i
LAPORAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN MONITORING KEKERUHAN AIR DAN KONTROLING PAKAN IKAN PADA AKUARIUM
MENGGUNAKAN NODEMCU ESP 32 BERBASIS INTERNET OF THING (IoT)
DESIGN AND DEVELOPMENT OF WATER TURBIDITY MONITORING AND CONTROL OF FISH FEED IN AQUARIUM
USING INTERNET OF THING (IoT) BASED ON NODEMCU ESP32
Disusun Oleh:
Farhan Ario Pamungkas NIM: 17201008
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO
2020
ii
HALAMAN PENGESAHAN
RANCANG BANGUN MONITORING KEKERUHAN AIR DAN KONTROLING PAKAN IKAN PADA AKUARIUM MENGGUNAKAN
NODEMCU ESP 32 BERBASIS INTERNET OF THING (IoT)
DESIGN OF WATER TURBIDITY MONITORING AND FISH FOOD CONTROL IN AQUARIUM USING INTERNET OF THING (IoT)
NODEMCU ESP32
Disusun Oleh:
Farhan Ario Pamungkas 17201008
Telah dipertanggungjawabkan di hadapan Tim Penguji pada tanggal Susunan Tim Penguji
Pembimbing Utama : Kholidiyah Masykuroh, S.T.,M.T ( ) NIDN. 19860018
Pembimbing Pendamping : Fikra Titan Syifa, S.T., M.Eng. ( ) NIDN. 0619028701
Mengetahui,
Ketua Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto
Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST.,M.T.
NIDN. 0607129002
iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Dengan ini saya, FARHAN ARIO PAMUNGKAS, menyatakan bahwa tugas akhir
dengan judul “RANCANG BANGUN MONITORING KEKERUHAN AIR DAN
KONTROLING PAKAN IKAN PADA AKUARIUM MENGGUNAKAN NODEMCU ESP 32 BERBASIS INTERNET OF THING (IoT)” adalah benar- benar karya saya sendiri. Saya tidak melakukan penjiplakan kecuali melalui pengutipan sesuai dengan etika keilmuan yang berlaku. Saya bersedia menanggung resiko apapun sanksi yang dijatuhkan kepada saya apabila ditemukan pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam tugas akhir saya ini.
Purwokerto, Agustus 2020
Yang menyatakan,
(Farhan Ario Pamungkas)
iv ABSTRAK
Kemajuan teknologi saat ini memudahkan untuk saling berkomunikasi, bertukar informasi antara sumber informasi dengan pengguna ataupun pencari informasi yang menggunakan fasilitas dari internet. Khususnya di bidang elektronik yang sekarang ini sudah mulai memasuki fase atau generasi dari IoT Kekeruhan air memiliki dampak negatif bagi ikan dan tanaman dalam aquarium yakni ikan bisa mati karena keruhnya air dalam aquarium tersebut. Pemantauan intensif yang perlu dilakukan yaitu kekeruhan air, dan pemberian pakan. Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah eksperimental, dengan menguji sensor turbidity yang dimasukkan kedalam air jernih. Maka perlu dilakukan pengembangan akuarium dalam hal mengukur kekeruhan air dan pemberian pakan secara otomatis berbasis mikrokontroler, dimana pengukuran air berdasarkan tingkat kekeruhan air. Penelitian ini menghasilkan alat yang terbuat dari 2 sistem kontrol, yaitu sistem kekeruhan air menggunakan sensor Turbidity membaca kekeruhan dan sistem pemberian pakan menggunakan sistem motor servo.
v ABSTRACT
Current technological advances make it easy to communicate with each other, exchange information between information sources with users or information seekers who use facilities from the internet. Especially in the field of electronics, which is now beginning to enter the phase or generation of IoT Water turbidity has a negative impact on fish and plants in the aquarium that is fish can die because of the turbidity of the water in the aquarium. Intensive monitoring that needs to be done is water turbidity, and feeding. The method used in writing this final project is experimental, by testing the turbidity sensor that is inserted into clear water. It is necessary to develop the aquarium in terms of measuring water turbidity and microcontroller-based automatic feeding, where the measurement of water is based on the level of turbidity of water. This research resulted in a tool made from 2 control systems, namely the turbidity system using Turbidity sensor reading turbidity and the feeding system using a servo motor system.
vi DAFTAR ISI
LAPORAN TUGAS AKHIR ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG... 1
1.2 RUMUSAN MASALAH ... 2
1.3 BATASAN MASALAH ... 2
1.4 TUJUAN ... 3
1.5 MANFAAT ... 3
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 4
2.1 KAJIAN PUSTAKA ... 4
2.2.1 Akuarium ... 7
2.2.2 Internet Of Things (IoT) ... 7
2.2.3 NodeMCU EPS32 ... 8
2.2.4 Sensor Turbidity ... 9
2.2.5 Kabel Jumper ... 9
2.2.6 Perangkat Lunak Arduino IDE ... 11
2.2.7 GoogleFirebase ... 12
2.2.8 MIT App Invertor ... 13
2.2.9 Smartphone ... 14
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 15
3.1 ALAT DAN BAHAN ... 15
3.1.1 Laptop... 15
3.1.2 Smartphone... 15
3.1.3 NodeMCU ESP32 ... 15
vii
3.1.4 Sensor Turbidity ... 16
3.1.5 Software Arduino... 16
3.1.6 Software Firebase ... 16
3.1.7 Software App Inventor ... 16
3.2 ALUR PENELITIAN ... 16
3.2.1 Blok Diagram Sistem Perangkat Keras ... 18
3.2.2 Flowchart Alur Sistem ... 18
3.2.3 Perancangan Perangkat Keras ... 20
DAFTAR PUSTAKA ... 22
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lemari Brankas ... 7
Gambar 2.2 ESP32 ... 8
Gambar 2.3 Sensor Turbidity ... 9
Gambar 2.4 Kabel Jumper Male to Male ... 10
Gambar 2.5 Kabel Jumper Female to Female ... 10
Gambar 2.6 Kabel Jumper Male to Female ... 11
Gambar 2.7 Tampilan Software Arduino IDE ... 12
Gambar 2.8 Tampilan Awal GoogleFirebase ... 13
Gambar 2.9 Tampilan MIT App Inventor ... 14
Gambar 2.10 Smartphone... 14
Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian ... 17
Gambar 3.2 Blok Diagram Implementasi Perancangan Sistem Monitoring Kekeruhan air pada Aquarium... 18
Gambar 3.3 Flowchar Alur Mikrokontroler ... 19
Gambar 3.4 Flowchart Alur Android... 20
Gambar 3.5 Koneksi Pin NodeMCU dengan Sensor Turbidity ... 21
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 PinAtauPort Sensor Turbidity ... 9 Tabel 3.1 Alat dan Bahan ... 15 Tabel 3.2 Koneksi Antara NodeMCUDengan Sensor Turbidity ... 21
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kemajuan teknologi saat ini memudahkan untuk saling berkomunikasi, bertukar informasi antara sumber informasi dengan pengguna ataupun pencari informasi yang menggunakan fasilitas dari internet. Khususnya di bidang elektronik yang sekarang ini sudah mulai memasuki fase atau generasi dari IoT.
Pada visi masa depan IoT akan menjadi utilitas dengan peningkatan kecanggihan dalam pengindraan, aktuasi, komunikasi, kontrol, dan menciptakan pengetahuan dari sejumlah besar data. Internet of Thing (IoT) merupakan sebuah paradigma bersifat inovatif yang berkembang secara pesat dalam pengaturan telekomunikasi nirkabel modern dengan cepat. IoT diharapkan dapat menjadi sarana pengolahan data dari sensor atau peralatan elektronik yang terhubung dengan perangkat IoT secara real time. Dalam lingkungan IoT akan memungkinkan pengguna untuk mengelola dan mengoptimalkan peralatan elektronik dan peralatan listrik menggunakan internet. Diperkirakan dalam waktu dekat mayoritas komunikasi akan terjadi antara komputer dan peralatan elektronik lainnya yang akan terhubung satu sama lain dan akan bertukar informasi di antara mereka sehingga mengurangi interaksi manusia.
Akuarium merupakan sebuah wadah untuk meletakkan ikan hias maupun tanaman air, akan tetapi seiring dengan berjalannya waktu akuarium tidak hanya diisi oleh ikan hias maupun tanaman air melainkan juga pasir, bebatuan agar terlihat lebih menarik pandangan mata. Dalam perawatannya ada beberapa kendala yang dihadapi oleh pemilik akuarium ini yakni kekeruhan air dalam aquarium.Kekeruhan dalam air memiliki dampak negatif yang cukup besar terhadap ikan dan tanaman terhadap di akuarium.3 Pesatnya perkembangan teknologi saat ini, kejernihan dalam air dalam akuarium dapat diketahui dengan bantuan dari sensor yang terhubung mikrokontroller sebagai pembaca data dari sensor. Dengan adanya sensor kejernihan air dapat diharapkan pengguna atau penggiat akuarium dapat terbantu dalam perawatan ikan hias dan tanaman air yang telah dipelihara.Air dikatakan keruh, apabila air tersebut mengandung begitu
2
banyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna/rupa yang berlumpur dan kotor.Pengeruhan terjadi disebabkan pada dasarnya oleh adanya zat-zat koloid yaitu zat yang terapung serta terurai secara halus sekali.Hal ini disebabkan pula oleh kehadiran zat organik yang terurai secara halus, jasad-jasad renik, lumpur, tanah liat, dan zat koloid yang serupa atau benda terapung yang tidak mengendap dengan segera. Pengeruhan atau tingkat kelainan adalah sifat fisik yang lain dan unik dari pada limbah dan meskipun penentuannya bukanlah merupakan ukuran mengenai jumlah benda-benda yang terapung, Kekeruhan adalah jumlah dari butir-butir zat yang tergenang dalam air. Berdasarkan permasalahan diatas penulis mengambil judul " RANCANG BANGUN MONITORING KEKERUHAN AIR DAN KONTROLING PAKAN IKAN PADA AKUARIUM MENGGUNAKAN NODEMCU ESP 32 BERBASIS INTERNET OF THING (IoT)
1.2 RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Bagaimana merancang alat untuk pemantauan ikan menggunakan mikrokontroller ESP32?
2. Bagaimana cara mendesain sistem pemantuan kekeruhan air dan kontrol pakan ikan?
3. Membuat lagoritma pemrograman untuk pemantauan kekeruhan air dan kontrol pakan ikan pada akuarium?
1.3 BATASAN MASALAH
Batasan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah ESP32.
2. Sensor pengukur kekeruhan air menggunakan sensor Turbidity.
3. Memonitoring dan mengontrol pakan ikan secara online melalui aplikasi android App Inventor.
3 1.4 TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mendesain sistem pemantauan kekeruhan air dan mengendalikan pakan ikan.
2. Mengimplementasikan sistem monitoring kekeruhan air dan kontroling pakan ikan.
3. Menginformasikan hasil pemantuan kekeruhan air dan mengendalikan pakan ikan melalui aplikasi android App Inventor.
1.5 MANFAAT
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Dapat mengetahui proses kerja sistem monitoring dan kontroling ikan menggunakan mikrokontroler ESP32.
2. Dapat membantu pemilik ikan dalam melakukan monitoring dan kotroling ikan.
3. Dapat melakukan monitoring dan kontroling pakan ikan secara online.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Penelitian yang dilakukan terbagi menjadi beberapa bab. Bab 1 berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, manfaat dan tujuan penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. Bab 2 berisi tentang kajian pustaka dan teori- teori dasar yang digunakan dalam proses pembuatan tugas akhir. Bab 3 berisi tentang perancangan pembuatan alat yang akan digunakan dalam proses pembuatan tugas akhir. Bab IV berisi tentang analisa dan hasil pengujian dari tiap-tiap percobaan yang dilakukan. Bab V berisi kesimpulan akhir dari hasil pengamatan dan saran dari tugas akhir.
4 BAB II DASAR TEORI
2.1 KAJIAN PUSTAKA
Pada penelitian yang dilakukan oleh Robinson A. Wadu, Yustinus S.
Bungin Ada dan Indranata U. Panggalodengan judul “Rancang Bangun Sistem Sirkulasi Air Pada Akuarium/Bak Ikan Air Tawar Berdasarkan Kekeruhan Air Secara Otomatis”. Research and Development (R&D) adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk tertentu dan menguji efektifitas produk tersebut (Sugiyono, 2011). Pembuatan sistem pemantau kekeruhan dan penguras bak/kolam ini akan terdiri dari beberapa tahapan. Tahapan tersebut adalah perancangan sistem, perakitan hardware, kalibrasi sistem dengan alat ukur, analisa awal, pembuatan program utama, pengujian sistem, analisa hasil. Dengan demikian sistem budi daya ikan air tawar semakin berkembang, khususnya yang menggunakan kolam buatan (bak penampung). Penggunanan air untuk ikan hias di akuarium, harus selalu dijaga tingkat kekeruhan airnya, dampak air yang keruh dapat menyebabkan terganggunya perkembangan fisik ikan tersebut bahkan kematian. Hal yang sama juga pada budidaya ikan air tawar, dimana pada jenis ikan tertentu harus dijaga tingkat kekeruhannya agar tetap jernih. Proses penggantian air pada akuarium ataupun bak/kolam budidaya ikan, masih dilakukan secara manual baik itu pemantauan kekeruhan air maupun penggantian air dan sering kali mengalami keterlambatan sehingga terjadi hal-hal yang tidak diinginkan [1].
Penelitian yang dilakukan Muhammad Syaif Ramadhan dan Muhammad Rivai mengambil judul “Sistem Kontrol Tingkat Kekeruhan Pada Akuarium Menggunakan Arduino Uno”. Pada penelitian di laboratorium dan di lapangan menunjukkan penurunan survival rate embrio telur ikan ketika terjadi kenaikan partikel halus penyebab kekeruhan (ukuran kurang dari 6 mm) sebesar 5 - 10 % pada tempat bertelur ikan (spawning nest).Kekeruhan tersebut menyebabkan kematian telur ikan karena menghalangi pertukaran gas, dan pembuangan sisa metabolism. Ikan dikelompokkan berdasarkan habitat air dingin (dibawah 20°C), dan air hangat (diatas 20°C). Toleransi ikan air hangat terhadap kekeruhan lebih
5
tinggi (25 NTU) dibandingkan ikan habitat air dingin (10 NTU). Pada umumnya ikan dewasa dapat mentoleransi kekeruhan tinggi. Kematian pada ikan dewasa hanya ditemukan pada kekeruhan yang sangat tinggi dan umumnya tidak ditemukan di sungai (di atas 100000 mg/L). Tetapi untuk ikan yang baru menetas akan mati pada kekeruhan yang jauh lebih rendah (100-1500 mg/L). Perancangan sistem dibagi menjadi 3 bagian yaitu sensor, kontroler proporsional, dan aktuator.
Input dari sistem berupa nilai penunjukan tegangan sensor kekeruhan yang dikondisikan dengan rangkaian signal conditioner. Setting point pada sistem merupakan nilai tegangan sensor saat air dalam kondisi jernih yang ditentukan sebelumnya. Arduino melakukan fungsi pengolahan data, proses ADC dan fungsi kontrol proporsional. Output dari arduino akan memberi sinyal PWM pada modul SSR yang akan mengaktifkan pompa filter mekanik untuk menyaring zat padat terlarut. Ketika kekeruhan di bawah nilai setting point (semakin keruh air, semakin rendah tegangan pembacaan, begitu pula sebaliknya) maka pompa filter mekanik akan dipercepat untuk menyaring zat padat terlarut (suspended solid).
Mikrokontroler Arduino Uno digunakan sebagai unit pengakuisisi data, pemrosesan data, dan pengeksekusi metode kontrol proporsional. Sensor kekeruhan SKU SEN0189 berfungsi untuk mengukur kekeruhan di dalam air.
Rangkaian signal conditioner mengkondisikan tegangan keluaran dari sensor.
Solid State Relay (SSR) digunakan sebagai relay dengan input PWM untuk mengontrol kecepatan motor pompa filter mekanik [2].
Pada penelitian yang dilakukan oleh Muchammad Cholilulloh, Dahnial Syauqy dan Tibyani yang mengambil judul “Implementasi Metode Fuzzy Pada Kualitas Air Kolam Bibit Lele Berdasarkan Suhu dan Kekeruhan”. Pada penelitian ini di gunakan metode fuzzy takagi-sugeno untuk mengukur kualitas air pada kolam bibit lele berdasarkan suhu dan kekeruhan. Parameter yang di gunakan ada dua yaitu parameter suhu dan sensor keruh. Output dari penelitian ini adalah kontrol pompa yang berfungsi untuk mengganti atau mengisi air kolam.
Air kolam akan di ganti apabila sudah melewati batas range kekeruhan dan di isi apabila melebihi range suhu dingin ataupun panas yang telah ditentukan.
Berdasarkan hasil pengujian sistem ini dapat membaca nilai suhu dengan hasil
6
rata-rata 2,39 % dan nilai kekeruhan dapat mengukur tingakat kepekatan air, serta dapat mengontrol kualitas air dengan baik [3].
Pada penelitian yang dilakukan oleh Trimas Manalu, Rozeff Pramana, Eko Prayetno dan Sapta Nugraha dengan judul “Rancang Bangun Sistem Kontrol pH Air pada Palka Ikan Muatan Hidup menggunakan Mikrokontroler dan LabVIEW”.
Pada penelitian ini Palka ikan muatan hidup saat ini tidak mampu mengontrol parameter pH air sesuai dengan lingkungan hidup ikan. pH perlu diperhatikan agar ikan dapat bertahan hidup. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang bangun sistem yang dapat mengontrol pH air pada pakan ikan menggunakan mikrokontroler dan LabVIEW. Pengujian dilakukan pada palka dengan dimensi 90 cm x 65 cm x 50 cm. Monitoring perubahan nilai pH secara real time ditampilkan menggunakan LCD dan LabVIEW. Perangkat ini dilengkapi dengan indikator LED yang dapat mengindikasikan kondisi dari relay diluar dari perangkat lunak LaBVIEW. Selisih pembacaan sensor yang dirancang dengan alat ukur standar hanya berkisar 0,05. Proses penampilan nilai pembacaan sensor pada LCD dan LabVIEW berjalan baik dengan waktu respon pembacaan sekitar 0,5 detik dan respon waktu dalam mengendalikan relay sekitar 0,3 detik. Ikan dapat bertahan hidup dengan menggunakan sistem kontrol yang dirancang selama proses pengujian dalam waktu 2x24 jam. Nilai pembacaan dari sensor akan tersimpan secara real time selama perangkat lunak LabVIEW berjalan [4].
Penelitian yang dilakukan oleh M. Ifran Sanni ,Prisdon Sinaga ,Rahman Noviyanto, Tesar Triansyah yang berjudul Rancang Bangun Pemberi Makan dan Pemantauan Akarium Menggunakan Raspberry PI. Pada penelitian ini Memelihara ikan hias merupakan salah satu hobi yang akhir-akhir menjadi kegiatan yang di gemari masyarakat. Perawatan terhadap ikan pun menjadi perhatian di kalangan menikmat hobi tersebut. Pemberian makan dan penggantian air berkala pun menjadi bagian penting. Beragam nya aktifitas membuat pemberian makan dan keadaan akuarium pun menjadi sulit terkontrol. Pemberian pakan ikan adalah salah satu hal penting dalam pembudidayaan ikan. Pemberian makan secara manual masih menjadi kendala. Pemberi pakan secara sederhana dengan menyebarkan pangan langsung ke dalam akuarium yang sulit di lakukan mengingat kegiatan padat bagi sebagaian kalangan. Untuk permasalahan tersebut
7
maka dikembangkan suatu alat sederhana dalam bentuk prototipe pemantauan dan pemberi makan ikan pada akuarium berbasis raspberry pi yang dihubungkan dengan motor servo yang berfungsi sebagai system penggerak buka tutup wadah makanan ikan. Sistem ini dilengkapi dengan sistem pengontrol melalui webcamera yang berfungsi untuk pengontrolan keadaan didalam akuarium, dan ditampilkan melalui webserver [5].
2.2 DASAR TEORI 2.2.1 Akuarium
Akuarium merupakan salah satu identitas kehidupan yang mewakili habitat asli ikan. Selain sebagai wadah untuk hidup dan berkembang biak ikan, akuarium sering difungsikan sebagai penghias ruangan dan penyaluran hobi. Secara fisik, kolam kaca ini hanya bersifat sebagai sebuah tempat atau wadah. Namun, lebih dari itu, ternyata akuarium memiliki filosofi dan manfaat yang penting bagi kehidupan kita [6].
Gambar 2.1 Akuarium.
2.2.2 Internet Of Things (IoT)
Internet Of Things (IoT) adalah konsep yang konektifitas internetnya dapat bertukar informasi yang tersambung secara terus menerus dengan satu sama lainnya. IoT merupakan jaringan raksasa dari perangkat yang terhubung dari semua yang membagikan dan memgumpulkan data dimana suatu perangkat tersebut yang dioperasikan dan digunakan perangkat tersebut disuatu lingkungan. Perangkat yang sangat berkontribusi pada IoT adalah telepon seluler atau smartphone. Internet of things (IoT) juga banyak
8
menggunakan teknologi dan protokol untuk berkomunikasi diantara lain bluetooth, wireless, NFC, RFID, radio protocol, dan WIFI-Direct [7].
2.2.3 NodeMCU EPS32
Pada dasarnya ESP32 merupakan module Wi-Fi murah yang sangat cocok untuk proyek di bidang Internet of Things (IoT). Modul ini dilengkapi dengan GPIO, dengan fitur protokol seperti SPI, I2C, UART, dan banyak lagi. Bagian yang terbaik yaitu mampu berkoneksi dengan jaringan wifi dan dapat berdiri sendiri atau standalone seperti halnya Arduino. ESP32 merupakan penerus dari module ESP8266. Pada ESP32 terdapat inti CPU serta Wi-Fi yang lebih cepat, GPIO yang lebih, dan mendukung Bluetooth 4.2 konsumsi daya yang rendah. Untuk dapat mengatur sinyal PWM pada GPIO mana pun dengan frekuensi yang dikonfigurasi dan siklus yang diatur pada program kode. Pada ESP32 juga mendukung dua saluran DAC 8-bit.
Selain itu, ESP32 berisi 10 GPIO penginderaan kapasitif, yang mendeteksi sentuhan dan dapat digunakan untuk memicu peristiwa, atau mengaktifkan ESP32 dari mode sleep [8] [9].
Gambar 2.2 ESP32
9 2.2.4 Sensor Turbidity
Sensor Turbidity merupakan sensor yang berfungsi mengukur kualitas air dengan mendeteksi tingkat kekeruhannya. Sensor ini mendeteksi partikel tersuspensi dalam air dengan cara mengukur transmitansi dan hamburan cahaya yang berbanding lurus dengan kadar Total Suspended Solids (TTS).
Semakin tinggi kadar TTS, maka semakin tinggi pula tingkat kekeruhan air tersebut. Sensor ini mendukung dua mode output, digital dan analog sehingga dapat dengan mudah diakses melalui Arduino atau mikrokontroler lainnya. Sensor ini dapat diaplikasikan untuk mengukur tingkat kekeruhan air pada sungai, danau, laboraturium, limbah cair, dsb [10].
Gambar 2.3 Sensor Turbidity Tabel 2.1 Pin Atau Port Sensor Turbidity No. Pin / Port Keterangan
1 VCC Dihubungkan ke 5V
2 OUT Dihubungkan ke pin output
3 GND Dihubungan ke pin grounding
2.2.5 Kabel Jumper
Kabel jumper merupakan kabel elektrik yang berfungsi untuk menghubungkan antar komponen yang ada di breadboard tanpa harus memerlukan solder. Umumnya memang kabel jumper sudah dilengkapi dengan pin yang terdapat pada setiap ujungnya. Pin atau konektor yang digunakan untuk menusuk disebut dengan Male Connector, sementara konektor yang ditusuk disebut dengan Female Connector.
10
Berbagai macam kabel jumper yang pertama adalah kabel jumper yang disebut dengan Male to Male. Kabel ini paling direkomendasikan untuk membuat proyek elektronika pada sebuah breadboard. Ketika anda membeli kabel jumper versi ini, maka nantinya anda akan mendapatkan total kabel sebanyak 65 buah. Sementara untuk warna dari kabel itu sendiri bervariasi, yakni ada yang berwarna hitam, kuning, putih, hijau, merah, dan lain sebagainya [11].
Gambar 2.4 Kabel Jumper Male to Male
Berbagai jenis kabel jumper yang kedua adalah Female to Female. Kabel jumper yang satu ini sangat berguna untuk menghubungkan antar module yang memililki header male yang nantinya akan berperan sebagai outputnya. Adapun panjang dari kabel Female to Female kurang lebih 20 cm dimana nantinya anda akan mendapatkan sebanyak kurang lebih 20 buah [11].
Gambar 2.5 Kabel Jumper Female to Female
11
Untuk jenis kabel yang satu ini disebut dengan Male to Female yang memiliki fungsi sebagai penghubung elektronika pada breadboard. Jenis kabel ini memiliki dua header yang berbeda yang menjadikan jenis kabel jumper yang satu ini disebut dengan kabel jumper Male to Female [11].
Gambar 2.6 Kabel Jumper Male to Female
2.2.6 Perangkat Lunak Arduino IDE
Intergrated Development Environment (IDE) merupakan lingkungan terintegrasi, dinamakan lingkungan karena dengan software inilah dilakukannya pemrograman untuk dapat menjalankan fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui sintak pemrograman arduino. Arduino menggunakan bahasa pemrograman yang menyerupai bahasa C. Arduino (sketch) sudah dilakukan perubahan untuk memudahkan seseorang pemula dalam melakukan pemrograman dari bahasa aslinya. Mikrokontroler ini memiliki sebuah IC yang dimana telah ditanamkan suatu program bernama bootlader yang berfungsi sebagai penengah antara compiler arduino dengan mikrokontroler. Kode program Arduino Software (IDE) disebut sebagai sketch. Pada intinya perangkat lunak ini berfungsi sebagai pemrograman pada papan arduino [12].
12
Gambar 2.7Tampilan Software Arduino IDE 2.2.7 GoogleFirebase
Google firebase adalah suatu layanan dari google untuk mempermudah pekerja para pengembang-pengembang aplikasi untuk mengembangkan suatu konsep yang dimilikinya berupa aplikasi. FirebaseBaaS (Backend as a Service) merupakan solusi yang ditawarkan oleh google untuk mempermudah pekerjaan Mobile Apps Developer. Dengan adanya firebase, apps developer bisa fokus mengembangkan aplikasi tanpa harus memberikan effort yang besar untuk urusan backend.
Pada konsepnya firebase adalah layanan databaseas a service yang menggunakan konsep secara real time. Firebase ini memberikan layanan kepada pengembang untuk membangun suatu aplikasi yang dibuat memiliki nilai yang tinggi dan dapat meningkatkan kesuksesan dari bisnis yang dijalankan. Firebase dapat berjalan multi platform dan digunakan sebagai database, menyediakan REST API yang dapat diakses langsung melalui hybrid apps tanpa perlu membangun API menggunakan pemrograman berbasis server. Fitur dari firebase sendiri untuk authentication, realtime database, storage dan cloud messaging [13].
13
Gambar 2.8 Tampilan Awal GoogleFirebase 2.2.8 MIT App Invertor
MIT App Inventor adalah aplikasi inovatif yang dikembangan google dan MIT untuk mengenalkan dan mengembangkan pemrograman android dengan mentrasformasikan bahasa pemrograman yang kompleks berbasis teks menjadi berbasis visual (drag and drop) berbentuk blok-blok. MIT app inventor dikembangkan dengan menggunakan engine pemrograman visual yang dikembangkan google yaitu google blockly, MIT app inventor sendiri memiliki pemrograman visual dengan tujuan untuk mempermudah semua orang untuk melakukan pemrograman tanpa harus mengetahui syntax program. App invertor mempermudah pekerjaan pengembang untuk dapat membuat atau menciptakan aplikasi perangkat lunak yang akan dibuat. App inventor designer merupakan aplikasi yang digunakan untuk mendesain tampilan visual (GUI-graohical user interface) dan memilih komponen yang diperlukan. Sedangkan app inventor blocks editor merupakan aplikasi java untuk mendesain perilaku tiap komponen dengan menyusun blok-blok program secara visual [14] [15].
14
Gambar 2.9 Tampilan MIT App Inventor 2.2.9 Smartphone
Smartphone adalah telepon genggam atau telepon seluler pintar yang dilengkapi dengan fitur yang mutakhir dan berkemampuan tinggi layaknya sebuah komputer. Smartphone dapat juga diartikan sebagai sebuah telepon genggam yang bekerja dengan menggunakan perangkat lunak sistem operasi (OS) yang menyediakan hubungan standar dan mendasar bagi pengembang aplikasi. Smartphone merupakan komputer kecil yang mempunyai kemampuan sebuah telepon. Pertumbuhan permintaan akan alat canggih yang mudah dibawa ke mana-mana membuat kemajuan besar dalam pemroses, pengingatan, layar dan sistem operasi yang diluar dari jalur telepon genggam sejak beberapa tahun ini [16].
Gambar 2.10 Smartphone
15 BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 ALAT DAN BAHAN
Dalam pembuatan alat ini dibutuhkan beberapa komponen yang dibutuhkan dalam perancangan sistem, alat dan bahan yang digunakan dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini:
Tabel 3.1 Alat dan Bahan No Alat dan Bahan Jumlah
1. Laptop 1
2. Smartphone 1
3. Nodemcu ESP32 1
4. Sensor Turbidity 1
5. Kabel Jumper 3
6. App Inventor 1
7. Google Firebase 1
3.1.1 Laptop
Pada perancangan tugas akhir ini dibutuhkan sebuah laptop yaitu digunakan untuk alat dalam mengolah seluruh bahan data yang ada, selain itu laptop digunakan untuk memberikan pengkodingan pada sistem serta sebagai media pengambilan hasil data. Spesifikasi laptop yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu prosessor Inter(R) Celeron(R) CPU N2820, kecepatan clock sebesar 2.13 GHz, dan RAM memory sebesar 2GB.
3.1.2 Smartphone
Pada perancangan alat tugas akhir ini smartphone yang digunakan sebagai alat yang mempunyai aplikasi android dalam perancangan sistem pemantuan ini.
3.1.3 NodeMCU ESP32
Pada perancangan alat tugas akhir ini nodemcu ESP32 sebagai mikropengendali dari sistem ini. Pada perangkat ini digunakan sebagai pengendali utama dan digunakan sebagai media pengiriman hasil data
16
kepada website yang telah tersedia. Pengiriman hasil data tersebut menggunakan modul wifi ESP32 yang telah terpasang pada nodemcu.
3.1.4 Sensor Turbidity
Pada perancangan alat tugas akhir ini sensor turbidity atau sensor kekeruhan pada air digunakan dalam sistem untuk mengukur kekeruhan pada air. Pada saat alat mendeteksi adanya air yang kurang jernih, sensor kekeruhan airakan mengirimkan suatu hasil data ke nodemcu ESP32 yang kemudian akan dikirimkan ke app inventor sebagai notifikasi apabila adanya air yang kurang jernih atau keruh.
3.1.5 Software Arduino
Pada perancangan alat tugas akhir ini software Arduino digunakan untuk memprogram sistem kepada masing-masing perangkat yang digunakan. Pada software arduino bahasa yang digunakan yaitu java, bahasa C dan bahasa C++.
3.1.6 Software Firebase
Pada perancangan alat tugas akhir ini software firebase digunakan untuk menyimpan hasil data dari perancangan atau sebagai database, yang nantinya data ini sebagai acuan untuk diteruskan ke aplikasi android.
3.1.7 Software App Inventor
Pada perancangan alat tugas akhir ini software MIT app inventor digunakan untuk membuat implementasi perancangan sistem pemantuan kekeruhan air pada aquarium menggunakan android, dimana data monitoring tersebut diambil dari database pada software firebase. Design view yang tersedia terdiri dari lima komponen dasar yaitu palette, viewer, component, media and properties. Code block pada app inventor digunakan untuk mengatur dan melakukan jalannya program yang dibuat.
3.2 ALUR PENELITIAN
Alur penelitian yang dilakukan dalam tugas akhir ini yaitu menggunakan studi literatur, dimana pada alur untuk melakukan pengumpulan data refrensi dari buku artikel, jurnal, dan situs yang berkaitan dengan materi tugas akhir. Analisis kebutuhan yang digunakan yaitu kebutuhan fungsional dan non fungsional.
17
Maksud dari kebutuhan fungsional dan non fungsional adalah kebutuhan yang diperlukan pada proses perancangan alat. Perancangan perangkat keras ini dilakukan agar mempermudah proses yang nantinya akan dilakukan secara bertahap. Perancangan perangkat lunak dan instalasi program, dimana pada alur ini dilakukan dengan cara membuat flowchart. Dalam flowchart terdapat step by step proses jalannya perancangan alat.
Dalam perancangan perangkat lunak ini digunakan bahasa pemrograman arduino. Kemudian pada pengujian alat, dimana proses ini bertujuan menguji perangkat atau alat yang telah dibuat sudah sesuai dengan rencana dan dapat berfungsi dengan baik. Pengujian yang akan dilakukan adalah menguji setiap bagian blok sistem, jika ada kesalahan akan dilanjutkan dengan menguji sistem secara keseluruhan. Terakhir Pengumpulan data, setelah alat diuji dan berhasil maka dilanjutkan dengan mengambil dan mengumpulkan data yang diperlukan dari hasil pengujian pada perancangan alat yang dibuat.
Mulai
Studi Literatur
Analisis Kebutuhan -Kebutuha Fungsional
-Kebutuhan Non Fungsional
Perancangan Perangkat Keras
Perancangan Perangkat Lunak Instalasi Program
Pengujian Alat
Ada Kesalahan?
Pengumpulan Data
Selesai Tidak
Ya
Gambar 3.1Flowchart Alur Penelitian
18
3.2.1 Blok Diagram Sistem Perangkat Keras
Pada alur tahapan ini akan dijelaskan perancangan sistem dimulai dari perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak dan pemodelan struktur data. Untuk blok diagram sistem pemantuan kekeruhan air pada akuarium dapat dilihat pada Gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2 Blok Diagram Implementasi Perancangan Sistem Monitoring Kekeruhan air pada Akuarium.
Pada Gambar 3.2 blok diagram implementasi perancangan sistem monitoring kekeruhan air pada Aquarium. Nodemcu ESP32 berfungsi sebagai otak sistem atau mikrokontroler untuk menggerakan sistem yang menerima daya dari power supply, kemudian sensor Turbidity berfungsi sebagai input yang mengirim data ke nodemcu. Setelah menerima data, data tersebut akan di proses dan diteruskan menuju output. Output dari sistem yaitu firebase, dan aplikasi pada android. Jika sensor Turbidity mendeteksi suatu adanya ketidak jernihan air maka nodemcu akan mengirim data ke google firebase, dimana pada web ini data akan disimpan secara real time, data tersebut dikirim ke aplikasi android yang dibuat menggunakan MIT app inventor.
3.2.2 Flowchart Alur Sistem
Pada tugas akhir ini akan dibuat flowchart sebagai sistematika dari perancangan alat. Berikut merupakan flowchart alur perangkat lunak pada mikrokontroler dan flowchart alur perangkat lunak pada aplikasi android:
a. Flowchart Alur Pada Mikrokontroler.
19
Gambar 3.3 Flowchar Alur Mikrokontroler
Diagram alur pada Gambar 3.3 menunjukan alur kerja mikrokontroler sesuai dengan perangkat lunak yang akan dirancang. Mikrokontroler akan melakukan tindakan sesuai program yang dimasukan, dimana semua perangkat yang terhubung akan berjalan dan dikendalikan oleh mikrokontroler. Untuk proses pertama yaitu membaca kekeruhan air yang berada di Aquarium kemudian mengkonversi data apakah air tersebut bisa dikatakan jernih atau tidaknya, kemudian sensor Turbidity akan mengecek kekeruhan air tersebut dan pada keluaran android akan menampilkan data.
b. Flowchart Alur Pada Aplikasi Android.
20
Mulai
Inisialisasi Sis tem
Request Enable Wifi Dari Android
Input Nama Wifi
Nama W ifi Valid
Menerim a Data Dari Mikrokontroler
Terdeteksi Suatu Gerakan
Menyalakan Notifikasi
Selesai Ya
Ya Tidak
Tidak
Gambar 3.4 Flowchart Alur Android
Pada Gambar 3.4 untuk langkah awal yaitu melakukan proses inisialisasi sistem, kemudian menyalakan wifi dari android. Apabila namawifi yang dimasukan sudah valid maka akan terhubung dengan alat sistem. Setelah wifi sudah terhubung maka data yang ada pada mikrokontroler akan menuju aplikasi yang akan digunakan. Data sensor kekeruhanakan terus dipantau lewat aplikasi di android. Apabila data yang dikirim menyatakan adanya suatu air yang kurang jernih pada Aquarium maka akan menyalakan notifikasi bahwa air pada Aquarium kurang jernih 3.2.3 Perancangan Perangkat Keras
a. Antarmuka Nodemcu dengan Sensor Turbidity
Pada tugas akhir ini menggunakan mikrokontroler nodemcu yang memiliki spesifikasi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan memantau Akuarium menggunakan android dengan sistem pengendali nodemcu ESP32. Sensor Turbidity adalah
21
komponen yang berfungsi untuk mengukur kekeruhan air.
Prinsip kerja dari sensor ini, yaitu pengukuran intensitas kekeruhan air pada akuarium. Sensor ini memiliki tegangan input DC 5 Volt.
Gambar 3.5 Koneksi Pin NodeMCU dengan Sensor Turbidity Koneksi pin antara NodeMCU ESP32 dengan sensor Turbidity dapat dilihat penjelasannya pada Tabel 3.2:
Tabel 3.2 Koneksi Antara NodeMCU Dengan Sensor Turbidity
No. Pin Fungsi
1 VIN Catu Daya Sensor 5V
2 VP Pembaca Sensor Turbidity di PortVP
3 GND Grounding
22
DAFTAR PUSTAKA
[1] Wadu Robinson A, Bungin Ada Yustinus S, and Panggalo Indranata U,
"Rancang Bangun Sistem Sirkulasi Air Pada Akuarium atau Bak Ikan Air Tawar," 2017.
[2] Muhammad Rivain and Muhammad Syaif Ramadhan, "Sistem Kontrol Tingkat Kekeruhan Pada Akuarium Menggunakan Arduino Uno," Teknik ITS, 2018.
[3] Muchammad Cholilulloh, Dahnial Syauqy, and Tibyani , "Implementasi Metode Fuzzy Pada Kualitas Air Kolam Bibit Lele Berdasarkan Suhu dan Kekeruhan," Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 2018.
[4] Trimas Manalu, Rozeff Pramana, Eko Prayetno, and Sapta Nugraha,
"Rancang Bangun Sistem Kontrol pH Air pada Palka Ikan," Jurnal Hasil Penelitian dan Industri Terapan, 2018.
[5] M.Irfan Sanni, Prisdon Sinaga, Rahman Noviyanto, and Tesar Triansyah,
"Rancang Bangun Pemberi Makan Dan Pemantau Akuarium," Seminar Nasional Multi Disiplin Ilmu, 2017.
[6] Asmanditya Hibatullah, "SMART AQUARIUM BERBASIS IOT," 2019.
[7] Ma'aruf Shidiq. (2018, Juni) Pengertian Internet of Things. [Online].
http://otomasi.sv.ugm.ac.id/2018/06/02/pengertian-internet-of-things-iot/
[8] Agus Faudin, "Perbedaan Module Wifi ESP8266 vs ESP32," Nyebarilmu, November 2018.
[9] Tedy Tri Saputro. (2017, April) Mengenal NodeMCU. [Online].
https://embeddednesia.com/v1/tutorial-nodemcu-pertemuan-pertama/
[10] Prayoga, "Pengukur Tingkat Kekeruhan Keasaman Dan Suhu Air Menggunakan Mikrokontroler Atmega328p Berbasis Android," Jurnal Informatika, 2018.
[11] Author, "Berbagai Macam Kabel Jumper Yang Harus Anda Ketahui,"
Belajar IOT, Agustus 2018.
[12] Sinau Arduino. (2016, Maret) Mengenal Arduino Software IDE. [Online].
https://www.sinauarduino.com/artikel/mengenal-arduino-software-ide/
[13] Mirza Ilhami, "Pengenalan Google Firebase Untuk Hybrid Mobile Apps Berbasis Cordova," November 2017. [Online].
http://saptaji.com/2016/11/21/iot-dengan-arduino-dan-thingspeak/
23
[14] Kartika Dwintaputri , "App Inventor," Coloring The Global Future, 2017.
[15] Risma, "PENGEMBANGAN ANDROID MOBILE LEARNING MENGGUNAKAN MIT APP INVENTOR SEBAGAI MEDIA
PEMBELAJARAN MATEMATIKA PADA MATERI DASAR-DASAR LOGIKA," 2019.
[16] Max Man. (2017) Pengertian Smartphone. [Online].
https://www.maxmanroe.com/vid/teknologi/mobile-app/pengertian- smartphone.html
