PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PEMANTAU CUACA BERBASIS INTERNET OF THINGS MEMANFAATKAN SERVER THINGSPEAK SKRIPSI AMOS JHON NATAS PASARIBU

(1)

SERVER THINGSPEAK

SKRIPSI

AMOS JHON NATAS PASARIBU 160801082

PROGRAM STUDI S1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(2)

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PEMANTAU CUACA BERBASIS INTERNET OF THINGS MEMANFAATKAN

SERVER THINGSPEAK

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

AMOS JHON NATAS PASARIBU 160801082

PROGRAM STUDI S1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(3)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PEMANTAU CUACA BERBASIS INTERNET OF THINGS MEMANFAATKAN

SERVER THINGSPEAK

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

(4)

(5)

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PEMANTAU CUACA BERBASIS INTERNET OF THINGS MEMANFAATKAN

SERVER THINGSPEAK

ABSTRAK

Monitoring kondisi cuaca dapat memberikan informasi mengenai kondisi cuaca yang aman untuk melakukan aktivitas. Kondisi cuaca merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi kondisi lingkungan. Perubahan cuaca yang ekstrim juga berpengaruh terhadap berbagai bidang seperti pertanian, peternakan dan lain sebagainya. Mikrokontroler ESP8266 NodeMCU ini merupakan board yang dapat terintegrasi dengan jaringan internet melalui WiFi/ Hotspot. Dalam melakukan monitoring, dibutuhkan data. Data diperoleh dengan menggunakan sensor DHT11, LDR, Anemometer dan Sensor hujan. Internet of Things adalah sebuah konsep untuk memanfaatkan konektivitas internet yang selalu terhubung setiap saat. Salah satu pemanfaatannya yakni sebagai sistem monitoring cuaca menggunakan ESP8266 berbasis web internet of things (IoT) yang bertujuan untuk mempermudah sistem informasi cuaca secara real-time serta dapat diakses oleh masyarakat. Proses pengiriman datanya dapat dimonitor melalui smartphone Android atau PC, sehingga informasi dapat lebih cepat diterima secara realtime. Pengumpulan data melalui Web Server dapat diakses melalui Thingspeak dan hasil data akan berupa bentuk grafik, agar lebih mudah dibaca maka digunakan aplikasi tambahan yaitu aplikasi virtuino yang memanfaatkan ID Channel Thingspeak. Adapun parameter cuaca yang dapat dimonitor antara lain temperatur, kelembaban udara, kecepatan angin, intensitas cahaya maupun kondisi hujan atau tidak. Hasil pengujian alat menyatakan bahwa alat telah beroperasi dengan baik dan dapat digunakan untuk memantau cuaca berbasis internet of things.

Kata kunci : Aplikasi Virtuino, ESP8266 Wemos, IoT, Memantau Cuaca, Server Thingspeak

(6)

DESIGN AND MANUFACTURE OF WEATHER MONITORING BASED ON INTERNET OF THINGS USING THINGSPEAK

SERVER

ABSTRACT

Weather condition monitoring can provide information about safe weather conditions to carry out activities. Weather conditions are one of the factors that greatly affect environmental conditions. Extreme weather changes also affect various fields such as agriculture, livestock and so on. This ESP8266 NodeMCU microcontroller is a board that can be integrated with the internet network via WiFi / Hotspot. In conducting monitoring, data is needed. Data obtained by using a DHT11 sensor, LDR, anemometer and rain sensor. Internet of Things is a concept to take advantage of internet connectivity which is always connected at all times. One of its uses is as a weather monitoring system using ESP8266 based on the web internet of things (IoT) which aims to simplify the real-time weather information system and can be accessed by the public. The process of sending data can be monitored via an Android smartphone or PC, so that information can be received more quickly in realtime.

Data collection through the Web Server can be accessed via Thingspeak and the results of the data will be in the form of graphs, so that it is easier to read, an additional application is used, namely the virtuino application that uses the Thingspeak ID Channel. The weather parameters that can be monitored include temperature, air humidity, wind speed, light intensity and rainy conditions or not.

The results of the tool testing state that the tool has operated well and can be used to monitor the weather based on the internet of things.

Keywords : ESP8266 Wemos, IoT, Monitor The Weather, Server Thingspeak, Virtuino Application

(7)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini.

Salah satu dari sekian banyak pertolongan-Nya adalah telah digerakkan hati sebagian hamba-Nya untuk membantu dan membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini. Oleh karena itu, penulis menyampaikan penghargaan dan banyak ucapan terimah kasih yang setulus-tulusnya kepada mereka yang telah

memberikan andilnya sampai skripsi ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “Perancangan dan Pembuatan Alat Pemantau Cuaca Berbasis Internet Of Things Memanfaatkan Server Thingspeak” merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Jurusan Ilmu Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari segi sistematika penulisan, maupun dari segi bahasa yang termuat didalamnya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun senantiasa penulis harapkan guna terus menyempurnakannya.

Terimakasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang ikut membantu dan mendukung dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat terselesaikan berkat bantuan dari berbagai pihak dengan penuh keikhlasan dan ketulusan hati. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terimah kasih kepada:

1. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si., M.Sc selaku pembimbing atas motivasi, bimbingan, kritik dan saran selama proses penelitian dan penyelesaian skripsi ini;

2. Terimakasih kepada Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji MS Selaku Ketua Program studi Ilmu Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara atas motivasi, bimbingan, kritik dan saran selama proses penelitian dan penyelesaian skripsi ini;

(8)

3. Bapak Awan Magrifah M.Si selaku sekertaris program studi Ilmu Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara atas motivasi, bimbingan, kritik dan saran selama proses penelitian dan penyelesaian skripsi ini.

4. Bapak Prof. Kerista Sebayang selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara;

5. Ibu Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc selaku wakil dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara;

6. Seluruh staf, dosen dan pegawai program studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara;

7. Seluruh rekan-rekan kuliah program studi fisika angkatan 2016 yang telah menjadi tempat bernaung dan berbagi selama masa perkuliahan dan yang telah banyak membantu penulis selama masa studi terlebih pada masa penyusunan dan penyelesaian skripsi ini;

8. Kepada yang teristimewa orangtua saya, ayah saya Drs. Marlin Pasaribu, M.Si dan ibu saya Ridama Pangaribuan, S.Pd yang selalu memberikan dukungan serta motivasi, mendoakan, menasehatkan, memenuhi kebutuhan dan yang selalu menjadi tempat diskusi selama masa penelitian hingga pada penyelesaian skripsi ini;

9. Terimakasih kepada teman-teman saya memberi dorongan dan selalu bersama-sama menjalani dan menyelesaikan penelitian sampai tahap skripsi ini dan yang telah meluangkan banyak waktu untuk penelitian ini;

Terlalu banyak orang yang berjasa kepada penulis selama menempuh pendidikan di Universitas Sumatera Utara Medan, sehingga tidak sempat dan tidak muat bila dicantumkan semua dalam ruang sekecil ini. Penulis mohon maaf kepada mereka yang namanya tidak sempat tercantum dan kepada mereka semua tanpa terkecuali, penulis mengucapkan banyak terimakasih dan penghargaan yang setingggi-tingginya.Semoga Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya membalas semua kebaikan Bapak, Ibu dan rekan-rekan sekalian atas kebaikan yang tidak dapat terukur yang telah diberikan kepada penulis dan semoga karya ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

(9)

(10)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ORISINALITAS

PENGESAHAN SKRIPSI

ABSTRAK

PENGHARGAAN

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SINGKATAN

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ………... 1

1.2 Rumusan Masalah ………... 2

1.3 Batasan Masalah ………... 2

1.4 Tujuan Penelitian ………... 2

1.5 Manfaat Penelitian ………... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Cuaca ………... 4

2.2 Internet of Things ………... 5

2.3 Sensor DHT11 ………... 7

2.4 Sensor Anemometer ………... 8

2.5 Sensor Cahaya, Light Dependent Resistor ( LDR ) ……... 9

2.5.1 Karakteristik Sensor Cahaya LDR ………... 10

2.5.1.1 Laju Recovery Sensor Cahaya LDR ……... 10

2.5.1.2 Respon Spektral Sensor Cahaya LDR ……... 11

(11)

2.5.2 Prinsip Kerja LDR ………... 11

2.6 Sensor Hujan ………... 12

2.7 Dioda ………... 12

2.7.1 Dioda Zener ………... 13

2.7.2 LED ………... 13

2.7.3 Photodioda ………... 13

2.8 Kristal ………... 13

2.9 Kapasitor ………... 14

2.9.1 Kapasitor Polar ………... 15

2.9.2 Kapasitor Variabel ………... 15

2.9.3 Kapasitor Nonpolar ………... 16

2.10 Mikrokontroler AVR Atmega 8 ………... 17

2.10.1 Konfigurasi Pin Atmega 8 ………... 17

2.10.2 Memori AVR Atmega ………... 21

2.10.3 Timer/ Counter 0 ………... 22

2.10.4 Komunikasi Serial Pada Atmega 8 ………... 22

2.10.4.1 USART Transmitter ………... 22

2.10.4.2 USART Receiver ………... 23

2.11 Mikrokontroler Wemos ………... 23

2.12 Thingspeak Sebagai Sistem IOT ………... 25

2.12.1 Cloud Server Thingspeak………... 30

2.13 Aplikasi Virtuino ………... 30

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Perancangan ………... 31

3.1.1 Blok Diagram Sistem ………... 31

(12)

3.2 Perancangan Hardware ………... 32

3.3 Flowchart Sistem ………... 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum ………... 39

4.2 Pengujian Sistem ………... 39

4.2.1 Pengujian Mikrokontroler Atmega8 ………... 39

4.2.2 Pengujian Sensor Temperatur dan Kelembaban Udara ……... 40

4.2.3 Pengujian Mikrokontroler Esp8266 ………... 41

4.2.4 Pengujian Sensor Hujan ………... 45

4.2.5 Pengujian Sensor Cahaya (LDR) ………... 46

4.2.6 Pengujian Sensor Kecepatan Angin ………... 47

4.2.7 Pengujian Alat Secara Keseluruhan ………... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ………... 53

5.2 Saran ………... 53

DAFTAR PUSTAKA ... 54

(13)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

2.1 Spesifikasi wemos D1R1 25

4.1 Hasil pengukuran sensor dht11 41

4.2 Pengukuran pin mikrokontroler Esp8266 45

4.3 Hasil pengujian sensor hujan 45

4.4 Hasil pengujian sensor LDR 46

4.5 Hasil pengukuran sensor kecepatan angin 47

4.6 Hasil pengukuran cuaca hari pertama tanggal 29/1/2021 50 4.7 Hasil pengukuran cuaca hari kedua tanggal 30/1/2021 51 4.8 Hasil pengukuran cuaca hari ketiga tanggal 31/1/2021 52

DAFTAR GAMBAR

Gambar

2.1 Ilustrasi IOT 6

2.2 Module sensor DHT11 7

2.3 Module sensor kecepatan angin anemometer 8

2.4 Bentuk fisik dan simbol LDR 9

2.5 Module sensor hujan 12

2.6 Bentuk dan simbol dioda 13

2.7 Bentuk fisik kristal 14

2.8 Kapasitor polar 15

(14)

2.9 Kapasitor variabel 16

2.10 Kapasitor nonpolar 16

2.11 Konfigurasi pin atmega 8 17

2.12 Blok diagram atmega 8 20

2.13 Blok USART 23

2.14 Tampilan wemos D1R1 24

2.15 Langkah membuat akun thingspeak 27

2.16 Langkah membuat channel pada thingspeak 28

2.17 Tampilan GUI thingspeak 28

2.18 Cara menggunakan aplikasi thingview 29

2.19 Cara menampilkan grafik di thingview 29

2.20 Cloud server thingspeak 30

2.21 Aplikasi virtuino 30

3.1 Blok diagram sistem stasiun cuaca mini 31

3.2 Sensor dht11 terhubung pada pin 19 mikrokontroler 33

3.3 Anemometer pada pin 14 atmega 8 34

3.4 Sensor hujan pada pin 27 34

3.5 LDR terhubung pada masukkan analog atmega 8 35

3.6 Esp8266 pada port serial atmega 8 35

3.7 Rangkaian keseluruhan sistem stasiun cuaca mini 36

3.8 Flowchart sistem monitoring cuaca 37

4.1 Tampilan pada serial monitor Esp8266 terhubung dengan smartphone 43 4.2 Tampilan pada smartphone saat setting hotspot dan setelah terkoneksi

dengan alat yang dibuat 44

4.3 Tampilan pada akun Thingspeak 48

4.4 Tampilan virtuino dan hasil tampilan data setelah terkoneksi 49

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1. Kode program cv avr untuk atmega 8 56

2. Kode program arduino untuk mikrokontroler Esp8266 60 3. Gambar alat pemantau cuaca berbasis IOT memanfaatkan

server Thingspeak 65

(16)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Teknologi Internet of things (IoT) telah berkembang pesat dengan menyediakan kemudahan-kemudahan untuk mengembangkannya. Banyak server tersedia secara freeware membuat aplikasi IoT mudah direalisasikan. Salah satu aplikasi berbasis IoT adalah monitoring. Monitoring adalah suatu proses pemantauan suatu data, nilai atau suatu parameter secara real time. Monitoring dapat dilakukan secara lokal maupun jarak jauh. Pada dasarnya monitoring membutuhkan suatu input dari parameter yang dipantau. Output monitoring dapat berupa data, grafik maupun kesimpulan. Dengan berkembangnya teknologi internet menjadikan monitoring dapat direalisasikan secara jarak jauh.

Salah satu contoh monitoring yang paling umum adalah pemantauan cuaca oleh BMKG. BMKG membutuhkan parameter cuaca bukan hanya pada satu lokasi atau tempat, melainkan puluhan hingga ratusan data cuaca harus dibaca secara real time.

Dengan tersedianya layanan internet cepat dan server yang ada membuat sistem monitoring cuaca menjadi lebih mudah.

Pada kesempatan ini, peneliti tugas akhir ini berencana mengembangkan sebuah sistem dengan memanfaatkan teknologi IoT untuk kebaikan dan memiliki manfaat bagi umat manusia. Aplikasi yang akan dibangun adalah sebuah stasiun cuaca mini dengan akses monitoring jarak jauh yang dapat dipantau dari mana saja melalui akses internet. Stasiun cuaca mini yang dibangun dapat memantau temperatur dan kelembapan udara, kecepatan angin, intensitas cahaya maupun kondisi hujan atau tidak. Dengan menggunakan sensor yang sesuai data cuaca dapat dibaca oleh kontroler dan mengkalibrasikannya menjadi nilai sebenarnya kemudian dikirim ke server melalui internet. Server yang digunakan adalah thingspeak dimana merupakan sebuah server yang menyediakan fitur yang cukup lengkap misalnya database, tampilan grafik dan sebagainya. Secara garis besar prinsip kerja sistem adalah membaca data dengan beberapa sensor, mengkalibrasikannya, mengirim ke media internet melalui jaringan wifi dan meneruskannya ke server thingspeak. Kemudian

(17)

user yang akan mengakses data dapat melalui smartphone maupun komputer dengan membuka aplikasi thingspeak.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan ditemukan dalam merealisasikan rancangan diantaranya sebagai berikut :

1. Bagaimana merancang sebuah sistem monitoring cuaca berbasis IoT dengan server thingspeak agar data dapat dipantau dari internet dimana saja.

2. Bagaimana membuat kalibrasi agar memperoleh nilai standar dari sensor.

3. Bagaimana membuat perangkat lunak untuk rangkaian kontrol agar bekerja sesuai fungsinya.

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang dibuat agar pembahasan tidak terlalu luas, maka pembahasan hanya mencakup :

1. Menggunakan mikrokontroler atmega 8 untuk mengontrol sistem yaitu membaca dan mengkalibrasi sensor.

2. Menggunakan esp8266 dalam modul wemos sebagai perantara untuk mengakses jaringan internet melalui sebuah hotspot/ wifi.

3. Pendeteksian 3 parameter cuaca yaitu temperatur dan kelembapan udara, kecepatan angin, intensitas cahaya maupun kondisi hujan atau tidak.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan atau target yang akan dicapai adalah :

1. Merancang sebuah stasiun cuaca mini dengan berbasis IoT dengan memanfaatkan server thingspeak.

2. Merancang dan membuat konektifitas antara rangkaian dengan server agar data dapat dipantau dari internet.

(18)

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari sistem yang dirancang adalah :

1. Memberikan manfaat sebagai alat monitoring cuaca jarak jauh sehingga pengguna dapat memantau temperatur dan kelembapan udara, kecepatan angin dan intensitas cahaya maupun ada tidaknya hujan disuatu daerah tanpa harus berada dilokasi tersebut.

2. Meningkatkan sistem informasi cuaca yang sedang terjadi, kepada masyarakat melalui jaringan internet.

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Cuaca

Secara umum cuaca adalah keadaan udara di suatu wilayah pada saat tertentu dan jangka waktu yang singkat. Jika diartikan secara ilmiah, cuaca memiliki pengertian keadaan udara pada suatu waktu tertentu dan diwilayah yang relatif sempit dan keadaan udara atau cuaca ini bisa berubah setiap harinya. Pada dasarnya, keadaan cuaca mudah sekali berubah-ubah karena ada beberapa faktor yang bisa mempengaruhi cuaca, diantaranya ialah tekanan udara, kelembapan udara, suhu, angin, dan curah hujan.

Jika dilihat sebenarnya pengertian cuaca dan pengertian iklim sangat jauh berbeda. Seperti tema diatas juga akan membahas unsur-unsur yang terbagi atas 6 unsur yakni suhu udara, tekanan udara, kelembapan udara, awan, angin, hujan, ke enam unsur tersebut sama dengan unsur-unsur iklim, untuk mengetahui penjelasan unsur-unsur cuaca dapat dilihat dibawah ini.

Unsur-Unsur Cuaca

a. Suhu Udara - Suhu udara diukur dengan termometer. Keadaan suhu udara sepanjang hari dapat diamati dengan termograf dan kertas yang berisi catatan suhu disebut termogram. Catatan pada termograf dan termometer dapat menunjukkan adanya perubahan suhu udara sepanjang hari. Biasanya suhu udara tertinggi terjadi pada jam 13.00 atau 14.00, sedangkan suhu terendah terjadi pada jam 04.00 atau 05.00. Suhu udara didaerah dataran lebih tinggi dari pada didaerah pegunungan. Demikian pula suhu udara di daerah tropis lebih tinggi dari pada didaerah sedang atau dingin (kutup).

b. Tekanan Udara - Tekanan udara adalah kerapatan molekul udara sehingga menimbulkan tekanan ke segala arah yang disebut hidrostatis. Besarnya tekanan udara di suatu tempat berbeda-beda. Makin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, makin rendah tekanan udaranya. Demikian pula tempat yang panas, udaranya mengembang ke atas sehingga tekanannya rendah. Jika

(20)

terjadi perbedaan tekanan udara maka akan terjadi gerakan udara dari daerah yang bertekanan udara tinggi (maksimum) menuju daerah yang bertekanan udara rendah (minimum). Gerakan udara ini disebut angin. Tekanan udara diukur dengan alat yang disebut Barometer.

c. Kelembapan Udara - Kelembapan udara dibedakan menjadi dua, yaitu kelembapan mutlak (absolut) dan kelembapan relatif (nisbi). Kelembapan mutlak adalah kelembapan yang menunjukkan jumlah uap air yang terkandung dalam udara. Kelembapan nisbi adalah bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara jumlah uap air yang ada dalam udara dan jumlah air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.

d. Awan - Awan adalah kumpulan titik air (kristial-kristal es ) di atmosfer yang terjadi karena adanya pengembunan atau pemadatan uap air setelah melampau keadaan jenuh. Bentuk awan bermacam-macam tergantung pada keadaan cuaca. Awan dibagi menjadi tiga bentuk, yaitu berlapis (stratus), berserat (cirrus), atau bertumpuk (cumulus). Awan amat tinggi biasanya berbentuk seperti asap, sedangkan awan yang rendah biasanya terbal seperti selimut.

e. Angin - perbedaan tekanan udara di beberapa tempat menimbulkan aliran udara. Aliran ini berlangsung dari tempat yang bertekanan udara tinggi (maksimum) ke tempat yang bertekanan udara rendah (minimum). Aliran udara ini disebut angin.

f. Hujan - Hujan tetesan air di udara yang jatuh di permukaan bumi. dalam proses terjadinya hujan pertama-tama diawali dengan terbentuknya awan, awan yang semakin padat titik airnya halusnya akan bergabung menjadi satu dengan yang lain sehingga menjadi tetesan air, karena beratnya sehingga air diawan jatuh dan maka jadilah hujan. alat pengukur hujan disebut fluviog

2.2 Internet of Things

Internet berkembang jauh lebih pesat dibandingkan dengan teknologi lain.

Bermula dari hanya beberapa komputer yang terhubung satu dengan yang lain

(21)

hingga saat ini internet dapat diakses oleh hampir semua orang didunia dan telah menjadi bagian penting dalam kehidupan manusia. Internet dapat menghubungkan kita, peralatan, perangkat lunak, mesin, dan hal-hal di sekitar kita.

Rancangan jaringan ini disebut IoT. Menurut Asaaldi (2015) IoT adalah sebuah istilah dimana setiap benda dalam kehidupan kita sehari-hari terhubung oleh Internet dalam suatu bentuk atau yang lain. Menurut Somayya (2015) IoT didefinisikan sebagai suatu jaringan terbuka dan komprehensif dimana didalamnya terdapat objek-objek cerdas yang memiliki kemampuan untuk mengatur objek lain yang ada didalam satu jaringan dengan otomatis, berbagi informasi, data, dan sumber daya dengan objek lain, bereaksi dan bertindak dalam situasi dan perubahan wajah di lingkungan. Istilah IoT pertama kali diformalkan oleh pusat Massachusetts Institute of Technology (MIT) Auto-ID pada tahun 2003 (Mesud, 2013).

Gambar 2.1 Ilustrasi IoT

Dengan adanya IoT dapat memudahkan manusia dalam bekerja di berbagai bidang. Dalam hal keamanan manusia dapat dengan mudah memeriksa kondisi tempat tinggalnya melalui Closed-circuit Television (CCTV) yang terkoneksi dengan Smartphone. Dalam hal industri seorang peternak dapat memeriksa kondisi kelembaban, suhu dan berapa anyak pakan ternaknya melalui komputernya. Dalam

(22)

hal transportasi, polisi dapat melihat kondisi jalan yang sedang mengalami kemacetan dan kondisi jalan yang lengang.

Meskipun dengan adanya IoT ada kemudahan yang tawarkan namun ada beberapa tantangan yang harus dihadapi. (1) IoT rentan dengan serang hacker dan cracker, dengan diserangnya jaringan ini bukan hanya membuat server mati, namun juga dapat terjadi pencurian data, perusakan sistem dengan penyebaran virus, pembajakan sensor seperti kamera CCTV, dan sebagianya. (2) tidak setiap wilayah memiliki akses internet bahkan tidak setiap wilayah dapat diakses dengan internet.

(3) Fasilitas penunjang menjadi faktor utama masih sulitnya konsep ini diterapkan.

2.3 Sensor DHT11

Untuk sensor suhu dan kelembapan digunakan modul sensor DHT11. Modul ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan kelembapan dalam aplikasi pemantau suhu dan kelembapan relatif ruangan.

DHT11 memiliki output digital yang sudah terkalibrasi. Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan ke dalam OTP memori. Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengkalibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran. DHT11 menggunakan single write serial interface yang cukup cepat dan mudah. Ukuran sensor yang kecil, kebutuhan konsumsi daya yang rendah dan mampu mentransmisikan output-nya dalam jarak 20 meter(D-robotics UK, 2010).

Gambar 2.2 Module sensor DHT 11.

(23)

DHT11 merupakan sensor yang cukup murah dan mudah didapatkan dipasaran. Sensor ini memiliki spesifikasi diantaranya (D-robotics UK, 2010):

1. Humidity Range: 20-90% RH 2. Humidity Accuracy: ±5% RH 3. Temperature Range: 0-50 °C 4. Temperature Accuracy: ±2% °C 5. Operating Voltage: 3V to 5.5

2.4 Sensor Anemometer

Anemometer merupakan sensor angin untuk mengukur kecepatan angin di sekitarnya dan juga banyak digunakan pada stasiun pengukuran cuaca. Pengukuran kecepatan/RPM angin yang bisa digunakan ada beberapa metode yang digunakan, salah satunya menghitung waktu yang terjadi tiap munculnya sinyal pulsa.

Gambar 2.3 Module Sensor Kecepatan Angin Anemometer.

(24)

2.5 Sensor Cahaya, Light Dependent Resistor (LDR)

Light Dependent Resistor (LDR) ialah jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Besarnya nilai hambatan pada sensor cahaya LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil. LDR adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. LDR terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada permukaannya.

Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti senyawa kimia cadmium sulfide. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat, artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. Simbol LDR dapat dilihat seperti gambar berikut:

Gambar 2.4 Bentuk Fisik Dan Simbol LDR (sumber: data sheet CDS Light-Dependent Photoresistors, 2010)

(25)

LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.

2.5.1 Karakteristik Sensor Cahaya LDR

Sensor Cahaya Light Dependent Resistor (LDR) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya.

Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral sebagai berikut:

2.5.1.1 Laju Recovery Sensor Cahaya LDR

Bila sebuah Sensor Cahaya Light Dependent Resistor (LDR) dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga dikegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik.

Untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.

2.5.1.2 Respon Spektral Sensor Cahaya LDR

Sensor cahaya LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik.

(26)

2.5.2 Prinsip Kerja LDR

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang.

Misalnya untuk rangkaian sistem alarm cahaya (menggunakan LDR) yang aktif ketika terdapat cahaya. Ketika akan mengatur kepekaan LDR dalam suatu rangkaian maka perlu digunakan potensiometer. Atur letaknya agar ketika mendapat cahaya maka buzzer atau bell akan berbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka buzzer atau bell tidak akan berbunyi. (Supatmi, 2011:176)

(27)

2.6 Sensor Hujan

Sensor hujan adalah salah satu jenis sensor yang peka terhadap air hujan. Prinsip kerja dari module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan karena air hujan termasuk golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik. Sensor berfungsi untuk memberikan nilai masukan pada tingkat elektrolisasi air hujan, dimana panel sensor hujan akan tersentuh oleh air hujan yang turun.

Gambar 2.5 Module Sensor Hujan 2.7 Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang hanya memperbolehkan arus listrik mengalir dalam satu arah sehingga dioda biasa disebut juga sebagai “Penyearah”

Dioda terbuat dari bahan semikonduktor jenis silicon dan germanium. Dioda terbuat dari penggabungan dua tipe semikonduktor yaitu tipe P (Positive) dan tipe N (Negative), kaki dioda yang terhubung pada semikonduktor tipe P dinamakan

“Anode” sedangkan yang terhubung pada semikonduktor tipe N disebut ”Katode”.

Pada bentuk aslinya pada dioda terdapat tanda cincin yang melingkar pada salah satu sisinya, ini digunakan untuk menandakan bahwa pada sisi yang terdapat cincin tersebut merupakan kaki Katode. Arus listrik akan sangat mudah mengalir dari anoda ke katoda hal ini disebut sebagai “Forward-Bias” tetapi jika sebaliknya yakni dari katoda ke anoda, arus listrik akan tertahan atau tersumbat hal ini dinamakan sebagai

“Reverse-Bias”.

(28)

Gambar 2.6 Bentuk dan simbol dioda Jenis-Jenis dioda:

2.7.1 Diode Zener

Ketika tegangan reserve-bias maksimum diberikan kepada dioda, maka arus listrik akan mengalir seperti layaknya pada keadaan forward-bias. Arus listrik ini tidak akan merusak dioda jika tidak melebihi dari apa yang telah ditentukan. Ketika tegangan reserve-bias ini dapat dikendalikan pada level tertentu maka dioda ini disebut sebagai Dioda Zener.

2.7.2 LED (Light Emitting Diodes)

LED merupakan jenis dioda yang jika diberikan tegangan forward-bias akan menimbulkan cahaya dengan warna-warna tertentu seperti merah, hijau, dan kuning.

2.7.3 Photodioda

Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, dimana jika photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.

2.8 Kristal

Kristal lazimnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Alasan utamanya adalah karena perubahan nilai frekuensi kristal seiring dengan waktu, atau disebut juga dengan istilah faktor penuaan frekuensi (frequency aging), jauh lebih kecil dari pada osilator-osilator lain. Faktor penuaan frekuensi untuk kristal berkisar pada angka

(29)

±5ppm/tahun, jauh lebih baik dari pada faktor penuaan frekuensi osilator RC ataupun osilator LC yang biasanya berada diatas ±1%/tahun.

Kristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya, nilai koefisien suhu kristal berada dikisaran ±50ppm direntangan suhu operasi normal dari -20°C sampai dengan +70°C. Bandingkan dengan koefisien suhu kapasitor yang bisa mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, kristal dapat dioperasikan didalam sebuah oven kecil yang dijaga agar suhunya selalu konstan.

Gambar 2.7 Bentuk fisik kristal

2.9 Kapasitor

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki

(30)

(elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan. Berikut adalah jenis-jenis kapasitor:

2.9.1 Kapasitor Polar

Sesuai dengan namanya kapasitor ini memiliki polaritas pada kedua kakinya yaitu polaritas positif (+) dan polaritas negatif (-). Kapasitor ini termasuk dalam kelompok kapasitor yang memiliki nilai kapasitas yang tetap dan memiliki nilai kapasitas yang besar.

Gambar 2.8 Kapasitor Polar 2.9.2 Kapasitor Variabel

Kapasitor variabel adalah kapasitor yang nilai kapasitasnya dapat diubah- ubah sesuai keinginan. Oleh karena itu kapasitor ini di kelompokkan ke dalam kapasitor yang memiliki nilai kapasitas yang tidak tetap.

(31)

Gambar 2.9 Kapasitor Variabel

2.9.3 Kapasitor Nonpolar

Kapasitor nonpolar merupakan jenis kapasitor yang memiliki kapasitas yang tetap, kapasitor ini memiliki kapasitas yang tidak terlalu besar serta tidak dibedakan antara kaki positif dan negatifnya.

Gambar 2.10 Kapasitor Nonpolar.

(32)

2.10 Mikrokontroler AVR Atmega 8

AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte. AVR Atmega 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in- System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja. Untuk Atmega 8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 - 5,5 V sedangkan untuk Atmega 8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5 V.

2.10.1 Konfigurasi Pin Atmega 8

Gambar 2.11 Konfigurasi Pin Atmega 8

(33)

Atmega 8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki Atmega 8.

- VCC

Merupakan supply tegangan digital.

- GND

Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.

- Port B (PB7...PB0)

Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang

digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.

- Port C (PC5…PC0)

Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai

(34)

dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).

- RESET/PC6

Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.

- Port D (PD7…PD0)

Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.

- AVcc

Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.

- AREF

Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.

(35)

Gambar 2.12 Blok Diagram ATmega8.

Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit)

(36)

hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Instruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan instrukasi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi.

Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software.

2.10.2 Memori AVR Atmega

Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : 1. Memori Flash

Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata flash menunjukan jenis ROM yng dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot adalah bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui USART.

2. Memori Data

Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program.

Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu :

32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit), dalam instruksi assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR. Dalam bahasa C biasanya digunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilai nilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain. Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagi SFR(Special Function Register).

(37)

3. EEPROM

EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya.

2.10.3 Timer/Counter 0

Timer/Country 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer/counter dapat digunakan untuk :

1. Timer/counter biasa

2. Clear Timer on Compare Match (selain Atmega 8) 3. Generator frekuensi (selain Atmega 8)

4. Counter pulsa eksternal

2.10.4 Komunikasi Serial Pada Atmega 8

Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2 dan Pin 3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan mikrokontroler ataupun mikrokontroler dengan komputer. USART dapat difungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang digunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock. Sedangkan asinkron berarti transmiter dan receiver mempunyai sumber clock sendiri-sendiri. USART terdiri dalam tiga blok yaitu clock generator, transmiter, dan receiver.

2.10.4.1 USART Transmiter

Usart transmiter berhubungan dengan data pada Pin TX. Perangkat yang sering digunakan seperti register UDR sebagi tempat penampungan data yang akan ditransmisikan. Flag TXC sebagai akibat dari data yang ditransmisikan telah sukses (complete), dan flag UDRE sebagai indikator jika UDR kosong dan siap untuk diisi data yang akan ditransmisikan lagi.

(38)

2.10.4.2 USART Receiver

Usart receiver berhubungan dengan penerimaan data dari Pin RX. Perangkat yang sering digunakan seperti register UDR sebagai tempat penampung data yang telah diterima, dan flag RXC sebagi indikator bahwa data telah sukses (complete) diterima.

Gambar 2.13 Blok USART

2.11 Mikrokontroler Wemos

Menurut Dian M. P. (2017:3) Wemos merupakan suatu modul perangkat elektronik yang dapat digunakan dengan arduino berbasis pada ESP8266 sehingga modul ini sering digunakan untuk membuat suatu project yang khusus menggunakan konsep IoT. Wemos berbeda dari modul Wi-Fi yang lainnya, ini dikarenakan wemos dilengkapi dengan mikrokontroler yang dapat diprogram

(39)

melalui serial port sehingga wemos dapat diprogram tanpa ada modul tambahan untuk melengkapinya.

Menurut Dian Mustika P. (2017:3) juga mengungkapkan bahwa Wemos memiliki 2 buah chipset yang digunakan sebagai otak kerjanya, antara lain:

a. Chipset CH340

CH340 adalah chipset yang mengubah Universal Serial Bus (USB) serial menjadi serial interface, contohnya adalah aplikasi converter to IrDA atau aplikasi USB converter to printer. Dalam mode serial interface, CH340 mengirimkan sinyal penghubung yang umum digunakan pada modem. CH340 digunakan untuk mengubah perangkat serial interface umum untuk berhubungan dengan bus USB secara langsung.

b. Chipset ESP8266

ESP8266 merupakan sebuah chipset yang memiliki fitur Wi-Fi dan mendukung stack Transmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP) sehingga memungkinkan sebuah mikrokontroler terhubung kedalam jaringan WiFi dan membuat koneksi TCP/IP hanya dengan menggunakan command yang sederhana. Dengan clock 80 MHz chip ini dibekali dengan 4MB eksternal Random Access Memory (RAM) serta mendukung format IEEE 802.11 b/g/n sehingga tidak menyebabkan gangguan bagi yang lain.

Gambar 2.14 Tampilan Wemos D1 R1 Sumber: (https://embeddednesia.com/v1/?p=2233)

(40)

Berikut Spesifikasi dari Wemos D1 R1 : Tabel 2. Spesifikasi Wemos D1 R1

No Kategori Spesifikasi

1. Mikrokontroler ESP-8266EX

2. Tegangan 3.3V

3. Pin Digital Masukan/Keluaran 11

4. Pin Analog Masukan 1 (Max iput 3.2V)

5. Clock Speed 80MHz/160MHz

6. Flash 4M bytes

7. Panjang 68.6mm

8. Lebar 53.4mm

9. Berat 25g

2.12 Thingspeak sebagai Sistem IoT

Internet of Things (IoT) menjelaskan tren yang sedang muncul di mana benda- benda (things) bisa terhubung ke internet. Perangkat yang terhubung ini bisa berkomunikasi dengan pengguna dan benda-benda lain dan biasanya menyediakan data sensor ke penyimpanan cloud dan perhitungan sumber daya cloud tempat di mana data diproses dan dianalisis untuk mendapatkan informasi penting. IoT dibangun untuk banyak aplikasi vertikal seperti monitoring dan kontrol lingkungan, pemantauan kesehatan, pemantauan armada kendaraan, pemantauan kontrol industri, dan otomatisasi rumah.

Untuk mentransfer sebuah data melalui jaringan tanpa memerlukan interaksi yang berhubungan dengan manusia atau manusia ke komputer maka konsep tersebut

(41)

dinamakan Internet of Thing (IoT). IoT telah dikembangkan dari konvergensi teknologi nirkabel, microelectromechanical sistem (MEMS) hingga Internet.

Internet of Things atau yang sering kita sebut IoT adalah sebuah konsep yang memiliki tujuan memperluas manfaat dari konektivitas internet yang tersambung secara terus-menerus. Melalui internet kita bisa melakukan berbagi data, remote control, dan berbagai hal. Sebenarnya konsep dari apa itu IoT sendiri sangat mudah dipahami oleh setiap orang.

Solusi IoT diterapkan untuk dapat diperluas ke dalam aplikasi rumah pintar, termasuk penerapan kontrol meteran cerdas. IoT menyediakan kemampuan untuk mengukur dan menyimpan data dari sensor, berkomunikasi dengan perangkat lainnya, membuat keputusan, dan memisahkan. Penerapan konsep IoT dalam metering cerdas memiliki potensi untuk mengubah bangunan menjadi lingkungan yang sadar energi.

ThingSpeak adalah layanan platform analitik IoT yang dapat digunakan untuk mengumpulkan, memvisualisasikan, dan menganalisis aliran data langsung di cloud.

ThingSpeak memberikan visualisasi data secara instan yang diposting oleh sebuah perangkat ke ThingSpeak. Dengan kemampuan untuk menjalankan kode MATLAB sehingga ThingSpeak dapat digunakan untuk melakukan analisis dan pemrosesan data online saat datanya masuk atau tersedia. ThingSpeak sering digunakan untuk membuat prototipe dan pembuktian konsep sistem IoT yang memerlukan analisis.

ThingSpeak memungkinkan untuk mengumpulkan, menampilkan dan menganalisis aliran data langsung di cloud. Berikut adalah kelebihan dari ThingSpeak:

a. Konfigurasi perangkat mudah untuk mengirim data ke ThingSpeak menggunakan protokol IoT popular.

b. Menampilkan data sensor secara real time.

c. Menggunakan kemampuan MATLAB untuk mengolah data IoT.

d. Mampu menjalankan analisis IoT secara otomatis berdasarkan jadwal yang ditentukan.

e. Bertindak secara otomatis atas data dan bisa berkomunikasi menggunakan layanan pihak ketiga seperti Twilio dan Twitter.

Menyiapkan IoT server atau ThingSpeak. Agar ThingSpeak dapat menerima data ada beberapa langkah yang harus dilakukan. Langkah pertama adalah membuat

(42)

akun di website thingspeak.com. Setelah masuk ke website, pertama klik menu Sign Up, kedua isi data yang diperlukan, seperti User ID, Email, Time Zone, Password, Password Confirmation, dan ketiga klik Create Account untuk membuat sebuah akun yang akan digunakan. Langkah- langkah tersebut ditunjukkan Gambar 2.15.

Setelah memiliki akun selanjutnya adalah membuat channel. Channel ini berfungsi untuk menyimpan data yang dikumpulkan oleh aplikasi ThingSpeak. Satu channel memiliki maksimal 8 fields. Dalam fields ini dapat menampung semua jenis data yang diinginkan misal suhu, kelembaban. Untuk menentukan jumlah fields yang akan digunakan tinggal memberi centang pada kotak kecil di samping kanan fields.

Selain fields juga ada kolom nama untuk memberi nama channel dan kolom deskripsi sebagai deskripsi dari channel. Jika sudah mengisi kolom yang diperlukan selanjutnya klik Save Channel untuk menyelesaikan pembuatan sebuah channel.

Langkah membuat channel ditunjukkan oleh Gambar 2.16. Setelah mengumpulkan data di channel, ThingSpeak dapat digunakan untuk menganalisis dan memvisualisasikan data tersebut.

Gambar 2.15 Langkah Membuat Akun ThingSpeak

(43)

Gambar 2.16 Langkah Membuat Channel Pada ThingSpeak

Ketika channel sudah jadi akan muncul beberapa tab menu. Salah satu dari menu tersebut adalah API Keys. Pada menu API Keys ini akan tersedia dua buah API Keys yaitu Write API Key dan Read API Keys. Write API Key digunakan untuk menulis data dari mikrokontroler atau Raspberry Pi ke channel ThingSpeak. Sedangkan Read API Keys digunakan untuk memberikan izin ke publik mengakses atau membaca data dari channel pribadi. Gambar 2.17 adalah contoh tampilan GUI dari ThingSpeak.

Gambar 2.17 Tampilan GUI ThingSpeak

Mengakses data pada ThingSpeak bisa dilakukan menggunakan smartphone android yaitu dengan menginstal ThingsView. Setelah terinstal, jalankan aplikasinya lalu masukkan Channel ID, lakukan seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Gambar 2.18 menunjukkan cara menggunakan ThingView dan

(44)

Gambar 2.19 adalah cara menampilkan grafik pada ThingView dan contoh tampilan grafik datanya.

Gambar 2.18 Cara Menggunakan Aplikasi ThingView

Gambar 2.19 Cara Menampilkan Grafik di ThingView 2.12.1 Cloud Server Thingspeak

ThingSpeak adalah aplikasi open-sourceInternet of Things dan API untuk menyimpan dan mengambil data dari berbagai hal menggunakan protokol HTTP melalui Internet atau melalui Local Area Network. Thingspeak telah terintegrasi dengan software MATLAB dari Mathworks, menjadikan user thingspeak dapat melakukan analisa berupa visual dari data yang telah di upload ke web server tersebut, berikut adalah cara kerja dari server thingspeak.

(45)

Gambar 2.20 Cloud Server Thingspeak 2.13 Aplikasi Vituino

Virtuino adalah aplikasi berbasis android yang dikembangkan ilias Lamprou, dengan tujuan sebagai client side pada smartphone yang berbasis android. Aplikasi ini mendukung sistem Monitoring Jarak Jauh hanya dengan menggunakan media internet dengan web server Thingspeak, di dalam aplikasi ini kita dapat membuat suatu interface dan analog-analog yang di sajikan oleh aplikasi ini, mulai dari value analog, chart, button, text dan lain-lainnya. Web server Thingspeak seperti dengan kode Id channel Thingspeak, write API key Thingspeak, read API key Thingspeak adalah kode untuk menghubungkan virtuino dengan Thingspeak yang didaftar atau diatur. Setelah terhubung antara Thingspeak dengan virtuino maka tambahkan new project pada virtuino dan atur tampilannya, setelah itu disave dan diconnectkan maka akan terlihat tampilan data yang memudahkaan user untuk menyimpulkan kondisi.

Gambar 2.21 Aplikasi Virtuino

(46)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Perancangan

Metode yang digunakan ada dua perancangan yaitu hardware dan software.

Perancangan sistem hardware meliputi input rangkaian kontrol dan penggunaan sensor-sensor serta wemos esp8266 yang berfungsi sebagai pengolah data mikrokontroler dan dikirimkan ke cloud server thingspeak yang nantinya akan diolah menjadi informasi dan di tampilkan pada website. Perancangan software berupa penulisan algoritma program atau urutan perintah yang ditulis dengan bahasa pemrograman C dan penggunaan software bantuan seperti codevision avr dan arduino software.

3.1.1 Blok Diagram Sistem

Pada perancangan sistem monitoring cuaca ini, secara umum terdapat tiga bagian penyusun sistem yaitu bagian masukan (input), pemeroses (process), dan keluaran (output). Tiga bagian inilah yang menyusun keberhasilan sistem untuk dapat bekerja seperti apa yang diinginkan. Berikut blok diagram sistemnya.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem stasiun cuaca mini.

ATMEGA 8

INPUT PROSES OUTPUT

Smart

Phone ^User

Internet access over Thingspeak Hotspot/

WiFi Network Kontroler

Kelembapan dan temperatur

Sensor penguat

ESP8266 WEMOS LDR

Anemometer

Sensor hujan Cahaya

Angin

Air hujan

DHT11

(47)

Adapun fungsi masing – masing blok diagram pada gambar 3.1 sebagai berikut : 1. Blok sensor DHT11 : sebagai input sensor untuk mendeteksi suhu

dan kelembapan udara

2. Blok sensor LDR : sebagai input sensor untuk mendeteksi intensitas cahaya

3. Blok sensor anemometer : sebagai input sensor untuk mendeteksi kecepatan angin

4. Blok sensor hujan : sebagai input sensor untuk mendeteksi hujan 5. Blok Atmega8 : sebagai pembaca input sensor, pengontrol dan

pengirim data sensor

6. Blok ESP8266 Wemos : sebagai input menerima dan mengirim data sensor

7. Hotspot/ wifi : sebagai akses jaringan atau koneksi internet 8. Blok Smartphone : sebagai pengirim, penerima akses data dan

menampilkan data

Blok diagram sistem memperlihatkan aliran data dari input hingga output.

Dalam rancangan ini input berasal dari kondisi cuaca yaitu temperatur dan kelembapan udara, intensitas cahaya maupun kondisi hujan atau tidak dan kecepatan angin. Input didera oleh masing-masing sensor yang mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik atau data. Besaran listrik yang dihasilkan sebagian masih mentah sehingga butuh kalibrasi untuk mengembalikan ke nilai sebenarnya. Hasil kalibrasi kemudian dipaketkan menjadi deretan data serial dan dikirim ke modul esp8266.

Esp8266 berfungsi sebagai media yang menghubungkan sistem dengan salah satu akses internet misalnya hotspot, wifi, modem atau router internet. Melalui akses internet tersebut data dikirim ke jaringan luas internet dan diterima oleh server yaitu thingspeak. Melalui server inilah user dapat mengakses data dari tempat yang berbeda dengan memanfaatkan jaringan yang ada.

3.2 Perancangan Hardware

3.2.1 Rancangan hardware/ perangkat keras

(48)

Rancangan perangkat keras sistem dibuat dengan beberapa komponen elektronik serta sensor-sensor. Basis perangkat keras adalah sebuah mikrokontroler atmega 8 yang bekerja sebagai pengolah data. Terdapat beberapa sensor yang berfungsi sebagai input atau masukan sistem yaitu sensor temperatur udara dan kelembapan udara yang merupakan sensor digital yaitu DHT 11, sensor kecepatan angin, sensor cahaya LDR dan sensor hujan. Pada bagian output terdapat modul esp8266 yang bertugas menjembatani data dari perangkat ke modem internet atau hotspot. Berikut akan dijelaskan fungsi dan cara kerja masing-masing komponen yang digunakan.

a. Sensor Temperatur dan Kelembapan udara

Sensor temperatur dan kelembapan udara yang digunakan adalah sensor DHT 11.

DHT 11 merupakan sensor digital dengan output serial yaitu SPI. Sensor akan membaca temperatur dan kelembapan udara disekitar sensor dan memberikan outputnya pada mikrokontroler. Perlu diketahui output sensor adalah data yang telah terkalibrasi sehingga tidak membutuhkan proses kalibrasi di mikrokontroler.

Gambar 3.2 Sensor DHT 11 terhubung pada pin 19 mikrokontroler.

b. Sensor Kecepatan Angin (Anemometer)

Sensor kecepatan angin atau anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin yang dilalui dalam satuan m/s memiliki 2 pin yaitu Output dan ground. Jenis

PB0/ICP1 14

PB1/OC1A 15

PB2/SS/OC1B 16

PB3/MOSI/OC2 17

PB4/MISO 18

PB5/SCK 19

PB6/TOSC1/XTAL1 9

PB7/TOSC2/XTAL2

10 PC6/RESET 1

PD0/RXD 2 PD1/TXD 3 PD2/INT0 4 PD3/INT1 5 PD4/T0/XCK 6 PD5/T1 11 PD6/AIN0 12 PD7/AIN1 13 PC0/ADC0 23 PC1/ADC1 24 PC2/ADC2 25 PC3/ADC3 26 PC4/ADC4/SDA 27 PC5/ADC5/SCL 28

21 AREF 20 AVCC

U3

ATMEGA8 80

27

%RH

>

°C

DATAVDD 21 GND 4

U4

DHT11

(49)

anemomoter yang digunakan adalah generator dc atau dengan kata lain merupakan sebuah generator yang mengubah putaran baling-baling menjadi arus searah. Makin cepat angin yang memutar baling-baling maka makin tinggi tegangan yang dihasilkan.

Gambar 3.3 Anemomoter pada pin 14 atmega 8.

c. Rain Gauge/ Sensor Hujan

Sensor hujan adalah sensor yang berfungsi mendeteksi air hujan. Terbuat dari plat tembaga dengan 2 elektroda yaitu elektroda positif dan elektroda negatif.

Melalui elektroda tersebut sensor dapat mendeteksi ada tidaknya air hujan. Prinsip kerja sensor sangat sederhana yaitu membaca sifat konduksi air. Seperti diketahui, air dapat menghantarkan listrik. Air memiliki konduktifitas yang jauh lebih tinggi dari pada sifat konduktifitas udara.

Gambar 3.4 Sensor hujan pada pin 27.

PB0/ICP1 14

PB1/OC1A 15

PB2/SS/OC1B 16

PB3/MOSI/OC2 17

PB4/MISO 18

PB5/SCK 19

PB6/TOSC1/XTAL1 9

PB7/TOSC2/XTAL2

10 PC6/RESET 1

21 AREF 20 AVCC

U3

ATMEGA8 Vcc

Out

Anemo meter gnd

PB0/ICP1 14

PB1/OC1A 15

PB2/SS/OC1B 16

PB3/MOSI/OC2 17

PB4/MISO 18

PB5/SCK 19

PB6/TOSC1/XTAL1 9

PB7/TOSC2/XTAL2

10 PC6/RESET 1

21 AREF 20 AVCC

U3

ATMEGA8

5V

Vcc

gnd Analog out

Rain gauge

(50)

d. Sensor Cahaya LDR

Sensor cahaya digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya matahari. Dengan sensor ini dapat diketahui apakah hari cerah, terik atau mendung. Sensor adalah sebuah resistor yang berubah nilainya jika cahaya yang mengenainya berubah. Makin terang makin rendah nilai tahanannya. Output sensor adalah tegangan Karena terhubung seri dengan sebuah resistor. Sensor diberikan pada masukan analog mikrokontroler kemudian dikalibrasi ke nilai flux oleh program.

Gambar 3.5 LDR terhubung pada masukan analog atmega 8 e. Wemos ESP8266

Mikrokontroler ini sudah dibekali dengan esp8266, mikrokontroler ini memiliki 13 pin digital dan power inputnya dc 5v. mikrokontroler ini yang akan memproses data pada sensor untuk dikirimkan ke server cloud thingspeak. Koneksi wemos dengan mikrokontroler adalah melalui serial port standar, sedangkan koneksi wemos dengan modem atau router adalah koneksi wifi. Dengan demikian data akan dikirim melalui akses internet terlebih dahulu ke wifi/ hotspot sebelum ke internet.

Gambar 3.6 ESP 8266 pada port serial atmega 8.

PB0/ICP1 14

PB1/OC1A 15

PB2/SS/OC1B 16

PB3/MOSI/OC2 17

PB4/MISO 18

PB5/SCK 19

PB6/TOSC1/XTAL1 9

PB7/TOSC2/XTAL2

10 PC6/RESET 1