viii
INTISARI
Faktor yang sangat penting dalam membuat sebuah greenhouse adalah dimana pengguna harus mengetahui kondisi yang ada di dalam greenhouse tersebut .Greenhouse
yang ada saat ini tidak bisa dimonitor secara otomatis, sehingga untuk mengetahui kondisi
greenhouse harus melihat secara langsung dan data yang diperoleh tidak dapat direkam atau disimpan secara otomatis. Oleh karena itu sistem yang secara otomatis dapat memantau dan menyimpan semua data dalam greenhouse pada computer dibuat.
Sistem ini menggunakan modul pengiriman XBee Pro S2B untuk mengirimkan data secara wireless dari sistem kontrol ke komputer untuk ditampilkan di interface software matlab agar pengguna mudah dalam melihat. Sistem akan mengirim data setiap 10 detik, setelah itu data akan disimpan secara otomatis berdasarkan tanggal pengiriman.
Modul XBee Pro S2B untuk sistem telemetri monitoring kondisi greenhouse
berhasil dibuat dan sudah diuji dengan jarak maksimal 115 meter untuk pengiriman paket data. Data yang dimonitor adalah waktu, tanggal, suhu, kelembaban udara, kelembaban tanah, status control, pompa air, humidifier dan air cooler.
ix
ABSTRACT
A very important factor in making a greenhouse is that user must know the conditions which exist in the greenhouse. The current greenhouse can’t be monitored automatically, so to find out the condition of the greenhouse the user should directly monitor it and the data obtained could not be recorded or stored automatically. Since the data obtained could not be recorded or stored automatically, therefore a system that could automatically monitor and save all data in the greenhouse on the computer was created.
This system uses shipping module XBee Pro S2B to send the wireless data from the control system to the computer. After that, the data will be displayed in the matlab software interface so the user can easily see the data. The system will transmit data every 10 seconds. After that, the data will be saved automatically based on delivery date.
XBee Pro S2B module for telemetry system monitoring the condition of the greenhouse was successfully created and had already tested with the maximum distance of 115 meters for data packet delivery. Monitored data is the time, date, temperature, air humidity, soil moisture, status control, water pump, humidifier and air cooler.
i
TUGAS AKHIR
SISTEM TELEMETRI AKUISISI DATA
GREENHOUSE
MENGGUNAKAN XBee Pro S2B
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh :
RAYENDRA EGA SATRIA NIM : 125114007
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
FINAL PROJECT
GREENHOUSE DATA ACQUISITION TELEMETRY SYSTEM
USING XBee Pro S2B
In a partial fulfilment of the requirements For the degree of Sarjana Teknik Department of Electrical Engineering
Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University
RAYENDRA EGA SATRIA NIM :125114007
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO :
Ini hidupku, aku penentu kesuksesan hidupku,
is my decision and my action , or nothing at all
Skripsi ini kupersembahkan untuk…..
Yesus Kristus Juru Slamat & Pembimbingku yang Setia
Bapak, Ibu dan Adikku
Kekasihku yang Memberikan Semangat
viii
INTISARI
Faktor yang sangat penting dalam membuat sebuah greenhouse adalah dimana pengguna harus mengetahui kondisi yang ada di dalam greenhouse tersebut .Greenhouse
yang ada saat ini tidak bisa dimonitor secara otomatis, sehingga untuk mengetahui kondisi
greenhouse harus melihat secara langsung dan data yang diperoleh tidak dapat direkam atau disimpan secara otomatis. Oleh karena itu sistem yang secara otomatis dapat memantau dan menyimpan semua data dalam greenhouse pada computer dibuat.
Sistem ini menggunakan modul pengiriman XBee Pro S2B untuk mengirimkan data secara wireless dari sistem kontrol ke komputer untuk ditampilkan di interface software matlab agar pengguna mudah dalam melihat. Sistem akan mengirim data setiap 10 detik, setelah itu data akan disimpan secara otomatis berdasarkan tanggal pengiriman.
Modul XBee Pro S2B untuk sistem telemetri monitoring kondisi greenhouse
berhasil dibuat dan sudah diuji dengan jarak maksimal 115 meter untuk pengiriman paket data. Data yang dimonitor adalah waktu, tanggal, suhu, kelembaban udara, kelembaban tanah, status control, pompa air, humidifier dan air cooler.
ix
ABSTRACT
A very important factor in making a greenhouse is that user must know the conditions which exist in the greenhouse. The current greenhouse can’t be monitored automatically, so to find out the condition of the greenhouse the user should directly monitor it and the data obtained could not be recorded or stored automatically. Since the data obtained could not be recorded or stored automatically, therefore a system that could automatically monitor and save all data in the greenhouse on the computer was created.
This system uses shipping module XBee Pro S2B to send the wireless data from the control system to the computer. After that, the data will be displayed in the matlab software interface so the user can easily see the data. The system will transmit data every 10 seconds. After that, the data will be saved automatically based on delivery date.
XBee Pro S2B module for telemetry system monitoring the condition of the greenhouse was successfully created and had already tested with the maximum distance of 115 meters for data packet delivery. Monitored data is the time, date, temperature, air humidity, soil moisture, status control, water pump, humidifier and air cooler.
x
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
rahmat-Nya. Berkat Kasih dan KaruniaNya selama menjalani proses pembuatan tugas akhir ini,
penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Sistem Telemetri Akuisisi Data
GreenhouseMenggunakan Xbee Pro S2B”.
Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Teknik (S.T) bagi mahasiswa program S-1 Jurusan Teknik Elektro Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta. Selama proses penyusunan proposal ini, penulis banyak
mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan
terimakasih kepada:
1. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Bapak Dr. Ir. M. Linggo Sumarno, M.T., selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang
telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan.
3. Bapak Martanto, M.T., dan Bapak Joko Untoro, S.Si., M.T., yang telah memberikan
saran dan kritik dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir.
4. Seluruh dosen Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat kepada
penulis selama kuliah.
5. Bapak, ibu dan adikku yang telah memberikan perhatian dan dukungan.
6. Rosana Indriastuti yang telah memberikan semangat untuk segera menyelesaikan
penulisan tugas akhir ini.
7. Seluruh teman-teman prodi Teknik Elektro angkatan 2012 atas kerjasama dan
kebersamaannya selama menjalani studi.
8. Kawan-kawan penggembira dan penyemangat kos 21 yang memberikan dukungan.
9. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan,
xii
DAFTAR ISI
Halaman Sampul(Bahasa Indonesia) ... i
Halaman Sampul(Bahasa Inggris) ... ii
Lembar Persetujuan ... iii
Lembar Pengesahan ... iv
Halaman Persembahan ... v
Lembar Pernyataan Keaslian Karya ... vi
Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah ... vii
Intisari ... viii
Abstract ... ix
Kata Pengantar ... x
Daftar Isi ... xii
Daftar Gambar ... xv
Daftar Tabel ... xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ... 1
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Metodologi Penelitian ... 2
BAB II DASAR TEORI 2.1 Sistem Telemetri ... 4
2.2 Sistem Akuisisi Data ... 4
2.3 Greenhouse ... 4
2.3.1 Tanaman Hias Ruangan ... 5
2.3.2 Suhu Udara ... 6
2.3.3 Kelembaban Udara ... 6
2.3.4 Kelembaban Tanah ... 6
2.4 XBee Pro S2B ... 7
2.4.1 Fitur-fitur XBee Pro S2B ... 7
2.4.2 Spesifikasi XBee Pro S2B ... 7
xiii
2.4.4 XBee Usb Adapter dan Software X-CTU ... 9
2.4.5 XBee Shield ... 10
2.4.6 Komunikasi Serial ... 10
2.4.7 PAN ID ... 11
2.4.8 API ... 12
2.4.9 IDLE Mode ... 12
2.5 Topologi Point to Point ... 13
2.6 Software MATLAB ... 13
2.6.1 Sistem MATLAB ... 14
2.6.2 Karakteristik MATLAB ... 15
2.6.3Karkteristik Lingkungan Kerja MATLAB ... 16
2.7 LCD ... 18
2.8 Mikrokontroller Arduino Mega ... 19
2.9 Software Arduino ... 20
BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1 Arsitektur Sistem ... 22
3.2 Perancangan Subsistem Software ... 23
3.2.1 Diagram Alir Program Utama ... 25
3.2.2 Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data ... 25
3.2.3 Diagram Alir Pengiriman dan Penerimaan Paket Data ... 28
3.2.4 Diagram Alir Subrutin Penerima Data ... 29
3.2.5 Format Paket Data ... 30
3.2.6 Format Penyimpanan File ... 30
3.3 Perancangan Subsistem Hardware ... 33
3.3.1 Setting Konfigurasi XBee PRO S2B ... 33
3.3.2 LCD ... 35
3.3.3 Desain Greenhouse ... 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Bentuk Fisik Box Kontrol Pengiriman Data dan Sistem Elektronik ... 39
4.1.1 Bentuk Fisik Box ... 39
xiv
4.2 Pengujian Hardware ... 42
4.2.1 Pengujian Komunikasi XBee Pro S2B ... 42
4.2.2 Pengujian Timer dan Pengiriman Paket Data ... 46
4.2.3 Pengujian Timer dan Penerima Paket Data ... 47
4.2.4 Pengujian Interface ... 49
4.2.5 Pengujian Database ... 50
4.3 Pembahasan Perangkat Lunak ... 52
4.3.1 Program utama ... 52
4.3.2 Subrutim Pengiriman Paket Data ... 52
4.3.3 Subrutin Pengiriman Data Waktu dan Tanggal ... 52
4.3.4 Subrutin Pengiriman Status Pengendali ... 53
4.3.5 Subrutin Pengiriman Data Sensor... 53
4.3.6 Subrutin Penerima Paket Data ... 53
4.3.7 Paket Data ... 54
4.3.8 Penyimpanan Data ... 54
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan ... 57
5.2 Saran ... 57
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Diagram Blok Perancangan ... 3
Gambar 2.1 Modul XBee Pro S2B ... 7
Gambar 2.2 Konfigurasi pin XBee Pro S2B... 8
Gambar 2.3 XBee usb adapter dan kabel mini usb ... 9
Gambar 3.4 Tampilan software X_CTU ... 10
Gambar 2.5 XBee Shield ... 10
Gambar 2.6 Sistem data UART ... 11
Gambar 2.7 Paket data UART ditransmisikan melalui module XBee ... 11
Gambar 2.8 Software Matlab ... 13
Gambar 2.9 LCD Display ... 18
Gambar 2.10 Arduino Mega ... 20
Gambar 2.11 IDE Arduino ... 20
Gambar 3.1 Blok Diagram Seluruh Sistem ... 22
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Penelitian ... 22
Gambar 3.3 Tampilan GUI ... 24
Gambar 3.4 Tampilan Grafik GUI ... 25
Gambar 3.5 Diagram Alir Program Utama ... 26
Gambar 3.6 Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data ... 27
Gambar 3.7 Diagram Alir Pengiriman dan Penerimaan Paket Data ... 28
Gambar 3.8 Diagram Alir Subrutin Penerima Data ... 29
Gambar 3.9 Diagram Alir Penyimpanan Data ... 31
Gambar 3.10 Menampilkan Data ... 32
Gambar 3.11 Menghitung Memori Data ... 32
Gambar 3.12 Penampil Grafik dengan Data yang Hilang ... 33
Gambar 3.13 Hasil Test Komunikasi XBee Pertama ... 34
Gambar 3.14 Nomor Versi dan PAN ID ... 34
Gambar 3.15 Nomor PAN ID dan Serial Number ... 34
Gambar 3.16 Test Modem XBee kedua ... 34
Gambar 3.17 Versi Router dan Serial Number ... 35
Gambar 3.18 Router DH dan DL... 35
xvi
Gambar 3.20 Test XBee Pertama ... 35
Gambar 3.21 Rangkaian LCD Display ... 36
Gambar 3.22 Design prototype smart greenhouse ... 37
Gambar 3.23 Greenhouse Tampak Depan ... 38
Gambar 3.24 Greenhouse Tampak Atas ... 38
Gambar 3.25 Greenhouse Tampak Samping ... 38
Gambar 4.1 Bentuk Fisik Box Tampak Depan ... 40
Gambar 4.2 Bentuk Fisik Box Tampak Atas ... 40
Gambar 4.3 Bentuk Fisik Box Tampak Samping ... 40
Gambar 4.4 Bentuk Fisik Box Tampak Bawah ... 41
Gambar 4.5 XBee dan Shield XBee ... 41
Gambar 4.6 LCD ... 42
Gambar 4.7 XBee dan Usb Adapter ... 42
Gambar 4.8 XBee Menerima Data ... 44
Gambar 4.9 XBee Berkomunikasi Tanpa Data ... 44
Gambar 4.10 Penerima Data Error ... 45
Gambar 4.11 Program Pembacaan Paket Data ... 48
Gambar 4.12 Program Menampilkan Data Dalam Tabel ... 48
Gambar 4.13 Program Simpan Data Tabel ke Excel ... 49
Gambar 4.14 Pengujian Interface ... 50
Gambar 4.15 Hasil Data Excel yang Tersimpan ... 51
Gambar 4.16 Penampil Data Saat Pengambilan Paket Data ... 51
Gambar 4.17 Penampil Data Saat Tidak Ada Pengambilan Paket Data ... 51
Gambar 4.18 Menampilkan Data ... 55
Gambar 4.19 Menghitung Memori Data ... 56
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Spesifikasi XBee Pro S2B ... 7
Tabel 2.2 LCD Display ... 19
Tabel 2.3 Keterangan Tombol Pada Tampilan IDE Arduino ... 20
Tabel 3.1 Format Paket Data ... 30
Tabel 3.2 Tampilan Data di LCD ... 36
Tabel 4.1 Komunikasi Data Tanpa Error ... 44
Tabel 4.2 Komunikasi Data Error... 45
Tabel 4.3 Tampilan Tanggal Error ... 45
Tabel 4.4 Data Jarak pengambilan Paket Data ... 46
Tabel 4.5 Serial Monitor Pengiriman Paket Data ... 47
Tabel 4.6 Paket Data yang Diterima ... 48
Tabel 4.7 Timer Saat Tombol Kontrol Box Ditekan ... 49
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Tanaman memberikan udara yang sehat, sebab mengambil CO2 (gas asam arang)
yang dikeluarkan dari proses pernafasan untuk diubah menjadi O2 (zat asam) yang akan manusia dan binatang hirup kembali dalam proses pernafasan[1]. Maka diperlukan sebuah tempat dan alat yang digunakan untuk membuat bagaimana tanaman yang kita tanam dapat hidup secara maksimal yakni greenhouse dan sistem monitoring. Alat ini terdapat dua bagian, yaitu bagian pertama terdiri dari sistem kontrol yaitu greenhouse, sensor, pengendali kondisi greenhouse, bagian kedua terdiri dari sistem telemetri akuisisi data.
Pada sistem ini, penulis lebih berkonsentrasi pada bagian kedua yakni sistem telemetri akuisisi data. Terdapat banyak peneliti yang membuat sistem monitoring greenhouse, salah satunya yang sudah dilakukan oleh M. Syahrul Munir dalam penelitian yang berjudul “Rancangan Smart Greenhouse Dengan Teknologi Mobile Untuk Efisiensi Tenaga, Biaya Dan Waktu Dalam Pengelolaan Tanaman”. Dalam penelitiannya semua proses pemantauan oleh sensor diolah pada mikrokontroller kemudian data akan disimpan pada database server. Sistem pemantauan dan pengendalian sistem dapat dilakukan secara online dengan teknologi mobile berbasis web[2].
Menggunakan konsep yang sama tetapi berbeda metode yang digunakan, penulis mengubah metode pengiriman paket data menggunakan modul XBee Pro S2B yang dilakukan secara offline dan tidak harus terpaku dengan internet, jadi memudahkan bagi pengguna yang daerahnya tidak terjangkau oleh internet. Sistem ini akan memonitoring kondisi greenhouse seperti suhu, kelembaban udara, kelembaban tanah dan kontrol status. Sistem ini juga dihubungkan dengan pengendali kondisi greenhouse seperti kipas, evaporator fan, pompa air agar pengguna dapat memantau kondisi greenhouse melalui PC.
Sistem ini menggunakan modul XBee Pro S2B sebagai transmitter dan receiver. Sistem ini dapat memonitoring kondisi greenhouse tanpa harus melihat dari dekat dan menciptakan kondisi tanaman yang baik.
1.2
Tujuan dan Manfaat
kontrol ke PC dengan wireless modul XBee Pro S2B. Manfaat dari penelitian ini adalah mempermudah pekerjaan manusia dalam monitoring kondisi greenhouse.
1.3
Batasan masalah
Tugas akhir ini bertujuan menghindari terlalu kompleksnya masalah yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah :
a. Terdapat 1 buah greenhouse.
b. Jarak maksimal antara kontrol unit dengan PC adalah 500 meter.
c. Ada 4 parameter yang diakuisisi yaitu suhu, kelembaban udara, kelembaban tanah, kontrol status.
d. Data yang diterima dari hasil pengukuran bagian kontrol unit. e. Interface dengan MATLAB R2012b.
f. Terdapat tabel dan grafik pada tampilan interface. g. XBee Pro S2B sebagai sistem komunikasi.
h. Mikrokontroller dengan Arduino Mega 2560 rev 3.
1.4
Metodologi Penelitian
Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode yang digunakan dalm penyusunan tugas akhir ini adalah :
a. Studi literatur, yaitu pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku, jurnal, artikel, internet yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini.
b. Dokumenter, yaitu mendapatkan sumber informasi berdasarkan data atau arsip yang telah ada sehingga dapat membantu penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.
c. Eksperimen, yaitu langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.
LCD
ARDUINO MEGA
SHIELD & XBee
USB ADAPTER &
XBee
LAPTOP
Gambar 1.1 Diagram Blok Perancangan
e. Pembuatan subsistem hardware berdasarkan gambar 1.1, rangkaian akan bekerja dengan baik jika data dari Arduino Mega dapat diterima dan ditampilkan pada interface laptop dengan menggunakan XBee Pro S2B.
f. Proses pengambilan data dilakukan dengan mengirimkan data dari Arduino Mega ke laptop dan dapat ditampilkan untuk dimonitoring.
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Sistem Telemetri
Telemetri adalah penggunaan telekomunikasi untuk merekam dan mengirimkan sinyal pegukuran secara otomatis dari suatu alat ukur yang berada pada jarak jauh. Selanjutnya informasi hasil pengukuran dikirimkan dengan berbagai cara menuju user [3].
Sistem telemetri bertujuan mengambil suatu data dari tempat yang lokasinya jauh dan mengirimkannya ke stasiun pusat untuk diolah. Penggunaan sistem telemetri banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari seperti pemantauan cuaca, tracking satelit, monitoring kendaraan, monitoring proses industri [4].
2.2
Sistem Akuisisi Data
Sistem akusisi data atau biasa dikenal Data Acquisition Sistem (DAS) merupakan sistem instrumentasi elektronik terdiri dari sejumlah elemen yang secara bersama-sama bertujuan melakukan pengukuran, menyimpan, dan mengolah hasil pengukuran. Secara aktual DAS berupa interface antara lingkungan analog dengan lingkungan digital. Lingkungan analog meliputi transduser dan pengondisi sinyal dengan segala kelengkapannya, sedangkan lingkungan digital meliputi analog to digital converter (ADC), selanjutnya pemrosesan digital dilakukan oleh mikroprosesor atau sistem berbasis mikroprosesor. Komputer yang digunakan untuk sistem akuisisi data dapat mempengaruhi kecepatan akuisisi data. Tipe-tipe transfer data yang tersedia pada komputer yang bersangkutan mempengaruhi kinerja dari sistem akuisisi data secara keseluruhan [5].
2.3
Greenhouse
2.1.1
Tanaman hias ruangan
Tanaman hias yang akan ditempatkan dalam ruangan berasal dari alam terbuka dan mempunyai sifat pembawaan yang berbeda-beda, tergantung jenisnya. Beberapa jenis mempunyai sifat pembawaan mampu hidup dalam ruangan yang minim cahaya, udara segar bahkan pada kelembaban relatif yang kurang. Jenis-jenis inilah sebetulnya yang disebut tanaman hias untuk ruangan meski dalam kondisi lingkungan yang minimum [1]. Jenis-jenisnya antara lain :
a. Ruangan teduh dan sejuk 1) Jenis-jenis paku. 2) Maranta.
3) Philodendron.
b. Ruangan terang tapi tidak ada matahari 1) Monstera.
2) Scindapsus.
3) Zebrina.
c. Ruangan agak kesinaran matahari langsung kalau siang 1) Chlorophytum.
2) Cordyline.
3) Ficus decora.
4) Peperomia.
5) Sanseviera.
d. Ruangan bercahaya langsung dekat jendela 1) Coleus.
2) Ficus benjamina.
3) Kalanchoe.
e. Ruangan kering dan terang 1) Aechmea.
2) Agave.
3) Ficus decora.
4) Sanseviera.
5) Vriesia.
2.1.2
Suhu udara
Suhu udara di permukaan tanah berfluktuasi dan cenderung menurun seiring dengan bertambahnya umur tanaman, karena tanaman bertambah tinggi dan jumlah serta luas daun makin besar, sehingga radiasi yang menuju permukaan tanah terhambat atau terhalang oleh covering dan menyebabkan evaporasi tanah terhambat [8]. Suhu maksimum dan minimum yang mendukung pertumbuhan tanaman biasanya berkisar 5o - 35oC. Suhu
dimana pertumbuhan optimum berlangsung berbeda-beda sesuai tahap perkembangan. Rata-rata temperatur yang diperlukan adalah 18,3 – 21,2oC, bahkan pada cuaca yang
sangat panas dengan temperatur rata-rata mencapai 27,0 oC tanaman masih tumbuh dengan
baik. Cuaca yang dingin sekitar 12,0 – 15,0oC juga membantu tanaman yang baru dipindah atau dipotkan untuk menyesuaikan diri [1].
2.1.3
Kelembaban udara
Kelembaban udara merupakan kandungan uap air di udara yang dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit tekanan udara. Kandungan uap air di udara di daerah tropik biasanya lebih besar dari pada di daerah iklim sedang. Variasi musiman sangat kecil dan kelembaban relatif selalu diatas 80%. Kandungan uap air udara yang sangat besar dan variasi suhu harian yang besar menyebabkan pembentukan embun menjadi suatu yang umum bagi daerah tropik. Evaporasi embun sedikit mengawetkan lengas tanah / kelembaban tanah, tetapi pengaruh embun yang lebih besar adalah menciptakan kondisi yang cocok bagi perkembangan berbagai penyakit tumbuhan [8].
2.1.4
Kelembaban tanah
2.4
XBee
Pro S2BModul XBee Pro S2B dirancang untuk beroperasi dalam protokol ZigBee dan
rendah daya untuk jaringan sensor nirkabel. Modul memerlukan minimal daya dan
menyediakan pengiriman data yang handal antar perangkat jarak jauh. Modul beroperasi
dalam ISM band frekuensi 2,4 GHz menggunakan wire antena [10]. Modul XBee Pro S2B
dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Modul XBee Pro S2B
2.4.1
Fitur-Fitur XBee Pro S2B
Terdapat beberapa fitur-fitur yang dapat mendukung kinerja XBee Pro S2B, diantaranya :
a. Catu daya : 2.8V - 3.4V DC
b. I/O Interface : 3.3V CMOS UART, SPI, I2C, PWM, DIO, ADC. c. Metode konfigurasi : API atau perintah AT, lokal atau melalui udara.
d. Frekuensi : 2,4 GHz.
e. Serial data : 1200 bps – 1 Mbps.
f. ADC Input : 10-bit. g. Digital I/O : 10.
h. Pilihan antena : PCB Embedded Antenna, Wire Whip, U.FL, RPSMA. i. Modulasi : QPSK, DSSS.
j. Jangkauan : 100 m indoor atau 3200 m outdoor (LOS).[10]
2.4.2
Spesifikasi XBee Pro S2B
Tabel 2.1 Spesifikasi XBee Pro S2B
Spesifikasi XBee-PRO (S2B)
Performa
Indoor / dalam ruangan Hingga 300 ft. (90 m)
Tabel 2.1 (Lanjutan) Spesifikasi XBee Pro S2B
Spesifikasi XBee-PRO (S2B)
Performa
Transmit Power Output 63mW (+18 dBm)
RF Data Rate 250,000 bps Data Throughput Hingga 35000 bps Serial Interface Data Rate 1200 bps - 1 Mbps Sensitivitas Receiver -102 dBm
Kebutuhan Daya
Tegangan Input 2.7 - 3.6 V
Arus ( transmit, output daya maksimum) 205mA hingga 220 mA Arus (Receive) 47 mA hingga 62 mA Arus yang ada (Receiver off) 15mA
Umum
Operasi Frekuensi Band ISM 2.4 GHz
Ukuran 0.960 x 1.297 (2.438cm x 3.294cm) Suhu Operasional -40 sampai 85º C
Pilihan Antena Integrated Whip Antenna, Embedded PCB Antenna, RPSMA atau U.FL Connector
Jaringan dan Keamanan
Didukung Jaringan Topologi Point-to-point, Point-to-multipoint, Peer-to-peer, and Mesh
Jumlah Saluran 15 Saluran
Saluran 11 to 25
Pilihan Alamat PAN ID dan alamat, Cluster IDs dan Endpoints
2.4.3
Konfigurasi Pin
Pin-pin di sini berguna untuk mengetahui pin mana saja yang digunakan dalam sistem yang dibuat seperti pada gambar 2.2.
2.4.4
XBee Usb Adapter dan
Software
X-CTU
XBee usb adapter merupakan alat untuk menghubungkan modul Xbee ke komputer dengan kabel mini usb dan selanjutnya dikonfigurasi menggunakan software X-CTU. Software X-CTU merupakan software yang digunakan untuk mengkonfigurasi Xbee agar dapat berkomunikasi dengan Xbee lainya. Parameter yang harus diatur adalah PAN ID (Personal Area Network). PAN ID adalah parameter yang mengatur radio mana saja yang dapat berkomunikasi, agar dapat berkomunikasi PAN ID dalam satu jaringan harus sama. XBee dapat berkomunikasi point to point dan point to multipoint (broadcast) tetapi dalam sistem ini komunikasi XBee secara simplex atau satu arah, jadi satu XBee mengirim dan satunya hanya menerima data. XBee usb adapter dan kabel mini usb dapat dilihat pada gambar 2.3 dan tampilan X_CTU pada gambar 2.4. Adaptor juga bisa mendukung antarmuka XBee, spesifikasinya :
a. Output daya 3.3V dan 5V ganda.
b. 3.3V dan 5V IO kompatibel.
c. USB 2.0 protokol.
d. Modus BitBang.
e. Mudah terhubung ke PC via kabel mini USB.
f. Xbee pengaturan perangkat lunak pendukung X-CTU [10].
Gambar 2.4 Tampilan software X_CTU
2.4.5
XBee Shield
Xbee shield merupakan board yang dapat menghubungkan board arduino berkomunikasi secara nirkabel atau wireless menggunakan modul Xbee atau Zigbee seperti yang terlihat pada gambar 2.5 [10].
Gambar 2.5 XBee Shield
2.4.6
Komunikasi Serial
Modul antarmuka XBee untuk perangkat host melalui port serial
kompatibel UART atau melalui penerjemah ke perangkat serial ( misalnya: melalui modul
[image:30.595.81.522.174.621.2]RS-232 atau USB interface ) seperti gambar 2.6.
Gambar 2.6 Sistem data UART
Data memasuki UART modul melalui DIN (pin 3) sebagai sinyal serial
asynchronous. Sinyal harus siaga tinggi ketika tidak ada data yang sedang dikirim. Setiap
byte data yang terdiri dari start bit (rendah), 8 bit data (bit paling signifikan pertama) dan
stop bit (tinggi) [10]. Seperti yang terlihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Paket data UART ditransmisikan melalui module XBee
2.4.7
PAN ID
beroperasi dalam jangkauan satu sama lain, masing-masing harus memiliki ID PAN yang unik [10].
2.4.8
API
Operasi API adalah sebuah alternatif untuk operasi transparan. Ketika dalam mode
API semua data masuk dan keluar modul yang terkandung didalam akan mendefinisikan
operasi atau peristiwa dalam modul.
Mengirimkan data (diterima melalui pin DIN (pin 3)) meliputi:
a. RF Transmit data
b. Perintah AT
Menerima data (dikirim pin DOUT (pin 2)) meliputi:
a. RF menerima data
b. Respon perintah
c. Pemberitahuan seperti ulang, asosiasi, memisahkan, dll.
API menyediakan sarana alternatif konfigurasi modul dan routing data pada lapisan aplikasi host. Aplikasi host dapat mengirim frame ke modul yang berisi alamat dan muatan informasi, bukan menggunakan modus perintah untuk memodifikasi alamat. Modul akan mengirimkan data ke aplikasi mengandung paket status serta sumber dan informasi dari paket data yang diterima.
Pilihan operasi API memfasilitasi banyak operasi seperti :
a. Mengirimkan data ke beberapa tujuan.
b. Menerima keberhasilan / kegagalan status setiap paket data ditransmisikan.
c. Mengidentifikasi alamat sumber dari setiap paket yang diterima [10].
2.4.9
IDLE Mode
ditransmisikan sekali rute didirikan. Jika penemuan rute gagal untuk membangun rute, paket akan dibuang. Jika paket data yang valid diterima, data akan ditransfer [10].
2.5
Topologi
Point to Point
Topologi point to point adalah topologi yang membangun hubungan langsung antara dua node jaringan. Jaringan sensor nirkabel atau WSN ini menggunakan topologi point to point. Jenis node dan parameter yang harus dikonfigurasi agar dua Xbee dapat berkomunikasi secara point to point adalah salah satu node harus menjadi coordinator dan lainnya menjadi router atau end device. Klik “Read” dan “Always Update Firmware” pada tab modem configuration dalam software X-CTU untuk dapat membaca modul Xbee, pada
bagian function set diatur menjadi Zigbee Coordinator AT, selanjutnya parameter pada node coordinator yang harus diatur adalah parameter PAN ID, PAN ID dalam satu jaringan (antara dua Xbee) harus sama agar dapat berkomunikasi. Jika jenis node dan parameter sudah diatur, setelah itu klik “Write” untuk menyimpan konfigurasi yang telah diatur ke dalam Xbee [10].
[image:32.595.85.525.266.663.2]2.6
Software
Matlab
Gambar 2.8 Software Matlab
lanjutan yang dibentuk dengan dasar pemikiran yang menggunakan sifat dan bentuk matriks seperti pada gambar 2.8.
Matlab dikembangkan oleh The Mathwork Inc yang hadir dengan fungsi dan karakteristik yang berbeda dengan bahasa pemrograman lain yang sudah ada lebih dahulu seperti Delphi, Basic maupun C++.
Matlab dikembangkan dengan menggunakan bahasa C++ dan assembler, (utamanya untuk fungsi-fungsi dasar matlab). Matlab telah berkembang menjadi sebuah environment pemrograman yang canggih yang berisi fungsi-fungsi built-in untuk melakukan tugas pengolahan sinyal, aljabar linier, dan kalkulasi matematis lainnya. Matlab menyediakan berbagai fungsi untuk menampilkan data, baik dalam bentuk dua dimensi maupun dalam bentuk tiga dimensi [11].
2.6.1
Sistem MATLAB
a. Development Environment.
Kumpulan semua alat-alat dan fasiltas untuk membantu menggunakan fungsi dan file matlab. Bagian ini memuat desktop, Command window, command history, editor and debugger, dan browser untuk melihat help, workspace, files.
b. The Matlab Mathematical Function Library.
Bagian ini adalah algoritma komputasi, mulai dari fungsi sederhana seperti sum, sine, cosine sampai fungsi lebih rumit seperti, invers matriks, nilai eigen,
fungsi Bessel dan fast Fourier transform. c. The Matlab language.
Bahasa matriks/array level tinggi dengan control flow, fungsi, struktur data, input/output, dan fitur objek programming lainnya.
d. Graphics.
Matlab mempunyai fasilitas menampilkan vector dan matriks sebagai grafik. Fasilitas ini mencakup visualisasi data dua / tiga dimensi, pemrosesan citra (image), animasi, dan grafik animasi.
e. The MATLAB Application Program Interface (API).
Matlab merupakan sistem interaktif yang mempunyai basis data array dan tidak membutuhkan dimensi. Ini memungkinkan kita dapat menyelesaikan banyak masalah komputasiteknis, khususnya yang berkaitan dengan formulasi matrik dan vector. Tidak hanya itu, matlab juga mampu melakukan komputasi simbolik yang biasa dilakukan oleh maple.
Matlab memiliki ratusan fungsi yang dapat digunakan sebagai problem solver mulai dari simpel sampai masalah-masalah yang kompleks. Sebagai contoh di lngkungan perguruan tinggi dan industri:
Lingkungan perguruan tinggi, misalnya perguruan tinggi teknik. matlab merupakan perangkat standar untuk memperkenalkan dan mengembangkan penyajian materi matematika, rekayasa dan keilmuan.
Di industri, matlab merupakan perangkat pilihan untuk penelitian dengan produktifitas yang tinggi, pengembangan dan analisanya. Kegunaan matlab secara umum adalah sebagai berikut:
a. Matematika dan komputasi b. Perkembangan algoritma
c. Pemodelan, simulasi, dan pembuatan prototype d. Analisa data, eksplorasi dan visualisasi
e. Pembuatan aplikasi, termasuk pembuatan antaramuka grafis [11].
2.6.2
Karakteristik MATLAB
a. Bahasa pemrogramannya didasarkan pada matriks (baris dan kolom).
b. Lambat (dibandingkan dengan Fortran atau C) karena bahasanya langsung diartikan.
c. Automatic memory management, misalnya kita tidak harus
mendeklarasikan arrays terlebih dahulu. d. Tersusun rapi.
e. Waktu pengembangannya lebih cepat dibandingkan dengan Fortran atau C. f. Dapat diubah ke bahasa C lewat matlab Compiler.
Beberapa kelebihan program aplikasi matlab jika kita bandingkan dengan program lain seperti Fortran, dan Basic adalah :
a. Mudah dalam memanipulasi struktur matriks dan perhitungan berbagai operasi matriks yang meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian, invers dan fungsi matriks lainnya.
b. Menyediakan fasilitas untuk memplot struktur gambar (fasilitas grafik tiga dimensi yang sangat memadai).
c. Script program yang dapat diubah sesuai dengan keinginan.
d. Jumlah routine-routine powerful yang berlimpah yang terus berkembang. e. Kemampuan interface (misal dengan bahasa C, word dan mathematica).
f. Matlab dilengkapi dengan toolbox, simulink, stateflow dan sebagainya, serta mulai melimpahnya source code di internet yang dibuat dalam matlab, ( contoh toolbox misalnya : signal processing, control system, neural networks dan sebagainya) [11].
2.6.3
Karakteristik Lingkungan Kerja MATLAB
Secara umum lingkungan kerja matlab terdiri dari tiga bagian yang penting dalam menjalankan yaitu:
a. Command Windows
Windows ini muncul pertama kali ketika menjalankan program matlab. Command windows digunakan untuk menjalankan perintah-perintah matlab, memanggil tool matlab
seperti editor, fasilitas help, model simulink dan lain-lain. Ciri dari windows ini adanya prompt (tanda lebih besar) yang menyatakan matlab siap menerima perintah. Perintah
tersebut dapat berupa fungsi-fungsi bawaan (toolbox) matlab itu sendiri.
1) Workspace : menampilkan semua variable yang pernah kita buat meliputi variable ukuran, jumlah byte, dan class
2) Command History : menampilkan perintah-perintah yang telah kita ketikkan pada
Command Window.
b. Editor Window
Window ini merupakan tool yang disediakan oleh matlab yang berfungsi sebagai
editor script matlab (listing perintah-perintah yang harus dilakukan oleh matlab). Ada dua
Secara formal suatu script merupakan suatu file eksternal yang berisi tulisan perintah matlab. Tetapi script tersebut bukan merupakan suatu fungsi. Ketika menjalankan suatu script, perintah di dalamnya dieksekusi seperti ketika dimasukkan langsung pada matlab melalui keyboard.
Penulisan barisan ekspresi dalam matlab command window dilakukan pada baris perbaris dan untuk menyimpan barisan perintah serta hasil outputnya dengan menggunkan command diary. Hal ini tidak efisien dikarenakan barisan yang telah tersimpan di diary
tidak dapat diload-kan kembali, seandaianya telah keluar dari matlab. Jika dilakukan banyak sekali perulangan barisan perintah yang sama, misalkan dilakukan pengolahan data dan perhitungan yang sama dengan melibatkan data atau fungsi yang berbeda. Cara membentuk dan menjalankan M-File:
1) Klik menu File, pilih New dan klik M-File 2) Pada editor teks, tulis argumen atau perintah
3) Simpan dengan cara klik File, pilih Save As dan beri nama dengan ekstensi .m 4) Pastikan file yang akan dijalankan berada pada direktori aktif
5) Misalkan file graf1.m berada di C:\MATLAB, maka lakukan perintah cd 6) >> cd c:\matlab
7) Kemudian jalankan file graf1.m dengan cara 8) >> graf1
Fungsi M-File harus mengikuti beberapa aturan. Fungsi M-file juga mempunyai sejumlah sifat penting. Aturan-aturan dan sifat-sifat tersebut meliputi :
1) Nama fungsi dan nama file harus identik. Contohnya flipud disimpan dalam file yang bernama flipud.m
2) Pertama kali matlab mengeksekusi suatu fungsi M-file, matlab membuka file fungsi tersebut dan mengkompilasi perintah-perintah di dalamnya menjadi suatu representasi internal dalam memori yang mempercepat eksekusi untuk semua pemanggilan berikutnya.
4) Setiap fungsi memiliki ruang kerjanya sendiri yang berbeda dengan ruang kerja matlab. Satu-satunya hubungan antara ruang kerja matlab dengan variabel-variabel dalam fungsi adalah variabel-variabel input dan output fungsi.
5) Jumlah dari argument input dan output yang digunakan jika suatu fungsi dipanggil hanya ada dalam fungsi tersebut.
6) Fungsi dapat berbagi variabel dengan fungsi lain, ruang kerja matlab dan pemanggilan untuk dirinya sendiri jika variabelnya dideklarasikan sebagai variabel global.
7) Fungsi M-file berhenti dieksekusi dan kembali ke prompt jika telah mencapai akhir dari M-file atau jika menemui perintah return. Perintah return merupakan cara sederhana untuk menghentikan fungsi sebelum mencapai akhir file. Fungsi M-file dapat memuat lebih dari sebuah fungsi
c. Figure Windows
Windows ini merupakan hasil visualisasi dari script Matlab. Matlab memberikan
kemudahan bagi programmer untuk mengedit windows ini sekaligus memberikan program khusus untuk itu, sehingga selain berfungsi sebagai visualisasi output yang berupa grafik juga sekaligus menjadi media input yang interaktif.
d. Simulink windows
Windows ini digunakan untuk mensimulasikan sistem kendali berdasarkan blok diagram yang telah diketahui. Untuk mengoperasikannya ketik “simulink” pada command windows [11].
2.7
LCD
[image:37.595.82.527.82.607.2]LCD (liquid cell display) merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menampilkan data berupa karakter, huruf, angka [12]. Pada penerapanya LCD akan menampilkan status pengiriman data dari greenhouse. Seperti pada gambar 2.9.
LCD tipe ini memiliki 2 baris dimana masing-masing baris memuat 16 karakter. Selain sangat mudah dioperasikan, kebutuhan daya LCD ini sangat rendah [12]. Sementara untuk konfigurasi pin dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut.
Tabel 2.2 LCD Display
No Nama Fungsi
1 Vss 0V (GND)
2 Vcc 5V
3 VLC LCD Contrast Voltage
4 RS Register Select; H: Data Input; L: Instruction Input
5 RD H: Read; L: Write
6 EN Enable Signal
7 D0 Data Bus
8 D1 Data Bus
9 D2 Data Bus
10 D3 Data Bus
11 D4 Data Bus
12 D5 Data Bus
13 D6 Data Bus
14 D7 Data Bus
15 V+BL Positif backlight voltage (4-4,2V; 50-200mA) 16 V–BL Negative backlight voltage (0V; GND)
2.8
Mikrokontroller Arduino Mega
Gambar 2.10 Arduino Mega
2.9
Software
Arduino
Pemrograman arduino dikenal dengan Integrated Development Evironment ( IDE ). Lingkungan pemrograman yang digunakan untuk menulis baris program dan mengunggahnya ke dalam board arduino dibuat lebih mudah dan dapat berjalan pada beberapa sistem operasi seperti windows, macintosh dan linux [13]. Dengan tampilan awal seperti gambar 2.11.
Gambar 2.11 IDE Arduino
Tabel 2.3 Keterangan Tombol Pada Tampilan IDE Arduino
No Tombol Nama Fungsi
1
Verify
Menguji kesalahan dalam program atau sketch apabila sketch sudah benar, maka sketch tersebut akan dikompilasi. Kompilasi adalah proses mengubah kode program ke dalam kode mesin. 2
Upload Mengirimkan kode mesin hasil kompilasi ke board arduino
Tabel 2.3 (Lanjutan) Keterangan Tombol Pada Tampilan IDE Arduino
No Tombol Nama Fungsi
4
Open Membuka sketch yang sudah ada 5
Save Menyimpan sketch
[image:40.595.85.515.226.632.2]22
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
3.1
Arsitektur Sistem
Perancangan sistem telemetri akuisisi data greenhouse menggunakan XBee Pro S2B dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu:
a. Perancangan software yang terdiri dari pemograman pc / interface, pemrograman mikro / arduino mega, penyetingan konfigurasi XBee Pro S2B.
[image:41.595.89.523.213.694.2]b. Perancangan hardware yang terdiri dari perancangan LCD.
Gambar 3.1 Blok Diagram Seluruh Sistem
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Penelitian
seperti pada gambar 3.1. Berikut merupakan keterangan cara kerja sistem yang ditunjukkan gambar 3.2 :
a. XBee Pro S2B merupakan transmitter wireless yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz. Alat ini mempunyai 2 fungsi yaitu pengirim data dari hasil sensor melalui arduino mega ke PC dan penerima data di PC secara wireless.
b. LCD sebagai penampil status bahwa data sedang dikirim.
c. Arduino mega berfungsi sebagai media perantara untuk mentransmisikan data yang masuk ke PC yang dipancarkan oleh XBee Pro S2B.
d. Shield Xbee berfungsi komunikasi antara arduino mega dengan XBee.
e. Usb adapter berfungsi untuk berkomunikasi antara PC dengan XBee menggunakan port USB.
f. Untuk mendapatkan data dari control unit. Data dari control unit yang disimpan dalam database arduino mega akan dikirimkan ke PC melalui XBee Pro S2B. Setelah data di
terima di PC, data tersebut dipisahkan untuk setiap format datanya kemudian ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.
3.2
Perancangan Subsistem
Software
Perancangan subsistem software yang pertama harus dibuat adalah membuat diagram alur sistemnya terlebih dahulu yang nantinya dalam pembuatan program dapat terencana dengan baik dan sesuai.utuk mendukung perancangan software, di sini dibuat rancangan tampilan GUI / interface seperti gambar 3.3 dengan software matlab sebagai sistem monitoring kondisi greenhouse yang secara otomatis data akan masuk dan tertampil secara
realtime, kemudian data yang telah masuk akan tertampil dalam bentuk tabel dan grafik yang
nantinya data juga akan tersimpan di dalam database yakni disimpan dengan format tanggal pengiriman.mat agar memudahkan dalam pencarian data yang sebelumnya sudah tersimpan.
Gambar 3.3 Tampilan GUI
Bagian data masuk adalah data yang sesuai dengan data yang baru saja dikirim dari transmitter untuk mengecek atau melihat apakah data yang masuk dan diterima sesuai. Untuk
tampilan pada tabel nantinya data akan tertampil sesuai dengan nomor paket pengiriman yakni akan terus bergeser ke atas atau data yang baru akan tertampil pada tabel paling bawah dan jika ingin melihat data yang sudah lama dengan cara scroll atau geser ke atas secara manual.
Gambar 3.4 Tampilan Grafik GUI
3.2.1
Diagram Alir Program Utama
Perancangan sistem yang akan dijalankan dengan inisialisasi port pada mikro arduino mega kemudian mengaktifkan TX / transmitter, setelah itu tanggal dan waktu pengiriman harus diketahui. Setelah semua data terkumpul maka data siap dikirim dan diterima dengan bantuan modul XBee Pro S2B secara wireless yang kemudian akan ditampilkan datanya di dalam interface PC dan dapat dimonitoring pada jarak jauh. Diagram alir dapat dilihat pada gambar 3.5 dimana bagian dengan warna biru merupakan sistem pengiriman data dan bagian dengan warna merah merupakan sistem penerima data.
3.2.2
Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data
Inisialisasi Port Mikro
Aktifkan TX Mulai
Subrutin Pengiriman Data
Subrutin Penerima Data
Tampilkan Data Dalam Tabel dan Grafik
Selesai Baca Waktu dan Tanggal
Mulai Atur Waktu Pengiriman Data Inisialisasi Port Mikro Aktifkan TX
Data Tanggal Subrutin Pengiriman
Data Tanggal Ulang
Data Kontrol Status Subrutin Pengiriman
Data Kontrol Status Ulang
Data Suhu Subrutin Pengiriman
Data Suhu Ulang
Data Kelembaban Udara Data Kelembaban Tanah Subrutin Pengiriman Data Kelembaban Tanah Subrutin Pengiriman Data Kelembaban Udara Ulang Ulang
Kirim Paket Data Subrutin Pengiriman Paket Data Selesai YA YA YA YA YA YA YA YA YA YA YA TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK
Data Waktu Subrutin Pengiriman Data Waktu Ulang YA
YA
TIDAK
3.2.3
Diagram Alir Pengiriman dan Penerimaan Paket Data
Sistem pengiriman dan penerimaan paket data ini dengan mengambil serta mengirimkan satu paket data yang sudah siap kirim kemudian transmitter diaktifkan kemudian paket data dikirim dan pada XBee penerima receiver diaktifkan supaya dapat menerima paket data yang sudah dikirim. Setelah itu data akan diterima dan ditampilkan dalam interface PC seperti pada gambar 3.7.
Mulai
Ambil 1 Paket Data
Aktifkan TX
Kirim Paket Data
Aktifkan RX
Data Masuk ?
Ambil Paket Data
[image:47.595.86.507.206.739.2]Tampilkan Dalam Bentuk Tabel dan grafik
Selesai YA
TIDAK
3.2.4
Diagram Alir Subrutin Penerima Data
Sistem pada perancangan ini menerima setiap satu menit sekali dengan menginisialisasi port pada PC kemudian transmitter diaktifkan agar dapat berkomunikasi dan data bisa diterima. Setelah data masuk akan dicek terlebih dahulu apakah format sesuai, jika ya maka data siap ditampilkan. Dengan diagram alir seperti pada gambar 3.8.
Mulai
Inisialisasi Port PC
Aktifkan RX
Data Masuk ?
Ambil dan Periksa
Data
Format Data sesuai ?
Tampilkan Data Ke Tabel dan Grafik
Selesai YA
TIDAK
YA
TIDAK
3.2.5
Format Paket Data
Jumlah karakter dalam paket data sebanyak 44 karakter, terdiri dari nomor pengiriman, waktu, tanggal, status sistem kontrol dan data 3 sensor ( suhu, kelembaban udara, kelembaban tanah) yang diawali dengan karakter ”@” dan diakhiri dengan karakter “$”. Format data tersebut disesuaikan dengan kebutuhan , berikut format data di dalam paket data :
@HH:MM#YYYY-mm-DD#KxEyPz#S11.1#U22.2#T33.3$
Dari format data yang sudah ada, HH:MM adalah jam dan menit, YYYY-mm-DD adalah tanggal bulan tahun pengiriman, KxEyPz adalah keterangan apakah sistem kendalinya dalan kondisi on atau off yakni terdapat kipas, evaporator fan dan pompa air, S11.1 adalah data suhu dengan tanda titik (.) sebagai pemisah angka desimal, U22.2 adalah data kelembaban udara dengan tanda titik (.) sebagai pemisal angka desimal, T33.3 adalah data kelembaban tanah dengan tanda titik (.) sebagai pemisah angka desimal untuk memudahkan dalam pembacaan, tanda pagar (#) sebagai pemisah tiap data. Dari format paket data tersebut dijelaskan jumlah karakter dalam tabel tabel 3.1.
Tabel 3.1 Format Paket Data Waktu Tanggal Kontrol
Status
Suhu (oC)
Kelembaban Udara (%)
Kelembaban Tanah (%) Jumlah
Karakter 5 10 6 5 5 5
3.2.6
Format Penyimpanan File
11520 bytes, sementara dalam paket data terdapat 44 karakter, berarti dalam satu hari hanya menyimpan data 11520 kb x 44 karakter yakni 506880 b atau 506,88 kb dan dalam satu minggu 506,88 x 7 jadi 3548,16 kb atau 3,54816 Mb. Jika dalam satu siklus tanam 4 bulan, maka 3,54816 Mb x 16 minggu yakni 56,77056 Mb seperti yang diperjelas pada gambar 3.10 dan 3.11.
START
Apakah Paket Data Sesuai ?
Ulang
SELESAI Tidak
Ya Ya Ya
Tidak
Tampilkan Data Dalam Bentuk Grafik
Terima Data Paket
Tampilkan Data Dalam Kolom Data
Terbaru dan Kedalam Tabel
Simpan Data Paket Dalam Bentuk M.File
Gambar 3.10 Menampilkan Data
Gambar 3.11 Menghitung Memori Data
Gambar 3.12 Penampil Grafik dengan Data yang Hilang
3.3
Perancangan Subsistem Hardware
Perancangan subsistem hardware dibuat untuk mendukung dalam pembuatan sistem ini, perancangan yang akan dibuat adalah setting XBee, perancangan LCD sebagai penampil data yang akan dikirim serta desain greenhouse yang akan digunakan.
3.3.1
Setting
Konfigurasi XBee Pro S2B
Saat akan melakukan setting konfigurasi XBee dengan software X_CTU pilih port mana yang akan diseting kemudian pilih baud rate dan test, jika berhasil maka akan muncul kotak seperti gambar 3.13. Setting konfigurasi dengan memilih type modem yang harus terkonfigurasi dengan internet, lalu set coordinator AT dengan membuat PAN ID dengan angka yang unik, cek nomor PAN ID dan nomor versi pada XBee seperti pada gambar 3.14 serta cek serial number seperti pada gambar 3.15.
Setting XBee yang ke dua dengan cara yang sama seperti pada setting XBee yang
pertama dengan hasil test modem seperti pada gambar 3.16 tapi setelah memilih type modem lalu set router AT, cek versi router dan serial number seperti pada gambar 3.17 serta cek router DH dan DL seperti gambar 3.18. Isi DH dan DL dengan nomor SH dan SL dan cek seluruh konfigurasi XBee yang kedua seperti pada gambar 3.19.
Setelah selesai pada XBee kedua lalu setting lagi XBee yang pertama dengan hasil test sepert pada gambar 3.20, kemudian cek konfigurasinya seperti dan ganti DH dan DL dengan SH dan SL router XBee yang kedua, cek lagi konfigurasinya seperti, jika sudah semua selesai XBee dapat digunakan untuk berkomunikasi.
22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5
0 5 10 15
oC
Gambar 3.13 Hasil Test Komunikasi XBee Pertama
Gambar 3.14 Nomor Versi dan PAN ID Gambar 3.15 Nomor PAN ID dan Serial Number
Gambar 3.17 Versi Router dan Serial Number Gambar 3.18 Router DH dan DL
Gambar 3.19 cek Seluruh konfigurasi XBee Gambar 3.20 Test XBee Pertama
3.3.2
LCD
Gambar 3.21 Rangkaian LCD Display
Pada Tabel 3.2 merupakan rancangan tampilan data pada LCD dengan keterangan warna biru merupakan status kontrol dengan Kx adalah kipas, Ey adalah evaporator fan, Pz adalah pompa air, warna merah merupakan data suhu dengan satu angka desimal di belakang koma, warna hijau merupakan data kelembaban udara dengan satu angka desimal di belakang koma, warna kuning merupakan data kelembaban tanah dengan satu angka desimal dibelang koma dan warna ungu merupakan jumlah paket data yang dikirim atau nomor pengiriman paket data yang nantinya paket akan reset setiap hari maka butuh 4 karakter yakni 1 jam = 60 menit, maka 60 x 24 jam = 1440 paket data. Tanda pagar di LCD merupakan pemisah antar bagian data agar mudah dalam pembacaan dan tanda titik sebagai tanda koma untuk angka desimal.
Tabel 3.2 Tampilan Data di LCD
K
x
E
y
P
z
#
S
1
1
.
1
#
U
2
2
3.3.3
Design Greenhouse
Perancangan ini merupankan design smart greenhouse yang dibuat berupa gambar 3 dimensi yang nantinya akan menjadi panduan untuk membuat alat yang sebenarnya. Pada gambar 3.20 ditunjukan design untuk greenhouse tersebut dengan ukuran panjang x lebar x tinggi adalah 70 cm x 60 cm x 80 cm. Greenhouse nantinya akan terbuat dari alumunium dan kaca. Pada greenhouse akan terdapat kipas, evaporator fan dan sistem pengairan yang akan diletakkan di dalam greenhouse.
Pompa air akan diletakkan diluar greenhouse yang ditunjukkan pada gambar 3.22. seperti yang terlihat pada gambar 3.23 merupakan gambaran greenhouse dari depan dan gambar 3.24 merupakan gambaran greenhouse dari atas serta gambar 3.25 merupakan gambaran greenhouse tampak dari samping. Dalam meletakkan pusat kontrolnya, juga terdapat kotak di depan greenhouse seperti pada gambar 3.23. Kotak ini nantinya digunakan untuk meletakkan mikrokontroler ,LCD , LED dan tombol sebagai pusat kontrol. User nantinya akan melihat status greenhouse pada kotak ini. Pada greenhouse ini juga akan terdapat 4 roda agar mudah untuk dipindahkan. Kedua sensor, SHT 11 akan diletakkan diatas selang irigasi , sementara YL-69 akan ditanam ditanah yang ada pada greenhouse.
[image:56.595.84.541.243.662.2]Gambar 3.23 Tampak Depan Gambar 3.24 Tampak Atas
39
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan gambar fisik hardware yang dibuat, sistem elektronik, pengujian hardware yang meliputi pengujian komunikasi XBee, pengujian timer dan pengiriman
paket data, pengujian timer dan penerima paket data, pengujian interface, pengujian database. Pembahasan perangkat lunak yang meliputi program utama, subrutin pengiriman
paket data, subrutin pengiriman data waktu dan tanggal, subrutin pengiriman status pengendali, subrutin pengiriman data sensor, subrutin penerima paket data, penyimpanan data. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh dapat memperlihatkan bahwa hardware dan software yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak. Berdasarkan
data-data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang kemudian dapat digunakan untuk menarik kesimpulan akhir.
4.1
Bentuk Fisik Box Kontrol Pengiriman Data dan Sistem Elektronik
Fisik box dan sistem elektronik merupakan komponen pendukung karena dari kontrol box data diambil dan dikirimkan ke interface.
4.1.1
Bentuk Fisik Box
Bentuk fisik box yang digunakan untuk menempatkan rangkaian elektronik, box dirancang agar mempermudah dalam penempatan rangkaian elektronik pendukung sistem yang akan dijalankan. Gambar fisik box dapat dilihat seperti pada gambar 4.1 yang merupakan bentuk fisik box tampak depan dengan adanya LCD dan tombol push botton untuk melihat data serta pada bagian kiri terdapat lampu indikator status dari ketiga sensor, gambar 4.2 merupakan bentuk fisik box tampak atas dengan adanya antena dari modul XBee Pro S2B sebagai modul pengiriman paket data, gambar 4.3 merupakan bentuk fisik box tampak samping dengan adanya input dan sumber tegangan mikrokontroler arduino serta input sensor, gambar 4.4 merupakan bentuk fisik box tampak bawah dengan adanya stop kontak dari relay untuk mengatur pompa air, air cooler sebagai pengganti kipas dan
Gambar 4.1 Bentuk Fisik Box Tampak Depan
Gambar 4.2 Bentuk Fisik Box Tampak Atas
Gambar 4.3 Bentuk Fisik Box Tampak Samping
Antena_XBee
Gambar 4.4 Bentuk Fisik Box Tampak Bawah
4.1.2
Sistem Elektronik
Sistem elektronik yang terdapat pada kontrol box yakni XBee, Shield XBee sebagai modul komunikasi transmitter paket data seperti terlihat pada gambar 4.5 dan LCD untuk menampilkan data yang terkirim, status input sensor atau data sensor, status output sensor atau status kontrol semua data seperti terlihat seperti pada gambar 4.6. Selama pengujian semua hardware yang digunakan aman dan berfungsi dengan baik sesuai rancangan, LCD yang digunakan diganti dari ukuran 16 x 2 dengan 16 x 4 agar tampilan data dapat terlihat dengan mudah atau memudahkan pengguna dalam pembacaan data. Hardware yang terpasang pada laptop yakni XBee dan usb adapter juga berfungsi dengan baik yang berguna sebagai modul komunikasi receiver paket data seperti pada gambar 4.7.
Gambar 4.6 LCD
Gambar 4.7 XBee dan Usb adapter
4.2
Pengujian
Hardware
Pengujian hardware bertujuan supaya hardware yang digunakan benar-benar layak pakai dalam jangka panjang dan berfungsi dengan baik. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian komunikasi XBee Pro S2B, pengujian timer dan pengiriman paket data, pengujian timer dan penerima paket data, pengujian interface, pengujian database.
4.2.1
Pengujian Komunikasi XBee Pro S2B
Pada pengujian komunikasi yang dilakukan di kondisi outdoor dengan tempat pengambiilan data di area dalam kampus 3 Sanata Dharma, Paingan, Yogyakarta. Kontrol box sebagai media untuk mengirimkan ditempatkan di dekat gazebo kolam ikan dikarenakan mengambil titik tengah yang nantinya pengujian dapat dilakukan di area sudut-sudut gedung kampus. Untuk setiap pengujian pengiriman paket data, data yang diterima / diambil selama 5 menit setiap titik pengambilan data dengan timer pada program receiver untuk menyamakan lamanya pengambilan data dan menghitung berapa nantinya data yang dapat diterima dan error selama 5 menit tersebut.
Gambar 4.8 XBee Menerima Data
Gambar 4.9 XBee Berkomunikasi Tanpa Data
Tabel 4.1. Komunikasi Data Tanpa Error Waktu Tanggal Suhu Kel. Udara Kel. Tanah
Air
Cooler Humidifier
Tabel 4.2. Komunikasi Data Error Waktu Tanggal Suhu Kel. Udara Kel. Tanah
Air
Cooler Humidifier
Pompa Air 14:10:09 2016-06-29 32,55 84,17 5,00 1 0 0 14:10:19 2016-06-29 32,52 83,85 5,00 1 0 0 14:10:29 2016-06-29 32,49 84,85 5,00 1 0 0 14:10:39 2016-06-29 32,57 84,26 5,00 1 0 0 14:10:59 2016-06-29 32,50 84,98 5,00 1 0 0 14:11:09 2016-06-29 32,55 84,18 5,00 1 0 0 14:11:29 2016-06-29 32,48 85,32 5,00 1 0 0
Tabel 4.3 Tampilan Tanggal Error Waktu Tanggal Suhu Kel. Udara Kel. Tanah
Air
Cooler Humidifier
Pompa Air 14:03:29 016-06-29 32,54 84,00 5,00 1 0 0 14:03:39 016-06-29 32,51 84,93 5,00 1 0 0 14:04:19 016-06-29 32,50 84,43 5,00 1 0 0 14:04:39 2016-06-29 32,48 85,25 5,00 1 0 0 14:04:49 016-06-29 32,51 84,22 5,00 1 0 0
Tabel 4.4. Data Jarak Pengambilan Paket Data Jarak (m) Status
10 m Sukses 20 m Sukses 30 m Sukses 40 m Sukses 50 m Sukses 60 m Sukses 70 m Sukses 80 m Sukses 90 m Sukses 100 m Sukses 110 m Sukses 115 m Sukses 120 m Error 130 m Error
4.2.2
Pengujian
Timer
dan Pengiriman Paket Data
Pengujian timer dan pengiriman data ini dapat dilihat di serial monitor software Arduino yakni melihat waktu pengiriman, jika sesuai dengan yang diinginkan (10 detik) maka timer pada mikrokontroler bekerja dengan baik. Penggunaan timer dalam pengiriman paket data untuk mempermudah sistem dalam pengiriman paket data yang bekerja di luar sistem utama pada program mikrokontroller, perubahan pengiriman paket data dari yang sebelumnya setiap 1 menit menjadi 10 detik dikarenakan untuk mendapatkan hasil yang lebih signifikan yang sebelumnya di dalam pengujian alat pompa air yang bekerja sangat cepat dalam penyiraman tanah, maka perubahan pengiriman paket data ini dirubah agar pengguna dapat dengan jelas mengetahui kapan pompa bekerja pada set poin yang sudah ditentukan
dikirim dan diterima sama sesuai dengan format datanya. Untuk melihat program lengkapnya dapat dilihat di lampiran 13 sampai lampiran 25.
Tabel 4.5. Serial Monitor Pengiriman Paket Data No Serial Monitor
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 2016-06-30#15:51:07#1#1#1#33.68#76.08#0.00 2016-06-30#15:51:17#1#1#1#33.88#76.31#0.00 2016-06-30#15:51:27#1#1#1#33.89#76.32#0.00 2016-06-30#15:51:37#1#1#1#33.88#76.37#0.00 2016-06-30#15:51:47#1#1#1#33.85#76.43#0.00 2016-06-30#15:51:57#1#1#1#33.89#76.51#0.00 2016-06-30#15:52:07#1#1#1#33.86#76.43#0.00 2016-06-30#15:52:17#1#1#1#33.83#76.42#0.00 2016-06-30#15:52:27#1#1#1#33.85#76.45#0.00 2016-06-30#15:52:37#1#1#1#33.83#76.45#0.00
4.2.3
Pengujian
Timer
dan Penerima Paket Data
Pengujian timer dan penerima paket data ini berfungsi mengetahui supaya data yang dikirim dapat diterima semua dengan lancar. Penambahan timer pada program software penerima data ini hanya untuk mempermudah dalam pengambilan data dengan
timer 5 menit, jadi setelah tombol start untuk mengaktifkan sistem dalam pengambilan data maka selama 5 menit sistem akan berjalan dan secara otomatis sistem akan mati atau berhenti melakukan pengambilan / menerima data. Tetapi jika tidak ada timer yang digunakan di dalam pengambilan sampel data selama 5 menit tersebut maka pengambilan data akan berlangsung secara terus menerus dengan penyimpanan data secara otomatis di excel dan penamaan file sesuai dengan tanggal pengambilan data. Untuk memberhentikan sistem pengambilan data, pengguna dapat menekan tombol stop pada interface.
gambar 4.13, untuk program lengkapnya dapat dilihat di lampiran 25 sampai lampiran 46. Ada juga pengujian dengan hasil yang didapat timernya ada kesalahan yakni bertambah 1 sampai 2 detik yang dikarenakan pada tombol di kontrol box ditekan untuk melihat data yang ada pada LCD, tombol yang ada akan membuat delay di dalam program mikrokontroller tersebut. Pada timer hitungan untuk setiap timer adalah 0,5 ms, sehingga agar looping berjalan selama 10 detik maka nilai timernya adalah 20 karena 20 x 0,5 = 10 detik, sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk void loop saat mengambil data adalah 1 detik jadi nilai void loop dibuat 18 agar nilai timer menjadi 10 detik. Saat timer menghitung dari 1 sampai 9 dan tombol pada kontrol box ditekan saat detik ke 5 maka akan delay selama 2 detik menjadi detik ke 7 dan tidak akan mengganggu timer, sedangkan jika timer pada detik ke 8 dan 9 kemudian tombol ditekan maka timer akan menjadi 10 dan 11 detik. Maka dari itu delay pada tombol dibuat 2 detik untuk memperkecil penambahan waktu dan pengguna juga dapat melihat tampilan pada lcd dengan jelas. Jadi penambahan waktu yang terjadi pada pengiriman paket data yakni 1 sampai 2 detik. Contoh hasil pengujian dengan timer saat tombol pada kontrol box ditekan seperti pada tabel 4.7.
Tabel 4.6. Paket Data yang Diterima Waktu Tanggal Suhu Kel. Udara Kel. Tanah
Air
Cooler Humidifier
Pompa Air 15:51:07 2016-06-30 33,68 76,08 0,00 1 1 1 15:51:17 2016-06-30 33,88 76,31 0,00 1 1 1 15:51:27 2016-06-30 33,89 76,32 0,00 1 1 1 15:51:37 2016-06-30 33,88 76,37 0,00 1 1 1 15:51:47 2016-06-30 33,85 76,43 0,00 1 1 1 15:51:57 2016-06-30 33,89 76,51 0,00 1 1 1 15:52:07 2016-06-30 33,86 76,43 0,00 1 1 1 15:52:17 2016-06-30 33,83 76,42 0,00 1 1 1 15:52:27 2016-06-30 33,85 76,45 0,00 1 1 1 15:52:37 2016-06-30 33,83 76,45 0,00 1 1 1
Gambar 4.11. Program Pembacaan Paket Data
Gambar 4.13. Program Simpan Data Tabel ke Excel
Tabel 4.7. Timer Saat Tombol Kontrol Box Ditekan
Waktu Tanggal Suhu Kel. Udara Kel. Tanah
Air
Cooler Humidifier
Pompa Air 11:41:16 2016-06-29 29,89 87,58 6,00 1 0 0
11:41:27 2016-06-29 29,94 87,75 6,00 1 0 0
11:41:37 2016-06-29 30,04 88,16 6,00 1 0 0
11:41:47 2016-06-29 30,11 88,11 6,00 1 0 0
11:41:58 2016-06-29 30,24 88,27 6,00 1 0 0
11:42:09 2016-06-29 30,13 87,69 6,00 1 0 0
11:42:19 2016-06-29 29,92 87,19 6,00 1 0 0
4.2.4
Pengujian
Interface
Pada pengujian interface ini dapat dilihat dari sistem dapat berjalan sesuai dengan rancangan, yakni menampilkan data yang dikirim. Pada tampilan interface ini dilakukan perubahan dengan adanya penambahan tampilan animasi data sensor suhu, sensor kelembaban udara, sensor kelembaban tanah yang baru saja masuk dan penampil data yang diinginkan oleh pengguna jika ingin melihat data lama atau data yang tersimpan sebelumnya pada saat sistem pengambilan data berjalan ataupun tidak, jadi pengguna tidak perlu melihat data yang tersimpan di excel. Pembacaan data yang akan ditampilkan dengan memilih file tanggal yang akan ditampilkan kemudian mengetik secara manual waktu yang akan ditampilkan dan memilih data sensor apa yang akan ditampilkan. Data yang ditampilkan maksimal 20 data agar pengguna dapat dengan mudah melihat datanya, jika data yang ditampilkan tidak dibatasi maka pembacaan data terlalu susah dikarenakan tampilan grafik yang tidak besar.
Hasil pengujian seperti pada gambar 4.14. Di dalam tampilan grafik adanya perubahan yakni bentuk grafik dirubah dari grafik garis jadi grafik kolom atau diagram batang untuk memperjelas perubahan data yang terjadi serta jika ada data yang tidak masuk maka pada grafik dengan waktu tersebut akan kosong.
Gambar 4.14. Pengujian Interface
4.2.5
Pengujian
database
