju yang disebut sebagai smartphone.
Dampak Positif
1. Memungkinkan seseorang untuk berkomunikasi dalam berbagai cara, termasuk panggilan, pesan teks, IM (Instant Messaging), dan email. Berkomunikasi melalui teks memungkinkan seseorang untuk melakukan percakapan dengan orang lain yang mungkin tidak tepat untuk dilakukan di depan umum atau di acaraa tertentu.
2. Dengan terciptanya telepon seluler smartphone, pengguna dapat mengakses akun jejaring sosial melalui handphone mereka, meningatkan jumlah metode dimana seseorang dapat berkomunikasi.
3. Komunikasi mobile juga memudahkan kita dalam berkomunikasi secara tatap muka dengan fitur video call.
4. Dampak positif ponsel memiliki pengaruh yang berbeda pada demografis yang berbeda. Warga yang lanjut usia, terutama mereka yang memiliki masalah mobilitas, bisa mengurangi rasa terisolasi dengan menggunakan ponsel dan tidak bergantung pada kunjungan dari orang lain untuk tetap berhubungan dengan dunia luar.
5. Berkomunikasi melalui teks memungkinkan seseorang untuk melakukan percakapan dengan orang lainyang mungkin tidak tepat untuk dilakukan di depan umum atau di acara tertentu, seperti dalam sebuah acara rapat.
2.5.1 Sejarah Komunikasi Mobile
Penemu telepon genggam yang pertama adalah Martin Cooper, seorang karyawan Motorola pada tanggal 03 April 1973, walaupun banyak disebut-sebut penemu telepon genggam adalah sebuah tim dari salah satu divisi Motorola (divisi tempat Cooper bekerja) dengan model pertama adalah DynaTAC. Ide yang dicetuskan oleh Cooper adalah sebuah alat komunikasi yang kecil dan mudah dibawa bepergian secara fleksibel.
Cooper bersama timnya menghadapi tantangan bagaimana memasukkan semua material elektronik ke dalam alat yang berukuran kecil tersebut untuk pertama kalinya. Namun akhirnya sebuah telepon genggam pertama berhasil diselesaikan dengan total bobot seberat dua kilogram. Untuk memproduksinya, Motorola membutuhkan biaya setara dengan US$1 juta. “Pada tahun 1983, telepon genggam portabel berharga US$4 ribu (Rp36 juta) setara dengan US$10 ribu (Rp90 juta).
Setelah berhasil memproduksi telepon genggam, tantangan terbesar berikutnya adalah mengadaptasi infrastruktur untuk mendukung sistem komunikasi telepon genggam tersebut dengan menciptakan sistem jaringan yang hanya membutuhkan 3 MHz spektrum, setara dengan lima channel TV yang tersalur ke seluruh dunia.
Tokoh lain yang diketahui sangat berjasa dalam dunia komunikasi seluler adalah Amos Joel Jr yang lahir di Philadelphia, 12 Maret 1918, ia memang diakui dunia sebagai pakar dalam bidang switching. Ia mendapat ijazah bachelor (1940) dan master (1942) dalam teknik elektronik dari MIT. Tidak lama setelah studi, ia memulai kariernya selama 43 tahun (dari Juli 1940-Maret 1983) di Bell Telephone Laboratories, tempat ia menerima lebih dari 70 paten Amerika di bidang telekomunikasi, khususnya di bidang switching. Amos E Joel Jr, membuat sistem penyambung (switching) telepon genggam dari satu wilayah sel ke wilayah sel yang lain. Switching ini harus bekerja ketika pengguna telepon genggam bergerak atau berpindah dari satu sel ke sel lain sehingga pembicaraan tidak terputus. Karena penemuan Amos Joel inilah penggunaan telepon genggam menjadi nyaman.
2.5.2 Android
Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka
bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak. Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia. (Juhara, Z.P. 2016). Telepon seluler menggunakan berbagai macam sistem operasi seperti Symbian OS®, Microsoft’s Windows Mobile®, Mobile Linux®, iPhone OS® (berdasarkan Mac OS X), Moblin® (dari Intel), dan berbagai macam sistem operasi lainnya. API yang tersedia untuk mengembangkan aplikasi mobile terbatas dan oleh karena itulah Google mulai mengembangkan dirinya. Platform Android menjanjikan keterbukaan, kemudahan untuk menjangkau, source code yang terbuka, dan pengembangan framework yang high end. Google membeli perusahaan Android Inc., yang merupakan sebuah perusahaan kecil berbasis pengembangan perangkat lunak untuk ponsel, pada tahun 2005 untuk memulai pengembangan pada platform Android.
Tokoh utama pada Android Inc. meliputi Andy Rubin, Rich Miner, Nick Sears, dan Chris White.
Pada saat perilisan perdana Android, 5 November 2007, Android bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung pengembangan standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak, Google merilis kode–kode Android di bawah lisensi Apache, sebuah lisensi perangkat lunak dan standar terbuka perangkat seluler. Di dunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android. Pertama yang mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS) dan kedua adalah yang benar–benar bebas distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset Distribution. Google merilis perangkat genggam (disebut Android Dev Phone 1) yang dapat menjalankan aplikasi Android tanpa terikat oleh berbagai jaringan provider telepon seluler pada akhir 2008. Tujuan dari perangkat ini adalah memungkinkan pengembang untuk melakukan percobaan dengan perangkat sebenarnya yang dapat menjalankan Android OS tanpa berbagai kontrak. Google juga merilis versi 1.1 dari sistem operasi Android pada waktu yang tidak lama. Versi 1.1 dari Android tidak mendukung adanya soft keyboards dan membutuhkan perangkat yang memiliki keyboard secara fisik. Android
menyelesaikan masalah ini dengan merilis versi 1.5 pada bulan April 2009 dengan sejumlah tambahan fitur seperti kemampuan perekaman media,widgets, dan live folders.
. Gambar 2.3 Smartphone Android
2.6 Versi Android
Android memiliki sejumlah pembaharuan semenjak rilis aslinya.
Pembaharuan ini dilakukan untuk memperbaiki bug dan menambah fitur- fitur yang baru.
2.7 Data Base Management System (DBMS)
Menurut Connolly dan Begg (2002), Database Management System merupakan sebuah sistem perangkat lunak yang memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan, membuat, mengatur, dan mengontrol pengaksesan ke dalam basis data.Sebuah DBMS menyediakan fasilitas– fasilitas sebagai berikut :
1. DBMS memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan basis data, dengan menggunakan Data Definition Language (DDL). DDL memungkinkan pemakai untuk menspesifikasikan tipe – tipe dan struktur data serta constraint pada data untuk disimpan di dalam basis data.
2. DBMS memungkinkan pengguna untuk memasukkan, mengubah, menghapus, dan mengambil data dari basis data dengan menggunakan Data Manipulation Language (DML).
3. DBMS menyediakan pengontrolan akses ke dalam basis data.
Contohnya, DBMS menyediakan :
a. Security System, mencegah pengguna yang tidak memiliki hak dalam mengakses basis data.
b. Integrity system, mengatur konsistensi dari data yang disimpan.
c. Concurrency control system, memungkinkan pengaksesan basis data secara bersama – sama.
d. Recovery control system, memperbaiki basis data kembali ke bentuk semula sebelum terjadinya kerusakan perangkat keras atau kerusakan perangkat lunak. Universitas Sumatera Utara 21.
e. User-accessible catalog, berisi gambaran dari data yang terdapat di dalam basis data.
2.8 IC Regulator 7805
Sirkuit terpadu seri 78xx adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan bernilai tetap. 78xx adalah pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi karena mudah digunakan dan harganya relatif murah. Untuk spesifikasi IC individual, xx digantikan dengan angka dua digit yang mengindikasikan tegangan keluaran yang didesain, contohnya 7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 keluaran 12 volt. 78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang di desain untuk memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama.
IC 78xx mempunyai tiga terminal dan sering ditemui dengan kemasan TO220, walaupun begitu, kemasan pasang-permukaan D2PAK dan kemasan logam TO3 juga tersedia. Peranti ini biasanya mendukung tegangan masukan dari 3 volt di atas
tegangan keluaran hingga kira-kira 36 volt, dan biasanya mempu pemberi arus listrik hingga 1.5 Ampere (kemasan yang lebih kecil atau lebih besar mungkin memberikan arus yang lebih kecil atau lebih besar).
Seri 78xx memiliki beberapa keunggulan dibandingkan regulator tegangan lainnya:
Seri 78xx tidak memerlukan komponen tambahan untuk meregulasi tegangan, membuatnya mudah digunakan, ekonomis dan hemat ruang. Regulator tegangan lainnya mungkin memerlukan komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan. Bahkan untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan perencanaan yang rumit.
Seri 78xx memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan lebih, panas tinggi dan hubungsingkat, membuatnya hampir tak dapat dirusak. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 78xx tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya.
Seri 78xx memiliki beberapa kekurangan yang mungkin membuatnya kurang diinginkan untuk penggunaan tertentu:
Tegangan masukan harus lebih tinggi dari tegangan keluaran (biasanya 2-3 volt). Ini membuatnya tidak tepat digunakan untuk penggunaan tegangan rendah, misalnya regulasi 5 volt dari sumber baterai 6 volt tidak akan bekerja dengan 7805.
Sebagaimana regulator linier lainnya, arus masukan sama dengan arus keluaran.
Karena tegangan masukan lebih tinggi daripada tegangan keluaran, berarti ada daya yang diboroskan sebagai bahang. Sehingga untuk keperluan daya tinggi, diperlukan benaman bahang.
Ada beberapa konfigurasi umum dari IC 78xx, yaitu versi 7805 (5 volt), 7806 (6 volt), 7808 (8 volt), 7809 (9 volt), 7810 (10 volt), 7812 (12 volt), 7815 (15 volt), 7818 (18 volt), dan 7824 (24 volt). Beberapa produsen juga memproduksi varian yang kurang umum seperti konfigurasi daya rendah seri LM78Mxx (500mA) dan seri LM78Lxx (100mA) dari National Semiconductor.
Gambar 2.5 IC Regulator 7805 2.9 Adaptor 12 Volt
Arduino uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannysa plug pusat-positif 2.1 mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power. Pin catu daya adalah sebagai berikut :
a. VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini.
b. 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator on- board, atau diberikan oleh USB.
c. 3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum adalah 50 mA.
d. GND . Fungsinya untuk mencegah/membuang arus lebih.
Gambar 2.6 Adaptor 12 Volt 2.9.1 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Gambar 2.7 LCD 16 x 2
Keunggulan dari LCD adalah hanya menarik arus yang kecil beberapa microampere, sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari. Dibawah sianr cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu berupa LED harus dipasang dibelakang layar tampil.
Salah satu jenis dari LCD adalah seiko M1632 merupakan LCD dot matrix yang dapat menampilakn 16 karakter pada baris atas dan 16 karakter pada baris dibawahnya. Secara umum model LCD dot matrix yang dapat menampilakn 2 x 16 karakter dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.8 LCD Seiko M1632
2.9.2 Keypad
Keypad merupakan salah satu jenis perangkat antarmuka yang umum dijumpai pada sistem mikrokontroler adalah Keypad matriks 4x4 atau 3x4. Fungsi kerja keypad sama dengan tombol push button, namun dengan kombinasi baris dan kolom maka banyaknya tombol yang digunakan dapat diefektifkan menggunakan konfigurasi matriks. Keypad sering digunakan sebagai uatu input pada beberapa
peralatan yang 19 berbasis mikroprosessor atau mikrokontroler. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom.
Agar mikrokontroler dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low “0” dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol yang ditekan, maka mikrokontroler akan melihat sebagai logika high “1” pada setiap pin yang terhubung ke baris.
2.9.3 Sistem Komunikasi Seluler
Sistem komunikasi seluler merupakan salah satu jenis komunikasi bergerak, yaitu suatu komunikasi antara dua buah terminal dengan salah satu atau kedua terminal berpindah tempat. Dengan adanya perpindahan tempat ini, sistem komunikasi bergerak tidak menggunakan kabel sebagai medium transmisi.
Jangkauan pengiriman sinyal pada sistem komunikasi bergerak selular dapat diterima dengan baik tergantung pada kuatnya sinyal batasan sel para pemakainya. Tetapi, masih terdapat faktor lain yang dapat menjadi kendala untuk sinyal yang dikirim dapat diterima dengan baik. Faktor lain yang dimaksud adalah faktor geografis (alam). Komunikasi seluler dibedakan atas komunikasi konvensional dan seluler modern. Sistem konvensional memiliki karakteristik sebagai berikut.
1. Daerah jangkauan luas.
2. Daya yang digunakan besar.
3. Kapasitsa sistem masih rendah.
4. Modulasi analog berupa Frequency Modulation (FM) sehingga memerlukan bandwidth yang besar.
5. Belum menggunakan handoff.
6. Belum terhubung ke jaringan public service telephone network (PSTN).
7. Untuk suara (voice). Sistem konvensional walaupun secara ekonomi dan teknologi belum menguntungkan, tetapi telah membangkitkan penelitian untuk mengembangkan sistem komunikasi seluler yang lebih baik (sistem modern).
Komunikasi seluler modern memiliki karakteristik sebagai berikut.
1. Alokasi bandwidth kecil.
2. Efisien pemakaian frekuensi tinggi, karena penggunaan frequency reuse.
3. Modulasi digital.
4. Kapasitas sistem besar.
5. Daerah pelayanan dibagi atas daerah–daerah kecil yang disebut sel, sering disebut sistem seluler.
6. Daya yang dipergunakan kecil.
7. Memiliki handoff.
8. Efisiensi kanal tinggi karena menggunakan metode akses jamak (multiple access) seperti Frequency Division Multiple Access (FDMA) dan Code Division Multiple Access (CDMA).
9. Terhubung ke PSTN
BAB III
PERANCANGAN ALAT
Untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja alat ini, maka system perancangan dibuat berdasarkan diagram blok dimana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun diagram blok dari system yang dirancang adalah sebagai berikut:
3.1 Diagram Blok Rangkaian
3.1.1 Fungsi Tiap Blok
1. Blok NodeMCU ESP8266 :Sebagai otak dan pengontrol pada sistem elektronika alat.
2. Blok Sensor PZEM-004T :Sebagai input sensor untuk pembacaan tegangan, arus, dan daya listrik
3. Blok LCD : Sebagai output tampilan nilai pembacaan pembacaan tegangan, arus, dan daya listrik.
4. Blok Supply : Sebagai penyedia sumber arus listrik ke system alat.
5. Jaringan WI-FI :berfungsi media komunikasi antara Android dan
sistem elektronika alat.
6. Android :berfungsi sebagai output tampilan nilai pembacaan
pembacaan tegangan, arus, dan daya listrik.
7. Blynk : Aplikasi yang digunakan untuk tampilan nilai pembacaan tegangan, arus, dan daya listrik pada
smartphone Android.
3.2 Rangkaian NodeMCU ESP8266
Rangkaian NodeMCU ESP8266 ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.
Gambar 3.2 Rangkaian NodeMCU ESP8266
NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro 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 menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266.
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 AiThinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU.
3.3 Rangkaian Penstabil Tegangan (Regulator)
Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supplay tegangan dari baterai keseluruh rangkaian yang ada. Keluaran rangkaian regulator ini yaitu 5 volt.
Gambar 3.3 Rangkaian Regulator
Pada rangkaian diatas baterai 12 volt terhubung pada capasitor 100 nf, lalu dihubungkan pada tegangan input ic regulator 7805 agar mendapat output 5 volt dc, output 5 volt dc inilah yang akan berfungsi untuk memberi supply pada sistem NodeMCU ESP8266.
3.4 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat
memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi – M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler rmenjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil.
Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 3.4. Rangkaian LCD
Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubungke PD.0... PD7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Analog and Digital Converter.
Nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller NodeMCU ESP8266.
4. Rangkaian Sensor PZEM-004T Rangkaian ini berfungsi sebagai input pembacaan nilai tegangan, arus dan daya yang dihasilkan oleh alat-alat elektronika yang diukur.
Gambar 3.5. Rangkaian Sensor PZEM-004T 3.6 Flowchart Alat
START
INISIALISASI PROGRAM
SELESAI
SENSOR PZEM MEMBACA NILAI TEGANGAN DAN ARUS PADA
BEBAN LISTRIK
TAMPILKAN NILAI TEGANGAN, ARUS, DAN
DAYA LISTRIK PADA LCD SMARTPHONE
ANDROID KONEKSIKAN ANDROID DENGAN
WIFI NODEMCU ESP8266
Gambar 3.6 Flowchart Sistem
3.6 Pengujian rangkaian dan pengujian hasil sistem 3.6.1 Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805
Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari output regulator 7805 menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak.
Tabel 3.1 Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805
Tegangan Input Tegangan Output
12,10 5.12
Pada pump menggunakan 12 volt, jadi pada pump air ini tidak perlu menggunakan ic regulator karena output dari adaptor sudah 12 volt DC..
3.6.2 Pengujian Mikrokontroler NodeMCU ESP8266
Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroler NodeMCU ESP8266 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian dengan melakukan pengukuran tegangan keluaran pada NodeMCU ESP8266.
Tabel 3.2. Pengukuran Pin mikrokontroler NodeMCU ESP8266
No Pin Tegangan keluaran
(Volt)
A0 0,0
G 0,0
VU 5,01
S3 0,0
S2 0,0
S1 0,0
SC 0,0
S0 0,0
SK 3,97
G 0,0
3V 3,02
EN 0,78
RST 0,86
G 0,0
VIN 0,0
3V 3,02
G 0,0
TX 3,95
RX 3,95
D8 3,95
D7 3,94
D6 3,96
D5 3,96
G 0,0
3V 3,02
D4 0,01
D3 0,01
D2 0,01
D1 0,0
D0 4,95
.
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada mikrokontroler NodeMCU ESP8266, pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah mikrokontroler NodeMCU ESP8266 bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.
3.6.3 Pengujian Display LCD
Rangkaian LCD dihubungkan ke PD.0….PD6, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer, yaitu sebagai timer/counter, komperator analog dan spimempunyai fungsi khusus sebagai pengerimana data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat di kendalikan oleh Mikrokontroller ATMega8535.
Pada bagian ini, mikrokontroller dapat member data langsung ke LCD. Pada LCD Hitachi- M11632 sudah terdapat driver untk mengubah ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.
Tabel 3.3. Pengukuran pin IC LCD
No Pin Tegangan keluaran
(Volt)
1 0,0
2 4,95
3 1,39
4 3,96
5 3,96
6 0,0
7 4,93
8 4,93
9 4,93
10 4,93
11 0,0
12 3,96
13 3,96
14 0,0
15 4,95
16 0,0
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada Display LCD, pengukurann dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.
3.6.4 Pengujian Sensor PZEM-004T
Pengujian sensor Sensor PZEM-004T dilakukan dengan memasukkan program ke dalam mikrokontroller NodeMCU ESP8266, kemudian dilakukan pengujian dengan mengukur daya listrik dari suatu beban listrik hasilnya dapat dilihat pada table dibawah ini: Tabel 3.4. Pengujian Sensor PZEM-004T
Data Uji Tegangan (V) Arus (I) Daya (P)
Setrika 212,1 1,448 307,3
Rice cooker 217,2 0,364 79,1
Blender 215,3 0,715 154
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 Analisis Hasil Pengukuran dan Pembandingan dengan Hasil Alat Standar Alat ini menguji tegangan, arus dan daya pada sensor PZEM-004T yang dimana memiliki range spesifikasi yang berbeda yaitu range pembaca tegangan 80~260V, range pembacaan arus 0~100A, sedangkan range pembacaan daya 0~23kW. Data pengukuran dapat dilihat pada tabel dibawah:
Data uji V sensor I sensor P sensor V alat I alat P alat
Beban 1 221 1.74 92 224 1.81 106
Beban 2 208 1.58 76 211 1.61 86
Beban 3 198 1.44 66 201 1.48 77
Beban 4 186 1.26 55 189 1.28 63
Beban 5 181 1.21 52 183 1.11 59
4.2 Kalibrasi Alat
Pengukuran dilakukan dengan metode langsung dengan membandingkan nilai pada alat standard dengan nilai alat yang sudah dibuat. Pengukuran dilakukan agar dapat diperoleh data percobaan sebagai berikut. Pengujian pada sensor PZEM- 004T dan alat pembanding tegangan dan arus pada Multimeter dapat dilihat pada tabel dibawah:
DATA UJI BEBAN DAYA PADA SENSOR PZEM- 004T (Watt)
DAYA PADA MULTIMETER (Watt)
Kulkas 6,9 6,77
Rice Cooker 79,1 80,2
Blender 154 150
Setrika 307,3 308,7
Pemanas Air 374,6 379,9
4.3 Pemograman Pada Sistem Alat.
Pemograman sistem alkat dilakukan dengan menggunakan bahasa pemograman arduino, pemograman sistem alat sebagai berikut.
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(16, 5, 4, 0, 2, 14);
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
IPAddress ip(192,168,1,1);
#include <PZEM004Tv30.h>
PZEM004Tv30 pzem(12, 13); // Software Serial pin 11 (RX) & 12 (TX) // You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "9UIewDaEYHYcfp7kMx6S0UfltzpKVv8_";
// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "Dean";
char pass[] = "15081996";
unsigned long lastMillis = 0;
void setup() {
Serial.begin(115200);
lcd.begin(16, 2);
pzem.setAddress(ip);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
}
void loop() {
Blynk.run();
float voltage = pzem.voltage();
if(voltage != NAN){
Serial.print("Voltage: ");
Serial.print(voltage);
Serial.println("V");
} else {
Serial.println("Error reading voltage");
}
float current = pzem.current();
if(current != NAN){
Serial.print("Current: ");
Serial.print(current);
Serial.println("A");
} else {
Serial.println("Error reading current");
}
float power = pzem.power();
if(current != NAN){
Serial.print("Power: ");
Serial.print(power);
Serial.println("W");
} else {
Serial.println("Error reading power");
}
float energy = pzem.energy();
if(current != NAN){
Serial.print("Energy: ");
Serial.print(energy,3);
Serial.println("kWh");
} else {
Serial.println("Error reading energy");
}
float frequency = pzem.frequency();
if(current != NAN){
Serial.print("Frequency: ");
Serial.print(frequency, 1);
Serial.println("Hz");
} else {
Serial.println("Error reading frequency");
}
float pf = pzem.pf();
if(current != NAN){
Serial.print("PF: ");
Serial.println(pf);
} else {
Serial.println("Error reading power factor");
}
Serial.println();
delay(1000);
//Publish data every 10 seconds (10000 milliseconds). Change this value to publish at a different interval.
if (millis() - lastMillis > 10000) { lastMillis = millis();
Blynk.virtualWrite(V1, voltage);
Blynk.virtualWrite(V2, current);
Blynk.virtualWrite(V3, power);
Blynk.virtualWrite(V4, energy);
Blynk.virtualWrite(V5, frequency );
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("V:");
lcd.setCursor(2, 0);
lcd.print(voltage);
lcd.setCursor(9, 0);
lcd.print("I:");
lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print(current);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Daya:");
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print(power);}
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam tugas akhir ini adalah : untuk membantu masyarakat dalam menghemat pemakaian listrik dirumah, dengan membantu penghuni rumah menggunakan listrik dengan benar dan tepat untuk dinyalakan serta untuk dimatikan. Manfaat alat ini adalah untuk :
1. Mengingatkan penghuni rumah untuk menggunakan listrik seperlunya.
2. Mengurangi terjadinya arus pendek yang menyebabkan kebakaran.
5.2 Saran
Setelah melakukan penulisan ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dapat dilakukan perancangan lebih lanjut yaitu:
1. Diperlukan rancangan yang lebih teliti lagi pada alat agar rangkaian ini dapat bekerja lebih sempurna.
2. Agar dilakukan peningkatan kemampuan pada alat ini, sehingga semakin cerdas dengan mengkombinasikan dengan komponen lain, sehingga sistem kerjanya akan lebih baik lagi.
DAFTAR PUSTAKA
1. Jogiyanto Hartono. 1993. Konsep Dasar Pemograman Bahasa C. Andi Yogyakarta. Yogyakarta.
2. Edward, Setyawan. 1994. Pemograman dengan C/C++ dan Aplikasi Numerik.
Erlangga. Jakarta.
3. Widodo Budiharto. 2011. Aneka Proyek Mikrokontroler. Graha Ilmu.
Yogyakarta.
4. Janner Simarmata. 2006. Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi. Andi Yogyakarta. Yogyakarta.
5. Rusman Hakim. 1998. Belajar Sendiri Mengenal Sistem Komputer. Gramedia.
Jakarta.
6. Sudjadi, 2005. Teori dan aplikasi mikrokontroler. Graha Ilmu. Yogyakarta.
7. Syahwil, Muhammad. 2013. Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikrokontroler Arduiono. ANDI OFFSET. Yogyakarta.
8. Situmorang, Marhaposan. 2011. Dasar-dasar Mikrokontroler MCS-5. USU press. Medan.
9. P. Insap Santosa. 1991. Teknik Digital. Andi Yogyakarta. Yogyakarta.
10. R. Harso Adjie. 2013. Merancang USB I/O Board Menggunakan Chip PIC 18F4550. Graha Ilmu. Yogyakarta.
11. Sugiri, Satria. 2008. Belajar Sendiri Merakit Komponen Komputer. Andi Offset.
Yogyakarta.
12. Saludin Muis. 2013. Perancangan Teori & Praktis Power Supply Jenis Switch Mode. Graha Ilmu. Yogyakarta.
13. Siswo, Anggoro. 2015. Pengantar Mikrokontroler dan Aplikasi Pada Arduino.
Teknosain. Yogyakarta.
Lampiran I (Program)
Program
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <SPI.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include <SimpleTimer.h>
int temp;
int x = 5;
int y;
int value1;
int value2;
float tegangan = 0;
float arus = 0;
float powerx = 0;
float energyx = 0;
float frequencyx = 0;
float pfx = 0;
float datain1;
float datain2;
float datain3;
float datain4;
float datain5;
float datain6;
String dataIn;
String dt[10];
int i;
boolean parsing=false;
// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "kjkhjgjhgDSFDSGFgfhghKHKLJHjhjkkgjfjhv";
// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "hotspotku";
char pass[] = "123456789";
SimpleTimer timer;
// This function sends Arduino's up time every second to Virtual Pin (5).
// In the app, Widget's reading frequency should be set to PUSH. This means // that you define how often to send data to Blynk App.
void sendSensor() {
Blynk.virtualWrite(V2, tegangan);
Blynk.virtualWrite(V3, arus);
Blynk.virtualWrite(V4, powerx);
Blynk.virtualWrite(V5, energyx);
Blynk.virtualWrite(V6, frequencyx);
Blynk.virtualWrite(V7, pfx);
delay(1000);
}
void setup() {
dataIn="";
// Debug console Serial.begin(9600);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
// You can also specify server:
//Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 8442);
//Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress(192,168,1,100), 8442);
// Setup a function to be called every second timer.setInterval(1000L, sendSensor);
}
void loop() {
while(Serial.available()>0) { // dataIn="";
char inChar = (char)Serial.read();
dataIn += inChar;
if (inChar == '\n') { parsing = true;
} }
if(parsing){
parsingData();
