• Tidak ada hasil yang ditemukan

Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol Komunikasi RF24 Menggunakan Sumber Daya Baterai

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol Komunikasi RF24 Menggunakan Sumber Daya Baterai"

Copied!
6
0
0

Teks penuh

(1)

Fakultas Ilmu Komputer

2636

Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol

Komunikasi RF24 Menggunakan Sumber Daya Baterai

Arya Sena Marga Mukti1, Rakhmadhany Primananda2, Kasyful Amron3

Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1marga.mukti21@gmail.com, 2rakhmadhany@ub.ac.id, 3kasyful@ub.ac.id

Abstrak

Wireless Sensor Network (WSN) merupakan teknologi pemantauan yang terdiri atas dua atau lebih node sensor yang tersebar dan dikoordinasikan oleh sebuah sistem menggunakan jaringan nirkabel. Node sensor adalah komponen penyusun WSN yang memiliki bagian khusus untuk mengirim dan menerima data, salah satu contohnya adalah modul NRF24L01. Salah satu permasalahan yang terjadi pada node sensor adalah dengan kondisi hanya memiliki sumber daya yang terbatas seperti baterai, node sensor diharapkan tetap mampu menjalankan berbagai proses secara terus-menerus. Untuk itu peneliti membangun node sensor yang dilengkapi dengan modul NRF24L01 dan melakukan pengukuran pemakaian energi dari node sensor tersebut dengan cara pengamatan langsung menggunakan power monitor, sehingga menghasilkan node sensor yang dapat diukur konsumsi dayanya, serta untuk mengetahui konsumsi energi penerapan NRF24L01 pada node sensor. Pengukuran dilakukan melalui 3 skenario, yaitu pembacaan data suhu, pengiriman data, dan pembacaaan data suhu sekaligus mengirimkannya. pengaruh terlihat ketika pada skenario pembacaan data suhu, konsumsi energi dari node sensor adalah sebesar 58mAh, namun ketika ditambahakan proses pengiriman data dimana melibatkan NRF24L01 sebagai modul komunikasi, konsumsi energi dari node sensor menjadi 75mAh.

Kata kunci: konsumsi energi, node sensor, NRF24L01, wireless sensor network

Abstract

Wireless Sensor Network (WSN) is a monitoring technology consisting of two or more sensor nodes scattered and coordinated by a system using a wireless network. The sensor node is a WSN constituent component that has a special section for sending and receiving data, one of which is the NRF24L01 module. One of the problems that occur in the sensor node is that with only limited resources such as batteries, the sensor node is expected to be capable of continuously running various processes. For that reason, the researcher builds sensor node equipped with NRF24L01 module and performs the measurement of energy consumption from the sensor node by direct observation using power monitor, thus producing sensor node which can be measured its power consumption, and to know the energy consumption of NRF24L01 application on the sensor node. Measurements are made through 3 scenarios, namely temperature data reading, data transmission, and temperature data readings as well as sending them. the effect is seen when the temperature data reading scenario, energy consumption of the sensor node is 58mAh, but when added data transfer process which involves NRF24L01 as communication module, energy consumption from sensor node to 75mAh.

Keywords: energy consumption, NRF24L01, sensor node, wireless sensor network

1. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi di bidang komunikasi semakin maju, salah satupcontohnya adalah wireless.%$^Banyak kegiatan yang kita lakukan berhubungan dengan teknologi wireless, karena kemampuanya dalam mengirimkan data atau informasi secara nirkabel. Salah satu pemanfaatan teknologi

wireless yang sedang berkembang saat ini adalah

Wireless Sensor Network atauppyang biasa disingkat WSN.

(2)

membutuhkanppemantauan secara teratur dan terus-menerus seperti bidang transportasi, industri, keamanan dll. Penerapanpdi berbagai bidang ini dikarenakan perkembangan WSN yang memungkinkan untuk dapat terus mengumpulkan, menganalisa, mengevaluasi dan menvalidasi lingkungan tertentu untuk mendapatkanpkontrol lebih terhadap faktor-faktor yang memengaruhinya(Ali, Rahim, & Nawaz, 2016). Selain itu Salahpsatu contoh dari pemanfaatan teknologi WSN adalah dapat diaplikasikan untuk mengetahui890suhu lingkungan.

Node sensor adalah komponen penyusun WSN yang memiliki kemampuan untuk pengolahan data (Mikrokontroler, CPU, dll), memiliki memori (program, data, memori flash), transceiver, sistem catu daya, dan melibatkan satu atau lebih sensor serta aktuator. Salah satu jenis transceiver pada node sensor adalah modul komunikasi NRF24L01. modul NRF24L01 merupakan salah satu bentuk media komunikasi untuk node sensor yang banyak digunakan dalam berbagai penerapan WSN, karena kesesuaiannya terhadap berbagai macam mode operasional (Ali dkk., 2016), dan kemampuannya untuk dimodifikasi secara fungsionalitas sesuai dengan kebutuhan WSN itu sendiri. Modul NRF24L01 ini banyak diimplementasikan pada berbagai jenis node sensor, diantaranya pada penelitian berjudul Rancang Bangun Low Power Sensor Node

Menggunakan MSP430 Berbasis NRF24L01 yang ditulis oleh(Pratama, Akbar, & Bhawiyuga, 2017). Pada penelitian tersebut dibangun node sensor dengan menggunakan NRF24L01 dengan tujuan menekan konsumsi daya yang dipakai oleh node sensor.

Seiring meningkatnya kebutuhan kinerja pada node sensor maka terdapat beberapa permasalahan. Salah satu permasalahan yang terjadi adalah dengan kondisi sumber daya yang terbatas seperti baterai dll., node sensor diharapkan tetap mampu menjalankan berbagai proses secara terus-menerus. Begitu pula jika node sensor dikonfigurasi secara otomatis dan ditempatkan di daerah yang sulit dijangkau oleh manusia sehingga penggantian sumber daya dari node sensor menjadi kurang efisien(Penella, Albesa, & Gasulla, 2009).Untuk itu diperlukan pengukuran pemakaian energi dari node sensor sehingga didapat besar daya yang dikonsumsi oleh node sensor dan faktor-faktor yang memengaruhi konsumsi sumber daya tersebut.

Denganpberlatarpbelakangptersebut penulis melakukan penelitian untuk membuat sebuah node sensor dengan menggunakan modul NRF24L01 sebagai media untuk mengukur konsumsi daya sebuah node sensor. Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengetahui seberapa besar pengaruh pemakaian daya dari modul NRF24L01 pada sebuah sensor node agar didapatkan referensi untuk pengembangan WSN kedepannya.

2. LANDASAN KEPUSTAKAAN

2.1. Kajian pustaka

Terdapat penelitian seelumnya yang terkait dengan penelitian ini yaitu penelitian dengan judul Power Consumption and Maximizing Network Lifetime during Communication of Sensor Node in WSN(Dutta, Gupta, & Das, 2012). Pada penelitian ini ditulis bahwa secara umum node sensor mengonsumsi daya untuk kepentingan penginderaan, berkomunikasi dengan node lain dan memproses data. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini yang merupakan analisis konsumsi daya pada node sensor menggunakan skenario dengan melibatkan faktor yang memengaruhi konsumsi daya dari node sensor tersebut, yaitu pemrosesan data dalam hal ini memproses data hasil penginderaan dan komunikasi dengan node lain dalam hal ini adalah mengirimkan data pada node lain.

Pada penelitian lain dengan judul Measuring Of Energy Performance with Energy Use Index in Wireless Sensor Network (Thangarj & Anuradha, 2014) menjelaskan bahwa langkah pertama dalam teknik energi adalah dengan mengukur energi untuk menentukan performansi energi dari sistem WSN. Disebutkan juga terdapat beberapa cara pengukuran energi pada WSN yaitu, melalui pengamatan langsung, menggunakan hitungan matematis, dan menggunakan perangkat simulator. Penelitian yang dilakukan oleh Thangarj ini lebih berfokus ada perhitungan matematis berdasarkan nilai yang telah disediakan oleh datasheet dari tiap perangkat penyusun node pada WSN.

2.2. Modul NRF24L01

(3)

yang memungkinkan daya tahan batrai bisa berbulan-bulan bahkan sampai bertahun-tahun dan tegangan kerja nRF24L01 ini adalah 5v DC. Pin pada nRF24L01,antara lain VCC (3.3V DC), GND, CE, CSN, MOSI, MISO, SCK, IRQ (Specification & Features, 1993).

2.3. Perangkat Power Monitor

Perangkat power monitor digunakan untuk memonitor arus daya yang digunakan oleh sebuah perangkat mikrokontroler. Keweisi adalah alat versi terbaru dari Charger Doctor, yang dapat mengukur arus, tegangan, serta konsumsi daya yang dihabiskan dalam waktu tertentu. Keweisi power monitor berbentuk mirip seperti flashdisk yang memliki 2 ujung, ujung pertama yang berupa female USB port berfungsi sebagai sambungan untuk mikrokontroller atau komponen dengan port yang sesuai sebagai jalur keluarnya arus. Ujung yang kedua berupa male USB port sebagai jaur masuknya daya yang terhubung ke sumber energi seperti powerbank.

3. METODOLOGI PENELITIAN

Penyusunan node sensor adalah menghubungkan tiap komponen yang telah didefinisikan sebelumnya. Secara urut peneliti menghubungkan Arduino Nano dan modul NRF24L01, kemudian Arduino Nano dan modul LM35, lalu menghubungkan Arduino Nano dan

powerbank dengan menggunakan kabel usb.

Setelah penyusunan selesai, peneliti menghubungkan node sensor yang telah terbentuk ke laptop untuk mengkonfigurasi kerja dari node sensor tersebut. Pada penelitian ini dibangun 3 jenis node sesuai dengan kebutuhan skenario pengujian, yaitu node untuk membaca data suhu, node untuk mengirimkan data, dan node untuk membaca data suhu dan mengirimkan data.

3.1. Pengukuran

Pengukuran merupakan teknik yang dilakukan peneliti untuk mendapatkan sebuah hasil berupa nilai berdasarkan fokus penelitian, dalam penelitian ini peneliti fokus pada pengukuran pemakaian energi dan pengaruh penerapan protokol NRF24L01 pada node sensor. pengukuran dilakukan secara langsung dengan mengamati indikator yang ditampilkan oleh power monitor. Sehingga diketahui seberapa besar daya yang dikonsumsi oleh tiap proses yang dilakukan oleh node. Proses yang

diukur dalam hal ini adalah proses membaca data suhu dan proses mengirim data.

Pengukuran dilakukan melalui bererapa skenario pengujian. Skenario pengujian berguna untuk mendapatkan data dari hasil pengukuran dengan beberapa kondisi, Karena dengan menggunakan skenario dapat dijadikan sebagai representasi keadaan ketika sistem diterapkan sebagaimana fungsinya. Pada tahap ini dilakukan proses perancangan skenario pengukuran yang terdiri dari beberapa skenario. Untuk tiap skenario, peneliti menggunakan variasi interval waktu dalam pembacaan data dan pengiriman data untuk perbandingan dalam pembacaan hasil pengukurannya.

3.2. Skenario Pengukuran Energi Pada Proses Membaca Data Suhu

Pada skenario ini dilakukan pengukuran konsumsi energi pada node sensor saat membaca data suhu. Skenario pengukuran ini dilakukan pada node sensor saat node sensor melakukan pembacaan data dalam hal ini membaca data suhu karena kondisi tersebut merupakan salah satu faktor yang memengaruhi konsumsi energi dari node sensor.

3.3. Skenario Pengukuran Energi Pada Proses Mengirimkan Data

Pada skenario ini dilakukan pengukuran konsumsi energi pada node sensor saat mengirimkan data. Skenario pengukuran ini dilakukan pada node sensor saat node sensor melakukan pengiriman data karena kondisi tersebut juga merupakan salah satu faktor yang memengaruhi konsumsi energi dari node sensor.

3.4 Skenario Pengukuran Energi Pada Proses Membaca Data Suhu Dan Mengirimkannya

(4)

pengiriman data, dalam hal ini membaca data suhu karena kondisi tersebut merupakan salah satu faktor yang memengaruhi konsumsi energi dari node sensor. Begitu juga dengan mengirimkan data.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil berfungsi untuk melaporkan hasil pelaksanaan teknik penelitian dan menyajikan data yang mendukung hasil tersebut. Pada penelitian ini, bab ini menyajikan hasil perancangan dan pengukuran yang dilakukan berdasarkan skenario yang telah dibuat.

Dalam Gambar 1 terlihat perbedaan dari hasil pengukuran menggunakan power monitor

dengan hasil perhitungan berdasarakan arus. Pada skenario pembacaan suhu dengan interval 30 detik terjadi sellisih sebesar 14.8mAh. sedangkan pada interval 60 detik terjadi selisih sebesar 24.4mAh. Berdasarkan grafik yang menunjukkan selisih tersebut, ini berarti bahwa komponen LM35 memengaruhi daya yang dipakai secara keseluruhan oleh sebuah node sensor. Namun perbedaan lebih besar ditunjukkan oleh grafik pada interval 60 detik dimana penggunaannya lebih sedikit. Pada proses perhitungan, hanya menghitung arus, waktu aktif dan banyaknya penggunaan, dapat dikatakan bahwa kondisi dimana node sensor tidak melakukan pembacaan data, juga mengonsumsi daya dari baterai.

Gambar 1. Grafik perbandingan hasil pengukuran dan perhitungan pada proses pembacaan

suhu

Gambar 2. Grafik perbandingan hasil pengukuran dan perhitungan pada proses pengiriman

data

Dalam Gambar 2 terlihat perbedaan dari hasil pengukuran menggunakan power monitor

dengan hasil perhitungan berdasarakan arus. Pada skenario pengiriman data dengan interval 30 detik terjadi sellisih sebesar 4.72mAh. sedangkan pada interval 60 detik terjadi selisih sebesar 4.36mAh. Berdasarkan grafik yang menunjukkan selisih tersebut, ini berarti bahwa komponen NRF24L01 memengaruhi daya yang dipakai secara keseluruhan oleh sebuah node sensor. Namun perbedaan lebih besar ditunjukkan oleh grafik pada interval 60 detik dimana penggunaannya lebih sedikit. Pada proses perhitungan, hanya menghitung arus, waktu aktif dan banyaknya penggunaan, dapat dikatakan bahwa kondisi dimana node sensor tidak melakukan pengiriman data, namun tetap mengonsumsi daya dari powerbank.

Gambar 3. Grafik perbandingan daya pada stress testing dengan interval 30 detik

43,2

interval 30 detik interval 60 detik

Perbandingan daya pada

pembacaaan suhu

Hasil daya dari perhitungan (mAh)

Hasil daya dari power monitor (mAh)

17,28

interval 30 detik interval 60 detik

Perbandingan daya pada

pengiriman data

Hasil daya dari perhitungan (mAh)

Hasil daya dari power monitor (mAh)

60,48

Hasil daya dari perhitungan (mAh)

(5)

Dalam Gambar 3, selisih yang terjadi menjadi semakin besar tiap jamnya. Pada jam pertama selisih hasil konsumsi daya adalah sebesar 14.52mAh. kemudian pada jam kedua besar selisihnya menjadi 44.04mAh, dan pada jam ketiga besar hasil selisihnya adalah 50.56mAh. Berdasarkan grafik yang menunjukkan selisih tersebut, ini berarti bahwa konsumsi secara keseluruhan mengalami peningkatan dari skenario sebelumnya karena pada skenario ini terpasang LM35 sekaligus NRF24L01.

Perbedaan hasil data daya bervariasi yang didapat dari pengamatan power monitor dan perhitungan konsumsi berdasarkan arus, dapat disebabkan beberapa faktor yang memengaruhi. Karena proses yang dieksekusi oleh node sensor lebih dari sebatas skenario yang didefinisikan, sehingga hasil pembacaan yang dilakukan oleh power monitor lebih besar dari hasil perhitungan yang mengabaikan faktor-faktor lain yang memengaruhi nilai daya yang dikonsumsi. Dari hasil pengukuran didapatkan data konsumsi daya, namun dalam penelitian ini, hasil yang didapatkan belum presisi dikarenakan pengukuran dilakukan terhadap node sensor sebagai satu kesatuan tanpa memperhatikan secara rinci konsumsi dari komponen pembentuk node sensor tersebut. Untuk meminimalisasi kerancuan hasil pengukuran terhadap tiap skenario yang dilakukan, peneliti mendeploy kode program secara terpisah untuk setiap skenario sehingga kendali fungsi kerja dari node sensor tetap stabil.

Teknik utama yang digunakan adalah pengukuran langsung terhadap node sensor dan mencatat hasil dari pengukuran tersebut, dimana cara ini merupakan salah satu Teknik pengukuran untuk node pada WSN (Thangarj dan Anuradha, 2014). Berbeda dengan penelitian tersebut yang menjelaskan tentang pengukuran konsumsi daya pada node sensor menggunakan perhitungan matematis yang berdasar pada datasheet dari tiap komponen penyusun node sensor, sehingga perbandingan hasil yang didapat berbeda. Ini dapat disebabkan adanya faktor lain selain jumlah konsumsi daya yang tertera pada datasheet, yang dapat membebani, maupun mengurangi konsumsi daya.

Alat ukur pada penelitian ini juga memberi Batasan terhadap hasil yang diberikan. Salah satunya indikator untuk menunjukkan arus hanya sebatas pada satuan Ampere dan penambahan dua angka dibelakang koma,

sehingga tingkat akurasi untuk nilai yang lebih kecil tidak dapat terbaca. Kemudian indikator waktu yang nilai satuan terkecilnya menit, sehingga akurasi terhadap detik juga kurang.

5. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, peneliti dapat menyimpulkan beberapa hal sebagai berikut.

1. Node sensor dirancang adalah node sensor dengan mikrokontroler Arduino Nano, modul komunikasi NRF24L01, dan modul sensor LM35. Node sensor tersebut dapat menjalankan beberapa skenario, yaitu pembacaan data suhu, pengiriman data, dan pembacaan data suhu sekaligus mengirimkannya.

2. Hasil pengukuraan yang didapat adalah berdasarkan dari skenario pengukuruan yang dilakukan. Pada skenario pembacaan data suhu, node sensor mengonsumsi energi sebesar 58 mAh. Pada skenario pengiriman data, node sensor mengonsumsi energi sebesar 17 mAh. Pada skenario

stress testing yang dilakukan pada durasi 1 jam, node sensor mengonsumsi energi sebesar 75mAh. Kemudian pada durasi 2 jam, node sensor mengonsumsi energi sebesar 165mAh. Dan pada durasi 3 jam, node sensor mengonsumsi energi sebesar 232mAh.

3. Pada node sensor yang menggunakan NRF24L01 sebagai modul komunikasi, protokol RF24 juga memengaruhi konsumsi daya dari node sensor. Pengaruh tersebut terlihat ketika pada skenario pembacaan data suhu saja, konsumsi energi dari node sensor adalah sebesar 58mAh, namun ketika ditambahakan proses pengiriman data, konsumsi energi dari node sensor menjadi 75mAh. Namun hasil data konsumsi daya dari RF24 pada penelitian ini belum bisa digeneralisasikan sebagai hasil yang baku, karena terdapat banyak faktor seperti kondisi baterai, jenis sensor, jenis mikrokontroler, maupun skenario yang dilakukan oleh node sensor itu sendiri yang memengaruhi dan perbedaan kondisi lingkungan penelitian.

DAFTAR PUSTAKA

(6)

Wireless Sensor Network using Arduino and nRF24L01 ( + ), 1(5), 307–309. Dutta, R., Gupta, S., & Das, M. K. (2012).

Power Consumption and Maximizing Network Lifetime During Communication of Sensor Node in WSN. Procedia

Technology, 4, 158–162.

https://doi.org/10.1016/j.protcy.2012.05.0 23

Penella, M. T., Albesa, J., & Gasulla, M. (2009). Powering wireless sensor nodes: Primary batteries versus energy

harvesting. 2009 IEEE Intrumentation and Measurement Technology Conference, I2MTC 2009, (February), 1625–1630. https://doi.org/10.1109/IMTC.2009.51687 15

Pratama, R. P., Akbar, S. R., & Bhawiyuga, A. (2017). Rancang Bangun Low Power Sensor Node Menggunakan MSP430 Berbasis, 1(3), 157–165.

Specification, P., & Features, K. (1993). Product specification. Building Research ,

21(1), 21–22.

https://doi.org/10.1080/096132193087272 50

Gambar

Gambar 2. Grafik perbandingan hasil  pengukuran dan perhitungan pada proses pengiriman data

Referensi

Dokumen terkait

Bapak dan Ibu, Yohanes Yosef Sudarso dan Maria Setyawati yang terkasih, peluk, cium, dan rasa terimakasih yang mendalam untuk segala doa, perhatian, dukungan, kasih

Dalam laporan tahunan perusahaan tahun 1993, Jack Welch menyatakan bahwa: ”Untuk menjadi tumpul, dua cara tercepat yang dapat dilakukan yaitu: pertama, pelanggaran

Pada penelitian tahap kedua, bahan tanam yang digunakan adalah 13 nomor kembang kertas generassi M6 yang merupakan benih dari kuntum tanaman yang dipilih

Pada hasil penelitian yang ditunjukkan pada Tabel 2 tampak bahwa genotip memiliki pengaruh nyata pada karakter bunga yang diamati meliputi umur berbunga betina dan

Maka apabila pengkajian sosial-humaniora diatas berkaitan dengan studi dakwah dan pendidikan Islam maka perbedaan mendasar pada penelitian ini adalah merupakan

[r]

Namun hasil penelitian ini tidak sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Putra (2017) dan Lubis, et al (2017) bahwa kebijakan hutang tidak berpengaruh terhadap nilai

kekhawatiran bahwa bahan nanopartikel pada produk tabir surya dapat menembus kulit yang rusak... Resiko