RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN RUANGAN MENGGUNAKAN NRF24L01
BERBASIS ARDUINO
TUGAS AKHIR
SAPTA HARIANTO SINAGA 172408088
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2020
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN RUANGAN MENGGUNAKAN NRF24L01
BERBASIS ARDUINO
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Diploma 3
SAPTA HARIANTO SINAGA 172408088
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN RUANGAN MENGGUNAKAN NRF24L01 BERBASIS ARDUINO
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 22 September 2020
Sapta Harianto Sinaga
172408088
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN RUANGAN MENGGUNAKAN NRF24L01 BERBASIS ARDUINO
ABSTRAK
Pada studi ini dilakukan perancangan untuk memonitoring suhu ruangan.
Sistem ini diimplementasikan untuk mempermudah pemantauan suhu dan kelembapan di ruangan,. Sistem monitoring suhu ruang terdiri dari sensor DHT22, mikrokontroler Arduino Uno, NRF24L01, LCD, power supply, dan buzzer. Data suhu yang dimonitor dikirimkan ke penerima secara wireless menggunakan modul komunikasi radio NRF24L01. DHT22 mempunyai input berbentuk sensor kelembapan udara dan suhu, sensor ini akan mendeteksi kelembapan udara dan suhu dan menampilkannya pada LCD. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar kelembapan udara dan suhu yang dideteksi oleh sensor DHT22, Mikrokontroler kemudian memproses kelembapan udara dan suhu tersebut dan memberikan output yang telah diprogram sebelumnya. Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada LCD. Dan buzzer on jika melebihi suhu dan kelembapan yang telah ditentukan.
Kata kunci : DHT22, NRF24L01, Mikrokontroler Arduino Uno, LCD, Power supply, buzzer
TEMPERATURE AND HUMIDITY MEASUREMENT MONITORING USING NRF24L01 BASED ON ARDUINO
ABSTRACT
In this study a design was carried out to monitor room temperature. This system is implemented to facilitate monitoring of temperature and humidity in the room ,. The room temperature monitoring system consists of a DHT22 sensor, Arduino Uno microcontroller, NRF24L01, LCD, power supply and buzzer. The monitored temperature data is sent to the receiver wirelessly using the NRF24L01 radio communication module. DHT22 has an input in the form of air humidity and temperature sensors, this sensor will detect air humidity and temperature and display it on the LCD. This tool works automatically by responding to how much humidity and temperature are detected by the DHT22 sensor, the microcontroller then processes the humidity and temperature and provides pre-programmed output. The measurement results are then displayed on the LCD. And buzzer on if it exceeds a predetermined temperature and humidity.
Keywords: DHT22, NRF24L01, Arduino Uno Microcontroller, LCD, Power supply, buzzer
KATA PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan praktik proyek ini dengan judul RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING SUHU DAN KELEMBAPAN RUANGAN MENGGUNAKAN NRF24L01 BERBASIS ARDUINO
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini yaitu Kepada:
a) Bapak Dr.Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
b) Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
c) Bapak Azhari S.Pd, M.Si selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan Kepada Penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.
d) Seluruh staf pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
e) Orangtua tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moral dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.
f) Krisnatalia, Yohannes Malau, Frenson Gultom dan seluruh rekan Fisika Instrumentasi D-III yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Laporan.
Medan, 22 September 2020
Sapta Harianto Sinaga 172408088
DAFTAR ISI
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LatarBelakang 1
1.2 RumusanMasalah 1
1.3 BatasanMasalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 2
1.5 Manfaat 2
1.6 MetodePenelitian 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 PengertianSuhudanKelembapan 4
2.2 Sensor 4
2.2.1 KlasifikasiJenis-jenis Sensor 5
2.2.2 Jenis-jenis Sensor 6
2.2.3 DHT22 9
2.3 Sumber Arus (Tegangan) 10
2.3.1 Power Supply Unit 11
2.4PengertianMikrokontroler 12
2.4.1PengertianMikrokontroler 13
2.4.2KelebihanMikrokontroler 13
2.4.3 Arduino Uno 16
2.5KomunikasiNirkabel 17
2.5.1 Modul NRF24L01 18
2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 20
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 22
3.1 Metodologi Perancangan 22
3.2 Perancangan Sistem 22
3.2.1 Diagram Blok Sistem 22
3.2.2 Perancangan Rangkaian 23
3.2.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 23
3.2.2.2 Rangkaian Tansmitter Dan Receiver 24
3.2.2.3 Rangkaian Power Supply 25
3.2.2.4 Rangkaian LCD 25
3.2.2.5 Rangkaian DHT22 27
3.2.2.6 Rangkaian Buzzer 27
3.2.3 PerancanganPerangkatLunakSistem 28
3.2.3.1 Flowchart Sistem 29
3.3 Pengujian Rangkaian Dan Pengukuran Hasil Sistem 30
3.3.1 Pengujian rangkaian mikrokontroler 30
3.3.2 PengujianRangkaian LCD 31
3.3.3 PengujianRangkaian Power Supply 32
3.3.4 PengujianRangkaianSensor DHT22 32
3.3.5 PengujianRangkaian Buzzer 34
3.3.6 PengujianRangkaianModul 2,4GHz nRF24L01 34
3.4 PengukuranHasilSistem 37
BAB IV PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN 39
4.1 Analisis Hasil Pengukuran Dan Pembanding Dengan Hasil Standar 39
4.2 Kalibrasi Alat 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 44
5.1 Kesimpulan 44
5.2 Saran 44
DAFTAR PUSTAKA 45
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar Judul Halaman
2.1 Jenis-jenis sensor 6
2.2Sensor DHT22 9
2.3Chip Mikrokontroler 15
2.4Modul NRF24L01 19
2.5 LCD 21
3.1 Diagram Blok 23
3.2 Rangkaian ATMega328 24
3.3 Rangkaian Transmitter Dan Receiver 24
3.4 Rangkaian Power Supply 25
3.5Rangkaian LCD 26
3.6 Rangkaian DHT22 27
3.7Rangkaian Buzzer dengan ATMega328 28
3.8 TampilanJendela Program Arduino AVR 28
3.9 Flowchart sistem transmitter 29
3.10 Flowchart sistem receiver 30
3.11 Hasilpengujian LCD 32
3.12 Pengujian power supply 32
3.13Pengujian sensor DHT22 34
3.14Pengujian NRF24L01 36
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman
3.1Pengujian NRF24L01 dengan adanya halangan diruangan 1 36 3.2Pengujian NRF24L01 dengan adanya halangan diruangan 2 37
3.3 Hasil pengukuran suhu 37
3.4 Hasil pengukuran kelembapan
4.1 Hasil pengukuran suhu dengan hasil alat pembanding 39 4.2 Hasil pengukuran kelembapan dengan alat pembanding 40 4.3 Kalibrasi pengukuran suhu dengan thermo hygro 41 4.4 Kalibrasi pengukuran kelembapan dengan thermo hygro 42
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1 Program Keseluruhan
Lampiran-2 Rangkaian Alat Keseluruhan Lampiran-3 Datasheet
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada era globalisasi seperti saat ini perkembangan teknologi sangat pesat, teknologi yang terjadi pada alat banyak dioperasikan secara manual, sehingga kurang efisiennya dalam waktu, tenaga dan keakuratannya.Teknologi yang sedang berkembang saat ini ialah mikrokontroler yang merupakan keluarga mikroprosesor yaitu sebuah chip yang dapat melakukan pemprosesan data secara digital sesuai dengan perintah bahasa assembly yang diberikan. Pada umumnya suhu dan kelembapan udara mempunyai peranan yang sangat penting dalam berbagai aspek kehidupan manusia. Dalam penyusunan proyek dan tugas akhir ini penulis akan membahas tentang suatu alat yang dapat membantu manusia dalam pemantauan suhu dan kelembapan pada ruangan. Sistem pemantauan ruangan merupakan hal yang sangat penting dimana mekanisme monitoring suhu serta kelembapan yang otomatis menjadi sangat dibutuhkan. Berbagai macam jenis monitoring suhu dan kelembapan telah banyak diciptakan manusia sesuia dengan kebutuhan masing-masing. Seiring pekembangan pada jaman ini pembuatan monitoring tersebut membuat mahasiswa ingin mengembangkan tentang suhu dan kelembapan. Sehingga pada perancangan alat kali ini penulis merancang sistem monitoring suhu dan kelembapan dengan mikrokontroller Arduino Uno dikombinasikan dengan sensor suhu dan kelambaban yakni DHT 22 serta NRF24L01. NRF24L01 adalah modul komunikasi jarak jauh yang memanfaatkan pita gelombang radio frekuensi 2,4 GHz. NRF24L01 digunakan sebagai pengirim hasil suhu dan kelembapan pada rangkaian yang lain yang berkomunikasi melalui arduino. Dengan adanya sistem ini diharapkan dapat mempermudah pemantauan pemeriksaan suhu dan kelembapan ruangan dari manual menjadi otomatis, dan tercatat secara digital.
1.2RumusanMasalah
Berdasarkan urain latar belakang, maka permasalahan yang dikaji adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana prinsip kerja alat monitoring suhu dan kelembapan.
2. Bagaimana membuat sistem monitoring menggunakan NRF24L01 berbasis arduino.
1.3 Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah :
1. Hasil pembacaan suhu dan kelembapan ditampilkan pada LCD berukuran 16x2 cm.
2. Alat hanya sebagai monitoring suhu dan kelembapan.
3. Alat di letakkan pada suatu ruangan 1.4 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui dan memahami mikrokontroler arduino uno secara umum, modul NRF24L01 yang digunakan, serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
2. Mengembangkan mikrokontroler arduino uno dan NRF24L01 sebagai monitoring suhu dan kelembapan.
1.5 Manfaat
Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk mempermudah mengetahui suhu dan kelembapan pada titik ruangan.
1.6 Metode Penelitian
Dalam menyelesaikan proyek dan tugas akhir ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Studi literatur dan diskusi
Merupakan metode yang dilakukan oleh penulis dengan membaca buku, diskusi dengan dosen pembimbing.
2. Perancangan konsep
Metode perancangan desain dan bentuk alat ukur yang dilakukan penulis.
3. Perancangan dan Pembuatan Alat
Merupakan proses dalam membuat alat ukurnya.
4. Analisis dan pengujian
Metode analisis dan pengujian dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana alat yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan
5. Penyusunan laporan
Tahap akhir pada tugas akhir ini adalah penyusunan laporan dengan tahap- tahap diatas.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Suhu dan Kelembapan
Suhu adalah suatu besaran yang menunjukkan derajat panas dari suatu benda.
Benda yang memiliki panas akan menunjukkan suhu yang tinggi daripada benda dingin. Sering kita menyebutkan suatu benda panas atau dingin dengan cara menyentuh benda tersebut dengan alat indra kita, walau kita tidak dapat menyimpulkan berapa derajat panas benda tersebut, untuk mengetahui seberapa besar suhu benda tersebut maka digunakanlah termometer.
Sedangkan Kelembapan adalah banyaknya kandungan uap air di udara (atmosfer). Udara atmosfer adalah campuran dari udara kering dan uap air.
Kelembapan udara ditentukan oleh banyaknya uap air dalam udara. Kalau tekanan uap air dalam udara mencapai maksimum, maka mulailah terjadi pengembunan.
Tingkat kelembapan bervariasi menurut suhu. Semakin hangat suhu udara, semakin banyak uap air yang dapat ditampung. Semakin rendah suhu udara, semakin sedikit jumlah uap air yang dapat ditampung. Jadi pada siang hari yang panas dapat menjadi lebih lembab dibandingkan dengan hari yang dingin. Kemampuan udara untuk menampung uap air dipengaruhi oleh suhu. Jika udara jenuh uap air dinaikkan suhunya, maka udara tersebut menjadi tidak jenuh uap air. Sebaliknya, jika udara tidak jenuh uap air suhunya diturunkan dan kerapatan airnya dijaga konstan, maka udara tersebut akan mendekati kondisi jenuh uap air. Jadi ketika udara hangat naik dan mulai mendingin, lama kelamaan akan kehilangan kemampuan untuk menahan/menampung uap air. Pada kondisi tekanan/kerapatan uap air jenuh, maka udara tidak dapat lagi menampung tambahan uap air.
2.2 Sensor
Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, Input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi mejadi Output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri
ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya.Sensor pada dasarnya dapat digolong sebagai Transduser Input karena dapat mengubah energi fisik seperti cahaya, tekanan, gerakan, suhu atau energi fisik lainnya menjadi sinyal listrik ataupun resistansi (yang kemudian dikonversikan lagi ke tegangan atau sinyal listrik).
2.2.1 Klasifikasi Jenis-jenis Sensor
Sensor-sensor yang digunakan pada perangkat elektronik pada dasarnya dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama yaitu :
1. Sensor Pasif dan Sensor Aktif 2. Sensor Analog dan Sensor Digital
Berikut ini adalah pembahasan singkat mengenai kedua klasifikasi sensor pasif dan sensor aktif tersebut.
1. Sensor Pasif (Passive Sensor)
Sensor Pasif adalah jenis sensor yang dapat menghasilkan sinyal output tanpa memerlukan pasokan listrik dari eksternal. Contohnya Termokopel (Thermocouple) yang menghasilkan nilai tegangan sesuai dengan panas atau suhu yang diterimanya.
2. Sensor Aktif (Active Sensor)
Sensor Aktif adalah jenis sensor yang membutuhkan sumber daya eskternal untuk dapat beroperasi. Sifat fisik Sensor Aktif bervariasi sehubungan dengan efek eksternal yang diberikannya. Sensor Aktif ini disebut juga dengan Sensor Pembangkit Otomatis (Self Generating Sensors).
Berikut ini adalah pembahasan singkat mengenai kedua klasifikasi sensor analog dan sensor digital tersebut.
1.Sensor Analog
Sensor Analog adalah sensor yang menghasilkan sinyal output yang kontinu atau berkelanjutan. Sinyal keluaran kontinu yang dihasilkan oleh sensor analog ini sebanding dengan pengukuran. Berbagai parameter Analog ini diantaranya adalah suhu, tegangan, tekanan, pergerakan dan lain-lainnya. Contoh Sensor Analog ini
diantaranya adalah akselerometer (accelerometer), sensor kecepatan, sensor tekanan, sensor cahaya dan sensor suhu.
2.Sensor Digital
Sensor Digital adalah sensor yang menghasilkan sinyal keluaran diskrit. Sinyal diskrit akan non-kontinu dengan waktu dan dapat direpresentasikan dalam “bit”.
Sebuah sensor digital biasanya terdiri dari sensor, kabel dan pemancar. Sinyal yang diukur akan diwakili dalam format digital. Output digital dapat dalam bentuk Logika 1 atau logika 0 (ON atau OFF). Sinyal fisik yang diterimanya akan dikonversi menjadi sinyal digital di dalam sensor itu sendiri tanpa komponen eksternal. Kabel digunakan untuk transmisi jarak jauh. Contoh Sensor Digital ini diantaranya adalah akselerometer digital (digital accelerometer), sensor kecepatan digital, sensor tekanan digital, sensor cahaya digital dan sensor suhu digital.
2.2.2 Jenis-jenis Sensor
Berikut ini adalah jenis-jenis Sensor berdasarkan penggunaannya.
Gambar 2.1 Jenis-jenis sensor A. Akselerometer (accelerometer)
Sensor Akselerometer adalah sensor yang mendeteksi perubahan posisi, kecepatan, orientasi, goncangan, getaran, dan kemiringan dengan gerakan indra.
Akselerometer analog ini dapat digolongkan lagi menjadi beberapa yang berbeda berdasarkan variasi konfigurasi dan sensitivitas. Berdasarkan pada sinyal keluaran, Akselerometer analog menghasilkan tegangan variabel konstan berdasarkan jumlah percepatan yang diterapkan pada Akselerometer. Selain Akselerometer Analog, Akselerometer ini juga digital.
B. Sensor cahaya
Sensorcahaya adalah Sensor analog yang digunakan untuk mendeteksi jumlah cahaya yang mengenai Sensor tersebut. Sensor cahaya analog ini dapat diklasifikasikan lagi menjadi beberapa jenis seperti foto-resistor, Cadmium Sulfide (CdS), dan fotosel.Light dependent resistor atau LDR dapat digunakan sebagai sensor cahaya analog yang dapat digunakan untuk menghidupkan dan mematikan beban secara otomatis berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya. Resistansi LDR akan meningkat apabila intensitas cahaya menurun. Sebaliknya, Resistansi LDR akan menurun apabil intensitas cahaya yang diterimanya bertambah.
C. Sensor suara
Sensor suara adalah sensor analog yang digunakan untuk merasakan tingkat suara.
Sensor suara analog ini menerjemahkan amplitudo volume akustik suara menjadi tegangan listrik untuk merasakan tingkat suara. Proses ini memerlukan beberapa sirkuit, dan menggunakan mikrokontroler bersama dengan Mikrofon untuk menghasilkan sinyal output analog.
D. Sensor Tekanan
Sensortekanan adalah sensor yang digunakan untuk mengukur jumlah tekanan yang diterapkan pada sebuah sensor. Sensor tekanan akan menghasilkan sinyal keluaran analog yang sebanding dengan jumlah tekanan yang diberikan. Sensor piezoelektrik adalah salah satu jenis sensor tekanan yang dapat menghasilkan sinyal tegangan keluaran yang sebanding dengan tekanan yang diterapkan padanya.
E. Sensor suhu
Sensor Suhu atau Temperature Sensor adalah Sensor tersedia secara luas baik dalam bentuk sensor digital maupun analog. Ada berbagai jenis sensor suhu yang digunakan untuk aplikasi yang berbeda.Salah satu Sensor Suhu adalah Termistor,
yaitu resistor peka termal yang digunakan untuk mendeteksi perubahan suhu.
Apabila Suhu meningkat, resistansi listrik dari termistor akan meningkat juga.
Sebaliknya, jika suhu menurun, maka resistansi juga akan menurun.
F. Sensor ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah jenis sensor non-kontak yang dapat digunakan untuk mengukur jarak serta kecepatan suatu benda. Sensor Ultrasonik bekerja berdasarkan sifat-sifat gelombang suara dengan frekuensi lebih besar daripada rentang suara manusia. Dengan menggunakan gelombang suara, Sensor Ultrasonik dapat mengukur jarak suatu objek (mirip dengan sonar). Sifat Doppler dari gelombang suara dapat digunakan untuk mengukur kecepatan suatu objek.
G. Sensor giroskop
Sensor giroskop adalah sensor yang digunakan untuk merasakan dan menentukan orientasi dengan bantuan gravitasi bumi. Perbedaan utama antara Sensor Akselerometer dan Giroskop adalah bahwa Giroskop dapat merasakan rotasi di mana akselerometer tidak bisa.
H. Sensor efek hall
Sensor efek hall adalah sensor yang dapat mengubah informasi magnetik menjadi sinyal listrik untuk pemrosesan rangkaian elektronik selanjutnya. Sensor Efek Hall ini sering digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi kedekatan (proximity), mendeteksi posisi (positioning), mendeteksi kecepatan (speed), mendeteksi pergerakan arah (directional) dan mendeteksi arus listrik (current sensing).
I. Sensor kelembapan
Sensor kelembapan merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi tingkat kelembaban suatu lokasi. Pengukuran tingkat kelembapan ini sangat penting untuk pengamatan lingkungan di suatu wilayah, diagnosa medis ataupun di penyimpanan produk-produk yang sensitif.
J. Sel beban
Sel beban adalah jenis sensor yang digunakan untuk mengukur berat. Input dari Losad Cell ini adalah gaya atau tekanan sedangkan outputnya adalah nilai tegangan
listrik. Ada beberapa jenis Load Cell, diantaranya adalah Beam Load Cell, Single Point Load Cell dan Compression Load Cell.
2.2.3 DHT22
Sensor DHT22 adalah modul sensor yang berfungsi untuk membaca nilai suhu dan kelembapan yang memiliki output tegangan analog yang dapat diolah lebih lanjut menggunakan mikrokontroler. Sensor ini memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Sensor DHT22 akan digunakan bersamaan dengan arduino uno. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memori, sehingga ketika internal sensor mendeteksi suhu dan kelembapan maka modul ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. Modul sensor ini tergolong kedalam elemen resistif seperti perangkat pengukur suhu seperti contohnya yaitu NTC. Sehingga mempunyai kualitas yang baik, berespon cepat, anti terinterferensi dan harga yang efektif. Setiap elemen yang ada pada sensor DHT 22 sudah terkalibrasi oleh laboratorium yang teruji akurat pada kalibrasi kelembapan. Kalibrasinya terprogram di OTP memori yang digunakan pada saat sensor mendeteksi sinyal internal. Ukuran yang kecil dan sedikit konsumsi powernya dan jangkauan sinyal transmisinya hingga 20 meter. Komponennya terdiri dari 4-pin yang berada dalam satu baris. Kelebihan dari modul sensor ini dibanding modul sensor lainnya yaitu dari segi kualitas pembacaan data sensing yang lebih responsif yang memliki kecepatan dalam hal membaca objek suhu dan kelembapan, dan data yang terbaca tidak mudah terinterverensi. Sensor DHT 22 pada umumya memiliki fitur kalibrasi nilai pembacaan suhu dan kelembapan yang cukup akurat.
Gambar 2.2 Sensor DHT22
Spesifikasi dari sensor DHT22 :
a. Catu daya: 3,3 - 6 Volt DC (tipikal 5 VDC)
b. Sinyal keluaran: digital lewat bus tunggal dengan kecepatan 5 ms/operasi c.
Elemen pendeteksi: kapasitor polimer (polymer capacitor) d. Jenis sensor: kapasitif (capacitive sensing)
e. Rentang deteksi kelembapan : 0-100% RH (akurasi ±2% RH) f. Rentang deteksi suhu : -40° - +80° Celcius (akurasi ±0,5°C) g. Resolusi sensitivitas : 0,1%RH; 0,1°C
h. Histeresis kelembapan: ±0,3% RH
i. Stabilitas jangka panjang: ±0,5% RH / tahun j. Periode pemindaian rata-rata: 2 detik
k. Ukuran: 25,1 x 15,1 x 7,7 mm
l. Hubungkan pin#2 (data) dari sensor ini dengan pin Digital I/O pada MCU
2.3 Sumber Arus (Tegangan)
Tegangan Listrik adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan unit muatan listrik dari satu tempat ke tempat lainnya. Tegangan listrik yang dinyatakan dengan satuan Volt ini juga sering disebut dengan beda potensial listrik karena pada dasarnya tegangan listrik adalah ukuran perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Suatu benda dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain karena benda tersebut memiliki jumlah muatan positif yang lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah muatan positif pada benda lainnya. Sedangkan yang dimaksud dengan Potensial listrik itu sendiri adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda.Tegangan listrik dapat juga dianggap sebagai gaya yang mendorong perpindahan elektron melalui konduktor dan semakin tinggi tegangannya semakin besar pula kemampuannya untuk mendorong elektron melalui rangkaian yang diberikan. Muatan listrik dapat kita analogikan sebagai air di dalam sebuah tangki air, sedangkan Tegangan listrik dapat kita analogikan sebagai tekanan air pada sebuah tangki air, semakin tinggi tangki air di atas outlet semakin besar tekanan air karena lebih banyak energi yang dilepaskan.
Demikian juga dengan tegangan listrik, semakin tinggi tegangan listriknya maka
semakin besar energi potensial yang dikarenakan semakin banyak elektron yang dilepaskan.
Apabila pada saat dua distribusi muatan listrik yang dipisahkan oleh jarak tertentu, maka akan terjadi kekuatan listrik diantara keduanya. Jika distribusinya memiliki muatan yang sama (kedua-duanya positif atau kedua-duanya negatif) maka saling berlawanan atau saling tolak menolak. Namun apabila dua distribusi muatan berbeda (satu positif dan satunya lagi negatif) maka akan menyebabkan gaya yang saling tarik-menarik. Pada saat kedua distribusi muatan tersebut disambungkan dengan rangkaian atau beban yang unit positifnya sedikit maka unit positif tersebut akan dipengaruhi oleh kedua distribusi muatan tersebut.Baterai dan pencatu daya (power supply) merupakan contoh sumber yang menghasilkan tegangan DC (tegangan searah) yang stabil seperti menghasilkan tegangan DC 1,5V, 3V, 5V, 9V, 12V dan 24V. Sementara sumber tegangan AC (tegangan bolak-balik) tersedia untuk keperluan peralatan rumah tangga dan industri. Tegangan AC standar yang digunakan di Indonesia adalah 220V, sedangkan di negara lain ada yang menggunakan 100V, 110V ataupun 240V.
sebuah sumber tegangan listrik yang konstan biasanya disebut dengan tegangan DC (tegangan searah) sedangkan sumber tegangan listrik yang bervariasi secara berkala dengan waktu disebut dengan tegangan AC (tegangan bolak balik). Tegangan listrik diukur dengan satuan Volt yang dilambangkan dengan simbol huruf “V”. 1 Volt (satu Volt) dapat didefinisikan sebagai tekanan listrik yang dibutuhkan untuk menggerakan 1 Ampere arus listrik melalui konduktor yang beresistansi 1 Ohm.
Istilah “VOLT” ini diambil dari nama fisikawan Italia yang menemukan baterai volta (Voltaic Pile) yaitu Alessandro Volta (1745-1827).
2.3.1 Power Supply Unit
Power supply atau PSU merupakan suatu komponen yang mempunyai fungsi sebagai pemberi suatu tegangan serta arus listrik kepada komponen - komponen komputer lainnya yang telah terpasang dengan baik pada motherboard atau papan induk, sedang tujuan awal dari penyaluran arus listrik ini adalah agar perangkat atau komponen - komponen komputer lainnya bisa berfungsi sebagaimana mestinya sesuai dengan tugasnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini merupakan arus listrik dengan jenis AC atau arus bolak balik, namun dengan
kelebihannya PSU ini dapat mengubah arus AC tersebut menjadi arus DC atau merupakan arus 49 yang searah karena pada dasarnya semua komponen yang terdapat pada perangkat komputer hanya bisa melakukan pergerakan pada satu aliran listrik. Fungsi utama dari power supply adalah sebagai alat yang mampu memberikan sebuah suplai arus listrik kepada semua komponen komputer yang sudah terpasang dengan baik, dimana arus listrik yang dihasilkan merupakan arus AC dan selanjutnya akan dirubah menjadi arus DC. Yang perlu digaris bawahi adalah jika semua komponen hardware yang sudah terpasang pada komputer ini tidak bisa menerima arus listrik AC namun hanya bisa menerima aliran listrik dengan tipe DC.
2.4 Pengertian Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut single chip microcomputer sehingga bentuk yang kecil. Mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar sederhana dan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan. Mikrokontroler mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Bagian terpenting dan utama dari suatu sistem mikrokontroler adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan untuk melakukan perintah dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.Pada dasarnya mikrokontroler adalah sebuah komputer berukuran kecil yang dapat digunakan untuk mengambil keputusan, melakukan hal-hal bersifat berulang dan dapat berinteraksi dengan peranti-peranti eksternal, seperti sensor ultrasonik untuk mengukur jarak terhadap suatu objek, penerima GPS untuk memperoleh data posisi kebumian dari satelit dan motor untuk mengontrol gerak pada robot. Sebagai komputer yang berukuran kecil.
Mikrokontroler cocok diaplikasikan pada benda-benda yang berukuran kecil, misalnya sebagai pengendali pada robotKeuntungan menggunakan mikrokontroler adalah sistem elektronik akan menjadi lebih mudah dan ringkas serta rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.Sebuah mikrokontroler memiliki tiga komponen utama, unit pengolah, memori, dan sistem input/ output. Mikrokontroler
tersusun atas mikroprosesor dan piranti pendukungnya. Sistem kerjanya diatur berdasarkan program dalam bahasa pemrograman yang digunakan. Terdapat beberapa bahasa pemrograman yang digunakan, pada umumnya semua bahasa pemrograman dapat diaplikasikan ke mikrokontroler tetapi membutuhkan compiler yang mendukung mikrokontroler tersebut.
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebutmemerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.
Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATmega328 sebagai pengendli sistem atau kontrolernya.
2.4.1 Prinsip Kerja Mikrokontroler
Mikrokontroler bekerja berdasarkan data yang ada pada register program counter. Mikrokontroler mengambil data dari ROM dengan alamat sebagaimana ditunjukkan dalam program counter. Selanjutnya program counter ditambah nilainya dengan 1 secara otomatis. Data yang diambil tersebut merupakan urutan instruksi program pengendali mikrokontroler yang sebelumnya telah dituliskan oleh pembuatnya, Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai dalam register, RAM, isi port atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data, Program counter telah berubah nilainya proses ini akan terus berulang seterusnya hingga catu daya dimatikan.
2.4.2 Kelebihan Mikrokontroler
Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi 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 untuk download perintah instruksi atau program. Langkahlangkah untuk mendownload program 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. 12
Penggerak pada mikrokontoler ini menggunakan beberapa bahasa pemograman. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi, Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapatMikrokontroler 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 banyakaplikasi 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 pengendaliyang 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.
1. 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.
2. Perlengkapan rumah tangga dan perkantoran : sistem pengaman alarm, remote control, mesin cuci, microwave, pengkondisi udara, timbangan digital, mesin foto kopi, printer, mouse.
3. Pengendali peralatan di industri.
4. 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.
Gambar 2.3 Chip Mikrokontroler
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..
2.4.3 Arduino Uno
Arduino bersifat open source dan diturunkigan dari platform wiring serta dirancang untuk memudahkan dalam membangun berbagai aplikasi elektronik.
Proyek yang bersifat open hardware ini mulai dikembangkan pada tahun 2005 di daerah Ivrea, sebuah kota di Italia. Pendiri proyek tersebut adalah Massimo Banzi dan Davis Cuartielles. Selanjutnya Arduino dikembangkan oeh Tom Igoe, Gianluca Martino, dan David Mellis. Arduino dapat digunakan untuk mengembangkan objek interaktif, mengambil masukan dari berbagai sensor atau switch dan mengendalikan berbagai lampu, motor, dan output fisik lainnya. Arduino memiliki beberapa model, diantaranya Diecimilia, Due, Duemilanove, Fio, Leonardo, Lily Pad, Mega 1280, Mega 2560, dan Uno.
Arduino Uno R3 digunakan dalam penelitian ini. Arduino Uno merupakan mikrokontroler yang berbasis pada IC ATmega328P. Mikrokontroler tersebut memiliki 14 pin digital input/output (6 diantaranya dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 analog input, sebuah 16 MHz quartz crystal, koneksi USB, power jack, ICSP header dan tombol reset. Mikrokontroler tersebut mudah dikoneksikan ke komputer menggunakan kabel USB dan memberikan daya ke Arduino dengan AC to DC adapter atau baterai. Arduino Uno dapat diprogram menggunakan Arduino software atau IDE (Integrated Development Environment).
ATmega328 pada Uno hadir dengan telah di program ulang dengan bootloader 7
yang memungkinkan pengguna untuk upload program baru tanpa menggunakan external hardware programmer, namun menggunakan original STK500 protocol.
Selain itu juga Uno dapat diprogram juga melewati ICSP (In Circuit Serial Programming) header menggunakan Arduino ISP.
Spesifikasi Arduino Uno sebagai berikut.
1. Mikrokontroler : ATmega328P 2. Tegangan kerja : 5 volt
3. Tegangan input (rekomendasi) : 7-12 volt 4. Tegangan input (limit) : 6-20 volt
5. Pin digital I/O : 14 ( dengan tersedia 6 PWM output) 6. Pin PWM digital I/O : 6
7. Pin analog input : 6 8. DC current per I/O pin : 20 mA 9. DC current for 3.3 volt pin : 50 mA
10. Flash memory : 32 KB (ATmega328P) dengan 0.5 KB digunakan oleh bootloader
11. SRAM : 2 KB (ATmega328P)
12. EEPROM : 1 KB (ATmega328P)
13. Clock speed : 16 MHz
14. Panjang x lebar : 68.6 mm x 53.4 mm
15. Berat : 25 gram
Komponen ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler Arduino uno. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Mikrokontroller Arduino uno memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja.Rangkaian ini merupakan otak dari alat yang dibuat.
Rangkaian ini menggunakan mikrokontroler ATMega328 sebagai pusat dari pemrosesan data.
2.5 Komunikasi Nirkabel
Jaringan wireless (nirkabel) adalah teknologi jaringan yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik melalui udara sebagai media untuk mengirimkan informasi dari pengirim ke penerima. Teknologi ini muncul sebagai jawaban atas keterbatasan jaringan wireline. Mobilitas manusia yang tinggi dan informasi yang selalu dekat menjadi faktor pendorong utama berkembangnya teknologi ini.
Komunikasi wireless (nirkabel) yaitu koneksi antar suatu perangkat lainnya tanpa menggunakan kabel atau metode untuk mengirimkan sinyal melalui suatu ruangan bukan menggunakan kabel. Gelombang radio dan sinar infra merah biasa digunakan untuk komunikasi wireless. Dalam sistem komunikasi wireless terdapat perangkat atau bagian umum gelombang yang berperan menjadi bagian utuh dari sistem komunikasi ini, yaitu gelombang elektromagnetik, gelombang mikro, gelombang radio, infra merah, dan satelit.
Komunikasi wireless (nirkabel) memiliki beberapa karakteristik yaitu sebagai berikut:
1. Jaringan nirkabel menggunakan sebuah media antena dalam mengirim dan menerima sinyal elektromagnetik.
2. Rentan interferensi
3. Umumnya menggunakan frekuensi 2 GHz sampai 40 GHZ.
4. Point to point, point to multi point, dan access point.
5. Semakin tinggi frekuensi yang digunakan semakin besar potensial bandwidth dan rate datanya namun semakin pendek jaraknya.
Ada tiga range frekuensi umum yang dalam transmisi wireless, yaitu:
1. Frekuensi microwave dengan range 2 sampai 40 Ghz, untuk transmisi point to point.
2.Frekuensi dalam range 20 MHz sampai 1 GHz, untuk aplikasi omnidirectional.
Range ini ditujukan untuk range broadcast radio.
3. Range frekuensi lain yaitu antara 300 sampai 200000 Ghz untuk aplikasi lokal, adalah spektrum infra merah. Infra merah sangat berguna untuk aplikasi point to point dan multi point dalam area terbatas, seperti sebuah ruangan.
2.5.1 Modul NRF24L01
Modul RF yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah NRF24L01+.
Modul ini merupakan modul 2.4 GHz transceiver single chip dengan sebuah baseband protocol engine yang tertanam, cocok untuk aplikasi wireless berdaya sangat rendah. Modul tersebut di desain untuk beroperasi pada 2.4000 sampai 2.4835 GHz world wide ISM frequency band. Membangun sebuah sistem radio dengan modul NRF24L01+ cukup membutuhkan sebuah mikrokontroler dan beberapa komponen pasif eksternal. Modul tersebut dapat dioperasikan dan dikonfigurasi melalui SPI (Serial Peripheral Interface). Baseband protocol engine yang tertanam pada modul berbasis pada packet communication dan mendukung variasi mode dari operasi manual sampai operasi protokol otomatis 5 tingkat tinggi. Sistem FIFO internal memastikan aliran data yang halus diantara radio dan mikrokontroler. Radio menggunakan modulasi GFSK. Hal tersebut memiliki parameter yang memudahkan pengguna untuk mengkonfigurasi modul NRF24L01+ seperti frequency channel, output power, dan air data rate. Modul tersebut didukung dengan air data rate 250 Kbps, 1 Mbps, dan 2 Mbps. Air data rate yang tinggi dikombinasikan dengan 2 mode hemat daya yang membuat modul tersebut sangat cocok untuk desain hemat daya.
Regulator tegangan internal memastikan sebuah PSRR (Power Supply Rejection Ratio) yang tinggi dan sebuah selang untuk sumber daya yang luas.
Gambar 2.4 Modul NRF24L01
Modul Wireless nRF24L01 adalah sebuah modul komunikasi jarak jauh yang memanfaatkan pita gelombang RF 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical).
Modul ini menggunakan antarmuka SPI untuk berkomunikasi. Tegangan kerja dari
modul ini adalah 5V DC. nRF24L01 memiliki baseband logic Enhanced ShockBurs hardware protocol accelerator yang support “high-speed SPI interface for the application controller”. nRF24L01 memiliki true ULP solution, yang memungkinkan daya tahan baterai berbulan-bulan hingga bertahun-tahun. Modul ini dapat digunakan untuk pembuatan pheriperal PC, piranti permainan, piranti fitnes dan olahraga, mainan anak-anak dan alat lainnya.
2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari backlit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik, LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan Kristalcair sebagai penampil utama.
LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat
LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka,huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian system prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakan LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut. Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri sebagai berikut.
a. CGROM (Character Generator Read Only Memory) b. CGRAM (Character Generator Random Access Memory)
c. DDRAM (Display Data Random Access Memory)
Modul LCD yang dipilih adalah modul LCD 16 x 2 karakter karena mudah diperoleh dan tidak mahal.Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah:
Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris. Mempunyai 192 karakter tersimpan. Terdapat karakter generator terprogram. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
Dilengkapi dengan back light. Spesifikasi Kaki LCD 16 x 2 Pin Deskripsi 1 Ground 2 Vcc 3 Pengatur kontras 4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Register 6 “EN” Enable 7-14 Data I/O Pins 15 Vcc 16 Ground
Gambar 2.5 LCD
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
Perancangan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Perancangan perangkat keras dimulai dengan merancang diagram blok dan prinsip kerja sistem.
3.1 Metodologi Perancangan
Proses penelitian dimulai dari studi pustaka,yaitu mengumpulkan teori-teori pendukung penelitian. Langkah selanjutnya adalah perancangan sistem berdasarkan teori-teori yang didapat. Analisa kebutuhan meliputi kebutuhan perangkat lunak dan perangkat keras sesuai dengan rancangan yang telah dibuat.
Setelah semua komponen telah tersedia maka akan dilakukan proses integrasi perancangan sistem perangkat lunak dan perangkat keras secara terpisah.
Setelah sistem perangkat lunak dan perangkat keras telah berhasil dibuat.
Selanjutnya akan dilakukan proses pengujian sistem,jika pengujian berhasil maka penelitian akan selesai, maka akan dilakukan proses penerapan, yaitu penggabungan sistem perangkat lunak dan perangkat keras menjadi satu sistem yang saling berhubungan.
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok Sistem
Untuk mempermudah perancangan sistem diperlukan sebuah program diagram blok sistem dimana setiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu.
Gambar 3.1 Diagram Blok
Gambar 3.1 merupakan diagram blok rancang bangun sistem monitoring suhu dan kelembapan, dimana terdapat sensor sebagai input yaitu dht22.
Atmega328 sebagai pemroses data yang didapat dari sensor. Penelitian ini menggunakan NRF24L01 sebagai pengirim dan penerima data, LCD sebagai penampil data. Penelitian ini juga menggunakan buzzer sebagai monitor informasi yang didapat.
3.2.2 Perancangan Rangkaian
3.2.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328
Rangkaian ini merupakan otak dari alat yang dibuat. Rangkaian ini menggunakan mikrokontroler ATMega328 sebagai pusat dari pemrosesan data, berikut gambar rangkaian yang digunakan pada alat ini :
PSU
ARDUINO
UNO LCD
DHT22 NRF24L01
NRF24L01 ARDUINO
UNO PSU
LCD BUZZER
Gambar 3.2Rangkaian ATMega328 3.2.2.2 Rangkaian Tansmitter Dan Receiver
Rangkaian Transmitter adalah rangkian yang berfungsi sebagai pengirim data hasil pengukuran sensor berat dan dikirim kepada sistem Receiver dengan menggunakan sistem komunikasi wireless.
Rangkaian Receiver adalah rangkian yang berfungsi sebagai penerima data hasil pengukuran sensor berat dan dikirim oleh transmitter dengan menggunakan sistem komunikasi wireless.
Gambar 3.3 Rangkaian Transmitter Dan Receiver
3.2.2.3 Rangkaian Power Supply
Rangkaian power supply berfungsi sebagai sumber tegangan utama dari alat yang akan dibuat. Rangkaian power supply memanfaatkan tegangan dari PLN sebesar 220 VAC dan 10 VAC. Tegangan dari PLN ini terlalu besar, sehingga digunakan trafo step down 5 ampere dengan keluaran tegangannya dibuat 12 VAC.
Output ini telah sesuai dengan menggunakan IC 7805. Selanjutnya tegangan akan disearahkan oleh dioda sehingga tegangan AC dirubah menjadi tegangan DC.
Kapasitor untuk filter sehingga tegangan keluarnya bisa menjadi normal. Komponen penyusun pembuatan power supply ini diantaranya trafo step down, dioda, kapasitor, resistor, dan icregulator. Rangkaian power supply dengan output 12 VDC dapatdilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.4 Rangkaian Power Supply 3.2.2.4 Rangkaian LCD
Berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang digunakan pada alat yang dibuat:
Gambar 3.5 Rangkaian LCD
Dari gambar 3.5 dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunya 16 pin.
Sedangkan, pengkabelannya adalah sebagai berikut : 1. Kaki 1 dihubungkan dengan GND
2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)
3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras kecerahan LCD.
4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler 5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND
6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler
7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler sebagai jalur datanya.
Rangkaian ini dibangun dari sebuah IC PCF8574T yang berperan untuk mengkonversi perintah yang didapat melalui komunikasi I2C menjadi logika digital di tiap pin outputnya (P0 s.d. P7). Logika – logika digital tersebut lah yang menjadi logika untuk mengaktifkan LCD. Dengan demikian, untuk mengendalikan LCD, mikrokontroler hanya membutuhkan 2 pin yaitu pin SDA dan SCL. Pin 1,2, dan 3 dari IC PCF8574T dihubungkan pada resistor pull-up yang mengakibatkan logikanya selalu bernilai 1. Sesuai dengan datasheet IC ini, jika di pin-pin tersebut diberika logika 1, maka address untuk pemrograman ic ini akan menjadi 0x27. Trimpot R4 digunakan untuk mengatur kontras dari karakter yang muncul pada saat LCD dinyalakan.
3.2.2.5 Rangkaian DHT22
DHT22 berfungsi sebagai mengukur suhu dan kelembaban pada ruangan.
Berikut merupakan rangakain DHT22
Gambar 3.6 Rangkaian DHT22
Pada rangkaian diatas pin VCC terhubung ke VCC arduino, pin GND terhubung ke pin GND arduino, pin DATA terhubung ke pin 2 arduino
3.2.2.6 Rangkaian Buzzer
Rangkaian ini menggunakan sebuah transistor C945 yang difungsikan sebagai electronic switch (sakelar elektronik). Transistor ini akan berada dalam keadaan aktif, ketika pada pin INP_BUZ diberikan logika HIGH (1). Ketika pin tersebut berlogika 1, maka basis dari transistor akan bertegangan 5V, ini menyebabkan pin collector dan emitter pada transistor akan terhubung sehingga arus dapat mengalir melalui buzzer. Hal ini tentu saja menyebabkan buzzer akan berbunyi. Sebaliknya, jika INP_BUZZ diberikan logika LOW (0), maka transistor
akan berada dalam keadaan tidak aktif. Ini menyebabkan collector dan emitter transistor tidak terhubung, dan buzzer tidak berbunyi.
Gambar 3.7 Rangkaian Buzzer dengan ATMega328 3.2.3 Perancangan Perangkat Lunak Sistem
Arduino AVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapa ditulis menggunakan bahasa C. Dengan menggunakan pemrograman bahasa C diharapkan waktu disain (developing time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa C ditulis dan dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses download dapat dilakukan. Mikrokontroler AVR mendukung sistem download secara In Sistem Programming (ISP). Untuk selanjutnya fasilitas- fasilitas lainnya dapat disetting sesuai kebutuhan dari pemrograman.
Gambar 3.8 Tampilan Jendela Program Arduino AVR
Untuk memprogram board Arduino, kita butuh aplikasi IDE (Integrated Development Environment) bawaan dari Arduino. Aplikasi ini berguna untuk membuat, membuka, dan mengedit source code Arduino. Sketch merupakan source code yang berisi logika dan algoritma yang akan diupload ke dalam IC mikrokontroller (Arduino).
3.2.3.1 Flowchart Sistem
Flowchart adalah suatu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang menggambarkan urutan proses secara mendetail dan hubungan antara suatu proses (instruksi) dengan proses lainnya dalam suatu program. Dalam pembuatan sistem yang dilakukan menghasilkan flowchart sebagai berikut : A. flowchart sistem transmitter
Gambar 3.9 Flowchart sistem transmitter
Mulai
Inisialisasi LCD, sensor, pemancar
Ambil data dari sensor
Kirim data melalui pemancar
B. flowchart sistem receiver
ya
tidak
Gambar 3.10 Flowchart sistem receiver
3.3Pengujian Rangkaian Dan Pengukuran Hasil Sistem 3.3.1 Pengujian rangkaian mikrokontroler
Agar dapat mengetahui rangkaian mikrokontroler yang dibuat memang sudahdapat beroperasi, maka dilakukanlah pengujian rangkaian mikrokontroler.
Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan program ke mikrokontroler, dan kemudian melihat apakah mikrokontroler dapat mengeksekusi program yang dibuat.
Berikut merupakan program yang dimasukkan pada saat pengujian rangkaian mikrokontroler:
Mulai
Inisialisasi LCD, buzzer, dan penerima
Ambil data dari modul penerima
Matikan buzzer Suhu ≥ 32℃
Kelembapan ≤ 65% Hidupkan buzzer
void setup() {
pinMode(4, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(4, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(4, LOW);
delay(1000);
}
Program ditujukan untuk mengedipkan Led yang terhubung pada pin 4 pada rangkaian mikrokontroler dengan jeda waktu kedip 1 detik. Jika led yang terhubung pada pin 4 sudah dapat berkedip dengan jeda 1 detik ketika program tersebut dieksekusi mikrokontroler, maka dapat dikatakan rangkaian mikrokontroler yang dibuat sudah dapat bekerja dengan normal.
3.3.2 Pengujian Rangkaian LCD
Untuk melakukan pengujian LCD, maka diperlukan rangkaian mikrokontroler juga sebagai sarana pembantu pengujian. Hal ini diperlukan karena LCD hanya dapat bekerja berdasarkan perintah mikrokontroler. Agar dapat berkomunikasi, maka dihubungkanlah pin SDA pada IC PCF8574T pada pin A4 rangkaian mikrokontroler, dan pin SCL pada IC PCF8574T dihubungkan pada pin A5 mikrokontroler. Kemudian pada mikrokontroler dimasukkan program berikut:
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Hello World!");
}
void loop() {
}
Maka, hasil pengujian akan tampak sebagai berikut:
Gambar 3.11 Hasil pengujian LCD 3.3.3 Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian rangkaian power supply dilakukan dengan cara memberikan input power supply dengan tegangan 12V DC. Maka output dari power supply akan 5V DC. Pengukuran output ini dilakukan pada titik TP1 seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 3.12 Pengujian power supply
3.3.4 Pengujian Rangkaian Sensor DHT22
Untuk melakukan pengujian sensor ini, maka diperlukan untuk menghubungkan sensor ini ke pin digital mikrokontroler yang digunakan. Sebagai pengujian, penulis
menghubungkan pin digital sensor ini ke pin digital 2 mikrokontroler yang digunakan. Setelah itu, diupload program ke mikrokontroler sebagai berikut:
#include <dht.h>
dht DHT;
#define DHT22_PIN 2
float hum;
float temp;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int chk = DHT.read22(DHT22_PIN);
hum = DHT.humidity;
temp= DHT.temperature;
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(hum);
Serial.print(" %, Temp: ");
Serial.print(temp);
Serial.println(" Celsius");
delay(2000);
}
Setelah itu, diamati hasil data yang dikeluarkan pada serial monitor PC. Berikut merupakan contoh hasil yang diamati pada serial monitor, data suhu dan kelembapan akan diperbaharui tiap 2 detik sekali sesuai dengan program:
Gambar 3.12 Pengujian sensor DHT22 3.3.5 Pengujian Rangkaian Buzzer
Pengujian rangkaian buzzer cukup dilakukan dengan memberikan tegangan +5V DC pada pin input basis transistor rangkaian tersebut. Pada keadaan normal, jika input rangkaian tersebut diberikan +5V DC, maka buzzer akan berbunyi. Dan berlaku sebaliknya, jika tidak diberikan tegangan +5V DC pada input rangkaian tersebut, maka buzzer tidak berbunyi.
3.3.6 Pengujian Rangkaian Modul 2,4GHz nRF24L01
Untuk mengetahui apakah rangkaian interface antara module nRF24L01 dengan mikrokontroler sudah dapat bekerja dengan baik, maka dilakukanlah pengujian.
Pengujian ini dilakukan dengan cara membuat rangkaian pengirim data dan penerima data sesuai dengan gambar rangkaian yang sudah diberikan sebelumnya. Setelah itu, pada rangkaian pengirim data diupload program ke mikrokontroler sebagai berikut:
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
RF24 radio(9, 8
const byte address[6] = "00001";
void setup() {
radio.begin();
radio.openWritingPipe(address);
radio.stopListening();
}
void loop() {
const char text[] = "Hello World";
radio.write(&text, sizeof(text));
delay(1000);
}
Setelah itu, diupload program berikut ini ke mikrokontroler rangkaian penerima data:
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
RF24 radio(9, 8);
const byte address[6] = "00001";
void setup() {
while (!Serial);
Serial.begin(9600);
radio.begin();
radio.openReadingPipe(0, address);
radio.startListening();
}
void loop() {
if (radio.available()) {
char text[32] = {0};
radio.read(&text, sizeof(text));
Serial.println(text);
} }
Kemudian diperhatikan pada serial monitor akan terdapat data sebagai berikut:
Gambar 3.13 Pengujian NRF24L01
Tabel 3.1 Pengujian NRF24L01 dengan adanya halangan diruangan 1
No Jarak (m) Status Data
1 200 Terkirim
2 400 Terkirim
3 600 Terkirim
4 800 Tidak Terkirim
Tabel 3.2 Pengujian NRF24L01 dengan adanya halangan di ruangan 2
No Jarak (m) Status Data
1 200 Terkirim
2 400 Terkirim
3 600 Terkirim
4 800 Tidak Terkirim
3.4 Pengukuran Hasil Sistem
Pengukuran hasil suhu dan kelembapan dilakukan diruangan pada waktu 13.30-16.30 WIB. Sensor melakukan pengukuran suhu dan kelembapan dan terus mengirim data saat pengujian berlangsung.
Tabel 3.3 Hasil pengukuran suhu
No Waktu Suhu Buzzer
1 13:30 31,3 Off
2 14:00 32,0 On
3 14:30 32,0 On
4 15:00 31,9 Off
5 15:30 32,4 On
6 16:00 32,0 On
7 16:30 31,8 Off
Tabel 3.3 merupakan hasil pengukuran data diambil dengan waktu interval 30 menit per data. Pengukuran dilakukan dari jam 13.30 sampai dengan 16.30. terjadi perubahan setiap pengambilan data, pada suhu 32℃ buzzer on sedangkan pada suhu dibawah 32℃ buzzer off.
Tabel 3.4 Hasil pengukuran kelembapan
No Waktu Kelembapan Buzzer
1 13:30 77,9 Off
2 14:00 75,5 Off
3 14:30 74,2 Off
4 15:00 74,7 Off
5 15:30 73,9 Off
6 16:00 73,8 Off
7 16:30 75,8 Off
Tabel 3.4 merupakan hasil pengukuran data diambil dengan waktu interval 30 menit per data. Pengukuran dilakukan dari jam 13.30 sampai dengan 16.30. terjadi perubahan setiap pengambilan data, pada kelembapan ≤65% buzzer on sedangkan pada kelembapan diatas 65% buzzer on.
BAB IV
PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN
Untuk mengetahui kinerja dari sistem monitoring apakah alat bekerja sesuai dengan yang diharapkan maka perlu dilakukan pengukuran terhadap alat tersebut.
Pengukuran yang dilakukan meliputi pengukuran sensor suhu dan kelembapan dengan tujuan untuk melihat kinerja dari sensor suhu dan kelembapan dalam mengukur suhu dan kelembapan dalam ruangan. Setelah semua rangkaian bekerja dengan secara normal, maka dilakukan pengujian secara keseluruhan.
4.1 Analisis Hasil Pengukuran Dan Pembanding Dengan Hasil Standar
Pengukuran hasil suhu dan kelembapan dilakukan dengan tujuan untuk melihat kinerja dari sensor suhu dan kelembapan pada ruangan yang digunakan dalam sistem ini adalah modul sensor DHT22.
Tabel 4.1 Hasil pengukuran suhu dengan hasil alat pembanding No Waktu DHT22 (℃) Thermo Hygro (℃)
1 13:30 31,3 30,9
2 14:00 32 31,5
3 14:30 32 31,7
4 15:00 31,9 31,5
5 15:30 32,4 31,7
6 16:00 32,0 31,5
7 16:30 31,8 31,3
Grafik 4.1 Hasil pengukuran suhu dengan alat pembanding
Tabel 4.2 Hasil pengukuran kelembapan dengan alat pembanding No Waktu DHT22 (%) Thermo Hygro (%)
1 13:30 77.9 75
2 14:00 75.5 73
3 14:30 74.2 72
4 15:00 74.7 72
5 15:30 73.9 71
6 16:00 73.8 70
7 16:30 75.8 73
30 30.5 31 31.5 32 32.5 33
13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.00 16.30
DHT22 Thermo Hygro
Grafik 4.1 Hasil pengukuran kelembapan dengan thermo hygro
Pada saat proses pengukuran suhu dan kelembapan berlangsung pengiriman data dari receiver ke transmitter berlangsung dengn baik. Pada proses penngukuran suhu dan kelembapan dimana suhu dan kelembapan melewati batas yang ditentukan.
Ketika hal ini terjadi maka sistem akan membunyikan buzzer sebagai tanda peringatan.
4.2 Kalibrasi Alat
Kalibrasi adalah kegiatanuntuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur. Suatu sensor perlu dilakukan kalibrasi agar pengukurannya sesuai.
Tabel 4.3 Kalibrasi pengukuran suhu dengan thermo hygro
66 68 70 72 74 76 78 80
13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30
DHT22 Thermo Hygro
No Waktu DHT22 (℃) Thermo Hygro (℃) Ralat (%)
1 13:30 31.3 30.9 1,3
2 14:00 32.0 31.5 1,6
3 14:30 32.0 31.7 1
4 15:00 31.9 31.5 1
5 15:30 32.4 31.7 2,2
6 16:00 32.0 31.5 1,5
7 16:30 31.8 31.3 1,5
Dari tabel 4.3 maka hasil persen ralat dapat dihitung :
% =
× 100 %
1. % = × 100% = 1,3 % 2. % = × 100 % = 1,6 % 3. % =
× 100 % = 1 % 4. % = × 100 % = 1 % 5. % = × 100 % = 2,2 % 6. % = × 100 % = 1,5 % 7. % = × 100 % = 1,5 %
Tabel 4.4 Kalibrasi pengukuran kelembapan dengan thermo hygro
No Waktu DHT22 (%) Thermo Hygro (%) Ralat (%)
1 13:30 77.9 75 3,8
2 14:00 75.5 73 3,4
3 14:30 74.2 72 3
4 15:00 74.7 72 3,7
5 15:30 73.9 71 4
6 16:00 73.8 70 5
7 16:30 75.8 73 3,8
Dari tabel 4.4 maka hasil persen ralat dapat dihitung :
% =
× 100 %
1. % = × 100 %= 3,8 % 2. % = × 100 % = 3,4 %
3. % = × 100 %= 3 % 4. % = × 100 % = 3,7 % 5. % = × 100 % = 4 % 6. % = × 100 % = 5 % 7. % = × 100 % = 3,8 %
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Sistem jaringan sensor dapat berjalan dengan baik, karena perbandingan sensor DHT22 dengan thermo hygro kesalahan yang paling tinggi adalah 2,2% untuk suhu dan 5% untuk kelembapan dari hasil pengambilan data.
2. Penggunaan modul NRF24L01 merupakan modul komunikasi data yang handal sehingga data yang diterima sesuai dengan data yang dikirim dengan menguji modul diruangan yang berbeda dan jarak jangkauan yang sama dengan jarak .
3. Buzzer berfungsi dengan baik dengan hasil kinerja suhu ℃ buzzer on dan dengan kelembapan ≤ 65% buzzer on.
4.2 Saran
Berdasarkan dari hasil penelitian alat ini penulis membuat saran bahwa alat ini dapat dikembangkan menggunakan smartphone android sebagai penampil suhu dan kelembapan.
