Fakultas Ilmu Komputer
Rancang Bangun Sistem Monitoring Cuaca Low Power Berbasis
Mikrokontroler
Heri Setiawan1, Rakhmadhany Primananda2, Agung Setia Budi3 Program Studi Teknik Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1[email protected], 2[email protected], 3[email protected]
Abstrak
Paralayang merupakan salah satu olahraga terbang yang sekarang ini mengalami peningkatan jumlah penerbang dan banyak lokasi yang disediakan. Untuk memantau keselamatan take-off paralayang diperlukan sebuah instrumen untuk monitoring cuaca yang hemat energi agar sistem dapat bekerja lebih efisien pada lokasi take-off paralayang yang jauh dari sumber daya listrik. Instrumen monitoring cuaca ini terdiri dari 2 sensor node yaitu sensor node 1 untuk monitoring cuaca dan sebagai sistem yang diterapkan metode duty cycle untuk penghematan daya yang terdiri dari sensor temperatur, kelembaban, ketinggian, kondisi hujan, kecepatan angin dan arah angin. Sensor node 2 untuk monitoring arus dan tegangan yang mengalir pada sensor node 1 dan sebagai pengirim data hasil sensing ke thingspeak. Hasil akuisisi modul sensor sistem monitoring cuaca ini memiliki rata-rata akurasi sensing diatas 85%. Hasil pengujian persentas efektifitas penghematan konsumsi arus dari sensor node 1 didapatkan nilai penghematan sebesar 28,87%.
Kata kunci: Monitoring Cuaca, Duty Cycle, Low Power
Abstract
Paragliding is one of the flying sports that is currently experiencing an increase in the number of pilots and many locations are provided. To monitor the safety of paragliding take-off an instrument for energy-efficient weather monitoring is needed so that the system can work more energy-efficiently at a paragliding take-off location far from electric power sources. This weather monitoring instrument consists of 2 sensor nodes, sensor node 1 for weather monitoring and as a system that applies the duty cycle method for power savings consisting of sensors temperature, humidity, altitude, rain conditions, wind speed and wind direction. Sensor node 2 for monitoring current and voltage flowing on sensor node 1 and as the sender of sensing data to thingspeak. The results of the acquisition of the weather monitoring system sensor module have an average sensing accuracy above 85%. The results of the percentage testing of the effectiveness of saving current consumption from sensor node 1 obtained a saving value of 28.87%.
Keywords: Weather Monitoring, Duty Cycle, Low Power
1. PENDAHULUAN
Stasiun cuaca merupakan salah satu instrumen yang digunakan oleh BMKG untuk melakukan monitoring kondisi lingkungan. Banyak kegiatan masyarakat Indonesia yang berhubungan erat dengan kondisi lingkungan, salah satunya yaitu paralayang. Untuk keamanan dalam melakukan take-off paralayang, menjadikan menjadikan monitoring kondisi lingkungan juga diperlukan. Hal ini berhubungan juga dengan semakun
meningkatnya penerbang dan berkembangnya olahraga paralayang (Subandono, 2003). Salah satu lokasi paralayang yang saat ini sedang berkembang berada di kawasan Gunung Banyak, Kota Batu.
Pada lokasi paralayang di kawasan Gunung Banyak, Kota Batu menurut pihat pengelola dalam sehari bisa melakukan take-off paralayang hingga 40 kali. Namun hal ini sangat disayangkan karena tidak adanya instrumen stasiun cuaca untuk memonitoring kondisi lingkungan paralayang. Pihak pengelola hanya melakukan perkiraaan kondisi lingkungan untuk
melakukan kegiatan paralayang. Oleh karena itu diperlukan sebuah instrumen stasiun cuaca untuk melakukan monitoring kondisi lingkungan yang berhubungan dengan kegiatan paralayang yang jauh dari sumber daya listrik yaitu berupa temperatur, kelembaban, ketinggian, arah angin, kecepatan angin, kondisi hujan, tegangan sumber daya baterai, dan arus.
Semakin berkembangnya teknologi dan kebutuhan dari paralayang yang penerapannya jauh dari sumber daya listrik, maka diharapkankan proses monitoring dapat dilakukan secara nirkabel dan hemat energi, agar tidak dikhawatirkan sistem akan kehabisan daya ketika bekerja (Sucipto, 2017). Dengan kebutuhan tersebut sistem memerlukan adanya modul tambahan dan metode yang sesuai untuk melakukan penghematan daya.
Berbagai penelitian telah dilakukan terkait dengan metode penghematan daya, salah satunya yaittu yang dilakukan oleh (Nikolic, et al., 2014) pada penelitian tersebut dilakukan analisa mengenai dua metode penghematan daya yaitu dengan metode duty cycle dan power
gating. Metode duty cycle merupakan metode
penghematan daya dengan meringankan konsumsi arus pada sistem dengan cara ketika mikrokontroler yang diterapkan metode duty
cycle berada pada kondisi power down maka
BoD (Brown-out Detection) dan ADC (Analog
to Digital Converter) akan diputuskan tegangannya (Nikolic, et al., 2014). Dalam penerapannya, metode duty cycle memerlukan modul RTC (Real Time Clock) sebagai time
stamp untuk mengatur waktu kapan sistem
memasuki mode low power, mode aktif, dan kapan sistem melakukan pengiriman data.
Berdasarkan kajian diatas, peneliti memutuskan untuk melakukan penelitian dengan judul “Rancang Bangun Stasiun Monitoring Cuaca Low Power Berbasis Mikrokontroler”. Penelitian ini bertujuan untuk membuat sebuah sistem monitoring cuaca pada lingkungan paralayang Gunung Banyak, Kota Batu yang hemat energi dan hasil monitoring dapat dilihat melalui aplikasi web. Sistem monitoring ini dibagi menjadi 2 sensor node,
sensor node 1 menggunakan Arduino Nano
sebagai mikrokontrolernya dan menggunakan 3 modul sensor yaitu modul BME280 untuk monitoring tempetatur, kelembaban, dan ketinggian, modul Rotary Encoder Optocoupler untuk monitoring kecepatan angin, modul
Joystick KY-023 untuk monitoring arah angin,
sensor Raindrop untuk monitoring kondisi
hujan. Sensor node 2 yang menggunakan modul INA219 untuk monitoring arus dan tegangan yang mengalir pada sensor node 1 menggunakan mikokontroler nodeMCU ESP8266 berfungsi sebagai pengirim data hasil sensing dari sensor
node 1 dan sensor node 2 ke thingspeak,
kemudian data yang dikirim ke thingspeak akan ditampilkan pada aplikasi web.
2. PENELITIAN TERKAIT
Penelitian sebelumnya terkait monitoring kondisi angin dan keselamatan take-off
paralayang yang dilakukan oleh (Akbar, 2019). Penelitian tersebut membahas tentang implementasi 3 jenis sensor yaitu rotary encoder
optocoupler untuk kecepatan angin, modul joystick ky-023 untuk arah angin, dan sensor raindrop untuk membaca kondisi hujan, hasil
pembacaan pada 3 sensor tersebut ditampilkan pada lcd sebagai notifikasi untuk keamanan
take-off paralayang. Pada penelitian tersebut
hasil yang didapat yaitu tingkat error pengujian kecepatan angin sebesar 10,4%, tingkat error pengujian arah mata angin sebesar 7,75o dan nilai keluaran sensor hujan yaitu ketika nilai analog diatas 800 sensor tidak mendeteksi hujan dan ketika dibawah 800 sensor mendeteksi hujan (Akbar, 2019).
Penelitian sebelumnya terkait dengan penghematan daya pada multi sensor node dengan jaringan wireless yang yang dilakukan oleh (Hidayat, 2018). Penelitian tersebut membahas tentang penggunaan daya transmiter
node multi sensor, penelitian tersebut menggunakan Atmega328P sebagai mikrokontroler dan sensor yang digunakan yaitu DHT11, LDR, dan Soiil Moisture. Hasil dari penelitian tersebut transmiter node multi sensor mendapatkan hasil penghematan arus dengan persentase 65,3%.
3. PERANCANGAN SISTEM
Gambar 1. Blok diagram perancangan sistem Keterangan Gambar 1. Blok diagram perancangan sistem:
: Blok diagram sensor node 1 : Blok diagram sensor node 2 : Server gateway
: Aplikasi web
Perancangan sistem meliputi perancangan
sensor node 1, perancangan sensor node 2, dan
perancangan aplikasi web yang dapat dilihat pada Gambar 1. Terdapat 3 kotak yaitu input,
process dan output. Input berisi modul sensor
yang digunakan sistem, process berisi mikrokontroler sistem, output berisi aplikasi
web dan thingspeak. Isi dari diagram blok
perancangan sistem akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Sensor node 1 menggunakan mikrokontroler Ardino Nano dan menggunakan 4 modul sensor yaitu modul BME280, modul Rotary
Encoder Optocoupler, modul Joystick KY-023, dan sensor Raindrop. Data hasil sensing
dari sensor node 1 akan dikirim ke sensor
node 2 menggunakan komunikasi serial.
2. Sensor node 2 menggunakan nodeMCU ESP8266 sebagai mikrokontrolernya dan menggunakan modul INA219 sebagai modul untuk monitoring arus dan tegangan.
Sensor node 2 akan menerima data dari sensor node 1 dan melakukan pembacaan
konsumsi arus yang mengalir pada sensor
node 1, kemudian data tersebut akan di
diklarasikan sesuai field pada thingspeak lalu dikirim ke thingspeak.
3. Thingspeak yang bertindak sebagai server
gateway akan menerima data dari hasil sensing dari sensor node 1 dan sensor node 2 lalu meneruskannya ke aplikasi web.
4. Aplikasi web bertindak sebagai interface untuk menampilkan data hasil sensing yang dikirim dari thingspeak.
Gambar 2 Perancangan prototype sistem
Pada
Gambar
2.
diperlihatkan
perancangan dari sistem yang akan dibuat.
Sistem ini dibuat dengan menggabungkan
modul sensor menggunakan pipa paralon
yang disusun sedemikian rupa sesuai dengan
kebutuhan sistem. Kotak pada bagian bawah
dibuat menggunakan kotak kayu, kotak
tersebut
berfungsi
untuk
meletakkan
mikrokontroler dan modul RTC yang
disusun pada pcb lubang.
4. IMPLEMENTASI SISTEM
Implementasi sistem meliputi implementasi
sensor node 1, implementasi sensor node 2, dan
implementasi aplikasi web.
4.1 Implementasi Prototype Sistem
Gambar 3. adalah hasil implementasi
dari prototype sistem yang telah dirancang.
Kabel pada tiap modul sensor yang
digunakan di lewatkan pada bagian dalam
pipa paralon mengarah ke kotak kayu pada
bagian
bawah.
Kotak
kayu
berisi
mikrokontroler, baterai, modul RTC dan
modul INA219. Kotak kayu tersebut dilapisi
dengan lapisan anti air, sehingga tidak
dikhawatirkan akan terjadi crash ketika
sistem bekerja.
Gambar 3 Implementasi prototype sistem 4.1 Implementasi Sensor Node 1
Sensor node 1 bertugas untuk mengambil
data kondisi lingkungan menggunakan empat modul sensor yaitu modul BME280, modul
Rotary Encoder Optocoupler, modul Joystick KY-023, dan sensor Raindrop. Empat modul
sensor tersebut dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino Nano menggunakan PCB. Data hasil sensing akan diproses oleh Arduino Nano kemudian dikirim ke sensor node
2. Hasil implementasi perangkat keras sensor node 1 dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Implementasi perangkat keras sensor node 1
Gambar 5. Flowchart perangkat lunak sensor
node 1
Implementasi perangkat lunak pada sensor
node 1 yaitu termasuk juga pada penerapan
metode duty cycle dan deklarasi pembacaan sensor. Gambar 5. merupakan flow chart implementasi perangkat lunak sensor node 1. Pada flow chart tersebut dapat dilihat tahap pertama sistem akan melakukan deklarasi awal variabel dan juga library yang digunakan, kemudian sensor akan mengaktifkan RTC sebagai time stamp dari sistem. Tahap selanjutnya sistem akan melakukan sensing lalu memeriksa waktu pada RTC, jika waktu pada RTC menunjukkan jam 08.00 hingga jam 17.00 maka sistem akan masuk ke mode sleep day. Pada mode sleep day sistem akan berada pada mode sleep selama 13,5 menit kemudian sistem akan memeriksa nilai flak, jika nilai flak 1 maka sistem akan aktif selama 2 menit untuk melakukan sensing dan mengirim data hasil
sensing ke sensor node 2. Data yang dikirim dari sensor node 1 ke sensor node 2 merupakan data
bertipe char dan data dikirim secara serial melalui pin TX RX. Kondisi sleep yang diterapkan pada Arduino Nano yaitu mode
Power Down yaitu ketika sistem berada pada
mode sleep fitur yang akan dimatikan dari sistem yaitu Brownout Detector, ADC, dan Watchdog
Timer.
4.2 Implementasi Sensor Node 2
Sensor node 2 bertugas untuk mengambil
data konsumsi arus yang mengalir pada sensor
sebagai pengirim data hasil sensing ke
thingspeak. Sensor node 2 menggunakan
nodeMCU ESP8266 sebagai mikrokontrolernya.
Sensor node 1 dan sensor node 2 disusun pada
PCB dan hubungkan menggunakan komunikasi serial. Hasil implementasi pernagkat keras
sensor node 2 dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Implementasi perangkat keras sensor node 2
Pada Gambar 7. merupakan flowchart perangkat lunak sensor node 2, dapat dilihat tahap pertama dari flowchart yaitu sistem akan mendeklarasikan variabel dan pin yang digunakan pada sensor node 2. Kemudian sistem akan menghubungkan ke jaringan wifi, jika terhubung maka sensor node 2 akan melakukan
sensing dan melakukan penerimaan data sensing
dari sensor node 1. Tahap selanjutnya sistem akan mendeklarasi ulang variabel data hasil
sensing dari sensor node 1 dan sensor node 2,
selanjutnya sistem akan melakukan validasi data hasil parsing apakah sama dengan nilai sebelumnya jika tidak hasil deklarasi ulang variabel akan diinisialisasi sesuai dengan field pada thingspeak kemudian data akan dikirim ke
thingspeak. Data yang dikirim ke thingspeak
meruipakan data yang bertype json. Kode yang digunakan untuk inisialisasi alamat channel
thingspeak yang digunakan menggunakan kode number channel dan PIN API key yang ada pada channel thingspeak.
Gambar 7 Flowchart perangkat lunak sensor node 2 4.3 Implementasi Aplikasi Web
Gambar 8. Implementasi Aplikasi Web Hasil implementasi aplikasi web yang berfungsi sebagai interface untuk menampilkan hasil sensing dapat dilihat pada Gambar 8, tahap implementasi dari aplikasi web yaitu dengan mengambil data hasil sensing yang dikirim ke
thingspeak, kemudian alamat dari tiap field di
letakan pada program bootstrap sesuai dengan
field box yang dibuat pada aplikasi web. Hasil
implementasi aplikasi web dapat dilihat pada Gambar 8.
5. PENGUJIAN SISTEM
Pengujian sistem terdiri dari pengujian fungsional dan pengujian kinerja.
5.1 Pengujian Fungsional
Pengujian fungsional sistem ini terdiri dari pengujian akuisisi modul sensor, pengujian pengiriman hasil sensing ke thingspeak, dan pengujian menampilkan data hasil sensing ke
aplikasi web.
5.1.1 Pengujian akuisisi modul sensor
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana tingkat akurasi modul sensor yang digunakan pada sistem monitoring cuaca. Hasil pengujian akurasi sensing temperatur, kelembaban, ketinggian, kondisi hujan, kecepatan angin, arah angin, serta arus dan tegangan dapat dilihat pada Tabel 1., Tabel 2., Tabel 3., Tabel 4., Tabel 5., Tabel 6., Tabel 7., dan Tabel 8. Persentase hasil pengujian akurasi hasil sensing dapat dihitung dengan menggunakan rumus pada Persamaan (1). % = 100 − ((𝑥̅ −𝑦̅)
𝑥̅ ) × 100
(1)
Keterangan Persamaan (1)
% persentase nilai akurasi hasil sensing. 𝑥̅ rata-rata nilai hasil pengukuran alat
komparasi
𝑦̅ rata-rata nilai hasil pengukuran dengan modul sensor.
Berdasarkan Tabel 1. yaitu hasil pengujian akurasi temperatur modul BME280 yang dikomparasi dengan HTC-01, didapatkan hasil rata-rata persentase akurasi temperatur yang dihitung menggunakan Persamaan (1) yaitu sebesar 98,54%.
Table 1. Hasil pengujian akurasi temperatur Percobaan ke- Temperatur Akurasi (%) BME280 (oC) HTC-01 (oC) 1 29,98 30,4 98,61 2 29,69 30,4 98,55 3 29.95 30,4 98,52 4 29.95 30,4 98,52 5 29.94 30,4 98,49 Rata-rata akurasi 29,96 30,4 98,54
Berdasarkan hasil pengujian akurasi kelembaban modul BME280 yang dikomparasi dengan HTC-01 yang dapat dilihat pada Tabel 2., dengan menggunakan Persamaan (1) didapatkan hasil akurasi sensing kelembaban
sebesar 96,03%.
Table 2. Hasil pengujian akurasi kelembaban Percobaan ke- Kelembaban Akurasi (%) BME280 (%) HTC-01 (%) 1 58,48 61 95,87 2 58,60 61 96,06 3 58,70 61 96,22 4 58,72 61 96,26 5 58,41 61 95,75 Rata-rata akurasi 58,58 61 96,03
Berdasarkan Tabel 3. yaitu hasil pengujian akurasi ketinggian dan menggunakan Persamaan (1) didapatkan hasil akurasi sensing ketinggian menggunakan modul BME280 yang dikomparasi dengan aplikasi web mapcoordinates sebesar 99,50 %.
Table 3. Hasil pengujian akurasi ketinggian Percobaan ke- Ketinggian Akurasi (%) BME280 (m) map (m) 1 510,61 513 99,53 2 510,37 513 99,49 3 510,46 513 99,50 4 510,31 513 99,47 5 510,43 513 99,50 Rata-rata akurasi 510,44 513 99,50
Berdasarkan pengujian hasil sensing kondisi hujan menggunakan sensor raindrop yang dapat dilihat pada Tabel 4. didapatkan hasil rata-rata ketika kondisi hujan nilai analog sebesar 352 dan ketika kondisi cerah nilai analog 1022,5.
Table 4. Hasil pengujian kondisi hujan
Percobaan ke- Hujan Cerah
1 358 1022 2 363 1023 3 371 1023 4 353 1023 5 316 1023 Rata-rata 352 1022,5
Berdasarkan Tabel 5. yaitu hasil pengujian
sensing kecepatan angin menggunakan modul rotary encoder optocoupler yang dikomparasi
dengan Anemometer pada jarak 14 cm didapatkan hasil persentase akurasi yang dihitung menggunakan Persamaan (1) sebesar 98,26 %.
Table 5. Hasil pengujian kecepatan angin Percobaan ke- Jarak 14 cm Akurasi (%) Rotary Encoder Optocoupler (m/s) Anemometer (m/s) 1 1,73 1,70 98,26 2 1,73 1,70 98,26 3 1,73 1,70 98,26 4 1,73 1,70 98,26 5 1,73 1,70 98,26 Rata-rata 1,73 1,70 98,26
Berdasarkan pengujian hasil sensing arah angin menggunakan modul joystick KY-023 yang dapat dilihat pada Tabel 6. didapatkan hasil bahwa 8 arah mata angin yang ditunjukkan sudah sesuai dengan perancangan.
Table 6. Hasil pengujian arah angin Arah mata angin pembacaan sensor Arah mata angin yang diharapkan Kesesuaian
Barat Laut Barat Sesuai Barat Barat Laut Sesuai Barat Daya Barat Daya Sesuai
Selatan Selatan Sesuai
Tenggara Tenggara Sesuai
Timur Timur Sesuai
Timur Laut Timur Laut Sesuai
Utara Utara Sesuai
Berdasarkan hasil pengujian akurasi
sensing tegangan menggunakan modul INA219
yang dikomparasi dengan multimeter yang dapat dilihat pada Tabel 7. didapatkan hasil perhitungan akurasi menggunakan Persamaan 1 sebesar 87,99%.
Table 7. Hasil pengujian tegangan Percobaan ke- Tegangan Akurasi (%) INA219 (V) Multimeter (V) 1 7,24 8,22 88,08 2 7,23 8,22 87,96 3 7,23 8,22 87,96 4 7,23 8,22 87,96 5 7,23 8,22 87,96 6 7,23 8,21 88,06 7 7,23 8,22 87,96 8 7,24 8,22 88,08 9 7,23 8,22 87,96 10 7,23 8,22 87,96 Rata-rata 7,23 8,22 87,99
Berdasarkan hasil pengujian akurasi
sensing arus menggunakan modul INA219 yang
dikomparasi dengan multimeter yang dapat dilihat pada Tabel 8. didapatkan hasil akurasi
sensing yang dihitung menggunakan Persamaan
1 sebesar 92,41%.
Table 8. Hasil pengujian arus Percobaan ke- Arus Akurasi (%) INA219 (mA) Multimeter (mA) 1 18,2 19,24 94,59 2 18,6 19,26 96,57 3 18,8 19,3 97,41 4 15,4 19,15 80,42 5 18,4 19,2 95,83 6 18,4 19,2 95,83 7 17,8 19,17 92,85 8 15,3 19,14 79,94 9 18,2 19,26 94,50 10 18,2 19,27 96,00 Rata-rata 17,76 19,22 92,41
5.1.2 Pengujian pengiriman Data ke
Thingspeak
Berdasarkan Gambar 9. dapat dilihat data hasil sensing berhasil dikirim dari nodeMCU ESP8266 ke thingspeak. Sebelum dikirim ke
thingspeak data dari sensor node 1 dan sensor node 2 di-packing ulang sesuai field yang ada
pada thingspeak.
Gambar 9. Hasil pengujian pengiriman ke thingspeak
5.1.3 Pengujian Menampilkan Data Hasil
Sensing pada Aplikasi Web
Berdasarkan Gambar 10. terbukti bahwa data hasil sensing dari sensor node 1 dan sensor
node 2 dapat ditampilkan pada aplikasi web.
Hasil sensing yang ditampilkan yaitu temperatur, kelembaban, ketinggian, arah angin, hujan kecepatan angin, tegangan, arus, dan keterangan arah angin. Data hasil sensing yang ditampilkan pada antarmuka aplikasi web berasal dari alamat tiap field yang sudah dibuat pada channel thingspeak. Alamat field tersebut disalin ke koding file html yang ditulis untuk membuat antarmuka aplikasi web.
Gambar 10. Hasil pengujian menampilkan data hasil sensing pada aplikasi web
5.2 Pengujian Kinerja
Pengujian kinerja sistem terdiri dari pengujian kesesuaian mode, pengujian konsumsi arus single sensor, dan pengujian konsumsi arus
multisensor node.
5.2.1 Pengujian Kesesuaian Mode
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah mekanisme perpindahan mode dari mode
low power ke mode non-low power dapat
berjalan dengan baik yang ditandai dengan perbedaan konsumsi arus yang dikonsumsi oleh
sensor node 1. Perpindahan mode ini berjalan
berdasarkan waktu pada RTC yaitu 13,5 menit mode sleep kemudian 2 menit mode normal untuk pengiriman data ke nodeMCU ESP8266. Hasil pengujian kesesuaian mode ini dapat dilihat pada Tabel 9.
Berdasarkan hasil pengujian kesesuaian mode yang dapat dilihat pada Tabel 9. didapatkan hasil bahwa selama satu jam sensor
node 1 berada pada mode sleep selama 53 menit
dan berada pada mode normal selama 7 menit. Table 9. Hasil pengujian kesesuaian mode
Waktu (WIB) Besar Arus
(mA) Keterangan (mode) 13.11.44 47,3 Sleep mode 13.12.44 47 Sleep mode 13.13.44 47,3 Sleep mode 13.14.44 47 Sleep mode 13.15.44 47,3 Sleep mode 13.16.44 47,2 Sleep mode 13.17.44 47 Sleep mode 13.18.44 47 Sleep mode 13.19.44 47,4 Sleep mode 13.20.44 47 Sleep mode 13.21.44 46,9 Sleep mode 13.22.44 61,7 Normal mode 13.23.44 59,1 Normal mode 13.24.44 46,9 Sleep mode 13.25.44 47,6 Sleep mode 13.26.44 47,3 Sleep mode 13.27.44 47 Sleep mode 13.28.44 46,5 Sleep mode 13.29.44 46,6 Sleep mode 13.30.44 47 Sleep mode 13.31.44 46,7 Sleep mode 13.32.44 46,6 Sleep mode 13.33.44 46,6 Sleep mode 13.34.44 46,8 Sleep mode 13.35.44 47 Sleep mode 13.36.44 46,7 Sleep mode 13.37.44 46,9 Sleep mode 13.38.44 47,4 Sleep mode 13.39.44 59,3 Normal mode 13.40.44 61,8 Normal mode 13.41.44 46,8 Sleep mode 13.42.44 43,6 Sleep mode 13.43.44 43,6 Sleep mode 13.44.44 46,8 Sleep mode 13.45.44 46,7 Sleep mode 13.46.44 46,7 Sleep mode 13.47.44 47,3 Sleep mode 13.48.44 47 Sleep mode 13.49.44 47,1 Sleep mode 13.50.44 47,1 Sleep mode 13.51.44 47,1 Sleep mode 13.52.44 47,4 Sleep mode 13.53.44 47,5 Sleep mode 13.54.44 47,4 Sleep mode 13.55.44 59,4 Normal mode 13.56.44 61,3 Normal mode 13.57.44 48,1 Sleep mode 13.58.44 48 Sleep mode 13.59.44 48,1 Sleep mode 14.00.44 48 Sleep mode 14.01.44 47,4 Sleep mode 14.02.44 48 Sleep mode 14.03.44 48,1 Sleep mode 14.04.44 47,8 Sleep mode 14.05.44 47,6 Sleep mode 14.06.44 47,3 Sleep mode 14.07.44 47,6 Sleep mode 14.08.44 47,5 Sleep mode 14.09.44 48 Sleep mode 14.10.44 62,4 Normal mode
5.2.2 Pengujian Konsumsi Arus
Table 10 Hasil pengujian konsumsi arus sensor node 1 multi sensor
Percobaan ke- Low Power
(mA) Non-Low Power (mA) 1 47,69 60,10 2 47,68 62,45 3 47,21 61,10 4 46,75 62,30 5 47,06 60,40 6 46,91 60,55 7 46,58 60,35 8 47,81 59,70 9 44,79 61,35 10 47,02 56,65 Rata - rata 46,95 60,50
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui besar nilai konsumsi arus pada sensor node 1 ketika sensor node 1 menggunakan multi sensor dan ketika menggunakan single sensor.
Berdasarkan hasil pengujian konsumsi arus
sensor node 1 multi sensor yang dapat dilihat
pada Tabel 10. didapatkan hasil nilai rata-rata konsumsi arus sensor node 1 ketika low power sebesar 46,95 mA dan ketika kondisi non-low
power sebesar 60,50 mA.
Hasil dari konsumsi arus akan dihitung persentase nilai efektifitas penghematannya menggunakan rumus Persamaan (2).
% = ((𝑥̅− 𝑦̅)
𝑥̅ ) × 100
(2)
Keterangan Persamaan (2)
% persentase efektifitas penghematan konsumsi arus
𝑥̅ nilai rata-rata konsumsi arus sensor node 1 ketika low power
𝑦̅ nilai rata-rata konsumsi arus sensor node 1
ketika non-low power
Pada hasil pengujian konsumsi arus sensor
node 1 single sensor yang dapat dilihat pada
Tabel 11 didapatkan hasil ketika low power untuk modul sensor BME280 sebesar 12,45 mA, modul joystick KY-023 sebesar 13,67 mA, modul
rotary encoder optocoupler sebesar 36,37 mA,
sensor raindrop sebesar 15,84 mA, dengan total konsumsi sebesar 78,33 mA. Sedangkan konsumsi arus single sensor pada sensor node 1 ketika non-low power untuk modul BME280 sebesar 23,22 mA, modul joystick KY-023 sebesar 24,7 mA, modul rotary encoder
optocoupler sebesar 48,91 mA, dan sensor raindrop sebesar 27,015 mA dengan total
konsumsi arus sebesar 123,85 mA. Hasil pengujian konsumsi arus single sensor dapat dilihat pada Tabel 11.
Berdasarkan hasil pengujian yang dihitung dengan Persamaan (2), konsumsi arus sensor
node 1 multi sensor ketika diterapkan mode low power memiliki persentase efektifitas penghematan arus sebesar 28,87 %.
Table 11 Hasil pengujian konsumsi arus sensor node 1 single sensor
Percobaan ke-
Low Power (mA) Non Low Power (mA)
BME280 Joystick KY-023 Rotary Encoder Opotocoupler Raindrop
sensor Total BME280
Joystick KY-023 Rotary Encoder Opotocoupler Raindrop sensor Total 1 12,2 13,5 37,8 15,8 79,3 22,9 25,9 48,9 27,3 125 2 12,8 13,6 37,4 15,9 79,7 23,8 25,9 50 27,1 126,8 3 12,4 13,6 37,6 16 79,6 24,4 24,6 49,3 27 125,3 4 12,5 13,6 35,7 15,7 77,5 24,8 24,6 49 27,3 125,7 5 12,1 13,6 35,7 15,8 77,2 23,2 25,1 49,6 27 124,9 6 12,2 13,5 35,6 15,9 77,2 23,3 22,9 47,6 27,2 121 7 12,7 13,5 37,5 15,9 79,6 21,7 24,3 47,7 27,4 121,1 8 12,2 13,8 37,6 15,9 79,5 21,7 25,9 49,8 25 122,4 9 12,7 14 35,9 15,7 78,3 22 25 49,2 25 121,2 10 12,4 13,8 35,6 15,8 77,6 23,9 25,3 50,7 25,3 125,2 11 12,3 14 35,4 15,9 77,6 24,4 23,2 48,1 26,5 122,2 12 12,5 13,5 35,7 16 77,7 23,4 23,9 49,2 27,8 124,3 13 12,6 13,9 35,6 15,7 77,8 24,4 25,9 48,9 28,5 127,7 14 12,2 13,7 37,4 15,8 79,1 24,8 25,2 50 28,7 128,7 15 12,9 13,8 37,5 15,9 80,1 23,2 24,7 49,3 27,5 124,7 16 12,5 13,8 37,4 15,9 79,6 23,3 24,7 49 27,3 124,3 17 12,5 13,7 35,3 15,9 77,4 21,7 24,6 49,6 27,1 123 18 12,4 13,5 35,4 15,7 77 21,7 25,1 47 27 120,8 19 12,3 13,5 35,7 15,8 77,3 22 22,9 47,6 27,3 119,8 20 12,7 13,5 35,6 15,8 77,6 23,9 24,3 47,7 27 122,9
Rata-Rata 12,45 13,67 36,37 15,84 78,33 23,22 24,7 48,91 27,015 123,85
6. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan rumusan masalah, perancangan, implementasi dan pengujian yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Berdasarkan pengujian akuisisi modul sensor didapatkan hasil akurasi sensing temperatur sebesar 98,54%, kelembaban sebesar 96,03%, dan ketinggian sebesar 99,50%. Untuk hasil sensing sensor hujan hasil rata-rata yang didapatkan yaitu sebesar 352 ketika kondisi hujan dan sebesar 1022,5 ketika kondisi cerah. Hasil sensing kecepatan angin memiliki persentase akurasi ketika pada jarak 14 cm sebesar 98.24%. untuk hasil sensing arah mata angin didapatkan hasil modul
joystick ky-023 dapat menunjukkan arah mata
angin yang sesuai pada 8 arah mata angin yang diujikan. Sedangkan untuk pengujian akurasi pembacaan arus didapatkan nilai akurasi sebesar 92,41% dan untuk tegangan didapatkan nilai akurasi sebesar 87,99%. 2. Berdasarkan pada hasil pengujian konsumsi
arus single sensor didapatkan hasil ketika low
power konsumsi arus yaitu modul BME280
sebesar 12,45mA, modul joystick ky-023 sebesar 13,67mA, modul rotary encoder
optocoupler sebesar 36,37mA. Sensor
raindrop sebesar 15,84mA, untuk konsumsi
arus single sensor ketika non-low power yaitu modul BME280 sebesar 23,22mA, modul
joystick ky-023 sebesar 24,7mA, modul rotary encoder optocoupler sebesar 48,91mA, sensor raindrop sebesar 27,015mA. Sedangkan untuk hasil pengujian konsumsi arus multi sensor pada sensor node
1 didapatkan hasil konsumsi arus ketika low power sebesar 46,95mA, ketika non-low power sebesar 60,50mA. Berdasarkan hasil
pengujian konsumsi arus multi sensor pada
sensor node 1 dan dengan menggunakan
rumus perhitungan persentase penghematan konsumsi arus didapatkan hasil efektifitas penghematan sebesar 28,87%.
3. Berdasarkan hasil pengujian menampilkan data hasil sensing pada aplikasi web, didapatkan hasil bahwa aplikasi web dapat menampilkan data hasil sensing dari sistem monitoring cuaca yaitu temperatur, kelembaban, ketinggian, arah angin, kondisi hujan, kecepatan angin, tegangan, serta arus. Aplikasi web akan menampilkan data hasil
sensing setiap 15 detik sekali ketika sistem dalam kondisi aktif sesuai dengan spesifikasi dari thingspeak.
7. DAFTAR PUSTAKA
Akbar, M. F., 2019. Sistem Notifikasi Kondisi Cuaca Untuk Keselamatan Take Off Paralayang Menggunakan Metode Naïve Bayes (Studi Kasus: Paralayang Gunung Banyak, Batu). Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 3(8), pp.
7681-7687.
BMKG, 2017. BMKG (Badan Meteorologi,
Klimatologi, dan Geofisika). [Online]
Available at: http://www.bmkg.go.id [Diakses 2 Maret 2020].
Hidayat, M. F., 2018. Implementasi Low Power Multi Sensor Node pada Wireless Sensor Network. Jurnal Pengembangan
Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 2(6), pp. 2007-2016.
Nikolic, G. et al., 2014. Wireless Sensor Node with Low-Power Sensing. Electronics
and Energetics, 27(3), pp. 435-453. Subandono, G., 2003. www.paragliding.web.id. [Online] Available at: http://www.paragliding.web.id/sites/ [Diakses 5 Desember 2019].
Sucipto, W., 2017. Rancang Bangun Perangkat Pemantau Cuaca Otomatis Berbasis Mikrokontroler Pada Jaringan WLAN IEEE 802.11b. E-Journal SPEKTRUM , 4(2), pp. 48-55.
