RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN ARWANA OTOMATIS DAN PENGENDALI KUALITAS AIR PADA AQUARIUM BERBASIS INTERNET OF THINGS

(1)

RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN ARWANA OTOMATIS DAN PENGENDALI KUALITAS AIR

PADA AQUARIUM BERBASIS INTERNET OF THINGS

DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC ARWANA FISH FEEDER AND WATER QUALITY CONTROL IN

AQUARIUM BASED ON INTERNET OF THINGS

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Disusun oleh :

IRVAN BUDI PRAKOSO 17201038

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2020

(2)

i

RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN ARWANA OTOMATIS DAN PENGENDALI KUALITAS AIR

PADA AQUARIUM BERBASIS INTERNET OF THINGS

DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC ARWANA FISH FEEDER AND WATER QUALITY CONTROL IN

AQUARIUM BASED ON INTERNET OF THINGS

Tugas akhir ini digunakan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Ahli Madya (A. Md)

Di Institut Teknologi Telkom Purwokerto 2020

Disusun oleh

IRVAN BUDI PRAKOSO 17201038

DOSEN PEMBIMBING

Radtya Artha Rochmanto S.T., M.T.

Danny Kurnianto, S.T., M.Eng.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2020

(3)

ii

HALAMAN PENGESAHAN

RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN ARWANA OTOMATIS DAN PENGENDALI KUALITAS AIR

PADA AQUARIUM BERBASIS INTERNET OF THINGS

DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC ARWANA FISH FEEDER AND WATER QUALITY CONTROL IN

AQUARIUM BASED ON INTERNET OF THINGS

Disusun oleh IRVAN BUDI PRAKOSO

17201038

Pembimbing I,

Raditya Artha Rochmanto S.T., M.T.

NIDN. 0620129002

Pembimbing II,

Danny Kurnianto, S.T., M.Eng.

NIDN. 0619048201

Mengetahui, Ketua Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto

Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST., M.T.

NIDN. 0607129002

(4)

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Irvan Budi Prakoso NIM : 17201038

Menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “ RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN ARWANA OTOMATIS DAN PENGENDALI KUALITAS AIR PADA AQUARIUM BERBASIS INTERNET OF THINGS“

merupakan hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi sebagian atau seluruhnya dari hasil karya orang lain yang sudah pernah dipakai untuk mendapatkan gelar di lembaga pendidikan lain, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak dapat hasil karya atau pendapat yang dituliskan atau diterbitkan orang lain, kecuali pada bagian-bagian dimanayang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan sumber informasi telah dicantumkan dengan cara melakukan kaitan dengan referensi yang semestinya serta telah disebutkan dalam daftar pustaka.

Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya secara sadar dan bertanggung jawab. Saya bersedia menerima sanksi berupa pembatalan Tugas Akhir apabila terbukti saya melakukan pelanggaran sebagaimana tersebut dalam pernyataan diatas mengacu pada Peraturan Menteri Pendidikan Nasional di Perguruan Tinggi.

Selanjutnya pembatalan Tugas Akhir berakibatkan pada dicabutnya gelar akademik yang saya peroleh dari Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

Purwokerto, 11 Agustus 2020 Yang menyatakan,

(Irvan Budi Prakoso)

(5)

iii PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan kasih dan sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “ Rancang Bangun Alat Pemberi Pakan Ikan Arwana Otomatis Dan Pengendali Kualitas Air Pada Aquarium Berbasis Interet Of Things ”.

Maksud dari penyusunan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh ujian diploma tiga Teknik Telekomunikasi pada Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, banyak pihak yang sangat membantu penulis dalam berbagai hal. Oleh karena itu, penulis sampaikan rasa terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada:

1. Allah SWT atas segala limpahan karunia rahmat dan hidayah-Nya.

2. Orang tua yang senantiasa mendukung dalam setiap situasi dan kondisi.

3. Bapak Radtya Artha Rochmanto S.T., M.T. dan Bapak Danny Kurnianto, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing yang dengan penuh kesabaran dan ketulusan memberikan ilmu pengetahuan dan bimbingan kepada penulis.

4. Dosen - dosen program studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto yang telah membantu penulis dalam proses belajar.

5. Teman - teman mahasiswa program studi D3 Teknik Telekomunikasi yang penulis cintai dan sayangi.

Penulis menyadari bahwa penulisan laporan ini pasti memiliki kekurangan dan kelebihan, baik dari segi tutur kata ataupun dari segi penulisannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun demi Kesempurnaan Tugas Akhir ini. Untuk diskusi lebih lanjut mengenai Tugas Akhir yang dikerjakan oleh penulis dapat menghubungi melalui email : irvanbudi555@gmail.com

Purwokerto, 11 Agustus 2020

(Irvan Budi Prakoso)

(6)

iv ABSTRAK

Dalam pemeliharaan ikan arwana parameter kualitas air perlu di perhatikan karna akan mempengaruhi kelangsungan hidup ikan arwana. Banyak yang tidak memahami faktor penyebab ikan arwana mati karna pH air yang tidak sesuai dengan habitatnya dan suhu air yang tidak setabil yang menyebabkan buruknya kualitas air pada aquarium. Pengaturan kualitas air dan pemberian pakanpun masih dilakukan dengan cara manual yang membuat mobilitas pemilik ikan arwana terhambat.

Dengan pemanfaatan sensor pH-4502C, sensor ds18b20, motor servo, dan teknologi internet of things maka pengaturan pH air, suhu air, dan pemberian pakan akan menjadi lebih efektif. Pada sistem perancangan akan menggunakan NodeMCU ESP8266 sebagai pusat pengolah data, sensor pH-4502C untuk membaca nilai ph air, sensor ds18b20 untuk membaca nilai suhu pada air, motor servo sebagai penggerak pakan otomatis, RTC sebagai seting waktu untuk menentukan kapan motor servo bergerak, relay sebagai saklar untuk menghidupkan heater dan water pump yang nantinya akan menstabilkan suhu dan pH air pada aquarium. Berdasarkan pengujian akurasi sensor pH-4502C mencapai 90% , sensor ds18b20 mencapai 90%, motor servo mencapai 90%. Pada pengujian QOS waktu tunda (delay) pada komunikasi data antara NodeMCU dengan server sebesar 90%, throughput sebesar 90% dan packet loss sebesar 90%.

Kata kunci: Ikan arwana, NodeMCU ESP8266, sensor pH-4502C, sensor ds18b20, motor servo

(7)

v ABSTRACT

In arowana fish maintenance, water quality parameters need to be considered because it will affect the survival of arowana fish. Many do not understand the factors causing arowana fish to die because the pH of the water is not in accordance with their habitat and the water temperature is not stable which causes poor water quality in the aquarium. Water quality regulation and feeding is still done manually which hampers the mobility of arowana fish owners. With the use of the pH-4502C sensor, the ds18b20 sensor, servo motor, and internet of things technology, the regulation of water pH, water temperature, and feeding will be more effective. In the design system will use NodeMCU ESP8266 as a data processing center, pH-4502C sensor to read the pH value of water, sensor etc.18b20 to read the temperature value in water, servo motor as an automatic feed mover, RTC as a time setting to determine when the servo motor is moving, relay as a switch to turn on the heater and water pump which will stabilize the temperature and pH of the water in the aquarium. Based on testing the accuracy of the pH-4502C sensor reaches 90%, the ds18b20 sensor reaches 90%, the servo motor reaches 90%. In the QOS test the time delay (delay) in data communication between NodeMCU with the server is 90%, throughput is 90% and packet loss is 90%.

Keywords: Arowana fish, NodeMCU ESP8266, pH-4502C sensor, ds18b20 sensor, motor servo

(8)

vi DAFTAR ISI

RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN ARWANA OTOMATIS DAN PENGENDALI KUALITAS AIR PADA AQUARIUM

BERBASIS INTERNET OF THINGS ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ... ii

PRAKATA ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 LATAR BELAKANG ... 1

1.2 RUMUSAN MASALAH ... 2

1.3 BATASAN MASALAH ... 3

1.4 TUJUAN ... 3

1.5 MANFAAT ... 3

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN ... 4

BAB II DASAR TEORI ... 5

2.1 KAJIAN PUSTAKA ... 5

2.2 DASAR TEORI ... 9

2.2.1nodemcu esps8266 ... 9

2.2.2iKan arwana ... 10

2.2.3sensor suhu DS18B20 ... 12

2.2.4Sensor PH PH-4502C ... 12

(9)

vii

2.2.5RELAY ... 13

2.2.6Motor servo ... 13

2.2.7rtc... 14

2.2.8platform firebase ... 15

2.2.9mit app ... 15

BAB III METODE PENELITIAN... 17

3.1 ALUR PENELITIAN... 17

3.2 PERANCANGAN Hardware ... 18

3.3 PERANCANGAN software ... 19

3.4 SKENARIO PENGUJIAN SISTEM ... 30

3.4.1SKEMA PENGUJIAN AKURASI PEMBACAAN SENSOR ... 30

3.4.2SKEMA PENGUJIAN THROUGHPUT WIFI PADA NODEMCU . 31 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 33

4.1 HASIL IMPLEMENTASI PERANGKAT KERAS ... 33

4.1.1HASIL PENGUJIAN KELUARAN PADA SERIAL MONITOR ... 34

4.1.2HASIL PENGUJIAN AKURASI SENSOR PH ... 34

4.1.3HASIL PENGUJIAN THROUGHPUT WIFI PADA NODEMCU ... 36

4.2 HASIL PENGUJIAN PERANGKAT LUNAK ... 41

4.2.1HASIL PENGUJIAN PH, SUHU, DAN JAM PADA FIREBASE ... 41

4.2.2HASIL PENGUJIAN APLIKASI “ AUTO AROW FISH” PADA SMARTPHONE ... 41

BAB V PENUTUP ... 43

5.1 KESIMPULAN ... 43

5.2 SARAN ... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 44

LAMPIRAN ... 46

(10)

viii

(11)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian ... 17

Gambar 3.10 Flowchart program Arduino IDE ... 19

Gambar 3.11 Tampilan awal Arduino IDE 1.8.14 ... 20

Gambar 3.12 Bagian header pada board Arduino Uno ... 21

Gambar 3.13 Void loop pH output ... 22

Gambar 3.14 Void loop Temperatures output ... 22

Gambar 3.15 Void loop board NodeMCU ... 23

Gambar 3.21 Tampilan pada serial monitor board NodeMCU ... 24

Gambar 3.22 Tampilan pada serial monitor board NodeMCU ... 24

Gambar 3.23 Tampilan awal Firebase ... 25

Gambar 3.24 Pembuatan projek baru pada Firebase ... 27

Gambar 3.25 Tampilan Realtime Database ... 28

Gambar 3.26 Tampilan designer screen 1 ... 28

Gambar 3.27 Tampilan block screen 1 ... 29

Gambar 3.28 Tampilan designer screen 2 ... 29

Gambar 3.29 Tampilan block screen 2 ... 29

Gambar 3.32 Diagram Blok Perangkat Pengujian Throughput ... 31

Gambar 3.33 Diagram Blok Proses Pengujian Throughput ... 31

Gambar 4.1 Board Pemberi pakan dan pengendali kualitas air ... 33

Gambar 4.3 Packaging ... 34

Gambar 4.4 Serial monitor pada board NodeMCU ... 34

Gambar 4.6 Pengujian akurasi pembacaan pH 7,3 pada TDS dan pH probe ... 35

Gambar 4.7 Pengujian akurasi pembacaan pH 4,0 pada TDS dan pH probe ... 36

Gambar 4.9 Program pengujian throughput NodeMCU ... 37

Gambar 4.10 Tampilan awal Wireshark ... 38

Gambar 4.11 Tampilan capture data menggunakan Wireshark ... 38

Gambar 4.12 Nilai throughput salah satu sample data ... 39

Gambar 4.13 Grafik pengujian throughput NodeMCU ... 39

Gambar 4.17 Tampilan realtime database ... 41

Gambar 4.18 Tampilan screen 1 ... 42

(12)

x

Gambar 4.19 Tampilan data suhu dan pH ... 42

Gambar 5.1 Serial monitor pengujian akurasi sensor .... Error! Bookmark not defined. Gambar 5.2 Serial monitor pengujian akurasi sensor .... Error! Bookmark not defined. Gambar 5.3 Serial monitor pengujian akurasi sensor .... Error! Bookmark not defined. Gambar 5.22 Record data sample 1 ... 54

Gambar 5.23 Record data sample 2 ... 54

(13)

xi

Gambar 5.51 Record data sample 30 ... 68 Gambar 5.64 PCB layout ... Error! Bookmark not defined.

(14)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kajian pustaka penelitian terdahulu ... 6 Tabel 4.1 Pengujian sensor pH Blower pH 7,3 ... 35 Tabel 4.2 Hasil pengujian throughput board NodeMCU ... 39 Tabel 5.1 Pengujian akurasi sensor ... Error! Bookmark not defined.

(15)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Ikan arwana (Asian arwana) terkenal di dunia sebagai ikan yang mahal harganya, karena keindahan dan adanya unsur kepercayaan, yang dipercayai akan mendatangkan keberuntungan bagi orang yang memelihara ikan ini. Ikan mahal ini merupakan jenis ikan yang habitat aslinya berada di Indonesia [1]. Jenis ikan ini telah dilindungi peraturan Peraturan Pemerintah No. 7 tahun 1999 dan keharusan pemanfaatan ikan ini dengan penangkaran tertuang dalam SK Menteri Kehutanan 2091/Kpts-1112001. Namun pelanggaran akan larangan pemanfaatan dari alam terus berlangsung, bahkan Peraturan Menteri Kehutanan Nomor P.12/ Menhut- IV2005, tertanggal 3 Mei 2005 justru mendorong secara legal ikan arwana ini dijadikan komoditas ekspor. Hal ini menyebabkan keberadaan ikan ini di alam makin terkuras, walaupun dikatakan dalam peraturan tersebut bahwa ikan yang boleh diekspor harus berasal dari hasil ranching (pembesaran di luar habitat aslinya sampai ukuran tertentu). Karna itu perlu adanya domestikasi yang merupakan suatu proses pengadaptasian terhadap lingkungan di luar habitat aslinya Penelitian pertumbuhan ikan arwana dilakukan sebagai langkah awal proses domestikasi, yang merupakan indikator kemampuan ikan beradaptasi terhadap lingkungan di luar habitat aslinya.

Kegiatan pemeliharaan ikan arwana harus memperhatikan beberapa parameter yang berpengaruh pada kualitas air yang digunakan untuk pemeliharaan sehingga ikan arwana tetap hidup. Dalam hal pemeliharaan ikan arwana, banyak pemilik yang tidak memahami faktor penyebab ikan arwana mati akibat pH air yang tidak sesuai dengan habitat ikan arwana tersebut, kenaikan suhu air yang tinggi serta adanya zat beracun dalam air aquarium. Untuk itu, dibutuhkan suatu sistem pemantauan kualitas air terintegrasi yang dapat menjangkau parameter-parameter yang dibutuhkan tersebut secara bersamaan dalam satu waktu (real time) untuk menjaga agar ikan arwana tetap hidup dan sehat di dalam aquarium. Suhu air dan pH dapat dikategorikan sebagai faktor fisika-kimia yang berperan dalam menunjang kondisi lingkungan kehidupan ikan arwana. Kekuatan atau ketahanan

(16)

2

kondisi lingkungan pada masing-masing ikan hias berbeda-beda. Oleh karena itu perlu diperhatikan kondisi lingkungan kehidupan ikan arwana. Ketidakstabilan faktor tersebut dapat mengakibatkan terhambatnya perkembangan ikan arwana dan hal yang paling terburuknya adalah kematian pada ikan arwana tersebut . Sarana utama dalam melakukan aktivitas pemeliharaan ikan arwana diantaranya kolam tanah, perairan umum, kolam semen, bak fiber glass, dan akuarium. Jika dibandingkan dengan sarana tersebut, pemeliharaan ikan arwana di akuarium paling baik karena ikan dan kualitas air dapat dikontrol dengan teliti. Bagaimana pun kemampuan ikan arwana terhadap kondisi lingkungannya, tetap tidak dapat diperhatikan bila menggunakan kolam. Bukan hanya itu saja, Akuarium juga mampu menjadi penghibur di saat kejenuhan [1].

Berdasarkan pemaparan diatas, penulis membuat rancang bangun alat pemberi pakan ikan arwana otomatis dan pengendali kualitas air pada aquarium berbasis internet of things. Sistem ini dapat menjadi solusi untuk mengatasi masalah agar ikan arwana dapat beradaptasi seperti dihabitatnya dengan memonitoring dan mengendalikan kualitas air dari jauh. Pemberian pakan secara otomatis dan terjadwal juga memudahkan pemilik aquarium saat sedang berpergian dan tidak bisa melakukan perawatan. Pada sistem ini menggunakan mikropengendali NodeMCU untuk menerima dan mengirim data dengan konektivitas WiFi ke server dan dapat di akses melalui aplikasi android menggunakan sensor ds18b20, dan sensor PH-4502C untuk melakukan pembacaan suhu dan kadar pH dalam air.

Sistem monitoring dan pengendalian kualitas air ini berbasis internet of things yang diharapkan dapat mengatasi permasalahan pada saat pemilik ikan arwana ingin bepergian jauh dalam waktu yang lama, serta meningkatkan mobilitas pemilik ikan arwana.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang penulis sajikan, adapun rumusan masalah yang perlu dikaji lebih lanjut yaitu:

1. Bagaimana perancangan pemberi pakan ikan otomatis dan pengendali kualitas air pada aquarium berbasis internet of things?

(17)

3

2. Bagaimana Sensor DS18B20 dapat memonitoring dan mengendalikan suhu secara otomatis pada aquarium?

3. Bagaimana Sensor PH-4502C dapat memonitoring dan mengendalikan pH air secara otomatis pada aquarium?

4. Bagaimana cara kerja dari pemberian pakan ikan arwana menggunakan jangkrik hidup menggunakan Motor servo dan RTC (Real Time Clock) untuk menjadwalkan pemberian pakan secara otomatis?

1.3 BATASAN MASALAH

Dalam pembuatan tugas akhir ini untuk menyederhanakan pembahasan dalam perencanaan dan pembuatan alat ini diambil batasan masalah antara lain:

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah NodeMCU ESP8266 sebagai pusat kendali.

2. Menggunakan heater untuk menstabilkan suhu di dalam aquarium.

3. Menggunakan Pompa air untuk menstabilkan pH air yang sudah di isi penurun dan penaik pH air untuk ikan.

4. Aplikasi android dibuat menggunakan MIT App Inventor.

5. Tidak membahas penyakit pada ikan arwana.

1.4 TUJUAN

Adapun penulisan tugas akhir yang diharapkan penulis yaitu:

1. Merancang sebuah alat agar memudahkan pemilik ikan untuk memonitoring dan melakukan pemberian pakan secara otomatis.

2. Merancang sebuah alat pemberi pakan hidup untuk ikan arwana dengan menggunakan akrilik yang sudah diberi motor servo.

3. Merancang aplikasi android untuk menampilkan hasil pembacaan dari sensor suhu dan pH.

4. Menguji tingkat akurasi pada pembacaan sensor dan gerakan motor servo pada saat di aktifkan.

1.5 MANFAAT

Adapun manfaat yang diambil dari pengerjaan tugas akhir ini adalah:

1. Mempermudah pemilik ikan arwana untuk memberi pakan pada saat berada jauh di luar rumah.

(18)

4

2. Memberikan informasi tentang suhu dan pH air pada aquarium secara realtime.

3. Menstabilkan suhu dan pH air pada aquarium secara otomatis.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Penelitian ini terbagi menjadi beberapa BAB. Pada BAB I berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, manfaat dan tujuan, batasan masalah dan sistematika penulisan. Sedangkan pada BAB II membahas tentang kajian pustaka terkait penelitian yang sama, Arduino UNO, NodeMCU V3, Sensor PH-4502C, Sensor DS18B20, Relay, Motor Servo, RTC, Heater, Pompa air, Google Firebase dan App Inventor. Dan pada BAB III membahas tentang alur penelitian yang di dalamnya terdapat flowchart atau alur sistem, perangkat yang digunakan meliputi perangkat keras, perangkat lunak yang digunakan untuk penelitian dan skema pengujian.

(19)

5 BAB II DASAR TEORI

2.1 KAJIAN PUSTAKA

Penelitian Budi Santoso dan Agung Dwi Arfianto pada tahun 2014 yang berjudul “Sistem Pengganti Air Berdasarkan Kekeruhan Dan Pemberi Pakan Ikan Pada Akuarium Air Tawar Secara Otomatis Berbasis Mmikrokontroler ATMEGA 16” memaparkan hasil penelitiannya berupa monitoring pendeteksi dan pemberi pakan ikan otomatis pada akuarium menggunakan mikrokontroler ATmega 16, sensor LDR untuk Pergantian air dikendalikan oleh water pump dijalankan berdasarkan tingkat intensitas cahaya yang diterima LDR, dan RTC (Real Time Clock) untuk menentukan waktu secara realtime untuk pemberi makan ikan otomatis [2].

Selanjutnya penelitian Ghulam Imaduddin dan Andi Saprizal pada tahun 2017, yang berjudul “Otomatisasi Monitoring Dan Pengaturan Keasaman Larutan Dan Suhu Air Kolam Ikan Pada Pembenihan Ikan” memaparkan hasil penelitiannya yang berupa monitoring secara berkala untuk kestabilan pH menggunakan sensor pH, mengukur suhu air pada kolam ikan lele menggunakan sensor LM35, dan mengontrol ketinggian air menggunakan sensor ultrasound HCSR-04 [3].

Selanjutnya penelitian Muhammad Hidayatullah, Jauharul Fat, dan Titi Andriani pada trahun 2018 yang berjudul “Prototype Sistem Telemetri Pemantauan Kualitas Air Pada Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Mikrokontroler” memaparkan hasil penelitiannya yang berupa sistem prototype pemantauan kualitas air menggunakan prinsip telemetri. Perangkat hardware yang digunakan berupa sensor suhu DS18B20, sensor kekeruhan, dan sensor pH yang terhubung dengan mikrokontroler Arduino UNO [4].

Selanjutnya penelitian Arif Supriyanto, Fathurrahmani, Agustian Noor, Yunita Prastyaningsih pada tahun 2019 yang berjudul “Purwarupa Sistem Monitoring Kualitas Air pada Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Aplikasi Web Mobile” memaparkan hasil penelitianya yang berupa purwarupa system monitoring kualitas air menggunakan mikrokontroller Arduino Uno, yang terhubung dengan tiga sensor yaitu sensor suhu DS18B20, sensor pH kit DF Robot, sensor kekeruhan

(20)

6

DF Robot dan modul wifi 8266 yang berfungsi untuk mengirim data ke database [5].

Sedangkan pada penelitian Dista Yoel Tadeus, Khasnan Azazi, Didik Ariwibowo pada tahun 2019 yang berjudul “Model Sistem Monitoring pH dan Kekeruhan pada Akuarium Air Tawar berbasis Internet of Things” memaparkan hasil penelitianya berupa rancang bangun monitoring kekeruhan dan tingkat keasaman air pada aquarium. Sehingga, pengguna dapat melihat kekeruhan dan tingkat keasaman air pada aquarium menggunakan Arduino UNO R3, NodeMCU ESP8266 12 E, Sensor Kekeruhan, Sensor pH, dan Driver Relay untuk menyalakan filter jika tingkat kekeruhan pada aquarium tinggi [6].

Tabel 2.1 Kajian pustaka penelitian terdahulu

No Jurnal Tahun Sensor Mikroko-

ntroler

Keterangan

1 Budi Santoso, dkk

“Sistem Pengganti Air Berdasarkan Kekeruhan Dan Pemberi Pakan

Ikan Pada

Akuarium Air Tawar Secara Otomatis Berbasis Mmikrokontroler ATMEGA 16”

2014 Sensor LDR, RTC (Real Time Clock)

ATmega 16, Pada fungsi pemberi pakan dari hasil 5 kali pengujian dilakukan untuk mengetahui ketepatan waktu untuk memberi pakan ikan. Fungsi pemberi pakan ikan berjalan sesuai dengan setting waktu yang telah ditentukan, pemberi pakan ikan membuka dan menutup katup selama 3 detik.

2 Ghulam

Imaduddin, dkk

“Otomatisasi Monitoring Dan Pengaturan

2017 Sensor pH, sensor LM35,

Arduino UNO Pengujian Aplikasi Sistem Monitoring Pengaturan dan Pengkontrolan Suhu

dan Keasaman

(21)

7 Keasaman Larutan

Dan Suhu Air Kolam Ikan Pada Pembenihan Ikan ”

Larutan (pH) berhasil mengkontrol suhu dan keasaman larutan (pH) air secara otomatis serta memudahkan

pembudidaya ikan untuk melakukan tindakan penetralan suhu dan keasaman larutan (pH) air dengan cepat.

3 Muhammad Hidayatullah, dkk

“Prototype Sistem Telemetri

Pemantauan Kualitas Air Pada Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Mikrokontroler”

2018 Sensor suhu DS18B20, sensor kekeruhan, sensor pH

Arduino UNO Pada tahap pengujian saat ketiga sensor melakukan

pengukuran secara bersamaan, data yang dihasilkan akan ditampilkan pada layar monitor melalui akun Ubidot secara real time sesuai dengan perubahan jenis air yang diukur yaitu untuk sensor pH, sensor suhu (temperatur) dan sistem tersebut berjalan dengan baik.

4 Arif Supriyanto, dkk “Purwarupa Sistem Monitoring

2019 DS18B20, sensor pH

kit DF

Arduino UNO,

Sistem monitoring kualitas air kolam

ikan dapat

(22)

8 Kualitas Air pada

Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Aplikasi Web Mobile”

Robot, sensor kekeruhan, modul wifi 8266

menampilkan hasil pengukuran sensor melalui LCD screen dan website yang dapat diakses secara real-time

menggunakan

smartphone yang terhubung dengan internet. Sistem monitoring mampu menampilkan nilai hasil pembacaan sensor dengan akurat.

5 Dista Yoel Tadeus , dkk “Model Sistem Monitoring pH dan Kekeruhan pada Akuarium Air Tawar berbasis Internet of Things”

2019 Sensor Kekeruhan, Sensor pH, dan Driver Relay

Arduino UNO R3,

NodeMCU ESP8266 12 E

Model sistem

monitoring parameter lingkungan pada akuarium ikan hias berbasis IoT yang dibangun

menggunakan komponen

opensource berbiaya rendah, Sistem yang dibangun juga memungkinkan adanya model fungsi pengendalian dan telah diuji melalui mekanisme otomasi pompa filter yang akan hidup atau mati

(23)

9

sesuai dengan nilai kekeruhan aktual.

2.2 DASAR TEORI

2.2.1 NODEMCU ESPS8266

Gambar 2.3 Posisi Pin Node MCU V3 [7]

NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMCU dilengkapi dengan micro usb port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash.

NodeMCU menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266. Bahasa Lua memiliki logika dan susunan pemorgaman yang sama dengan c hanya berbeda syntax. Jika menggunakan bahasa Lua maka dapat menggunakan tool Lua loader maupun Lua uploder. Selain dengan bahasa Lua NodeMCU juga support dengan sofware Arduino IDE dengan melakukan sedikit perubahan board manager pada Arduino IDE [7].

Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar support terhadap tool yang akan digunakan. Jika menggunakan Arduino IDE menggunakan firmware yang cocok yaitu firmware keluaran dari Ai-Thinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU.

Tabel 2.2 Keterangan Fungsi Bagian Board Arduino Uno [7]

SPESIFIKASI NODEMCU V3

Mikrokontroller ESP8266

(24)

10

Ukuran Board 57 mmx 30 mm

Tegangan Input 3.3 ~ 5V

GPIO 13 PIN

Kanal PWM 10 Kanal

10 bit ADC Pin 1 Pin

Flash Memory 4 MB

Clock Speed 40/26/24 MHz

WiFi IEEE 802.11 b/g/n

Frekuensi 2.4 GHz – 22.5 Ghz

USB Port Micro USB Ada

Card Reader Tidak Ada

USB to Serial Converter CH340G

2.2.2 IKAN ARWANA

Arwana merupakan ikan hias air tawar yang cukup populer. Arwana dikenal sebagai hewan langka yang berstatus terancam punah dan berharga tinggi. Arwana juga disebut arowana atau arwana, karena merupakan ikan dengan sebutan nama latin Osteoglossumbicirrchossum dari genus Osteoglossum yang berasal dari Brasil. Di Indonesia, ikan yang mencuat ke seluruh dunia sebagai ikan hias, populer dengan sebutan ikan naga perak dan ikan naga perak hitam. Hingga saat ini arwana tergolong ikan hias abadi karena kepopulerannya tidak pernah pudar, bahkan terus meningkat. Namun demikian, tidak semua jenis arwana memiliki kepopuleran yang sama [8].

Arwana memiliki ukuran tubuh yang cukup besar, terkadang dipenuhi sisik yang berkemilau terang dan dihiasi oleh kelopak-kelopak yang tersusun rapi.

Parasnya terbilang ganjil, dengan mulut yang besar dan rahang bawah lebih menjorok ke depan sehingga tampak kesan garang, itulah gambaran ikan yang populer dengan sebutan arwana atau arowana. Namun, tidak hanya kesan garang yang menonjol. Pada mulut yang terlihat sedikit menonjol ke bawah dan ke depan itu, dua misai atau janggut menghiasi parasnya dengan tampilan seperti itu, arwana lebih terkesan bertuah dan keramat karena ikan arwana tersebut seperti sosok naga yang sangat tua usianya dan merupakan sosok naga keramat bagi masyarakat cina.

(25)

11

Badan arwana tertutup oleh sisik dan memiliki kulit yang berfungsi sebagai penutup tubuh, alat pertahanan pertama terhadap serangan penyakit dan parasit, alat penyesuaian terhadap kondisi lingkungan, alat ekskresi (insang) dan osmoregulasi (sistem keseimbangan tekanan air), serta sebagai alat pernapasan tambahan. Sirip merupakan kelengkapan tersendiri bagi arwana. Secara umum, sirip berfungsi membantu arwana berenang. Arwana memiliki beberapa sirip yaitu sirip punggung (dorsal fin), sepasang sirip dada (pectoral fin), sepasang sirip perut (ventral fin), sirip ekor (caudal fin), dan sirip anal (anal fin) [8].

Gambar 2.3 Morfologi Ikan Arwana [9]

Ikan arwana memiliki bentuk kepala yang besar dan padat. Bentuk tubuhnya pipih dengan punggung datar. Sisik pada badan besar dan keras, sedangkan kepala tidak bersisik. Giginya bertipe canine yang berjumlah 15-17. Sebagaimana ikan yang berasal dari Osteichtyes, arwana juga dilengkapi dengan tutup operculum.

Letak sirip punggung hampir sejajar dengan pangkal ekor. Sirip dada panjang dan meruncing, bersisik besar mempunyai 2 sungut lunak pada ujung [9].

(26)

12 2.2.3 SENSOR SUHU DS18B20

Gambar 2.4 Sensor DS18B20 [10]

Banyak sensor suhu yang dipakai dalam implementasi sistem instrumentasi, salah satu contohnya adalah DS18B20. Sensor suhu DS18S20 ini telah memiliki keluaran digital meskipun bentuknya kecil (TO-92), cara untuk mengaksesnya adalah dengan metode serial 1 wire. Sensor ini sangat menghemat pin port mikrokontroler, karena 1 pin port mikrokontroler dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan beberapa perangkat lainnya. Sensor ini juga memiliki tingkat akurasi cukup tinggi, yaitu 0,5°C pada rentang suhu -10°C hingga +85°C, sehingga banyak dipakai untuk aplikasi sistem monitoring suhu Aplikasi- aplikasi yang berhubungan dengan sensor seringkali membutuhkan ADC dan beberapa pin port mikrokontroler namun pada DS18B20 ini tidak dibutuhkan ADC agar dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler [10].

2.2.4 SENSOR PH PH-4502C

Gambar 2.5 Sensor pH PH-4502C [10]

Alat ukur derajat keasaman (pH meter) adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur pH (derajat keasaman atau kebebesan) dari suatu

(27)

13

cairan. Alat ukur kadar keasaman (pH meter) biasa terdiri dari probe pengukuran yang terhubung pada sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan nilai pH [10].

Prinsip dasar pengukuran pH dengan menggunakan pH meter adalah potensial elektrokimia yang terjadi antara laruran yang terdapat di dalam elektroda gelas yang telah telah diketahui dengan laruran yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif. Skema elektroda pH meter akan mengukur potensial listrik antara merkuri klorid (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCl) yang merupakan larutan di dalam gelas elektroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah sesuai sampelnya [10].

2.2.5 RELAY

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A [11].

Gambar 2.6 Relay [11]

2.2.6 MOTOR SERVO

Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor

(28)

14

servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo. Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya [12].

Gambar 2.7 Motor Servo [12]

2.2.7 RTC

RTC (Real-Time Clock) adalah jam bertenaga baterai yang termasuk dalam microchip di motherboard komputer. Microchip ini biasanya terpisah dari mikroprosesor dan chip lainnya dan sering disebut sebagai “CMOS”

(semikonduktor oksida logam komplementer). Memori kecil pada microchip ini menyimpan deskripsi sistem atau nilai pengaturan yang termasuk nilai waktu saat ini yang disimpan oleh jam waktu-nyata. Sebagian besar mikrokontroler, termasuk Arduino, memiliki pencatat waktu built-in yang disebut millis dan ada juga timer yang dibangun ke dalam chip yang dapat melacak periode waktu yang lebih lama seperti menit atau hari [13].

Gambar 2.8 Modul RTC [13]

(29)

15 2.2.8 PLATFORM FIREBASE

Firebase adalah BaaS (Backend as a Service) yang saat ini dimiliki oleh Google. Firebase ini merupakan solusi yang ditawarkan oleh Google untuk mempermudah pekerjaan Mobile Apps Developer. Dengan adanya Firebase, apps developer bisa fokus mengembangkan aplikasi tanpa harus memberikan effort yang besar untuk urusan backend. Beberapa fitur yang terdapat pada Firebase :

1. Authentication

Aplikasi dapat menyimpan data pengguna secara aman di cloud dan memberikan pengalaman personal yang sama di setiap perangkat pengguna.

Fitur ini menyediakan layanan backend dengan SDK yang mudah dan siap digunakan untuk mengautentikasi pengguna ke aplikasi anda. Jadi dengan menggunakan fitur ini kita bisa membuat login menggunakan gmail, facebook, twitter dan lainnya.

2. Hosting

Firebase Hosting adalah hosting konten web untuk para pengembang aplikasi secara konten statis ataupun dinamis ke CDN global secara cepat hanya dengan satu perintah saja.

3. Cloud Storage

Fitur ini dibuat untuk para pengembang aplikasi yang ingin menyimpan dan menampilkan konten buatan pengguna seperti image dan video.

4. Realtime Database

Fitur Firebase Realtime Database yaitu database yang di host di cloud.

Nantinya data akan disimpan sebagai JSON kemudian disinkronkan secara realtime ke setiap client yang sudah terhubung. Saat kita membuat aplikasi lintas platform dengan SDK Android, IOS, maupun JavaScript, semua client akan berbagi sebuah instance realtime database lalu menerima update data terbaru secara otomatis [14].

2.2.9 MIT APP

App Inventor adalah alat pengembangan yang digunakan untuk membangun aplikasi di Android. Peranti ini diciptakan di MIT (Massachusetts Institute of Technology) dengan tujuan untuk memudahkan pembuatan aplikasi di Android.

Sebagaimana diketahui, bahasa pemrograman yang secara bawaan digunakan di

(30)

16

Android adalah Java. Bahasa Java ini memang sangat ampuh digunakan untuk kepentingan pembuatan aplikasi di perangkat Android. Namun, bahasa ini tidak mudah dipelajari oleh pemula. Selain itu, kode yang digunakan cenderung panjang sehingga menyulitkan para pemula yang berhasrat untuk membuat aplikasi Android. ltulah sebabnya, MIT menciptakan alat pengembangan yang mudah dipakai oleh siapa saja dengan menggunakan pendekatan blok. Adapun desain layar dilakukan dengan pendekatan "click & drag" [17].

(31)

17 BAB III

METODE PENELITIAN

Pada penelitian ini penulis merencakan perancangan alat pemberi pakan ikan arwana otomatis dan pengendali kualitas air pada aquarium. Aplikasi akan mampu memonitoring nilai suhu dan pH pada aquarium secara realtime dan mengendalikan kualitas air dengan teknologi WiFi sehingga dalam perawatan ikan arwana di aquarium lebih efisien. Diperlukan metodologi penelitian yang digunakan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut.

3.1 ALUR PENELITIAN

Perancangan suatu penelitian dilakukan dalam berbagai tahap yaitu dimulai dari pencarian studi literatur, melakukan perancangan hardware, melakukan perancangan software, melakukan pengujian sesuai parameter, dan yang terakhir adalah tahap pembuatan hasil data dari hasil pengujian sistem. Dalam sebuah perancangan suatu penelitian diperlukan adanya alur penelitian agar dalam melakukan perancangan dapat berjalan sesuai dengan rencana yang telah disusun seperti diatas. Salah satu bentuk dari alur penelitian adalah flowchart, jika dilihat secara singkat flowchart dapat menjelaskan proses perancangan pada penelitian yang akan dibuat seperti pada gambar 3.1.

Mulai

Studi Literatur

Perancangan Hardware

Perancangan Software

Pengujian Sesuai Parameter

Pembuatan Hasil Data

Selesai Ya

Tidak

Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian

(32)

18

Sesuai dengan flowchart alur penelitian pada gambar 3.1 dimulai dari pencarian studi literatur yang dilakukan dengan membandingkan kajian teori dari perancangan sebelumnya, selain itu studi literatur dilakukan dengan membaca buku-buku, jurnal ilmiah dan beberapa artikel dari internet yang dapat menunjang dari cara kerja dan sistem setiap perangkat yang digunakan. Pada blok diagram perancangan hardware merupakan proses pengumpulan alat dan bahan yang terdiri dari perangkat NodeMCU yang menggunakan WiFi sebagai media komunikasi pengiriman data. Pada blok diagram, perancangan software merupakan proses pembuatan aplikasi yang digunakan pada perancangan Tugas Akhir ini dengan menggunakan App Invertor secara online yang menampilkan hasil monitoring suhu dan pH menggunakan platform dan penyimpanan data Firebase. Setelah perancangan hardware dan software maka selanjutnya adalah melakukan pengujian sesuai dengan parameter, jika pada pengujian tersebut tidak sesuai dengan parameter atau terdapat kesalahan maka akan dilakukan perancangan hardware dan software kembali hingga pengujian tersebut berhasil dan apabila pada pengujian tersebut sesuai dengan parameter maka akan langsung dibuat hasil data berdasarkan pada pengujian tersebut.

3.2 PERANCANGAN HARDWARE

Dalam penelitian ini perangkat yang digunakan meliputi peralatan perangkat keras untuk perancangan prototype dan perangkat lunak. NodeMCU pada gambar Antarmuka 3.2 berfungsi untuk menerima dan mengirim data dengan konektivitas WiFi yang digunakan sebagai pengolah data masukkan dari modul sensor DS18B20 dan Sensor PH-4502C.

Gambar 3.2 Antarmuka rancang bangun alat pemberi pakan otomatis dan pengendali kualitas air

(33)

19 3.3 PERANCANGAN SOFTWARE

Dalam perancangan sistem pemberian pakan ikan otomatis dan pengendali kualitas air meliputi perancangan perangkat lunak. Berikut flowchart program perancangan pada Arduino IDE:

Mulai

Mencari Koneksi Internet

Internet ON

Sensor PH-4502C

pH < 4

pH > 7

Sensor DS18B20

Suhu < 23 C

Suhu >30 C

Membaca RTC 12:00

Selesai

Pompa Asam ON

Pompa Basa ON

Heater ON

Heater OFF Ya

Ya Ya

Ya Instalasi NodeMCU

Tidak

Servo ON Memberi Makan

Ya Ikan

Gambar 3.3.1 Flowchart program Arduino IDE

(34)

20 a. Arduino IDE

Arduino IDE merupakan fasilitas yang disediakan oleh perangkat Arduino untuk dapat melakukan konfigurasi sebuah program yang nantinya akan di masukan ke Arduino. Program tersebut bersifat open-source dalam lingkup Bahasa pemrograman Bahasa Arduino dan dapat bekerja pada sistem oprasi Windows, Macintosh, dan Linux. Penulis menggunakan sistem operasi Windows 10 pada penelitian ini.

Gambar 3.3.2 Tampilan awal Arduino IDE 1.8.14

(35)

21 (a)

(b)

Gambar 3.3.3 Bagian header pada board Arduino Uno

Gambar 3.12 menampilkan konfigurasi yang digunakan untuk mendeklarasikan library, pin, dan variabel yang digunakan pada board NodeMCU. Pada gambar 3.12 penulis melakukan konfigurasi pada program untuk mencantumkan URL yang digunakan untuk mengirim data pada firebase. Pada bagian setup konfigurasi komunikasi pada serial monitor di seting pada baudrate 9600, terdapat juga inisialisasi sensor ds18b untuk mulai pembacaan suhu, penulis juga mendeklarasikan pin relay dan pin servo.

(36)

22

Gambar 3.3.4 Void loop pH output

Fungsi pada gambar 3.13 digunakan untuk mengubah nilai tegangan menjadi nilai biner (0-1023) atau lebih dikenal dengan analog to digital convertion (ADC). Hasil yang didapatkan pada fungsi tersebut adalah nilai tengan dalam bentuk angka untuk diolah lebih lanjut.

Gambar 3.3.5 Void loop Temperatures output

Pada program Temperatures output, penulis melakukan request Kepada sensor untuk mendapat data yang nantinya akan di munculkan pada serial monitor dengan memanggil sensors.getTempCByIndex.

(a)

(37)

23 (b)

(c)

Gambar 3.3.6 Void loop board NodeMCU

Penulis melakukan konfigurasi untuk memproses semua data pada program pengulangan yaitu bagian void loop. Pada bagian (a) berisi program untuk melakukan seting jam pada RTC jika jam menunjukan pukul 12 maka servo mendapat perintah untuk menggerakan ke posisi 180. Pada bagian (b) penulis mengonfigurasi pin relay dengan kondisi pH dan suhu yang sudah di tetapkan. Pada bagian (c) adalah konfigurasi untuk mengambil data untuk di kirimkan kepada firebase

(38)

24

Gambar 3.3.7 Tampilan pada serial monitor board NodeMCU

Gambar 3.3.8 Tampilan pada serial monitor board NodeMCU Serial monitor pada gambar 3.21 merupakan serial monitor board NodeMCU yang menampilkan hasil pembacaan ph, suhu, dan jam secara realtime.

b. Firebase

Firebase penulis gunakan sebagai database sekaligus network server untuk menerima data token listrik sekaligus data kWh secara realtime. Penulis

(39)

25

menggunakan Firebase karena penulis membutuhkan database dengan komunikasi uplink dan downlink. Firebase merupakan platform milik Google.

Gambar 3.3.9 Tampilan awal Firebase

Firebase dapat diakses menggunakan akun layanan Google seperti akun Gmail. Penulis menggunakan akun Gmail yang sudah penulis buat.

Pembuatan data projek dapat langsung dimulai setelah login.

(a)

(40)

26 (b)

(c)

(d)

(41)

27 (e)

(f)

Gambar 3.3.10 Pembuatan projek baru pada Firebase

Penulis membuat projek dengan langkah seperti pada gambar 3.23.

Penulis menggunakan nama “monitoring” untuk projek penelitian ini.

Firebase dapat digunakan untuk berbagai macam projek salah satunya projek Internet of Things (IoT). Firebase menjadi pilihan penulis karena sifatnya yang realtime dan dapat diandalkan. Penulis menggunakan Firebase pada projek ini dihubungkan dengan board NodeMCU. Program yang dijalankan pada board NodeMCU sudah dilengkapi dengan library Firebase. Library yang penulis gunakan pada tanggal 27 Februari 2020 mengalami sedikit perubahan pada fingerprint pada header “FirebaseHttpClient” dengan fingerprint "03 D6 42 23 03 D1 0C 06 73 F7 E2 BD 29 47 13 C3 22 71 37

(42)

28

1B". Penulis mendapatkan fngerprint tersebut melalui forum diskusi. Penulis membuat URL singkat menjadi bit.ly/firebasefp270220.

Gambar 3.3.11 Tampilan Realtime Database

Penulis menggunakan layanan Realtime Database pada Firebase karenan layanan tersebut menyediakan penyimpanan data yang cukup untuk projek IoT dan kecepatan menyimpanan data serta layanan mengambilan data juga cukup baik. Berdasar hal tersebut, Realtime Database merupakan fitur yang baik untuk digunakan pada projek yang membutuhkan penyimpanan dengan layanan dua arah (uplink dan downlink).

c. App Inventor

App Inventor digunakan untuk pembuatan aplikasi di Android. App Inventor ini merupakan alat pengembangan yang mudah digunakan oleh siapa saja dengan menggunakan pendekatan blok. Adapun desain layar dilakukan dengan pendekatan "click & drag"[12].

Gambar 3.3.12 Tampilan designer screen 1

(43)

29

Gambar 3.3.13 Tampilan block screen 1

Pada screen 1, penulis membuat tampilan logo aplikasi yang berjalan selama tiga detik. Setelah tiga detik secara otomatis akan membuka selanjutnya yaitu screen 2. Penulis memberi nama ”Auto Arow Fish” pada aplikasi yang penulis buat.

Gambar 3.3.14 Tampilan designer screen 2

Gambar 3.3.15 Tampilan block screen 2

(44)

30

Pada screen 2 menampilkan kolom suhu, ph, dan jam. Pada label yang tersisa akan tampil data yang di ambil dari firebase secara otomatis ketika screen 2 ditampilkan.

3.4 SKENARIO PENGUJIAN SISTEM

Pada skenario pengujian sistem ini, penulis akan menjelaskan pengujian sistem pemberian pakan ikan otomatis dan pengendali kualitas air dengan menggunakan aplikasi Android.

3.4.1 SKEMA PENGUJIAN AKURASI PEMBACAAN SENSOR

Pada pengujian dilakukan dengan cara membandingkan antara pembacaan ADC pada sensor PH-4502C dan sensor DS18B20 dengan menggunakan digital pH meter dan thermometer digital. Pengujian dilakukan dengan mengukur keluaran dari pembacaan kedua sensor dengan spesifikasi suhu maupun kadar pH yang berbeda. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui akurasi dari pembacaan sensor PH-4502C dan sensor DS18B20. Adapun skema pengujian secara visual seperti gambar 3.9 dan gambar 3.10.

Aquarium yang diisi

air Sensor PH-4502C NodeMCU Serial Monitor

Gambar 3.4.1 Diagram pengujian Akurasi Pembacaan PH-4502C

Aquarium yang diisi

air Sensor DS18B20 NodeMCU Serial Monitor

Gambar 3.4.2 Diagram pengujian Akurasi Pembacaan DS18B20 a. Alat yang digunakan

1. NodeMCU

2. Sensor PH-4502C 3. Sensor DS18B20 4. Digital pH Meter 5. Thermometer Digital 6. 1 unit laptop

(45)

31 7. Alat tulis

b. Prosedur pengujian

1. Meletakan sensor PH-4502C dan DS18B20 pada aquarium untuk di lakukan pengujian akurasi pembacaan sensor.

2. Mencatat nilai pH dan suhu yang tterbaca pada serial monitor.

3. Mengulangi Langkah pertama hingga kedua pada aquarium yang berbeda.

4. Bandingkan dengan pembacaan menggunakan digital pH meter dan Thermometer digital.

3.4.2 SKEMA PENGUJIAN THROUGHPUT WIFI PADA NODEMCU Pengujian throughtput dilakukan untuk mengetahui kecepatan aktual tranmisi dari board NodeMCU. Pada pengujian throughtput penelitian melakukan pengiriman data dari board NodeMCU menuju aplikasi Android. Proses pengujian throughtput pada penelitian ini dilakukan dengan pengujian pengiriman data contoh dari board NodeMCU ke platform Firebase setiap interval waktu 1 menit sekali selama 30 menit. Data throughput diambil dari banyaknya data yang dapat dikirimkan dibagi dengan waktu pengiriman dan dilakukan perhitungan throughput di tiap pengujian, selanjutnya diambil nilai data rata-rata throughput secara keseluruhan.

Board NodeMCU Software

Wireshark Internet

Gambar 3.4.3 Diagram Blok Perangkat Pengujian Throughput

Menjalankan Pengiriman Data dari

board NodeMCU

Menunggu Selama 1

Menit

Menjalankan software Wireshark

Menyimpan hasil capture data

Gambar 3.4.4 Diagram Blok Proses Pengujian Throughput a. Alat yang digunakan:

1. Arduino Uno 2. Board NodeMCU 3. 1 unit laptop

4. Software Arduino IDE

(46)

32 5. Software Wireshark

6. Software Ms. Excel

b. Prosedur Pengujian throughput:

1. Menyiapkan konektivitas WiFi

2. Menjalankan program aplikasi Android berisi data dummy

3. Menjalankan software Wireshark dan melakukan capture pada data yang berjalan.

(47)

33 BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil pengujian dan pembahasan pada bab ini merupakan tahap lanjut setelah proses perancangan dan pembuatan Rancang Bangun Alat Pemberi Pakan Ikan Arwana Otomatis Dan Pengendali Kualitas Air Pada Aquarium Berbasis Interet Of Things. Hasil dan pembahasan meliputi dari perangkat yang digunakan. Pengujian awal dimulai dengan pengujian alat, dan pengambilan data sesuai dengan skema pengujian pada Bab III. Penulis juga membahas hasil keluaran dari alat yang telah dibuat pada Firebase dan pada aplikasi Smartphone Android pada bab ini.

4.1 HASIL IMPLEMENTASI PERANGKAT KERAS

Pada bagian ini penulis menjelaskan perangkat keras yang digunakan. Pada Board Pemberi pakan dan pengendali kualitas air pada gambar 4.1 terdiri dari board NodeMCU, pH modul, modul relay 4, motor servo, modul RTC, sensor ds18b, modul power mb v1, rangkaian zener clamp.

Gambar 4.1 Board Pemberi pakan dan pengendali kualitas air

Pada bagian supply board sesuai gambar 4.2 penulis menggunakan beberapa komponen yang berperan sebagai regulator tegangan seperti adaptor HLK-5M05 5 Watt, modul charger TP4056 dengan auto cut off ketika dua buah baterai tipe 18650 sudah penuh, dua buah port supply, dan dua buah port saklar.

(48)

34

Gambar 4.2 Packaging

4.1.1 HASIL PENGUJIAN KELUARAN PADA SERIAL MONITOR

Gambar 4.3 Serial monitor pada board NodeMCU

Berdasarkan gambar 4.4 penulis berhasil menampilkan nilai ADC,Tegangan, Nilai PH, Pembacaan suhu, Jam yang terbaca pada serial monitor board NodeMCU.

4.1.2 HASIL PENGUJIAN AKURASI SENSOR PH

Pengujian akurasi dilakukan dengan cara membandingkan hasil pembacaan sensor pH yang ditampilkan pada serial monitor dengan hasil pembacaan TDS digital. Penulis membandingkan pembacaan menggunakan 2 pH yang berbeda.

(49)

35

Tabel 4.1 Pengujian sensor pH Blower pH 7,3

No pH Pembacaan Sensor pH Pembacaan TDS

PH Digital (A) Akurasi (%) Satuan (A) Rata-rata (A)

1

7,3

7.32

7,33 7,3 99,58

2 7,33

3 7,33

. .

30 7,35

Gambar 4.4 Pengujian akurasi pembacaan pH 7,3 pada TDS dan pH probe

No pH Pembacaan Sensor pH Pembacaan TDS

PH Digital (A) Akurasi (%) Satuan (A) Rata-rata (A)

1

4.0

4,02

4,03 4,0 99,58

2 4,00

3 4,04

. .

(50)

36

. .

30 4,04

Gambar 4.5 Pengujian akurasi pembacaan pH 4,0 pada TDS dan pH probe Pada salah satu sample pengujian dilakukan pengambilan data nilai arus pada sensor arus ACS712 5A dengan multimeter RIGOL DM3058E dengan cara sensor arus dan multimeter dirangkai secara seri sehingga arus yang mengalir bernilai sama. Program yang penulis gunakan pada board Arduino Uno untuk melakukan pengujian akurasi sensor arus seperti pada gambar 4.7 bagian a dan b. Penulis mendapatkan nilai sesuai pada tabel 4.1 untuk pembacaan sensor dan sesuai pada gambar 4.6 untuk pembacaan multimeter. Penulis mendapatkan nilai akurasi sensor rata-rata yaitu 97,52%. Sesuai gambar 4.8 pembacaan sensor cukup akurat dengan asumsi penulis bahwa sensor dapat dinyatakan akurat jika pembacaan error dibawah 5% atau akurasinya lebih dari 95%.

4.1.3 HASIL PENGUJIAN THROUGHPUT WIFI PADA NODEMCU Penulis melakukan pengujian throughput WiFi pada board NodeMCU untuk mengetahui keandalan modul komunikasi WiFi sekaligus microprosessor dalam mengirim dan menerima data dari Firebase. Penulis menggunakan program seperti pada gambar 4.9. Program tersebut berisi perintah melakukan pengiriman data pembacaan pH, suhu, dan jam secara berulang tanpa adanya jeda. Namun penulis

(51)

37

mendapatkan hasil bahwa pengiriman sekaligus menerima data dari Firebase menggunakan library yang penulis gunakan hanya dapat diulang tiga kali dalam satu detik. Pada program yang digunakan oleh sistem secara penuh, pengiriman dan penerimaan data dilakukan secara berulang satu kali dalam satu detik. Hasil throughput yang didapatkan seperti pada tabel 4.2 dengan perubahan setiap sample yang tidak begitu signifikan yang berarti nilai throughput stabil sesuai gambar 4.13.

(a)

(b)

Gambar 4.6 Program pengujian throughput NodeMCU

(52)

38

Gambar 4.7 Tampilan awal Wireshark

Gambar 4.8 Tampilan capture data menggunakan Wireshark

(53)

39

Gambar 4.9 Nilai throughput salah satu sample data Tabel 4.2 Hasil pengujian throughput board NodeMCU

No. Waktu (s)

Jarak (m)

Jumlah

Paket Bytes Time

span (s) Bytes/s bits/s Delay Total

1 50 1 661 117204 50.07 2340.8 18726.4 50.07

2 100 1 1245 220248 100.043 2201.53 17612.3 100.04 3 150 1 2026 358431 149.809 2392.59 19140.7 149.8

Gambar 4.10 Grafik pengujian throughput NodeMCU

18726.42301

17612.26673

19140.69248

16500 17000 17500 18000 18500 19000 19500

1 2 3

Throughput bits/s

(54)

40

4.1.4 HASIL PENGUJIAN DELAY WIFI PADA NODEMCU Tabel 4.3 Hasil pengujian delay board NodeMCU

No. Waktu (s)

Jarak (m)

Jumlah

Paket Bytes Time

span (s) Bytes/s Delay per paket (s)

Delay Total

1 50 1 661 117204 50.07 2340.8 0.07574887 50.07

2 100 1 1245 220248 100.043 2201.53 0.08035341 100.04 3 150 1 2026 358431 149.809 2392.59 0.0739388 149.8

Gambar 4.14 Grafik pengujian delay NodeMCU

Pada pengujian delay menggunakan tiga varian waktu yaitu 50 detik, 100 detik, 150 detik dengan jarak 1 meter dari hasil grafik yang didapat mengalami penutunan delay perpaketnya.

4.1.5 HASIL PENGUJIAN PACKET LOSS WIFI PADA NODEMCU Tabel 4.4 Hasil pengujian delay board NodeMCU

No. Waktu (s)

Jarak (m)

Jumlah

Paket Bytes Time

span (s) Bytes/s Paket loss

1 50 1 661 117204 50.07 2340.8 0%

2 100 1 1245 220248 100.043 2201.53 0%

3 150 1 2026 358431 149.809 2392.59 0%

Gambar 4.15 Grafik pengujian delay NodeMCU

Pada pengujian paket loss menggunakan 3 varian waktu yaitu yaitu 50 detik, 100 detik, 150 detik dengan jarak 1 meter dari hasil grafik yang didapat 0%

perpaketnya yang artinya data sampai dengan utuh.

0.0757488 65

0.0803534

14 0.0739387

0.07 96 0.075 0.08 0.085

1 2 3

Delay per Paket

0%

50%

100%

1 2 3

Paket Loss

(55)

41

4.2 HASIL PENGUJIAN PERANGKAT LUNAK

Pada bagian penulis menjelaskan hasil perancangan perangkat lunak berupa hasil tampilan data pH dan suhu pada Firebase dan hasil tampilan pada aplikasi Smartphone dengan sistem operasi Android yang nantinya dapat digunakan secara langsung oleh pengguna.

4.2.1 HASIL PENGUJIAN PH, SUHU, DAN JAM PADA FIREBASE Penulis menggunakan fitur Realtime Database untuk menyimpan data seperti gambar 4.17. Data yang disimpan berupa variabel string agar penulis dapat menambahkan karakter selain angka. Hal tersebut penulis lakukan agar ketika terjadi delay, data akan ditampilkan tetap terpisah karena data dipisahkan oleh karakter pemisah.

Gambar 4.11 Tampilan realtime database

4.2.2 HASIL PENGUJIAN APLIKASI “ AUTO AROW FISH” PADA SMARTPHONE

Aplikasi yang penulis rancang ketika diaktifkan akan menampilkan logo aplikasi dengan nama “Auto Arow Fish” selama dua detik seperti pada gambar 4.18.

Kemudian akan menampilkan data suhu dan pH sample seperti gambar 4.20.

(56)

42

Gambar 4.12 Tampilan screen 1

Gambar 4.13 Tampilan data suhu dan pH

(57)

43 BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dan pembahasan yang telah didapatkan dalam penyusunan Tugas Akhir ini, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut:

1) Pada hasil perancangan perangkat lunak terdapat 2 platform yang digunakan platform pertama mengggunakan firebase untuk menerima data sensor dari NodeMCU lalu data akan di teruskan pada platform kedua yaitu Mit APP sebagai aplikasi yang nantinya digunakan pengguna untuk memonitoring suhu dan pH air pada aquarium secara realtime.

2) Tingkat error pada pengujian akurasi pH 0.11 yang menunjukan bahwa sensor bekerja dengan baik dan mendekti niali yang dibaca oleh pH Meter ATC yang digunakan sebagai acuan

3) Tingkat error pada pengujian akurasi suhu 0.3 yang menunjukan bahwa sensor bekerja dengan baik dan mendekti niali yang dibaca oleh Thermometer digital yang digunakan sebagai acuan

4) Tingkat keberhasilan pada servo pemberi pakan ikan arwana berhasil 100%

yang menandakan servo memberikan pakan sesuai jadwal dan akurat.

5.2 SARAN

Terdapat beberapa saran yang penulis tujukan kepada pembaca atau peneliti berikutnya sebagai berikut:

1) Pada penelitian selanjutnya bisa menambahkan sensor kadar oksigen yang terlarut pada air untuk mengatasi kualitas air yang tidak baik pada air.

2) Pada penelitian ini hanya menggunakan delay, throughput, packet loss. Untuk penelitian selanjutnya dapat ditambahkan jitter, agar lebih rinci dalam mendapatkan hasil untuk meningkatkan keakurasian dari alat pengendali kualitas air dan pemberi pakan ikan.

3) Pada Aplikasi Mit APP penulis tidak menggunakan system notifikasi, pada penelitian selanjutnya bisa di tambahkan system notifikasi pada Mit APP agar pengguna mendapat informasi meskipun sedang tidak membuka aplikasi tersebut.

(58)

44

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. H. Tjakrawidjaja, "PERTUMBUHAN IKAN ARWANAIRIAN (Scleropagesjardinii Saville-Kent) DIAKUARIUM," Jurnal Iktiologi Indonesia, vol. 6, p. 61, 2016.

[2] A. D. A. Budi Santoso, "SISTEM PENGGANTI AIR BERDASARKAN KEKERUHAN DAN PEMBERI PAKAN IKAN PADA AKUARIUM AIR

TAWAR SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 16," Jurnal Ilmiah Teknologi dan Informasi ASIA, vol. 8, p. 33, 2013.

[3] G. I. d. A. Saprizal, "OTOMATISASI MONITORING DAN PENGATURAN KEASAMAN LARUTAN DAN SUHU AIR KOLAM IKAN PADA PEMBENIHAN IKAN," Jurnal Sistem Informasi, Teknologi Informatika dan Komputer, vol. 7, p. 2.

[4] J. F. T. A. Muhammad Hidayatullah, "Prototype Sistem Telemetri Pemantauan Kualitas Air Pada Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Mikrokontroler,"

POSITRON, vol. 8, p. 43, 2018.

[5] F. A. N. Y. P. Arif Supriyanto, "Purwarupa Sistem Monitoring Kualitas Air pada Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Aplikasi Web Mobile," ULTIMATICS, vol. 6, p. 2, 2019.

[6] M. S. M. p. d. K. p. A. A. T. b. I. o. Things, "Dista Yoel Tadeus, Khasnan Azazi, Didik Ariwibowo," Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna, vol. 15, p. 49, 2019.

[7] T. T. Saputro, "Mengenal NodeMCU: Pertemuan Pertama," embeddednesia, 19 April 2017. [Online]. Available: https://embeddednesia.com/v1/tutorial- nodemcu-pertemuan-pertama/.

[8] A. P. R. G. d. L. S. Chumaidi, "CIRI KELAMIN SEKUNDER PADA ARWANA SILVER (Sclerophages macrocephalus) VARIETAS PINOH,"

Akuakultur, vol. 7, p. 221, 2012.

(59)

45

[9] D. J. P. R. LAUT, "DESKRIPSI DAN MORFOLOGI ARWANA," BALAI PENGELOLAAN SD PESISIR & LAUT PADANG, [Online]. Available:

https://kkp.go.id/djprl/bpsplpadang/page/3020-deskripsi-dan-morfologi- arwana#:~:text=Ikan%20arwana%20memiliki%20bentuk%20kepala,juga%20 dilengkapi%20dengan%20tutup%20operculum..

[10] A. C. L. R. K. P. Eltra E. Barus, "OTOMATISASI SISTEM KONTROL pH DAN INFORMASI SUHU PADA AKUARIUM MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN RASPBERRY PI 3," Jurnal Fisika Sains dan Aplikasinya, vol. 3, p. 117, 2018.

[11] M. H. Muhamad Saleh, "RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN RUMAH MENGGUNAKAN RELAY," Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana, vol. 8, p. 181, 2017.

[12] A. Purnama, "Motor Servo," elektronika dasar, 24 Maret 2020. [Online].

Available: https://elektronika-dasar.web.id/motor-servo/.

[13] H. Renol Fetra, "Sistem Otomasi Penyalaan Lampu dan AC (Air Conditioner) pada," JTEV (JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN VOKASIONAL), vol. 6, p. 145, 2020.

[14] Guntoro, "Memahami ” Apa itu Firebase ” Hanya dalam 10 Menit,"

badoystudio, 24 juli 2020. [Online]. Available: https://badoystudio.com/apa- itu-firebase/.

[15] E. I. Y. P. d. Y. N. Richardo Ubyaan, "Keragaman mutasi nukleotida mtDNA varian ikan arwana lokal," Jurnal Kimia, vol. Volume 1, p. 35, Mei 2017.

(60)

46 LAMPIRAN

(61)

47 LAMPIRAN I

KODE PROGRAM ARDUINO UNO

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

#include <Servo.h>

#include <virtuabotixRTC.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <FirebaseArduino.h>

#define FIREBASE_HOST "monitoring-25bfd.firebaseio.com" // project host Firebase

#define FIREBASE_AUTH

"bWDM8lMKMb80cYoiopFOphzS1saoBzFSZ03gRuS8" // project secret Firebase

#define WIFI_SSID "PengujianQOS" // SSID WiFi

#define WIFI_PASSWORD "123456789" // password WiFi

#define RELAY1 D0 // Relay heating

#define RELAY2 D1 // Waterpump up

#define RELAY3 D2 // Waterpump up

const int oneWireBus = D3;

const int analogInPin = A0;

float Po = 0;

int buf[10], temp;

int counter = 0;

int pos = 0; // variable to store the servo position //Inisialisasi pin (CLK, DAT, RST)

virtuabotixRTC myRTC(14, 12, 13);