6 2.1 Cuaca
Cuaca merupakan keadaan atmosfer pada waktu tertentu yang sifatnya berubah – ubah setiap waktu atau dari waktu ke waktu (Kartasapoetra, 2010) sementara itu menurut (Nasir and Sugiarto 1999) Cuaca merupakan keadaan sesaat dari atmosfer selama suatu periode tertentu. Cuaca dan iklim merupakan keadaan atau kondisi fisik atmosfer yang terbentuk melalui interaksi dari berbagai unsur atau komponen yang disebut unsur-unsur cuaca dan iklim yang saling berinteraksi satu dengan lainnya. Unsur-unsur tersebut meliputi radiasi atau lama penyinaran matahari, suhu, kelembaban, tekanan udara, angin, awan, presipitasi dan evaporasi (Sabaruddin, 2012).
2.2 OpenWeatherMap
OpenWeatherMap adalah layanan online yang menyediakan data cuaca terkini, termasuk data prakiraan dan data historis terkini untuk para pengembang layanan web dan aplikasi mobile. Untuk sumber data, OpenWeatherMap menggunakan layanan siaran meteorologi, data mentah dari stasiun cuaca bandara, data mentah dari stasiun radar, dan data mentah dari stasiun cuaca resmi lainnya.
Semua data diproses oleh OpenWeatherMap dengan cara mencoba menyediakan data perkiraan cuaca dan peta cuaca online yang akurat, seperti awan atau curah hujan. Di luar itu, layanan difokuskan pada aspek sosial dengan melibatkan pemilik stasiun cuaca dalam menghubungkan layanan dan dengan demikian meningkatkan akurasi data cuaca. Ideologi ini terinspirasi oleh Open StreetMap dan Wikipedia yang membuat informasi gratis dan tersedia untuk semua orang. OpenWeatherMap menggunakan OpenStreetMap untuk menampilkan peta cuacanya.
Gambar 2.1 Openweathermap [1]
2.3 Application Programming Interface (API)
API singkatan dari Application Programming Interface adalah seperangkat antarmuka dapat berupa fungsi, method, maupun url endpoint yang dapat kita gunakan untuk mengembangkan aplikasi baik dalam satu platform maupun lintas platform (cross platform). Sedangkan menurut wikipedia, API atau antarmuka pemrograman aplikasi adalah penerjemah komunikasi antara klien dengan server untuk menyederhanakan implementasi dan perbaikan software.
API dapat menerima permintaan (request) dari perangkat lunak lainnya seperti mobile apps maupun website yang memberikan pelayanan pertukaran data.
Dengan menggunakan API memungkinkan para developer untuk mengintegrasikan dan mengizinkan dua aplikasi yang berbeda dapat saling terhubung secara bersamaan.
Tujuan dari API itu sendiri adalah untuk mempercepat pembuatan suatu aplikasi karena developer tidak perlu lagi menulis kode program dari awal atau nol. API juga disediakan oleh sebuah platform untuk dapat mengakses fitur dari program tersebut. Salah satu contoh dari API lintas platform yaitu API twitter dan facebook, dimana memungkinkan anda untuk mengakses data pengguna platform tersebut ke aplikasi kita. Dan contoh lainnya, setiap kali kita menggunakan
aplikasi seperti Instagram, mengirimkan pesan melalui whatsapp, atau memeriksa ramalan cuaca di handphone, kita sudah menggunakan API.
Dengan menggunakan API, dapat membuat pemrograman menjadi lebih mudah dimana kebutuhan anda sebagai pengguna maupun developer dapat terpenuhi dengan baik. Selain itu, API juga digunakan untuk komunikasi berbagai layanan, sehingga API memiliki peran penting dalam perkembangan dunia teknologi. Berikut ini beberapa alasan kenapa anda harus menggunakan API dalam perangkat lunak.
1. Membuat kinerja aplikasi menjadi lebih cepat dan fleksibel.
2. Kustomisasi untuk konten dan layanan dapat dilakukan sesuai kebutuhan dan keinginan.
3. Mendukung data migrasi lebih baik dan informasi yang di dapat ditinjau lebih dekat.
4. Keamanan data yang baik dan saling terintegrasi.
5. Memiliki banyak pilihan data yang disedikan dan dapat digunakan.
2.4 NodeMCU ESP8266
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.
NodeMCU berukuran panjang 4.83 cm, lebar 2.54 cm, dan berat 7 gram.
Board ini sudah dilengkapi dengan fitur WiFi dan Firmwarenya yang bersifat opensource.
Spesifikasi yang dimliki oleh NodeMCU sebagai berikut :
1. Board ini berbasis ESP8266 serial WiFi SoC (Single on Chip) dengan onboard USB to TTL. Wireless yang digunakan adalah IEE 802.11b/g/n.
2. 2 tantalum capasitor 100 micro farad dan 10 micro farad.
3. 3.3v LDO regulator.
4. Blue led sebagai indikator.
5. Cp2102 usb to UART bridge.
6. Tombol reset, port usb, dan tombol flash.
7. Terdapat 9 GPIO yang di dalamnya ada 3 pin PWM, 1 x ADC Channel, dan pin RX TX.
8. 3 pin ground.
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 NodeMCU ESP8266 [2]
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
2.5 Mikrokontroler
2.5.1 Pengertian Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya. Sinyal input mikrokontroler berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan sedangkan sinyal output ditujukan kepada aktuator yang dapat memberikan efek ke lingkungan. Jadi secara sederhana mikrokontroler dapat diibaratkan sebagai otak dari suatu perangkat/produk yang mempu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya.
Mikrokontroler pada dasarnya adalah komputer dalam satu chip, yang di dalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur Input/Output (I/O) dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi mikrokontroler pada umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz. Begitu juga kapasitas RAM dan ROM pada PC yang bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan
mikrokontroler yang hanya berkisar pada orde byte/Kbyte.
Meskipun kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori pada mikrokontroler jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan komputer personal, namun kemampuan mikrokontroler sudah cukup untuk dapat digunakan pada banyak aplikasi terutama karena ukurannya yang kompak. Mikrokontroler sering digunakan pada sistem yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan kemampuan komputasi yang tinggi.
Sistem yang menggunakan mikrokontroler sering disebut sebagai embedded system atau dedicated system. Embeded system adalah sistem pengendali yang tertanam pada suatu produk, sedangkan dedicated system adalah sistem pengendali yang dimaksudkan hanya untuk suatu fungsi tertentu. Sebagai contoh, printer adalah suatu embedded system karena di dalamnya terdapat mikrokontroler sebagai pengendali dan juga dedicated system karena fungsi pengendali tersebut berfungsi hanya untuk menerima data dan mencetaknya. Hal ini berbeda dengan suatu PC yang dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, sehingga mikroprosesor pada PC sering disebut sebagai general purpose microprocessor (mikroprosesor serba guna). Pada PC berbagai macam software yang disimpan pada media penyimpanan dapat dijalankan, tidak seperti mikrokontroler hanya terdapat satu software aplikasi.
Penggunaan mikrokontroler antara lain terdapat pada bidang-bidang berikut ini.
a. Otomotif : Engine Control Unit, Air Bag, fuel control, Antilock Braking System, sistem pengaman alarm, transmisi automatik, hiburan, pengkondisi udara, speedometer dan odometer, navigasi, suspensi aktif.
b. perlengkapan rumah tangga dan perkantoran : sistem pengaman alarm, remote control, mesin cuci, microwave, pengkondisi udara, timbangan digital, mesin foto kopi, printer, mouse.
c. pengendali peralatan di industri.
d. robotika.
Saat ini mikrokontroler 8 bit masih menjadi jenis mikrokontroler yang paling populer dan paling banyak digunakan. Maksud dari mikrokontroler 8 bit adalah data yang dapat diproses dalam satu waktu adalah 8 bit, jika data yang diproses lebih besar dari 8 bit maka akan dibagi menjadi beberapa bagian data yang masing-masing terdiri dari 8 bit. Masing-masing mikrokontroler mempunyai cara dan bahasa pemrograman yang berbeda, sehingga program untuk suatu jenis mikrokontroler tidak dapat dijalankan pada jenis mikrokontroler lain. Untuk memilih jenis mikrokontroler yang cocok dengan aplikasi yang dibuat terdapat tiga kriteria yaitu:
1. Dapat memenuhi kebutuhan secara efektif & efisien. Hal ini menyangkut kecepatan, kemasan/packaging, konsumsi daya, jumlah RAM dan ROM, jumlah I/O dan timer, harga per unit.
2. Bahasa pemrograman yang tersedia.
3. Kemudahan dalam mendapatkannya. (Sulhan Setiawan,2008)
Gambar 2.3 Chip Mikrokontroler [3]
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi- instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian
terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.
Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat. (elektronika dasar, 2010)
2.5.2 Mikrokontroller ATMega328
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil (special purpose computers) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan parallel, Port input/output, ADC. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suau program (Andrianto,heri.2013).
Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagai peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telpon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dan lainlain.
Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai plikasi misalnya untuk pengendalian, otomasi industri, akuisisi data, telekomunikasi dan lain-lain.Saat ini keluarga mikrokontroler yang ada di pasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR.
ATmega328 adalah micro controller keluaran Atmel yang merupakan anggota dari keluarga AVR 8-bit. Mikro kontroller ini memiliki kapasitas flash
(program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non-volatile memory) sebesar 1024 bytes.
Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz.
Rancangan khusus dari keluarga prosesor ini memungkinkan tercapainya kecepatan eksekusi hingga 1 cycle per instruksi untuk sebagian besar instruksinya, sehingga dapat dicapai kecepatan mendekati 20 juta instruksi per detik.
ATmega328 adalah prosesor yang kaya fitur. Dalam chip yang dipaketkan dalam bentuk DIP-28 ini terdapat 20 pin Input/Output (21 pin bila pin reset tidak digunakan, 23 pin bila tidak menggunakan oskilator eksternal), dengan 6 di antaranya dapat berfungsi sebagai pin ADC (analog-to-digital converter), dan 6 lainnya memiliki fungsi PWM (pulse width modulation).
Gambar 2.4 Mikrokontroler Atmega328 [4]
Mikrokontroler ini diproduksi oleh atmel dari seri AVR. Untuk seri AVR ini banyak jenisnya, yaitu Atmega 328, Atmega 8535, Mega 8515, Mega 16, dan lain-lain.
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin ATMega328 [5]
ATMega328 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pinnya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki Atmega328 yaitu sebagai berikut :
a. VCC : Merupakan supply tegangan digital.
b. GND : Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
c. Port B (PB7...PB0) : Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi- directional I/O dengan internal pull-up resistor.Sebagai input, pin-pinyang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock.
Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan
untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
d. Port C (PC5…PC0) : Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing- masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).
e. RESET/PC6 : Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin- pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsaminimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
f. Port D (PD7…PD0) : Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain.
Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
g. Avcc : Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
h. AREF : Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
Gambar 2.6 Blok Diagram ATMega328 [6]
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Instruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta
dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software.
2.6 LM317
LM317 adalah rangkaian elektronik untuk mengubah tegangan sumber DC dari satu level ke level yang lebih rendah. Modul ini penting dalam beberapa perangkat elektronik portabel seperti ponsel dan laptop, yang utamanya dipasok oleh daya dari baterai. Tegangan step-down dapat dengan mudah disesuaikan dan oleh karena itu lebih efisien daripada menggunakan banyak baterai untuk mencapai hal yang sama.
Gambar 2.7 LM317 [7]
Spesifikasi :
1. Arus keluaran: 1,5 A (minimum), 2,2 A (tipikal)
2. Perbedaan tegangan input dan output (VI - VO): 40 VDC 3. Rentang output yang dapat disesuaikan : 1.2 – 37v 4. Suhu kerja : 55 ° C hingga + 150 ° C
5. Arus keluaran: 1,5 A
6. Tegangan input: 4.2 ~ 40 V 7. Suhu kerja: 0 ° C hingga 125 ° C 8. Frekuensi karakteristik: 100 (MHz) 9. Ukuran modul: 35.6mm x 16.8mm
2.7 DHT22
DHT22 merupakan sensor pengukur suhu dan kelembaban relatif dengan keluaran berupa sinyal digital serta memiliki 4 pin yang terdiri dari power supply, data signal, null, dan ground [14]. DHT22 memiliki akurasi yang lebih baik daripada DHT11 dengan galat relatif pengukuran suhu 4% dan kelembaban 18%
[15].
Gambar 2.8 DHT22 [8]
Spesifikasi sensor suhu kelembaban DHT22 : 1. Tegangan input : 3,3 – 6 VDC
2. Sistem komunikasi : Serial (single – Wire Two way) 3. Range suhu : -400C – 800C
4. Range kelembaban : 0% – 100% RH
5. Akurasi : ±20C (temperature) ±5% RH (humidity)
2.8 Liquid Crystal Display (LCD)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. (Kadir. 2015:196). LCD seperti itu biasa disebut dengan LCD 16x2 seperti yang ditunjukan pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 : Liquid Crystal Display (LCD) [9]
Pada gambar 2.9, LCD yang digunakan adalah LCD HD44780 dari HITACHI. LCD ini memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing diperlihatkan pada tabel 2.1
Tabel 2.1 Pin-pin LCD
No. Pin Nama Pin I/O Keterangan
1 VSS Power Catu daya, ground (0V) 2 VDD Power Catu daya positif (+5V) 3 V0 Power Pengatur kontras.
4 RS Input Register Select
RS=HIGH: untuk mengirim data
RS=LOW: untuk mengirim instruksi 5 R/W Input Read/Write Control Bus
R/W=HIGH: Mode untuk membaca data di LCD
R/W=LOW: Mode penulisan ke LCD
6 E Input Data Enable, untuk mengontrol ke LCD.
Ketika bernilai LOW, LCD tidak dapat diakses.
7 DB0 I/O Data
8 DB1 I/O Data
9 DB2 I/O Data
10 DB3 I/O Data
11 DB4 I/O Data
12 DB5 I/O Data
13 DB6 I/O Data
14 DB7 I/O Data
15 BLA Power Catu daya layar, positif 16 BLK Power Catu daya layar, negatif
