BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Internet of Things (IoT)
Saat ini, Indonesia sudah mulai menggarap Revolusi Industri 4.0, terlihat dari banyaknya pabrik-pabrik yang telah menerapkan sistem jaringan internet untuk memudahkan akses-akses informasi. Internet of Things (IoT) adalah konsep komputasi tentang objek sehari-hari yang terhubung ke internet dan mampu mengidentifikasi diri ke perangkat lain.
Menurut Coordinator and support action for global RFID-related activities and standadisation menyatakan internet of things (IoT) sebagai sebuah infrastruktur koneksi jaringan Global, yang mengkoneksikan benda fisik dan virtual melalui eksploitasi data capture dan teknologi komunikasi.
Infrastruktur IoT terdiri dari jaringan yang telah ada dan internet berikut pengembangannya. Hal ini menawarkan identifikasi obyek, identifikasi sensor dan kemampuan koneksi yang menjadi dasar untuk pengembangan layanan dan aplikasi koperatif yang berdiri secara independen, juga ditandai dengan tingkat otonomi data capture yang tinggi, event transfer, konektivitas pada jaringan dan juga interoperabilitas.
Menurut IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) Internet of things (IoT) didefinisikan sebagai sebuah jaringan dengan masing-masing benda yang ternanam dengan sensor yang terhubung kedalam jaringan internet. (IEEE “Internet of things” 2014)
Gambar 2.1 Konsep Internet of Things Sumber : (IEEE “Internet of things” 2014)
Konsep internet of things mencangkup 3 elemen utama yaitu: benda fisik atau nyata yang telah diintegrasikan pada modul sensor, koneksi internet, dan pusat data pada server untuk menyimpan data ataupun informasi dari aplikasi. Penggunaan benda yang terkoneksi ke internet akan menghimpun data yang kemudian terkumpul menjadi “big data‟ untuk kemudian diolah, dianalisa baik oleh instansi pemerintah, perusahaan terkait, maupun instansi lain kemudian di manfaatkan bagi kepentingan masing-masing.
2.2 Arduino IDE dan Pemograman Dasarnya
Arduino adalah open source elektronik prototip platform yang terdiri dari mikrokontroler, bahasa pemrograman, dan IDE (Integrated Development Environment). Saat ini banyak sekali kita jumpai dipasaran berbagai jenis arduino sebagai pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, dirancang dari Prototip platform, tentunya dirancang untuk memudahkan dalam penggunaannya. Data sheet arduino Arduino Board terdiri dari hardware yang memiliki prosesor Atmel AVR, kristal atau osilator dan regulator linier yang memiliki keluaran tegangan 5 volt (Melgar, dkk. 2012;
Parwito, 2018).
Tergantung dari jenis arduino yang dimilliki, yang dapat dikoneksikan dengan USB pada komputer atau PC untuk meng-upload atau mengambil data. Setiap arduino memiliki pin untuk dapat dihubungkan dengan rangkaian lain atau sensor. Banyak sekali jenis atau macam tipe arduino, yang memiliki spesifikasi tertentu sesuai dengan kebutuhan yang di inginkan (Darmawan, 2014).
Pemograman dasar arduino dapa kita pahami secara langsung pada jendala arduino, di sana terdapat dua bagian dasar dari pemograman arduino yaitu: void setup() dan void loop(). Pada bagian void setup, pemograman diulang sekali oleh arduino sedangkan pada void loop pemograman dibaca berulang kali oleh arduino. Pada void seutp biasanya berisi kode perintah yaitu pinMode() misalnya pinMode(13, OUTPUT); atau juga bisa berisi kode serial komuniaksi misalnya Serial.begin(9600); .
Selanjutnya setelah pembacaan kode pada void setup maka dilanjut dengan pembacaan kode pada void loop. Kode kode pada bagian ini biasanya berupa kode perintah untuk input dan output pada suatu pin arduino.
Contohnya yaitu digitalWrite(13, HIGH); digitalWrite(13, LOW);
analogWrite(3, 225); Inilah dasar pemograman yang terdapat pada arduino.
Pemograman dasar ini dapat dikembangkan menjadi program sesuai dengan kebutuhan. Bahasa pemograman arduino mirip dengan bahasa C atau AVR atau ada juga yang menyebut dengan bahasa processing, sehingga pemograman arduino akan lebih mudah untuk dipelajari dan dikembangkan.
Gambar 2.2 Arduino uno Sumber : (Arduino.cc 2013)
2.3 Modul GSM SIM800L
Modul GSM SIM800 adalah perangkat yang bisa digunakan untuk menggantikan fungsi handphone. Untuk komunikasi data antara sistem jaringan seluler, maka digunakan Modul GSM SIM800 yang digunakan sebagai media panggilan telephone celluler. Protokol komunikasi yang digunakan adalah komunikasi standart modem yaitu AT Command.
Gambar 2.3 SIM800L
Sumber : (Shanghai SIMCom Wireless Solution Ltd.2013)
Adapun beberapa fitur Modul GSM SIM800 antara lain:
•Quad-band 850/900/1800/1900MHz
•GPRS multi-slot class 12/10
•GPRS mobile station class B
•Compliant to GSM phase 2/2+
– Class 4 (2 W @ 850/900MHz) – Class 1 (1 W @ 1800/1900MHz)
•Bluetooth: compliant with 3.0+EDR
•Dimensions: 24*24*3mm
•Weight: 3.14g
•Control via AT commands (3GPP TS 27.007, 27.005 and SIMCOM enhanced AT Commands)
•Supply voltage range 3.4 ~ 4.4V
•Low power consumption
•Operation temperature:-40℃ ~85℃
2.4 RTC (Real Time Clock)
Real Time Clock pada dasarnya sama seperti jam yang sering kita gunakan. RTC berjalan dengan suplai yang diberikan oleh baterai yang menjaga waktu tepat berjalan walaupun catu utama dilepas dari rangkaian. Dengan menggunakan RTC, proses penentuan lama waktu ketika catu daya utama dilepas untuk men-tracking data akan lebih mudah. Pada umumnya, mikrokontroler memiliki time keeper yang digunakan sebagai sistem clocking.
RTC dibutuhkan pada mikrokontroler disebabkan timekeeper yang ada di mikrokontroler ini akan mati jika daya yang menyuplai dicabut. Hal ini akan menyulitkan proses pengambilan data awal dan penentuan data terakhir. Jika mikrokontroler diprogram ulang, time keeper mikrokontroler akan ter-reset ketika mikrokontroler diprogram ulang
Gambar 2.4 Real Time Clock DS3231 Sumber : (components101 2015)
2.5 Rangkain Pengendali DC
Relay merupakan saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol dari rangkaian elektronik lain. Sebuah relay tersusun atas kumparan, pegas, saklar(terhubung pada pegas) dan 2 kontak elektronik (normally close dan normally open) Berdasarkan prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat.
Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC
Gambar 2.5 Modul Relay
Sumber : (Handsone Technology 2020)
2.6 Sensor Kelembaban Tanah
Soil moisture sensor adalah sensor kelembaban yang dapat mendeteksi kelembaban dalam tanah. Sensor ini sangat sederhana, tetapi ideal untuk memantau taman, atau tingkat air pada tanaman. Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Sensor ini sangat membantu untuk mengingatkan tingkat kelembaban pada tanaman atau memantau kelembaban tanah. Soil moisture sensor memiliki spesifikasi tegangan input sebesar 3.3V atau 5V, tegangan output sebesar 0 ± 4.2V, arus sebesar 35 mA, dan memiliki value range ADC sebesar 1024 bit mulai dari 0 ± 1023 bit. Adapun gambar soil moisture sensor
Gambar 2.6 Sensor Kelembaban Tanah Sumber : (RobotDyn 2020)
2.7 DHT11
Sensor DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka modul koefisien tersebut dalam kalkulasinya.
DHT11 ini termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari
respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference.
Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, dengan sepsifikasi: Supply Voltage: +5 V, Temperature range : 0-50 °C error of ± 2 °C, Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error.
Gambar 2.7 Sensor DHT11 Sumber : (Akash & Birwal, 2017)
2.8 Sel Surya (Solar Cell)
Sel surya merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik dengan proses efek fotovoltaic, oleh karenanya dinamakan juga sel fotovoltaic
(Photovoltaic cell – disingkat PV)). Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6V tanpa beban atau 0,45V dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri. Jika 36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan sekitar 16V.
Tegangan ini cukup untuk digunakan mensuplai aki 12V.
Gambar 2.8 Sel Surya Sumber : (Tokopedia 2020)
2.9 Solar Charge Controller
Solar Charge Controller adalah salah satu komponen di dalam sistem pembangkit listrik tenaga surya, berfungsi sebagai pengatur arus listrik baik terhadap arus yang masuk dari Panel Surya maupun arus beban keluar / digunakan. Bekerja untuk menjaga baterai dari pengisian yang berlebihan.
Solar Charge Controller mengatur tegangan dan arus dari Panel Surya ke baterai. Sebagian besar Panel Surya 12 Volt menghasilkan tegangan keluaran sekitar 16 sampai 20 volt DC, jadi jika tidak ada pengaturan, baterai akan rusak dari pengisian tegangan yang berlebihan. Pada umumnya baterai 12Volt membutuhkan tegangan pengisian sekitar 13-14,8 volt (tergantung tipe baterai) untuk dapat terisi penuh. Fungsi dan fitur Solar Charge Controller:
Saat tegangan pengisian di baterai telah mencapai keadaan penuh, maka controller akan menghentikan arus listrik yang masuk ke dalam baterai untuk mencegah pengisian yang berlebihan. Dengan demikian ketahanan baterai akan jauh lebih tahan lama. Di dalam kondisi ini, listrik yang tersuplai dari Panel Surya akan langsung terdistribusi ke beban / peralatan listrik dalam jumlah tertentu sesuai dengan konsumsi daya peralatan listrik.
Saat tegangan di baterai dalam keadaan hampir kosong, maka controller berfungsi menghentikan pengambilan arus listrik dari baterai oleh beban / peralatan listrik. Dalam kondisi tegangan tertentu ( umumnya sekitar 10% sisa tegangan di baterai ) , maka pemutusan arus beban dilakukan oleh controller. Hal ini menjaga baterai dan mencegah kerusakan pada sel – sel baterai. Dalam kondisi ini, bila sisa arus di baterai kosong (dibawah 10%), maka pengambilan arus listrik dari baterai akan diputus oleh controller, maka peralatan listrik / beban tidak dapat beroperasi. Pada controller tipe – tipe tertentu dilengkapi dengan digital meter dengan indikator yang lebih lengkap, untuk memonitor berbagai macam kondisi yang terjadi pada sistem pembangkit listrik tenaga surya tersebut
Gambar 2.9 Solar Charger Control Sumber (Tokopedia 2020) 2.10 Pompa Air
Pompa adalah mesin untuk menggerakan fluida. Pompa menggerakan fluida dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Pada prinsipnya pompa air akan menarik air dalam sumur atau penampungan oleh suatu bagian pada mesin pompa air yaitu impeler sehingga air ditarik menuju ruang suction ke ruangan outlet
pada pompa air kemudian dikeluarkan langsung atau bisa melalui sistem perpipaan.
Gambar 2.10 Pompa air dc Sumber : (Tokopedia 2020)
2.11 LDR
LDR merupakan salah satu jenis resistor yang disebut sebagai fotoresistor. Nilai hambatan LDR dipengaruhi oleh cahaya yang diterima dari lingkungan sekitar. Resistansi LDR dapat berubah-ubah tergantung pada intensitas cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri (Supatmi, 2011).
Untuk menghitung tegangan keluaran pada LDR digunakan persamaan berikut.
𝑉𝑜 = 𝐿𝐷𝑅
𝐿𝐷𝑅 + 𝑅1𝑉𝑐𝑐
dimana:
Vo = Tegangan keluaran LDR = Resistansi LDR R1 = Resistor
Vcc; Tengan Masuk
Gambar 2.11 Skema LDR Sumber : Data pribadi
2.12 Voltage Sensor
Prinsip kerja modul sensor tegangan ini dapat membuat tegangan input mengurangi 5 kali dari tegangan asli. Sehingga, sensor hanya mampu membaca tegangan maksimal 25 V bila diinginkan Arduino analog input dengan tegangan 5 V, dan jika untuk tegangan 3,3 V, tegangan input harus tidak lebih dari 16.5 V. Pada dasarnya pembacaan sensor hanya dirubah dalam bentuk bilngan dari 0 sampai 1023, karena chip Arduino AVR memiliki 10 bit, jadi resolusi simulasi modul 0,00489 V yaitu dari (5 V / 1023), dan tegangan input dari modul ini harus lebih dari 0,00489 V x 5 = 0,02445 V. Sehingga dapat dirumuskan seperti persamaan berikut :
Volt = ((Vout x 0.00489) x 5)
Gambar 2.12 Rangakain Voltage Sensor Sumber : Data pribadi
Modul tegangan ini disusun secara pararel terhadap beban. Pada gambar diatas menunjukan contoh cara mengukur tegangan beban pada panel surya (PV) dengan sensor tegangan yang dihubungkan secara paralel
