Abstrak—Telemetri adalah proses pengukuran parameter suatu objek yang hasil pengukurannya akan dikirimkan ke tempat yang lain memelalui proses pengiriman data baik dengan atau tanpa kabel (wireless). Sehingga dapat memberikan kemudahan dalam pengukuran, pemantauan dan mengurangi hambatan untuk mendapatkan informasi. Dengan menggunakan sistem telemetri wireless pengukuran tegangan dan arus bisa dilakukan dari tempat yang berbeda. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat suatu sistem telemetri pada produk K-POWERS yang berguna untuk memantau pengukuran tegangan dan arus luaran PV,serta tegangan dan kapasitas baterai, sehingga dapat memberitahu pengguna nilai tegangan dan arus yang dihasilkan, juga memberikan notifikasi ketika nilai kapasitas baterai mencapai 100%. Hasil yang didapatkan melalui dua bagian penting yaitu, transmitter dan receiver. Pada bagian transmutter terdiri dari sensor tegangan DC, sensor arus ACS712, mikrokontroler Arduino Nano, modul LoRa SX1278, DC-DC Buck Converter, dan Baterai. Sedangkan pada bagian receiver terdiri dari Mikrokontroler Arduino Nano, LCD, Buzzer, modul LoRa SX1278, DC-DC Buck Converter dan baterai. Hasil penelitian yang dilakukan pada pengujian pada sistem K-POWERS, ketika terhadap halangan ataupun tanpa halangan dengan sensor tegangan DC dan sensor arus yang sensitif menunjukan pengiriman data yang baik sampai jarak 200 meter. Keywords—Sistem Telemetri, Sensor Tegangan DC, Sensor Arus, Arduino Nano328P.
I. PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi kebutuhan informasi yang cepat sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang, baik pertanian, perindustrian, maupun stasiun meteorologi yang dapat menunjang kinerja bidang tersebut. Salah satunya adalah informasi suhu dan kelembaban. Namun dalam pemantauan dan pengukuran tidak semua kondisi memungkinkan dilakukan secara langsung dikarenakan faktor geografis dan jarak, hal itu dapat menghambat memperoleh informasi tersebut. Kendala pengukuran pada lokasi yang sulit terjangkau dapat diatasi dengan menggunakan metode pengukuran jarak jauh (telemetri) [1]. Secara umum sistem telemetri terdiri atas enam bagian pendukung yaitu objek ukur, sensor, pemancar, saluran transmisi, penerima dan tampilan [2]. Sistem telemetri bertujuan untuk mengumpulkan data dari lokasi yang berdekatan maupun berjarak jauh, dan untuk menyampaikan data ke titik dimana data dapat dievaluasi [3]. Pengiriman data secara nirkabel dapat dilakukan dengan menggunakan modul komunikasi data yang kompatibel dengan
sistem melalui komunikasi serial pada mikrokontroler yang terdiri dari modul transmitter dan modul receiver [4].
Sedangkan sistem telemetri yang akan dibuat bertujuan untuk memantau atau monitoring hasil luaran PV dari jarak jauh, sehingga data-data sensor akan direkam dan diolah oleh mikrokontroler pada bagian transmitter lalu akan dikirimkan secara nirkabel dari titik pembangkitan ke penerima (receiver). Kemudian pada bagian receiver akan mengolah data sensor tersebut dan ditampilkan pada LCD, serta akan memberikan notifikasi pada pengguna ketika pengisian baterai sudah mencapai nilai 100%.
II. LANDASAN TEORI
A. Sistem Telemetri
Menurut M. Komarudin dalam Boni Pahlanop Lapanporo (2011) Telemetri berasal dari kata “Tele” yang berarti jauh dan “Metri” yang berarti pengukuran. Dengan demikian telemetri adalah suatu sistem komunikasi untuk transfer data pengukuran jarak jauh yang menggunakan media transmisi sebagai carrierdata tersebut. Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa telemetri merupakan suatu proses komunikasi secara otomatis yang digunakan untuk mengukur dan mengambil data pada suatu lokasi yang letaknya jauh untuk ditransmisikan ke pusat pengolahan data [5].
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam telemetri adalah teknik modulasi dan saluran transmisi. Modulasi merupakan proses konversi sinyal informasi menjadi suatu gelombang sinus, atau penumpangan suatu sinyal (sinyal informasi) ke sinyal pembawa (carrier). Ada beberapa macam teknik modulasi yang biasa digunakan, tergantung pada parameter yang dimodulasi. Saluran transmisi adalah alat (device) yang dipakai untuk menghubungkan antara sumber data dan penerima data (penampil). Komponen yang dipakai adalah modem (modulator - demodulator) dan pemancar penerima radio (radio tranceiver), untuk media transmisi gelombang radio. Sistem telemetri sering digunakan untuk pengukuran di daerah-daerah yang sukar untuk dijangkau manusia seperti gunung, gua atau lembah. Sistem telemetri juga dapat digunakan untuk monitoring kualitas udara di lingkungan secara real time dengan menempatkan multi sensor asap yang data keluarannya dikirim ke receiver oleh sistem telemetri. [6]. B. Sensor Tegangan
Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebuah rangkaian pembagian tegangan. Rangkaian ini dapat mengurangi tegangan input hingga 5 kali dari tegangan asli. Tegangan analog input maksimum mikrokontroler yaitu 5 volt, sehingga sensor tegangan dapat diberikan masukan tidak
Rancang Bangun Sistem Telemetri pada K-POWERS Berbasis Sensor
Tegangan dan Sensor Arus Menggunakan Mikrokontroler Arduino
Nano328P
Hanif Fahmizal1, Arief Syaichu Rohman2, Denny Hidayat Tri Nugroho3 1,2,3 Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi Sumatera, Lampung
melebihi 25 volt. Sensor tegangan dipasang secara paralel terhadap DC-DC Converter setelah tegangan output PV menjadi konstan atau stabil [7]. Gambar rangkaian pembagian tegangan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Rangkaian pembagi tegangan Pada dasarnya pembacaan sensor hanya dirubah dalam bentuk bilangan dari 0 sampai 1023. Karena chip Arduino memiliki 10 bit ADC. Untuk pembacaan luaran PV dapat dirumuskan seperti persamaan berikut:
𝑉𝑜𝑙𝑡 = (𝑉𝑜𝑢𝑡 × 5
1023) × 5 ……(1) Vout merupakan pembacaan pada analogread Arduino. Sensor tegangan ini dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan pembacaan tegangan yang diinginkan. Dengan menggunakan persamaan berikut:
𝑣2= 𝑅2𝑖 = 𝑅2 𝑣1
𝑅1+𝑅2 ……(2) [8] C. Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan merupakan modul ACS712 untuk mendeteksi besar arus yang mengalir lewat blok terminal. Sensor ini dapat mengukur arus positif dan negatif dengan kisaran -5A sampai 5A. Sensor ini memerlukan suplai tegangan sebesar 5V. Untuk membaca nilai tengah (nol Ampere) tegangan sensor diset pada 2.5V yaitu setengah kali tegangan sumber tegangan VCC = 5V. Pada polaritas negatif pembacaan arus -5A terjadi pada tegangan 0,5V. Tingkat perubahan tegangan berkorelasi linear terhadap besar arus sebesar 400 mV/Ampere.
Gambar 2 menunjukkan pinout sensor arus ACS712. Hasil pembacaan dari modul sensor arus perlu disesuaikan kembali dengan pembacaan nilai arus sebenarnya yang dihasilkan oleh panel surya. Modul ACS712 memiliki sensitifitas tegangan sebesar 66-185 mV/A [9].
Gambar 2 Pinout sensor ACS712-5A[10]
Tabel 1 Pin Description ACS712-5A [10]
Sama halnya dengan sensor tegangan, sensor arus memiliki jangkauan pembacaan mulai dari 0 (pada input 0V input) sampai 1023 (pada input 5V) dengan resolusi sebesar 0,0049V. Pembacaan sensor arus, I pada analogread dirumuskan sebagai berikut:
𝐼 = 5 1023×
𝑉𝑜𝑢𝑡−2.5
0.185 ……(3) D. Arduino Nano328P
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform electronic open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan. Nama Arduino juga tidak hanya dipakai untuk menamai board rangkaiannya saja, tetapi juga untuk menamai bahasa dan software pemrogramannya atau IDE [11].
Arduino Nano adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino Nano mempunyai 14 pin digital input/output, 6 masukan analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino Nano memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya [12].
E. LoRa SX1278 Ra-02
LoRa Ra-02 adalah modul transmisi nirkabel yang dapat digunakan untuk komunikasi spektrum jarak jauh dan sangat panjang. LoRa yang dikembangkan oleh Semtech yang memiliki kemampuan jarak jauh, hemat daya, dan komunikasi dengan kapasitas rendah dapat dioperasikan pada frekuensi 433-MHz, 868- MHz, atau 915-MHz tergantung pada area yang tersebar [13].
F. RSSI
Receiver Signal Strenght Indicator atau disingkat dengan RSSI adalah kemampuan mengukur kekuatan menangkap sinyal radio. Nilai RSSI ditunjukkan dalam nilai nilai dBm negatif. Nilai ini berkaitan dengan kekuatan sinyal seluler dari tower modem. Nilai semakin tinggi siyal lebih baik. Angka pasti bervariasi antara operator seluler. Namun, -70 dBm dan nilai-nilai yang lebih tinggi biasanya berfungsi sebagai modem
Pin
Number Pin Name Pin Description 1&2 IP+ +ve terminals for sensing
current
3&4 IP- -ve terminals for sensing current
5 GND Signal Ground
6 FILTER External Capacitor (to set the bandwidth)
7 VIOUT Analog Output
di daerah jangkauan yang sangat baik [14]. Adapun nilai kekuatan suatu sinyal RSSI dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Kekuatan sinyal dan keteranga RSSI [15]
Nilai perhitungan dari RSSI dapat diperoleh sebagai berikut: 𝑅𝑆𝑆𝐼 = 𝐴 − 10 𝑛 𝑙𝑜𝑔 𝑑
Dimana,
A = kekuatan sinyal penerima dengan jarak 1 m n = indeks path loss
d = target jarak G. Buzzer Aktif
Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang berfungsi mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya, prinsip kerja buzzer hamper serupa dengan speaker. Buzzer terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus polaritas magnetnya karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakan diafragma secara bolak - balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat [16].
H. LCD 16x2 dan I2C
LCD merupakan modul elektronik media tampilan dengan menggunakan Kristal cair sebagai penampil utama. LCD 16x2biasanya digunakan diberbagai alat. Alasan menggunakan LCD adalah murah, mudah di program, tidak memiliki batasan karakter, dapat dibuat animasi [17].
Komunikasi I2C (Inter-Integrated Circuit) merupakan koneksi dibuat untuk menyediakan komunikasi antara perangkat-perangkat terintegrasi, seperti sensor, RTC, dan juga EEPROM. Komunikasi I2C bersifat synchronous namun berbeda dengan SPI karena I2C menggunakan protokol dan
hanya menggunakan dua kabel untuk komunikasi, yaitu Sychronous clock (SCL) dan Sychronous data (SDA). Secara berurutan data dikirim dari master ke slave kemudian (setelah komunikasi master ke slave selesai) dari slave ke master [18].
III. METODOLOGI
Pada penelitian ini akan dibuat perangkat keras yang terdiri dari perangkat utama dan perangkat tambahan. Metodo;ogi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Metode Penelitian yang Digunakan Pada Gambar 3 pertama-tama akan dilakukan meninjau penelitian-penelitian terdahulu, selanjutnya akan dilakukan perencanaan sistem yang akan dibuat, kemudian menentukan spesifikasi dan komponen-komponen, serta metode pengujian. Kemudian merancang sistem, memverifikasikan kerja tiap komponen yang akan digunakan, mengimplementasikan sistem yang telah dirancang menjadi alat yang siap diuji, dan melakukan pengujian alat.
A. Diagram Blok K-POWERS
Blok diagram sistem berguna untuk mempermudah pembuatan alat dan pengolahan data sensor. Selain itu, diagram blok juga berguna untuk mempermudah pembagian kinerja setiap bagian sistem dan pembaca kinerja sistem secara keseluruhan. Gambar 4 dibawah ini menunjukkan diagram blok perancangan di dalam pembuatan sistem pemantauan K-POWERS.
Kekuatan
Sinyal Keterangan
-30 dBm Luar
Biasa Mendapatkan kekuatan maksimal
-67 dBm Sangat Baik
Kekuatan sinyal minimum untuk aplikasi yang memerlukan sangat mudah. Pengiriman data tepat
waktu
-70 dBm Baik Kekuatan sinyal minimum untuk pengiriman paket
-80 dBm Tidak Baik
Kekuatan sinyal minimum untuk konektivitas dasar. Pengiriman
paket mungkin tidak dapat diandalkan -90 dBm Buruk
Mendeteksi atau tenggelam dalam kebisingan. Setiap fungsi
Gambar 4 Blok diagram sistem keseluruhan K-POWERS
Pada Gambar 4 merupakan blok diagram sistem dari K-POWERS. Pertama sistem konversi energi akan mengubah panas matahari menjadi listrik, kemudian akan tegangan yang dihasilkan akan diturunkan menjadi 17.1V, selanjutnya akan dilakukan pembacaan nilai ADC oleh sensor tegangan dan arus, yang akan diolah pada mikrokontroler menjadi nilai besaran listrik. Setelah menjadi besaran listrik nilai tersebut akan dikirimkan LoRa transmitter pada LoRa receiver. Setelah diterima oleh LoRa receiver, besaran listrik yang diterima akan dipisahkan sesuai dengan tipe besaran listriknya, selanjutnya besaran listrik akan ditampilkan pada LCD. Buzzer akan berbunyi ketika baterai terisi penuh atau 100%.
B. Cara Kerja Sistem Telemetri 1. Prinsip Kerja Sistem Telemetri
Prinsip kerja dari seluruh sistem telemetri pada K-POWERS dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Diagram sistem transmitter dan receiver Gambar 5 merupakan blok diagram sistem telemetri yang akan dibuat. Pada bagian transmitter terdapat mikrokontroler, modul LoRa, serta lima buah sensor diantaranya tiga buah sensor tegangan dan dua buah sensor arus. Sensor-sensor tersebut berfungsi sebagai pembacan nilai tegangan dan arus. Hasil pembacaan dari sensor-sensor kemudian akan dilakukan pengolahan data pada mikrokontroler, setelah dilakukan pengolahan kemudian data sensor akan dikirim menggunakan
transmitter LoRa. Sedangkan pada bagian receiver terdapat mikrokontroler, LCD 16x2, buzzer, dan modul LoRa. Hasil pembacaan sensor yang telah dikirim transmitter, kemudian akan diterima receiver dan akan diolah menggunakan mikrokontroler, data yang diterima akan dipisahkan sesuai dengan tipe variabel dan nilainya. Setelahnya akan ditampilkan pada LCD 16x2.
2. Rangkaian Transmitter
Rangkaian transmitter yang dibuat terdiri dari rangkaian sensor, modul LoRa Ra-02 transmitter, mikrokontroler Arduino Nano328P.
Rangkaian sensor terdiri dari sensor tegangan dan sensor arus ACS712. Sensor tegangan dan sensor arus akan membaca nilai ADC pada pin analog yang digunakan. Kemudian nilai ADC akan dikonversi menjadi nilai tegangan dan nilai arus berdasarkan persamaan 1 dan 3. Cara kerja dari sistem transmitter ini dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 flowchart Transmitter
Gambar 6 merupakan flowchart dari transmitter yang berfungsi sebagai pengirim data ke rangkaian receiver. Pertama-tama akan dilakukan inisialisasi terhadap sensor-sensor yang digunakan, dan modul LoRa. Kemudian mikrokontroler melakukan konfigurasi modul LoRa transmitter, dan ADC untuk pengiriman dan membaca data tegangan, arus, tegangan baterai dan tegangan baterai. Selanjutnya sensor-sensor menerima masukan dan membaca nilai tegangan dan arus dalam bentuk nilai ADC, nilai pembacaan ADC yang telah dibaca akan dikonversi menjadi nilai besaran tegangan, arus. Kemudian nilai besaran tegangan, arus, akan dikirimkan pada receiver melalui modul LoRa transmitter.
3. Rangkaian Receiver
Rangkaian receiver yang dibuat terdiri dari modul LoRa Ra-02 bagian receiver, mikrokontroler Arduino Nano328P,
penampil LCD dan buzzer notifikasi. Cara kerja dari sistem receiver ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 flowchart Receiver
Modul LoRa Ra-02 receiver digunakan sebagai penerima data pembacaan sensor tegangan dan sensor arus dari rangkaian LoRa transmitter yang kemudian dibaca oleh Arduino. Arduino membaca data pembacaan sensor dari modul LoRa Ra-02. Komunikasi SPI digunakan Arduino untuk membaca data dari LoRa receiver, setelah data diterima Arduino alan melakukan pengolahan data, lalu akan ditampilkan pada LCD 16x2. Bila nilai persentase baterai terdeteksi 100% maka buzzer akan memberikan notifikasi pada user dan tampilan pada LCD akan berkedip.
C. Skematik Sistem Telemetri
Dibawah ini merupakan skematik sistem telemetri pada K-POWERS.
1. Skematik Transmitter
Pada bagian transmitter terdapat beberapa komponen utama yang akan digunakan, seperti Arduino Nano328P, Modul LoRa SX1278, dan sensor-sensor. Berikut ini adalah skematik bagian transmitter.
Gambar 8 Skematik bagian transmitter
Pada Gambar 8 terdapat komponen-komponen yang berperan sebagai pemancar dan pusat pembacaan tegangan dan arus. Pada skematik diatas terdapat Arduino nano328P sebagai mikrokontroler, modul LoRa sebagai media komunikasi pengiriman data, sensor tegangan untuk melakukan pembacaan tegangan, dan sensor arus ACS712 untuk melakukan pembacaan nilai arus yang mengalir dari keluaran sistem konversi K-POWERS.
2. Skematik Receiver
Pada bagian receiver terdapat beberapa komponen utama yang akan digunakan, seperti Arduino Nano328P, Modul LoRa SX1278, buzzer dan LCD 16x2. Berikut ini adalah skematik bagian receiver.
Gambar 9 Skematik bagian receiver
Pada Gambar 3.3 terdapat komponen-komponen yang berperan sebagai penerima dan pemantauan oleh pengguna. Pada skematik diatas terdapat Arduino nano328P sebagai mikrokontroler, modul LoRa sebagai media komunikasi penerima data, LCD sebagai penampi nilai tegangan, arus, daya, persentase dan tegangan baterai, serta buzzer sebagai notifikasi untuk pengguna.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Implementasi
Berikut ini adalah hasil implementasi dari sistem telemetri K-POWERS yang sudah dijelaskan pada perancangan. Hasil implementasi sistem telemetri dapat dilihat pada Gambar 10.
(a) Kit transmitter (b) Kit receiver Gambar 10 Hasil implementasi sistem telemetri
K-POWERS
Gambar 10 (a) merupakan transmitter, pada transmitter terdapat saklar ON/OFF untuk menghidupkan dan mematikan sistem pada kit transmitter, lalu terdapat saklar yang memiliki tiga buat keadaan yaitu “0” keadaan OFF, “I” keadaan charging, dan “II” keadaan discharging, lalu port USB Arduino dan antena.. Terdapat pula indikator baterai, port untuk antena dan output baterai. Sedangkan Gambar 10 (b) merupakan receiver, pada receiver terdapat LCD 16x2 sebagai tampilan data monitoring, tombol reset dan saklar ON/OFF. Kemudian terdapat pula buzzer sebagai notifikasi untuk pengguna, lalu port USB Arduino dan antena.
B. Pengujian dan Pembahasan 1. Pengujian Sensor Arus ACS712
Proses pengujian dilakukan dengan memberikan sebuah power suplai dan beban berupa resistor kapur pada input sensor kemudian pada pin oiutput dihubungkan dengan pin analog Arduino. Kemudian dilakukan pengaturan nilai input dari power suplai yang dipakai, lalu nilai tegangan input akan dibaca sebagai nilai ADC oleh pin analog Arduino. Nilai ADC tersebut akan dikonversi menjadi nilai tegangan berdasarkan persamaan (3). Dibawah ini merupakan hasil pembacaan dan skematik sensor arus ketika dilakukan pengujian.
Gambar 11 Skematik Pengujian Sensor Arus ACS712 Dari hasil pembacaan sensor yang dilakukan lalu akan dibandingan dengan pembacaan pada power supply. Dibawah ini merupakan grafik perbandingan antara pembacaan sensor dan pembacaan pada power supply.
Gambar 12 Grafik Perbandingan Pembacaan Sensor Arus dengan Serial Monitor dan Pembacaan Pada Power
Supply
Pada Gambar 12 terlihat bahwa data yang diterima sudah mendekati data yang diinginkan. Setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan nilai persentasi kesalahan dari pembacaan nilai arus pada sensor didapatkan nilai galat maksimum sebesar 6.3%, galat minimum sebesar 0%, dan rata-rata galat adalah 1.4%. Dari pengujian yang telah dilakukan ini, dapat disimpulkan bahwa sensor arus ini dapat digunakan dalam sistem telemetri yang telah dirancang. Hal tersebut dikarenakan sensor arus yang digunakan masih dalam rentang toleransi masih bagus.
2. Pengujian Sensor Tegangan
Proses pengujian dilakukan dengan memberikan sebuah power suplai pada input sensor kemudian pada pin oiutput dihubungkan dengan pin analog Arduino. Kemudian dilakukan pengaturan nilai input dari power suplai yang dipakai, lalu nilai tegangan input akan dibaca sebagai nilai ADC oleh pin analog Arduino. Nilai ADC tersebut akan dikonversi menjadi nilai tegangan berdasarkan persamaan (1). Dibawah ini merupakan hasil pembacaan dan skematik sensor tegangan ketika dilakukan pengujian.
Gambar 13 Skematik Pengujian Sensor Tegangan Dari hasil pembacaan sensor yang dilakukan lalu akan dibandingan dengan pembacaan multimeter. Dibawah ini
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Aru s (A)
merupakan grafik perbandingan antara pembacaan sensor dan pengukuran dengan multimeter.
Gambar 14 Grafik Perbandingan Pembacaan Sensor Tegangan dengan Serial Monitor dan Pengukuran
Multimeter SANWA
Pada Gambar 14 terlihat bahwa data yang diterima sudah mendekati data yang diinginkan. Setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan nilai persentasi kesalahan dari pembacaan nilai tegangan sensor didapat nilai galat maksimum sebesar 6.3%, galat minimum sebesar 0%, dan rata-rata galat adalah 1.0%. Dari pengujian yang telah dilakukan ini dapat disimpulkan bahwa sensor tegangan ini dapat digunakan dalam sistem telemetri yang telah dirancang. Hal tersebut dikarenakan sensor tegangan yang digunakan masih dalam rentang toleransi masih bagus.
3. Pengujian LoRa Ra-02
Pengujian yang dilakukan untuk modul LoRa SX1278 adalah untuk mengetahui nilai penguatan yang terjadi ketika pengiriman data yang dibutuhkan. Pengujian ini dilakukan dengan jarak yang berbeda-beda antara transmitter dan receiver. Pengujian dilakuan berdasarkan metode line of sight. Pengujian nilai RSSI pada modul LoRa dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Hasil pengujian nilai RSSI
No Jarak (m) Pembacaan Nilai RSSI Melalui Serial Monitor (dBm) 1 0 -54 2 26 -60 3 50 -63 4 83 -71 5 109 -77 6 124 -83 7 140 -84 8 162 -97 9 179 -108 10 195 -108 11 209 -108 12 220 -109
Pada Tabel 3 didapatkan jarak yang sejauh 220 ketika melakukan pengiriman data. Nilai RSSI akan semakin besar jika transmitter dan receiver saling berdekatan, sebaliknya nilai RSSI akan semakin kecil jika semakin jauh jarak transmitter dan receiver. Hal lain yang menyebabkan nilai RSSI yang dihasilkan semakin kecil dikarenakan adanya penghalang ketika pengujian serta adanya paket data yang loss. Semakin kecilnya nilai RSSI yang didapatkan suatu receiver akan menyebabkan besarnya penggunaan daya yang diperlukan pada sisi receiver untuk menerima data yang dikirimkan oleh transmitter. Nilai RSSI pada Tabel 3 dapat ditinjau dengan menggunakan Tabel 2. Pada jarak 0-50 meter modul LoRa masih dalam keadaan sangat baik dalam pengiriman data, pada jarak 83-109 meter modul LoRa dalam keadaan baik, akan tetapi pada jarak 124-220 meter modul LoRa sudah dalam keadaan buruk dalam pengiriman data, yang berarti modul LoRa masih bisa mengirimkan data akan tetapi, membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menerima yang yang dikirim. Dari hasil verifikasi nilai RSSI diatas dapat disimpulkan bahwa modul LoRa yang digunakan masih dalam keadaan bagus dan dapat digunakan sebagai media komunikasi dalam pengiriman dan penerimaan data dalam sistem telemetri yang telah dirancang.
Setelah dilakukan pengujian RSSI pada modul LoRa, kemudian dilakukan pemeriksaan pengiriman data dari transmitter menuju penerima bagian receiver. Hasil pengujian pengiriman dan penerimaan data sensor oleh modul LoRa dapat dilihat pada Gambar 15 dan Gambar 16.
Gambar 15 Cuplikan pengiriman data sensor Transmitter
Gambar 16 Cuplikan penerimaan data sensor pada receiver
Gambar 15 merupakan cuplikan dari pengujian pengiriman data sensor yang berada di node transmitter. Terdapat enam jenis data yang dikirimkan yaitu nilai tegangan keluaran PV1, tegangan keluaran PV2, arus keluaran PV1, arus
0 5 10 15 20 25 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Te gan gan (V) Pembacaan Multimeter (V) Pembacaan Sensor (V)
keluaran PV2, nilai tegangan baterai, dan urutan paket yang dikirim. Sedangkan pada Gambar 16 merupakan cuplikan dari pengujian penerimaan data yang dikirimkan node transmitter terhadap node receiver. Terdapat enam jenis data yang diterima yaitu nilai tegangan keluaran PV1, tegangan keluaran PV2, arus keluaran PV1, arus keluaran PV2, nilai tegangan baterai, dan urutan paket yang dikirim serta nilai RSSI yang diterima oleh node receiver. Pada Gambar 16 nilai RSSI yang diterima oleh receiver sebesar ± -40dBm, hal ini menunjukan bahwa pada sisi receiver tidak memerlukan daya yang cukup besar ketika menerima data dari sisi transmitter yaitu sebesar 100x10-9 Watt. Dari pengujian ini dapat disimpulkan bahwa pengujian pengiriman data oleh node transmitter berhasil mengirimkan data sensor ke node receiver tanpa terjadi kegagalan data, serta pada bagian node receiver dapat menerima data tanpa adanya loss paket. Pengiriman data yang dikirimkan pada pengujian menggunakan waktu pengiriman selama 20 detik.
C. Hasil Implementasi
Setelah dilakukan pengujian tiap sensor dan modul LoRa yang digunakan. Kemudian dilakukan implementasi. Setelah dilakukan implementasi maka didapatkan hasil pembacaan sensor sebagai berikut.
Gambar 17 Cuplikan pembacaan sensor pada tampilan LCD
Gambar 17 merupakan cuplikan tampilan LCD yang menampilkan nilai besaran listrik yang telah dilakukan pengolahan oleh mikrokontroler. LCD akan menampilkan nilai tegangan, arus, daya, tegangan baterai dan persentase baterai secara berurutan. Tampilan antar besaran lsitrik memiliki jeda ±3 detik. Dari Gambar 17 dapat disimpulkan bahwa LCD yang digunakan pada sistem telemetri dapat memberikan tampilan sebagai interface untuk pengguna.
D. Hasil Pengiriman Data
Pengujian dilakukan untuk melihat sistem telemetri yang sudah dibuat berjalan dengan baik atau tidak. Berikut ini adalah data monitoring ketika dilakukan pengisian baterai pack.
Gambar 18 Perbandingan tegangan luaran PV dan tegangan output DC Buck Converter saat pengisian baterai pack
Gambar 19 Pembacaan tegangan berdasarkan data monitoring saat pengisian baterai pack
Gambar 20 Pembacaan arus berdasarkan data monitoring saat pengisian baterai pack
Pada Gambar 18, 19, dan 20, pengambilan data diambil setiap 5 menit sekali selama 120 menit. Pada saat pengiriman data, hasil pembacaan sensor pada bagian transmitter yang terbaca akan langsung dikirimkan pada bagian receiver, dan data yang diterima sama seperti data yang dikirimkan. Pada
0 5 10 15 20 25 Me n it 0 Me n it 10 Me n it 20 Me n it 30 Me n it 40 Me n it 50 Me n it 60 Me n it 70 Me n it 80 Me n it 90 Me n it 100 Me n it 110 Me n it 120 Te gan gan (V) Waktu (menit) Pembacaan tegangan input (V) Pembacaan tegangan output (V) berdasarkan multimeter 15,8 15,9 16 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 16,6 16,7 16,8 Te gan gan (V) Waktu (menit) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 me n it 0 me n it 10 me n it 20 me n it 30 me n it 40 me n it 50 me n it 60 me n it 70 me n it 80 me n it 90 me n it 100 me n it 110 me n it 120 Aru s (A) Waktu (menit)
pengiriman data kit transmitter membutuhkan waktu 2 detik dalam pengimannya, sedangkan pada pengiriman paket kit transmitter membutuhkan waktu sekitar 22 detik. Pada Tabel 4.4 nilai RSSI saat melakukan monitoring memiliki rata-rata sebesar -50 dBm. Dari nilai rata-rata nilai RSSI yang didapatkan jika ditinjau dari Tabel 2.4, sistem telemerti yang telah dibuat berapa pada tipe “Sangat Baik” yang berarti kekuatan sinyal minimum untuk aplikasi yang memerlukan sangat mudah, serta pengiriman data tepat waktu. Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa sistem monitoring yang dibuat sudah berfungsi sebagaimana mestinya.
V. KESIMPULAN
Untuk membentuk sebuah sistem telemetri diperlukan minimal 2 jenis node, yaitu node transmitter dan note receiver. Node transmitter terdiri dari komponen sensor yaitu sensor tegangan dan sensor arus, Arduino Nano, modul LoRa Ra-02, dimana komponen sensor terhubung dengan Arduino menggunakan jalur pada PCB. Sedangkan node receiver terdiri dari Arduino nano, modul LoRa Ra-02, Buzzer dan LCD 16x2 yang sudah terkoneksi dengan modul I2C.
Sistem yang telah diimplementasikan berhasil mengambil data dari sisi node transmitter, dimana node transmitter mengambil data menggunakan sensor arus dan sensor tegangan. Node transmitter mengambil data dari sensor menggunakan Arduino nano yang kemudian akan menggunakan protokol komunikasi LoRa dengan perangkat LoRa Ra-02 SX1278 menjadi penghubung komunikasi nirkabel antar node transmitter dan node receiver dimana node transmitter dapat mengirimkan data kepada node receiver. Selanjutnya node receiver berhasil menerima data yang dikirimkan node transmitter menggunakan modul LoRa Ra-02 SX1278. Selain itu node receiver juga berhasil menampilkan data pada LCD 16x2 dan memberikan notifikasi kepada user berupa suara “beep” dari buzzer ketika kondisi baterai terisi penuh.
Dari pembacaan sensor yang dilakukan, pada sensor arus ACS712 memiliki nilai error rata-rata sebesar 1.4%, sedangkan pada sensor tegangan DC memiliki nilai error rata-rata sebesar 1%. Kemudian pada pengiriman data sensor dengan LoRa tidak terjadi kegagalan pengiriman atau loss data, hanya saja jarak dapat mempengaruhi delay dan nilai penguatan pengiriman data. Semakin jauh jarak pengiriman nilai penguatan pada LoRa akan semakin besar, dan delay pengiriman akan semakin lama. Jumlah node transmitter dan node receiver yang digunakan pada penelitan ini masing-masing hanyalah satu perangkat. Diharapkan untuk kedepannya dapat menggunakan jumlah node transmitter dan node receiver lebih dari satu. Kemudian protokol komunikasi pada penelitian ini menggunakan protokol komunikasi LoRa. Diharapkan untuk kedepannya dapat menggunakan protokol komunikasi lainnya untuk bisa dijadikan sebagai perbandingan.
VI. REFERENSI
[1] H. Susanto, R. Pramana and M. Mujahidin, "PERANCANGAN SISTEM TELEMETRI
WIRELESS UNTUK MENGUKUR SUHU DAN KELEMBABAN BERBASIS ARDUINO UNO R3 ATMEGA328P DAN XBEE PRO," Jurnal Sustainable: Jurnal Hasil Penenlitian & Industri Terapan, vol. 4, 2013.
[2] M. A. Wastharini, "Perancangan dan Implementasi Sistem Telemetri Suhu Ruangan Berbasis
Mikrokontroler.Institut Teknologi Telkom," 2010. [3] F. Carden, R. Jedlicka and R. Hendry, Telemetry
System engineering, London: Artec House, Inc, 2002. [4] R. B. D. Wihadi, I. and F. F. I. W. S. Respatia,
"SISTEM AKUISISI DATA DAN MONITORING PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU," in Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST), Yogyakarta, 2016.
[5] B. P. Lapanporo, "Prototipe Sistem Telemetri Berbasis Sensor Suhu dan Sensor Asam untuk Pemantauan Kebakaran Lahan," vol. 1, 2011.
[6] H. B. Glasgow, J. Burkholder, R. R. E. M., A. J. Lewitus and J. E. Kleinman, "Real Time Remote Monitoring of Water Quality: A review of Current Applications, and Advantancements in Sensor, Telemtry, and Computing Technologies," Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, vol. 300, 2004.
[7] I. M. Sudana, "Alat Ukur Kadar Air Dalam Tanah (Soil Tester) Berbasis Mikrokontroler At89c51," Jurnal Teknik Elektro, vol. 2.
[8] D. D. N. S. d. A. S. S. W. N. Saputra, "PROTOTYPE PV DC DENGAN PENGGERAK TENAGA
ANGIN".
[9] "Datasheet ACS712," Agustus 2020. [Online]. Available:
http://www.allegromicro.com/~/media/file/datasheets/ acs712-datasheet.ashx.
[10] E. Hub, "Interfacing ACS712 Current Sensor with Arduino – Measure Current with Arduino," 10 Agustus 2020. [Online]. Available:
https://www.electronicshub.org/interfacing-acs712-current-sensor-with-arduino/.
[11] M. Y. Mustar, P. I. Santos and R. Hartanto, "PERANCANGAN MODEL INTERAKSI MANUSIA DAN ROBOT DALAM BENTUK
TAMPILAN VISUAL PADA KOMPUTER," in Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia, Yogyakarta, 2014.
[12] H. Muchtar and A. Hidayat, "Implementasi Wavecom Dalam Monitoring Beban Listrik Berbasik
Mikrokontroler," Jurnal Teknologi, 2017. [13] P. T. Rizky, Sistem Pemberi Pakan Hewan
Pemeliharaan Dengan Kendali Jarak Jauh LoRa, Yogyakarta: Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma, 2019.
[14] ---, "RSSI," 2018. [Online]. Available:
https://wiki.teltonika-networks.com/view/RSSI. [Accessed 12 September 2020].
[15] ---, "Understanding RSSI," 2019. [Online]. Available: https://www.metageek.com/training/resources/underst anding-rssi.html. [Accessed 12 September 2020]. [16] A. M. Chaudhari, A. P. Sonar, T. K. Sayyad, S. A.
Gawali and K. S. Kumavat, "Smart System for Human Presence Detection and Alerting Gas Leakage," vol. 178, 2017.
[17] M. A. Mazidi, The Microcontroller and Embedded System: Using Assembly and C, Nwe Jersey: Pearson Education, Inc., 2017.
[18] L. Fisika, "Pengantar Modul 9 I2C Komunikasi I2C," Jakarta, UI.
![Tabel 2 Kekuatan sinyal dan keteranga RSSI [15]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4083270.3043752/3.918.67.444.180.481/tabel-kekuatan-sinyal-keteranga-rssi.webp)
