Sistem Monitoring Suhu Ruangan Memakai Teknologi
Wireless LAN di UPT Otomasi Politeknik Manufaktur Astra
Berbasis Arduino Mega
(Studi Kasus: Laboratorium UPT Otomasi Politeknik Manufaktur Astra)
Disusun oleh: Andhiko Palito F Firdy Febrianto
Jannata Rizki Salsabila Mohammad Tri Prastio Muhammad Lazuardi Tauhidi Nurhikmah Dewi Wulansari Parwoto
Rian Tutut Riestiawan
TEKNIK PRODUKSI DAN PROSES MANUFAKTUR KONSENTRASI MEKATRONIKA
POLITEKNIK MANUFAKTUR ASTRA JAKARTA
A. Pendahuluan 1. Latar Belakang
Lebih dari 50% konsumsi energi listrik di rumah adalah untuk alat penyejuk udara, atau air conditioner (AC). Di kantor, angka ini naik hingga 70%. Sementara, saat ini pemadaman listrik terjadi secara rutin. Solusinya?
Kita mulai dari awal. Sebenarnya, apakah kita memang memerlukan AC? Kan, solusi yang paling hemat dan ramah lingkungan adalah untuk tidak memakai AC. Kan, fungsi AC adalah untuk menyejukkan ruangan bukan untuk mendinginkan atau apalagi membuat orang beku.
Namun, zaman sekarang ini sudah sulit untuk tinggal di rumah khususnya daerah perkotaan, tanpa AC. Seringkali kita terpaksa menggunakan AC karena tidak tahan akan panasnya udara. Untungnya, banyak sekali langkah yang dapat kita terapkan untuk menghemat penggunaan AC:
1. Pilih AC hemat energy
2. Pilih AC dengan freon yang ramah lingkungan 3. Tentukan Kapasitas AC (PK)
4. Pakai timer agar AC beroperasi hanya pada saat dibutuhkan 5. Atur suhu AC
6. Bersihkan filter AC, coil kondensor dan sirip AC secara teratur, tiap 3 bulan
7. Ganti AC yang sudah tua
Disini kita berorientasi pada pengaturan suhu. Untuk aktivitas sehari-hari, atur suhu AC yang paling optimal dari sisi kenyamanan dan pemakaian energi (tidak lebih dingin dari 25 °C), yaitu 3-5°C lebih rendah dari suhu di luar ruangan. Ingat: setiap kenaikan temperatur 1°C dapat menurunkan konsumsi energi sebesar 3-5% (BPPT). Sumber : www.greenlifestyle.or.id
Dari permasalah diatas, diperlukan suatu alat yang dapat memonitoring suhu ruangan, karena suhu ruangan dipengaruhi oleh penggunaan AC. Penggunaan AC yang tidak terlalu dingin dapat juga untuk menjaga konsidi AC agar tetap awet. Untuk mengetahui suhu pada ruangan dibutuhkan sensor suhu DHT11 yang peka terhadap suhu. Dan untuk tampilan indeks pada data yang dikirim ke PC/Notebook menggunakan tampilan visual basic.
Sistem ini diharapkan mampu memberikan kemudahan dalam memonitoring suhu pada ruangan. Dalam projek ini dilakukan perancangan dan pembuatan system monitoring suhu runangan dengan sensor DHT11 diimplementasikan pada sebuah miniplant berbasis mikrokontroler. Hasil dari monitoring suhu dapat langsung diketahui secara cepat dalam satuan °C.
2. Tujuan
Mengontrol standar suhu ruangan yang dipakai. Disiplin penggunaan energy
Hemat energy:
o Green Building o Global Warming o Cost Perusahan
3. Ruang Lingkup
UPT Otomasi yang terdiri dari: Server
Ruangan PIC UPT Otomasi Client Lab. Robotik Lab. Otomasi Lab. PLC Lab. Digital Lab. CNC Lab. RLD Lab. PH Lab. Bengkel 4. Sistem Server
Server mendapatkan data suhu ruangan dari client, dan menyimpannya ke database, setiap 10 detik.
Apabila suhu yang terdeteksi 27°C < x <= 29°C, maka indikator lampu hijau menyala,
Apabila suhu yang terdeteksi < 27°C (26, 25, 24, …), maka indikator lampu merah menyala,
Apabila suhu yang terdeteksi > 29°C (30, 31, 32, …), maka indikator lampu kuning menyala.
Client
Client mendeteksi besar kecilnya suhu ruangan yang dipakai dalam satuan derajat celcius,
Client mengirimkan data suhu ke server menggunakan Wifi/Router, Jika suhu <27°C, maka alarm pada client menyala yang
mengisyaratkan untuk merubah suhu ruangan tersebut.
B. Dasar Teori
1. Arduino Mega 2560
Arduino Mega2560 adalah papan mikrokontroler berbasiskan ATmega2560. Arduino Mega2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4 pin sebagai UART (port serial hardware), 16 MHz kristal osilator, koneksi USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Arduino Mega2560, kompatibel dengan sebagian besar shield yang dirancang untuk Arduino Duemilanove atau Arduino Diecimila.
Spesifikasi sederhana dari Arduino Mega2560:
Mikrokontroler ATmega2560
Tegangan Operasi 5V Input Voltage (disarankan) 7-12V Input Voltage (limit) 6-20V
Pin Digital I/O 54 (yang 15 pin digunakan sebagai output PWM) Pins Input Analog 16
Arus DC per pin I/O 40 mA Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Flash Memory 256 KB (8 KB digunakan untuk bootloader)
SRAM 8 KB
EEPROM 4 KB
Clock Speed 16 MHz
Pin tegangan yang tersedia pada papan Arduino adalah sebagai berikut:
VIN : Adalah input tegangan untuk papan Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai ‘saingan’ tegangan 5 Volt dari koneksi USB atau sumber daya ter-regulator lainnya). Anda dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika memasok tegangan untuk papan melalui jack power, kita bisa mengakses/mengambil tegangan melalui pin ini.
5V : Sebuah pin yang mengeluarkan tegangan ter-regulator 5 Volt, dari pin ini tegangan sudah diatur (ter-regulator) dari regulator yang tersedia (built-in) pada papan. Arduino dapat diaktifkan dengan sumber daya baik berasal dari jack power DC (7-12 Volt), konektor USB (5 Volt), atau pin VIN pada board (7-12 Volt). Memberikan tegangan melalui pin 5V atau 3.3V secara langsung tanpa melewati regulator dapat merusak papan Arduino.
3V3 : Sebuah pin yang menghasilkan tegangan 3,3 Volt. Tegangan ini dihasilkan oleh regulator yang terdapat pada papan (on-board). Arus maksimum yang dihasilkan adalah 50 mA.
GND : Pin Ground atau Massa.
IOREF : Pin ini pada papan Arduino berfungsi untuk memberikan referensi tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler. Sebuah perisai (shield) dikonfigurasi dengan benar untuk dapat membaca pin tegangan IOREF dan memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah tegangan (voltage translator) pada output untuk bekerja pada tegangan 5 Volt atau 3,3 Volt.
Gambar 1. Bentuk Fisik Arduino Mega. (Sumber : www.arduino.cc)
2. Sensor Suhu
Menurut Faris Septiawan (2010) Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan. Sensor suhu ada beberapa macam, namun disini kami menggunakan sensor suhu jenis DHT11. DHT11 adalah sensor Temperature & Humidity yang memiliki output sinyal digital yang telah terkalibrasi. Menggunakan teknik Digital Signal Acqusition dan teknologi penginderaan suhu dan kelembaban, sensor ini memiliki keandalan tinggi dan stabilitas jangka panjang yang baik. Sensor ini mencakup komponen pengukuran kelembaban resistif sehingga menawarkan kualitas yang baik, respon cepat dan kemampuan anti gangguan
Tabel 1 Spesifikasi Teknis DHT11
3 to 5V power and I/O
2.5mA max current use during conversion (while requesting data) Good for 20-80% humidity readings with 5% accuracy
No more than 1 Hz sampling rate (once every second) Body size 15.5mm x 12mm x 5.5mm
4 pins with 0.1" spacing
Gambar 2. Sensor DHT11
(Sumber : http://sukabangetteknologi.blogspot.com)
3. Router Linksys type WAG160N
Wireless-N ADSL2+ Gateway (WAG160N), gateway all-in-one yang mengombinasikan ADSL2+ modem, 4 port Ethernet switch, built-in access point dan router dalam satu perangkat. Router WAG160N ini merupakan wireless router yang dapat diakses melalui WIFI PC. Dan kerja dari router ini menghubungkan komputer dan komputer kedalam sebuah jaringan TCP/IP yang ada.
C. Rangkaian
1. Rangkaian Arduino & Sensor DHT11 (disisi client)
DHT11 Pin 1 (Vss) Arduino +5V DHT11 Pin 2 (Signal) Arduino Pin 2
DHT11 Pin 2 (Signal) Arduino +5V via Resistor 4.7K DHT11 Pin 3 N/C
DHT11 Pin 4 (GND) Arduino Ground
2. Rangkaian Arduino & Relay (untuk menyalakan lampu, disisi server)
Arduino Pin 22 Relay 1 Arduino Pin 24 Relay 2 Arduino Pin 26 Relay 3 Arduino VCC Relay VCC Arduino GND Relay GND
D. Diagram blok
Diagram Blok Server Diagram Blok Client
E. Flowchart
Flowchart Client
Arduino PC/Laptop
VB Programming ACCESS MS
Wifi Card SOUND
Sensor DHT11 PC/Laptop
VB Programming MS ACCESS
LAN Card Router Arduino LED
Mulai
Inisialisasi
Baca Data ADC
Tampilkan Data Suhu ke VB
Apa suhu <27°C Alarm ON
Menyimpan ke Access
Kirim Data ke Server
Flowchart Server
E. Hasil Pengujian
1. Pada saat suhu ruangan 26°C
a. Computer Client : Terdengar bunyi sirine/alarm
b. Computer Server : Lampu indicator 1 menyala (relay ke 1 aktif), program Visual Basic menampilkan nama ruangan yang suhu nya tidak sesuai standard.
2. Pada saat suhu ruangan 27°C
a. Computer Client : Tidak terdengar bunyi sirine/alarm
b. Computer Server : Lampu indicator 2 menyala (relay ke 2 aktif) 3. Pada saat suhu ruangan 31°C
a. Computer Client : Tidak terdengar bunyi sirine/alarm
b. Computer Server : Lampu indicator 3 menyala (relay ke 3 aktif)
Data Diterima Tampilkan Data Suhu ke VB Jika suhu <27°C R1 ON Menyimpan ke Access Jika Suhu >= 27°C dan <=29°C R2 ON Apa suhu <29°C R3 ON
F. Kesimpulan
Berdasarkan hasil uji coba dan pembahasan maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Alat monitoring suhu pada ruangan terdiri atas perangkat keras (Hardware) dan perangkat lunak (Software). Perangkat ini terdiri dari beberapa rangkaian yaitu:
a. Rangkaian Arduino & Sensor DHT11 (disisi client)
b. Rangkaian Arduino & Relay (untuk menyalakan lampu, disisi server) c. Rangkaian PC Server dengan Router
2. Unjuk kerja yang dilakukan pada project ini berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Tampilan visual basic pada PC/Notebook dapat membaca dan menerima data yang dikirimkan melalui komunikasi WLAN dari alat sensor suhu yang ada pada PC di setiap ruangan. Semua komponen alat bekerja sebagaimana mestinya, dan ketika sensor suhu bekerja mendeteksi suhu yang lebih dari setting program alat, maka dengan sendirinya buzzer akan berbunyi.
3. Hasil pengujian unjuk kerja dari alat menunjukkan bahwa semua modul input dan modul output yang digunakan mampu bekerja sesuai dengan rancangan.
