MONITORING KECEPATAN ANGIN
BERBASIS WEB
TUGAS AKHIR
Oleh:
NAMA : SUWARDI
NIM : 4211531005
PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI BATAM
2017
i
MONITORING KECEPATAN ANGIN BERBASIS WEB
TUGAS AKHIR
Oleh:
NAMA: SUWARDI
NIM: 4211531005
Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma IV Program Studi Teknik Mekatronika
Politeknik Negeri Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI BATAM 2017
ii
iv
MONITORING KECEPATAN ANGIN BERBASIS WEB
Nama mahasiswa : Suwardi
NIM : 4211531005
Pembimbing : Senanjung Prayoga, S.Pd, M.T
ABSTRAK
Instrument pengukur kecepatan angin dengan menggunakan layanan WiFi berbasis web. Instrument ini dapat mengukur besaran fisis berupa kecepatan angin yang bekerja secara otomatis dan mengirimkan data pengukuran melalui layanan WiFi. Instrument ini terdiri dari Anemometer sebagai penangkap angin yang terhubung dengan Mikrokontroller
Wemos dan WiFi. Agar Anemometer dapat berfungsi maka dengan ini kami menggunakan
kipas angin sebagai sumber angin, ketika Anemometer mendeteksi kecepatan angin maka secara langsung mengirimkan data ke Mikrokontroller Wemos, kemudian data tersebut akan diproses oleh Mikrokontroller Wemos dan dikirimkan melalui WiFi untuk ditampilkan di
Thingspeak.
v
MONITORING WIND SPEED BASED WEB
Nama mahasiswa : Suwardi
NIM : 4211531005
Pembimbing : Senanjung Prayoga, S.Pd, M.T
ABSTRACT
Instrument measuring wind speed by using a web-based WiFi service. This instrument can measure physical quantities such as wind speed that works automatically and transmit measurement data via WiFi service. This instrument consists of a Anemometer wind catcher that is connected to the microcontroller Wemos and WiFi. Anemometer order to function so with this we used the fan as a source of wind, when the wind speed, the anemometer detects directly transmit data to the microcontroller Wemos, then the data will be processed by the microcontroller Wemos and sent via WiFi to be displayed in Thingspeak
vi
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrahmanirrahiim
Puji syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyeselesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik hingga batas waktu yang ditentukan.
Tugas Akhir yang berjudul “MONITORING KECEPATAN ANGIN BERBASIS WEB” ditulis secara informatif serta analisis agar diperoleh suatu gambaran yang jelas tentang perancangan dan pembuatan proyek akhir ini. Secara akademis, laporan ini disusun sebagai salah satu syarat untuk dipenuhi oleh Mahasiswa Program Studi Teknik Mekatronika guna menyelesaikan program pendidikan Diploma IV di Politeknik Negeri Batam.
Dalam proses perancangan rangkaian sampai dengan pembuatan laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak menghadapi kendala, namun berkat bantuan, bimbingan dan pengarahan serta dukungan dari semua pihak masalah-masalah tersebut dapat diselesaikan dengan baik.
Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto, Direktur Politeknik Negeri Batam.
2. Bapak Dr. Budi Sugandi, Ketua Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam. 3. Ibu Dessy Oktani, ST, Ketua Program Studi Mekatronika, Politeknik Negeri Batam 4. Bapak Senanjung Prayoga, S.Pd, M.T, Pembimbing penulis dalam Penulisan Tugas Akhir
ini.
5. Bapak Dr. Budi Sugandi, Wali kelas Lanjut Jenjang Mekatronika 2015 6. Seluruh Staff pengajar dan administrasi Politeknik Negeri Batam.
Teristimewa buat Abak Buyung Aji (Alm) dan Ibunda Nemi serta Istriku Alni
Mainora yang telah banyak memberikan dorongan spirituil dan materil selama
pembuatan Proyek Tugas Akhir dan Penulisan Laporan Tugas Akhir ini.
Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk mencapai kesempurnaan dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Untuk ini penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk meninkatkan wawasan dan pengetahuan khususnya di bidang Mekatronika.
vii
Akhirnya penulis berharap agar kiranya Laporan ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya Aamiin Ya Rabbal Aalamiin.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabaraakatuh
Batam, 13 Januari 2017
Penulis,
Suwardi
viii DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... i
LEMBAR PENGESAHAAN TUGAS AKHIR ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix DAFTAR TABEL ... x BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan dan Manfaat ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 2
BAB II DASAR TEORI ... 3
2.1 Anemometer ... 3
2.1.1 Perhitungan kecepatan angin ... 4
2.1.2 Magnetic Sensor ... 4
2.2 Microcontroller Wemos ... 5
2.2.1 Microcontroller Chipset pada Microcontroller Wemos ... 5
2.2.1.1 Chipset ESP8266... 6
2.2.1.2 Chipset CH340 ... 6
2.2.2 Fitur-fitur Microcontroller Wemos ... 6
ix
2.2.2.2 Pin Analog... 7
2.2.2.3 PWM (Pulse Width Modulator) ... 7
2.2.2.4 Memory ... 7
2.3 Thingspeak ... 7
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 11
3.1 Konfigurasi Sistem ... 11
3.2 Perancangan Hardware ... 12
3.2.1 Perancangan Elektrikal ... 13
3.2.2 Perancangan Mekanikal ... 13
3.3 Perancangan Program ... 14
3.3.1 Perancangan Program Microcontroller Wemos ... 14
3.4 Instrument Penelitian ... 16
3.4.1 Instrument Pengukuran Anemometer ... 17
BAB IV HASIL DAN ANALISA ... 18
4.1 Hasil Pengukuran Kecepatan Angin pada Pagi hari ... 19
4.2 Hasil Pengukuran Kecepatan Angin pada Siang hari ... 21
4.3 Hasil Pengukuran Kecepatan Angin pada Malam hari ... 23
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 25
5.1 Kesimpulan ... 25
5.2 Saran ... 25
DAFTAR PUSTAKA ... 26
x DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Anemometer dengan tiga mangkok ... 3
Gambar 2.2 Magnetic Sensor ... 4
Gambar 2.3 Microcontroller Wemos ... 5
Gambar 2.4 Dashboard Thingspeak ... 8
Gambar 2.5 Log in to Thingspeak ... 8
Gambar 2.6 My Channel ... 9
Gambar 2.7 Membuat Channel ... 9
Gambar 2.8 Mengisi data Channel ... 9
Gambar 2.9 Nama Channel yang sudah dibuat ... 10
Gambar 3.0 Tampilan data sensor di Thingspeak ... 10
Gambar 3.1 Keluar dari program Thingspeak ... 10
Gambar 3.1 Topologi Sistem Monitoring Kecepatan Angin ... 11
Gambar 3.2 Flowchart Sistem Monitoring Kecepatan Angin ... 12
Gambar 3.3 Perancangan Rangkaian Sensor dengan Wemos ... 13
Gambar 3.4 Sensor Kecepatan Angin ... 13
Gambar 3.5 Baling-baling Anemometer dan Sensor ... 14
Gambar 3.6 Algoritma Pemograman Wemos ... 15
Gambar 3.7 Grafik Trendline ... 17
Gambar 4.1 Grafik Pengukuran Kecepatan Angin di Pagi Hari... 19
Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Kecepatan Angin di Siang Hari... 21
xi DAFTAR TABEL
Tabel 3.4 Perbandingan data Instrument Akurat dan Sensor ... 16
Tabel 4.1 Pengukuran Kecepatan Angin di Pagi Hari ... 19
Tabel 4.2 Pengukuran Kecepatan Angin di Siang Hari ... 21
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Bagi kehidupan merasakan desiran angin tentu menyegarkan, menyejukan apalagi jika cuaca sedang panas panasnya, maka desiran angin biasanya kita anggap sebagai desiran surga, namun saat tekanan atau besarnya angin terlalu besar, maka hal tersebut bisa menjadi kerugian. Kerugian angin yang pertama adalah menggagalkan penerbangan maupun landing pesawat yang tentunya akan menjadi sebuah bencana, kedua, merusak rumah, ketiga, merusak pepohonan dan makhluk hidup lainnya termasuk menimbulkan korban manusia, serta kerugian lainnya.
Perkembangan teknologi elektronika dewasa ini cukup pesat, perkembangan teknologi saat ini sudah dapat dibuat di Indonesia, oleh sebab itu perlu dibuat sistem peringatan dini agar kecepatan angin tersebut dengan cepat dapat dideteksi dan diketahui oleh orang banyak, maka dari latar belakang tersebut penulis mengambil beberapa penelitian terdahulu yang pernah dibuat sebelumnya. Teknologi yang pertama adalah monitoring pengukuran kecepatan angin pada alat anemometer, sistem ini menggunakan anemometer berbasis komputer mini, proses pengiriman data tersebut menggunakan kabel LAN tipe
cross over [1], kedua Anemometer digital berbasis mikrokontroller ATmega16, ketika
Anemometer mendeteksi kecepatan angin maka secara langsung mengirimkan data ke mikrokontroller, pada sistem ini mikrokontroller berfungsi menghitung banyaknya putaran piringan per detik, mengolah data hasil pengukuran dan menampilkan hasil pengukuran tersebut [2], ketiga Penerapan sensor optocoupler pada alat pengukur kecepatan angin berbasis mikrokontroller AVR ATmega 8535, sistem ini juga masih menggunakan jaringan kabel untuk menampilkan data dari kecepatan angin tersebut [3].
Dari penelitian tersebut masih banyak beberapa kekurangan salah satunya adalah dari sistem yang pernah dibuat terdahulu masih menggunakan jaringan kabel untuk menampilkan data dari kecepatan angin tersebut
Berdasarkan beberapa penelitian tersebut penulis melalui tugas akhir ini akan menyempurnakan sistem tersebut agar lebih baik dan efisien, maka dengan ini penulis akan membuat alat pengukur kecepatan angin berbasis web, serta memberikan tanda akan tingkat bahaya kecepatan angin di suatu tempat dengan tampilan web.
2 1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut maka dicari pemecahan masalah yaitu : 1. Bagaimana cara membuat sistem yang dapat mendeteksi kecepatan angin?
2. Bagaimana cara mengirimkan informasi serta memberi tanda akan tingkat bahaya nya kecepatan angin tersebut?
1.3. Batasan Masalah
Sistem alat ukur kecepatan angin ini memiliki batasan masalah sebagai berikut: 1. Kemampuan alat ini tidak menentukan arah angin.
2. Waktu kecepatan pengiriman informasi tergantung pada kondisi sistem jaringan pada saat itu.
3. Sistem monitoring yang digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran angin tersebut ke thingspeak.
1.4. Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang dan mengimplementasikan alat ukur kecepatan angin
2. Mengetahui dan mendeteksi kecepatan angin tersebut melalui layanan Wifi Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Sistem peringatan dini untuk mengukur kecepatan angin
1.5. Sistematika Penulisan
Dalam penulisan Tugas Akhir ini dibuat secara sistematik dengan membagi tulisan menjadi beberapa bab berdasarkan pokok pembahasannya yaitu:
BAB I Pendahuluan berisikan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan manfaat dan sistematika penulisan.
BAB II Landasan teori yang berisi penjelasan tentang teori yang digunakan penulis untuk mendukung alat dan pendukung-pendukungnya. BAB III Bab ini menjelaskan tentang kerangka kerja penelitian yang
digunakan untuk mengukur kecepatan angin.
BAB IV Bab ini menjelaskan tentang hasil yang didapat dari pengukuran kecepatan angin beserta analisanya.
BAB V Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan yang didapat dari Tugas Akhir ini dan Saran yang bersifat membangun agar proyek ini bisa lebih baik lagi di masa depan.
3 BAB II
DASAR TEORI
2.1 Anemometer
Anemometer adalah sebuah instrument yang digunakan untuk mengukur kecepatan
angin. Anemometer merupakan salah satu instrument yang sering digunakan oleh balai cuaca seperti Badan Metereologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG). Kata Anemometer berasal dari Yunani yaitu Anemos yang berarti angin. Angin merupakan udara yang bergerak ke segala arah angin bergerak dari suatu tempat menuju ke tempat yang lain. Anemometer ini pertama kali diperkenalkan oleh Leon Battista Alberti dari Italia pada tahun 1450.
Anemometer harus di tempatkan di daerah terbuka, pada saat tertiup angin baling-baling atau
mangkok yang terdapat pada Anemometer akan bergerak sesuai dengan arah angin, makin besar kecepatan angin meniup mangkok-mangkok tersebut makin cepat pula kecepatan berputarnya piringan mangkok-mangkok tersebut. Dari jumlah putaran dalam satu detik maka dapat diketahui kecepatan anginnya, jadi kecepatan angin tersebut adalah jarak tempuh angin atau pergerakan udara per satuan waktu dan dinyatakan dalam satuan meter per detik (m/s), kilometer per jam (km/h) dan mil per jam (mi/h). Satuan mil (mil laut) per jam disebut juga dengan knot, 1 knot= 1,85 km/h= 1,151 mi/h= 0,514 m/s atau 1 m/s= 2,237 mi/h= 1,944 knot. Kecepatan angin bervariasi dengan ketinggian dari permukaan tanah, sehingga dikenal adanya profil angin, dimana makin tinggi gerakan angin makin cepat, kecepatan angin diukur dengan menggunakan alat yang disebut dengan Anemometer dan di dalam
Anemometer sendiri terdapat alat pencacah yang akan menghitung kecepatan angin yang
disebut juga dengan Magnetic sensor.
4 2.1.1 Perhitungan kecepatan angin
Perhitungan kecepatan angin pada sensor kecepatan angin dengan sensor reed switch dengan rumus kecepatan angin sebagai berikut:
𝑉 =𝑆 𝑡 Dimana: V: Kecepatan (m/s) S: Jarak (meter) T: Waktu (detik) 2.1.2 Magnetic sensor
Magnetic sensor adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan memberikan perubahan kondisi output. Seperti layaknya saklar dua kondisi (On/ Off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembaban, asap ataupun uap.
5
Magnetic sensor sama seperti relay. Magnet permanen digunakan sebagai ganti wire coil. Ketika magnet berada jauh dari titik deteksi maka kontak saklar dalam keadaan terbuka,
tetapi ketika magnet berada dekat dari titik deteksi maka kontak saklar dalam keadaan tertutup.
2.2 Microcontroller Wemos
Microcontroller Wemos adalah sebuah Microcontroller pengembangan berbasis
modul Microcontroller ESP8266. Microcontroller Wemos dibuat sebagai solusi dari mahalnya sebuah sistem wireless berbasis Microcontroller lainnya. Dengan menggunakan
Microcontroller Wemos biaya yang dikeluarkan untuk membangun sistem WiFi berbasis Microcontroller sangat murah, hanya sepersepuluhnya dari biaya yang dikeluarkan apabila
membangun sistem WiFi dengan menggunakan Microcontroller Wemos dan WiFi Shield.
Gambar 2.3 Microcontroller Wemos
Yang berbeda pada Microcontroller ini yaitu kemampuannya untuk menyediakan fasilitas konektifitas WiFi dengan mudah serta memory yang digunakan sangat besar yaitu 4MB.
2.2.1 Microcontroller Chipset pada Microcontroller Wemos
Pada Microcontroller Wemos memiliki 2 buah chipset yang digunakan sebagai otak kerja platform tersebut. Beberapa chipset pada Microcontroller ini adalah:
6 2.2.1.1 Chipset ESP8266
ESP8266 adalah sebuah chip microcontroller yang memiliki fitur WiFi yang mendukung stack TCP/IP. Diproduksi oleh produsen Cina yang berbasis di Shanghai, Espressif pada Agustus 2014 AI-Thinker membuat modul ESP-01 dengan menggunakan lisensi oleh Espressif, modul kecil ini memungkinkan Microcontroller untuk terhubung dengan jaringan WiFi dan membuat koneksi TCP/IP hanya dengan menggunakan command yang sederhana seperti Hayes-gaya. Harga yang sangat rendah dan sangat sedikit komponen eksternal pada modul ini mengakibatkan sangat murahnya harga sebuah chip ini. Dengan
clock 80 MHz chip ini dibekali dengan 4MB Eksternal RAM, mendukung format IEEE
802.11 b/g/n sehingga tidak menyebabkan interference bagi yang lain. Mendukung enkripsi WEP, WPA sehingga menjadikan chipset ini sangat aman digunakan. Chipset ini memiliki 16 GPIO pin yang bekerja pada 3.3 Volt, 1 pin ADC dengan resolusi 10 bit.
2.2.1.2 Chipset CH340
CH340 adalah sebuah Chipset yang mengubah USB menjadi serial interface. Sebagai contohnya adalah aplikasi USB converter to Printer. Dalam mode serial interface, CH340 mengirimkan sinyal penghubung yang umum digunakan pada MODEM. CH340 digunakan untuk memperbesar asynchronous serial interface komputer atau mengubah perangkat serial interface umum untuk berhubungan dengan Bus USB secara langsung. Modul Microcontroller ini dapat dibangun sendiri atau dibeli jadi. Perangkat lunaknya dapat di download secara gratis. Design referensi perangkat keras (File CAD) yang tersedia di bawah lisensi open-source, dan bebas untuk mengubahnya sesuai dengan kebutuhan. Walaupun modul Microcontroller ini berbeda dengan modul Microcontroller Arduino, namun kita dapat menggunakan baik IDE, Libaray, maupun command yang terdapat pada
Arduino untuk dapat digunakan pada Microcontroller ini.
2.2.2 Fitur-fitur Microcontroller Wemos
Berikut ini adalah Fitur-fitur dari perangkat keras Microcontroller Wemos perangkat
keras ini dapat deprogram dengan mudah pada sketch. Ada beberapa fitur-fitur perangkat keras yang dapat ditemukan pada modul Microcontroller Wemos, berikut adalah penjelasan dari fitur-fitur tersebut:
7 2.2.2.1 Pin Digital
Salah satu I/O Port pada modul Microcontroller Wemos dikenal dengan Pin Digital. Pin ini dapat dikonfigurasi baik sebagai input ataupun dapat sebagai output.
2.2.2.2 Pin Analog
Pin analog pada Microcontroller ini memiliki 10 bit resolusi dengan nilai maksimum 3.3 Volt. Pin analog ini dapat dikonfigurasi dan digunakan persis dengan cara yang sama seperti pin digital.
2.2.2.3 PWM (Pulse Width Modulator)
Pulse Width Modulator, atau PWM adalah teknik untuk mendapatkan hasil yang analog dengan teknik digital. Digital control digunakan untuk membuat gelombang persegi,
dan kemudian sinyal diatur sehingga beralih antara hidup dan mati secara cepat. Pola on-off ini dapat mensimulasikan tegangan on (3,3 volt) dan off ( 0 volt) dengan mengubah sebagian waktu sinyal hidup dengan waktu pada sinyal mati. Lamanya on time disebut lebar pulsa. Untuk mendapatkan berbagai nilai analog, pengguna akan mengubah atau memodulasi lebar pulsa. Jika pengguna mengulangi pola on-off ini dengan cukup cepat dengan menggunakan LED misalnya sebagai output, maka hasilnya adalah pengendalian kecerahan LED.
2.2.2.4 Memory
Ada tiga jenis memory dalam Microcontroller yang digunakan yaitu: 1. RAM untuk menyimpan instruksi (64KB)
2. RAM untuk menyimpan data (96KB)
3. Ekternal QSPI Flash untuk menimpa listing program (4MB)
2.2.3 Thingspeak
Thingspeak adalah Internet Open source of Things (IOT) sebagai aplikasi dan API berfungsi sebagai menyimpan data dan mengambil data dari melalui Internet atau Local
8
Berikut cara registrasi di Thingspeak.com
1. Berikut alamat untuk membuka Thingspeak adalah https://thingspeak.com/
Gambar 2.4 Dashboard Thingspeak
2. Registrasi Thingspeak dengan mengisi nama atau alamat email dan jika sudah di
registrasi, masukkan password untuk Sign In.
Gambar 2.5 Log in to Thingspeak
9
Gambar 2.6 My Channel
4. Pilih New Channel untuk membuat Channel baru
Gambar 2.7 Membuat Channel
5. Isi New Channel kita
10
6. Pilih Tugas Akhir sesuai dengan Channel kita buat
Gambar 2.9 Nama Channel yang sudah dibuat
7. Tampilan Channel kita berupa data sensor dari Anemometer
Gambar 3.0 Tampilan data sensor di Thingspeak
8. Selesai pilih Sign Out untuk keluar dari Thingspeak
11 BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada perancangan sistem Tugas akhir ini terdiri dari blok diagram konfigurasi sistem, perancangan hardware, perancangan program dan tampilan Thingspeak.
3.1 Konfigurasi Sistem
Gambar 3.1. Topologi Sistem Monitoring Kecepatan Angin
Pada gambar 3.1 merupakan konfigurasi monitoring kecepatan angin, dalam penelitian ini menggunakan Anemometer sebagai sensor kecepatan angin, sensor tersebut mendeteksi objek dan mendapatkan data pulsa kemudian data tersebut akan masuk ke
Wemos dan kemudian diolah dan dikirimkan ke Thingspeak sebagai tampilan dari kecepatan
Anemometer
Wemos D1
WiFi
12
angin tersebut melalui jaringan WiFi.
Adapun flowchart dari sistem monitoring kecepatan angin adalah sebagai berikut:
Gambar 3.2 Flowchart sistem monitoring kecepatan angin
3.2 Perancangan Hardware
Adapun perancangan hardware pada penelitian tugas akhir ini terdiri atas perancangan elektrikal dan perancangan mekanikal. Perancangan hardware terdiri sensor kecepatan angin.
Start
Baca data dari sensor WiFi Menampilkan data kecepatan angin ke Thingspeak End Wemos D1
13 3.2.1 Perancangan Elektrikal
Gambar. 3.3 Perancangan rangkaian sensor dengan Wemos
3.2.2 Perancangan Mekanikal
Adapun perancangan mekanikal dari sistem monitoring kecepatan angin ini terdiri dari sensor Anemometer.
Gambar 3.4 Sensor kecepatan angin
Sensor Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin. Sensor
Anemometer terdiri yaitu sensor Anemometer menggunakan sensor Reed Switch Prinsip
kerja dari kedua sensor Anemometer ini sama, perbedaan hanya terdapat pada sensor yang digunakan untuk membaca kondisi 0 dan 1. Adapun prinsip kerja dari sensor Anemometer
Sensor kecepatan angin Anemometer Data 5 V 1 kΩ GND
14
ini adalah pada saat mangkuk Anemometer mengenai sensor reed switch atau optocoupler maka kaki data sensor reed switch akan mengaktifkan pin D2 pada Wemos.
(a) (b)
Gambar 3.5 (a) Baling-baling Anemometer (b) Sensor Reed Switch
3.3 Perancangan Program
Adapun perancangan program pada penelitian tugas akhir ini terdiri dari atas perancangan program Microcontroller Wemos dan Thingspeak.
3.3.1 Perancangan Program Microcontroller Wemos
Untuk mengirim data dari sensor Anemometer ke Thingspeak data dari sensor
Anemometer berupa data digital kemudian data digital tersebut dirubah menjadi data PWM.
Data yang didapat oleh sensor Anemometer kemudian diolah oleh Microcontroller Wemos kemudian di kirim ke Thingspeak dengan menggunakan WiFi.
15 Gambar 3.6 Algoritma pemograman Wemos
Untuk menampilkan data sensor kecepatan angin ke Thingspeak. terlebih dahulu kita membuka Thingspeak kemudian registrasi account kita di Thingspeak tersebut dan setting tampilan sesuai dengan keinginan kita kemudian kita bisa menampilkan data kecepatan angin tersebut di Thingspeak.
Start Ada Koneksi WiFi? Print data sensor ke serial monitor Wemos Baca data anemometer Ubah data digital ke pwm Tidak Ya Menampilkan data kecepatan angin ke Thingspeak End Apakah data PWM Tidak Ya
16 3.4 Instrument Penelitian
Dalam penelitian tugas akhir ini ada beberapa instrument yang digunakan untuk penelitian diantaranya adalah pengukuran kecepatan angin dengan menggunakan Instrument data akurat dengan Anemometer penulis sebagai data yang terukur, seperti data dibawah ini:
Tabel 3.4 Perbandingan data Instrument dan Sensor
No. Instrument Sensor
1 1.6 m/s 30 Hz 2 1.7 m/s 30 Hz 3 1.7 m/s 30 Hz 4 1.8 m/s 33 Hz 5 1.8 m/s 34 Hz 6 1.8 m/s 36 Hz 7 1.8 m/s 37 Hz 8 1.9 m/s 38 Hz 9 1.9 m/s 38 Hz 10 1.9 m/s 39 Hz 11 1.9 m/s 39 Hz Rata* 1.8 m/s 34.9 Hz
Dari tabel diatas didapatlah hasil dari perbandingan data dari alat instrument yang digunakan dengan sensor Anemometer, dari hasil data tersebut di dapatkan rata-rata kemudian hasil kedua rata-rata tersebut dibagi maka didapatlah angka 19.4.
Dari data tersebut didapatlah persamaan data anemometer tersebut dengan menggunakan grafik Trendline yang nantinya akan dimasukkan sebagai rumus dari kecepatan angin, seperti gambar grafik dibawah ini.
17
Gambar 3.7 Grafik Trendline
3.4.1 Instrument pengukuran Anemometer
Instrument yang digunakan untuk mengukur sensor kecepatan angin adalah magnetic
sensor (reed switch), magnetic sensor (reed switch) berfungsi jika ada medan magnet yang menempel dan mendekat diantara sensor, maka reed switch akan terhubung dan jika tidak ada magnet maka reed switch tidak akan terhubung.
18 BAB IV
HASIL DAN ANALISA
Pada bagian ini akan membahas tentang hasil pengujian alat sistem monitoring kecepatan angin menggunakan anemometer. Anemometer ini digunakan sebagai pengukur kecepatan angin. Secara keseluruhan pengujian sistem ini bertujuan untuk dapat memberikan informasi secepat mungkin akan terjadinya perubahan kecepatan angin di sekitar kita, dan menghasilkan informasi serta menampilkan data ke Thingspeak. Semua komponen dapat berfungsi dengan baik sehingga menghasilkan sistem seperti yang diinginkan.
Pembacaan Instrument yang digunakan sebagai titik acuan penghasil nilai dari kecepatan angin yang akurat yang sudah ter kalibrasi dan sensor anemometer penulis sebagai sensor kecepatan angin yang terbaca, kedua sensor tersebut diletakkan sejajar di depan kipas angin kemudian kipas angin tersebut dinyalakan sehingga Anemometer berputar dan membaca kecepatan angin tersebut. Nilai yang terbaca oleh anemometer digunakan untuk mengkonversi meter per detik menjadi skala knot, adapun perhitungan kecepatan angin dapat dilihat sebagai berikut:
V =𝑆 𝑡 Dimana: V: Kecepatan (m/s) S: Jarak (meter) t: Waktu (detik) 1 𝐶𝑦𝑐𝑙𝑒 = 150 𝑐𝑚/𝑠 𝑉 =150 1 = 150 cm/s = 1,5 m/s = 2,91 knot ( 1 knot = 0,514 m/s)
19
Selama Anemometer berputar maka didapatlah satu putaran atau satu cycle dari Anemometer dengan panjang jarak sama dengan 30cm dalam satu detik Anemometer berputar selama 3 putaran, kemudian 30 dikalikan dengan 3 maka didapatlah angka 150, kemudian dibagi 1 detik maka hasil kecepatan angin sama dengan 150 cm/s. Kemudian data angin 150 cm/ s di konversikan ke meter per detik maka hasilnya adalah 1,5 m/s dan jika di konversikan ke knot hasil dari kecepatan anginnya adalah 2,91 knot.
Setiap perubahan data kecepatan angin yang di ambil secara berkala dapat ditunjukkan pada tabel di bawah.
4.1 Hasil pengukuran kecepatan angin pada pagi hari
Tabel 4.1 Pengukuran kecepatan angin di pagi hari
No. Waktu Anemometer Instrument Persentase
Error 1 10:10:00 3.14 m/s 3.05 m/s 2 % 2 10:10:30 3.14 m/s 3.05 m/s 2 % 3 10:11:00 2.78 m/s 2.69 m/s 3 % 4 10:11:30 3.09 m/s 3.01 m/s 2 % 5 10:12:00 3.56 m/s 3.48 m/s 2 % 6 10:12:30 2.53 m/s 2.50 m/s 1 % 7 10:13:00 3.14 m/s 3.10 m/s 1 % 8 10:13:30 2.68 m/s 2.65 m/s 1 % 9 10:14:00 2.16 m/s 2.10 m/s 2 % 10 10:14:30 2.47 m/s 2.40 m/s 2 % 11 10:15:00 3.35 m/s 3.30 m/s 1 %
Rata – rata error 1.7 %
Dari tabel diatas pengukuran yang dilakukan pada pagi hari dapat kita lihat perbedaan antara kecepatan angin pertama kali yang terukur oleh Anemometer berkisar antara 3.14 m/s dan dengan Instrument data yang terukur adalah 3.05 m/s dan dari kedua pengukuran tersebut mempunyai perbedaaan persentase errornya adalah 2 %, pengambilan data yang
20
dilakukan penulis adalah sebanyak 11 kali maka hasil rata- rata persentase error tersebut berkisar antara 1.7 %.
21 4.2 Hasil pengukuran kecepatan angin pada siang hari
Tabel 4.2 Pengukuran kecepatan angin di siang hari
No. Waktu Anemometer Instrument Persentase
Error 1 12:35:00 3.2 m/s 3.23 m/s 0.9 % 2 12:35:30 2.99 m/s 2.96 m/s 1 % 3 12:36:00 3.3 m/s 3.27 m/s 0.9 % 4 12:36:30 3.14 m/s 3.10 m/s 1 % 5 12:37:00 3.04 m/s 2.97 m/s 2 % 6 12:37:30 2.94 m/s 2.85 m/s 3 % 7 12:38:00 3.56 m/s 3.49 m/s 2 % 8 12:38:30 3.09 m/s 3.01 m/s 2 % 9 12:39:00 3.04 m/s 2.96 m/s 2 % 10 12:39:30 4.04 m/s 3.96 m/s 2 % 11 12:40:00 2.78 m/s 2.70 m/s 2 %
Rata – rata error 1.7 %
Dari tabel diatas pengukuran yang dilakukan pada siang hari pengukuran ini sama yang kita lakukan pada pengukuran di pagi hari dan hasil kecepatan angin pertama kali yang terukur oleh Anemometer berkisar antara 3.2 m/s dan dengan Instrument data yang terukur adalah 3.23 m/s dan dari kedua pengukuran tersebut mempunyai perbedaaan persentase error adalah 0.9 %, hasil pengukuran di siang hari ini hampir mendekati 0 % dan hasil inilah hasil yang diharapkan oleh penulis dan dan penulis juga mengambilan data sebanyak 11 kali maka pengukuran yang dilakukan 11 kali tersebut didapatlah hasil rata- rata persentase error berkisar antara 1.7 % dan hasil rata-rata persentase error ini sama dengan hasil yang dilakukan pada saat pengukuran yang dilakukan di pagi hari.
22
23 4.3 Hasil pengukuran kecepatan angin pada malam hari
Tabel 4.3 Pengukuran kecepatan angin di malam hari
o. Waktu Anemometer Instrument Persentase
Error 1 21:20:00 2.37 m/s 2.31 m/s 2 % 2 21:20:30 2.37 m/s 2.31 m/s 2 % 3 21:21:00 2.78 m/s 2.70 m/s 2 % 4 21:21:30 2.27 m/s 2.23 m/s 1 % 5 21:22:00 2.32 m/s 2.27 m/s 2 % 6 21:22:30 2.16 m/s 2.11 m/s 2 % 7 21:23:00 2.37 m/s 2.31 m/s 2 % 8 21:23:30 2.47 m/s 2.40 m/s 2 % 9 21:24:00 2.27 m/s 2.23 m/s 1 % 10 21:24:30 2.22 m/s 2.19 m/s 1 % 11 21:25:00 2.22 m/s 2.19 m/s 1 %
Rata – rata error 1.6 %
Dari tabel diatas pengukuran yang dilakukan untuk ketiga kalinya atau pengukuran yang dilakukan pada malam hari pengukuran ini sama yang kita lakukan pada pengukuran di pagi hari maupun di siang hari dan hasil kecepatan angin pertama kali yang terukur oleh
Anemometer berkisar antara 2.37 m/s dan dengan Instrument data yang terukur adalah 2.31
m/s dan dari kedua pengukuran tersebut mempunyai perbedaaan persentase error adalah 2 %, hasil persentase error pengukuran yang dilakukan pada malam hari sama hasilnya pengukuran yang kita lakukan pada pagi hari dan penulis juga mengambilan data sebanyak 11 kali pada pengukuran yang dilakukan pada malam hari maka didapatlah hasil rata- rata persentase error berkisar antara 1.6 % dan hasil rata-rata persentase error ini lebih bagus dari pengukuran yang kita lakukan pada pagi hari dan di siang hari.
24
Gambar 4.3 Grafik pengukuran kecepatan angin di malam hari
Dari grafik dan tabel diatas dapat kita lihat perbedaan antara kecepatan angin yang dibaca oleh Anemometer dengan Instrument mempunyai perbedaaan rata-rata persentase error adalah 1.7 % untuk pengukuran yang dilakukan di pagi hari, dan siang hari juga berkisar 1.7 % dan untuk pengukuran yang dilakukan di malam hari lebih bagus hasilnya dari pada yang kita lakukan di pagi hari dan di siang hari yaitu rata-rata persentase errornya adalah 1.6 %.
Adapun data yang diambil dalam percobaan ini dilakukan berkisar 10 detik. Untuk mengetahui persentase data error dari sensor Anemometer adalah penulis menggunakan rumus sebagai berikut:
25 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan pengujian pada “ prototype monitoring kecepatan angin berbasis web” ini maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Sistem monitoring kecepatan angin ini telah dapat mendeteksi kecepatan angin dengan sensor Anemometer dan ditampilkan data tersebut ke thingspeak.
2. Sistem ini mengirimkan data kecepatan angin dari Anemometer ke thingspeak dalam setiap 10 detik.
5.2 Saran
Dari pengujian yang telah dilakukan oleh penulis, ditemukan beberapa gagasan agar sistem ini lebih berkembang untuk menjadi sistem yang lebih sempurna. Adapun gagasan tersebut adalah:
1. Pada sistem ini, pengiriman data sensor Anemometer dari Microcontroller Wemos membutuhkan waktu 10 detik, sebaiknya pengiriman data sensor tersebut bisa lebih cepat agar informasi yang ditampilkan lebih realtime.
2. Pada sistem ini kalibrasi sensor Anemometer yang kita punya berdasarkan pada alat yang kita beli, sebaiknya kalibrasi sensor tersebut berdasarkan terhadap alat yang sudah teruji oleh Badan Metereologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG).
26 DAFTAR PUSTAKA
[1] Raja Eka Saputra. “Monitoring pengukuran kecepatan angin pada alat anemometer” jurnal.usu.ac.id, [September 24, 2014].
[2] Thoriq Azwar. “Anemometer digital berbasis mikrokontroller ATmega16” ejournal.unesa.ac.id, [May23, 2013].
[3] Yudistiro Ardi Nugroho. “Penerapan sensor optocoupler pada alat pengukur kecepatan angin berbasis mikrokontroller AVR ATmega 8535” jurnal.unnes.ac.id [September 6, 2014].
27 LAMPIRAN
#include <ESP8266WiFi.h>
String apiKey = "SRUK4ZOOZOBFX39G";//sesuaikan dengan Key kalian dari thingspeak.com
const char* ssid = "Duos"; //sesuaikan dengan ssid wifi kalian
const char* password = "alni mainora"; //sesuaikan dengan wifi password kalian const char* server = "api.thingspeak.com";
#include <elapsedMillis.h> // library untuk timer, fungsinya untuk mengerjakan program rutin setiap waktu timernya tercapai
elapsedMillis timer0; // timer yang berjalan
#define interval 10000 // satuan milisecond, ini adalah timer yang akan dicapai
int a1 = 100; int a2 = 200; int t=0; float cont; int bt; WiFiClient client; void setup() { Serial.begin(9600); delay(10); pinMode(D2,INPUT); digitalWrite(D2,LOW); Serial.print("START");
28 WiFi.begin(ssid, password); Serial.println(); Serial.println(); Serial.print("Connecting to "); Serial.println(ssid); WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connected"); } void loop() { program(); } void waktu() {
if( timer0 > interval ) // ssat nilai timer 0 mencapai > dari data interval ( 10 detik ), maka akan mengeksekusi program di dalamnya
{
29 Serial.println(cont); // menampilkan data di serial monitor
update_data(); //update data ke thing speak cont = 0; // jumlah pulsa di kosongkan
timer0 = 0; // waktu / timer0 yang berjalan, direset jadi 0 }
}
void update_data() {
cont = cont / 19.4; // 13.6 adalah variable untuk kalibrasi
if (client.connect(server,80)) { // jika wemos sudah terkoneksi dengan wifi String postStr = apiKey; // data string ( text )
postStr +="&field1="; postStr += String(cont); /* postStr +="&field2="; postStr += String(a2); */ postStr += "\r\n\r\n"; client.print("POST /update HTTP/1.1\n"); client.print("Host: api.thingspeak.com\n"); client.print("Connection: close\n"); client.print("X-THINGSPEAKAPIKEY: "+apiKey+"\n"); client.print("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n"); client.print("Content-Length: "); client.print(postStr.length()); client.print("\n\n"); client.print(postStr); Serial.print("Data adalah : "); Serial.print(cont);
30 Serial.println("Mengirim Data Thingspeak");
} client.stop(); } int last_a = 0; int a = 0; void program() { waktu(); // fungsi // dari sini //
a = digitalRead(D2); // point 1// a adalah digitalRead D2, jadi pin yang dipakai D2, dibaca sebagai data digital, jika 5V data = 1, jika 0V data = 0
// point 2
if(a != last_a) // jika nilai a tidak sama dengan last_a {
if ( a == 1 ) // jik NILAI a sama dengan 1 {
cont = cont + 1; // menghitung ++; }
last_a = a; // di update nilai last_a // point 3
}
// sampai sini /// --> adalah pembacaan jumlah pulsa }
31
