BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode...

Farid Miftah Fauzi, 2020

RANCANG BANGUN INKUBATOR BAYI DENGAN KAMERA PENGAWAS BERBASIS APLIKASI ANDROID

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Metode yang digunakan untuk melaksanakan penelitian ini adalah dengan

menggunakan metode eksperimen terencana, di mana dalam penelitian ini akan

dibuat sistem pemantauan suhu dan kelembapan dengan kamera pengawas pada

inkubator sederhana. Sistem ini terdiri dari ESP32 cam sebagai kamera pengawas

pada inkubator sederhana, sensor DHT22 sebagai sensor suhu dan kelembapan

yang terintegrasi dengan NodeMCU ESP8266, rangkaian lampu sebagai pemanas

dan rangkaian kipas pendingin sebagai pendingin. Pada Gambar 3.1 digambarkan

diagram alur penelitian.

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian

18




Pada tahap awal penelitian, dilakukan studi literatur guna mendapatkan

teori-teori yang dibutuhkan berupa data maupun informasi yang dapat mendukung

penelitian ini. Data dan informasi yang dibutuhkan berupa teori tentang

mikrokontroler Arduino, mikrokontroler NodeMCU ESP8266, sensor suhu dan

kelembapan DHT22, penggunaan ESP32 Cam serta penerapannya, juga bahasa

pemrograman pada Arduino IDE.

Kemudian pada tahap selanjutnya, dilakukan perancangan inkubator bayi

sederhana menggunakan kaca mika sebagai tabung inkubator dan tripleks kayu

sebagai alas inkubator sederhana. Inkubator bayi sederhana ini berukuran 75 cm x

55 cm dengan tinggi dari alas 35 cm. Pada Gambar 3.2 merupakan sketsa bentuk

inkubator sederhana.

Gambar 3.2 Rancangan Inkubator Bayi Sederhana

Pada tahap selanjutnya, dilakukan rancang bangun sistem IoT untuk

memantau suhu dan kelembapan dengan kamera pengawas pada inkubator bayi

sederhana. Sensor DHT22 sebagai sensor suhu dan kelembapan akan terintegrasi

dengan NodeMCU ESP8266 sebagai mikrokontroler. Sistem ini dilengkapi dengan

4 buah lampu pijar 25watt sebagai pemanas untuk mendapatkan suhu optimal pada

inkubator bayi sederhana dan dilengkapi dengan kipas pendingin 12volt sebagai

penurun suhu apabila suhu pada inkubator bayi sederhana terlalu tinggi. Lampu

pijar dan kipas pendingin akan diatur oleh mikrokontroler NodeMCU ESP8266.

19




Selain itu, inkubator bayi sederhana dilengkapi dengan kamera pengawas berupa

ESP32Cam yang terintegrasi dengan mikrokontroler Arduino Uno R3. Kamera

tersebut akan melakukan pemantauan secara langsung situasi pada inkubator bayi

sederhana. Seluruh sistem yang sudah dibuat akan dapat terbaca pada aplikasi

berbasis android.

Pada tahap akhir perancangan, dilakukan tahap uji coba. Pada tahap ini sistem

yang telah dirancang akan dikalibrasi terlebih dahulu. Setelah sistem dikalibrasi,

sistem diuji untuk mengukur suhu dan kelembapan, memantau situasi inkubator

bayi sederhana dengan kamera pengawas, menyalakan serta mematikan lampu pijar

juga kipas apabila suhu dan juga kelembapan tidak optimal. Hasil pengukuran

kemudian dikirimkan melalui web server Firebase. Lalu hasil pengukuran yang

terdapat pada web server Firebase akan diintegrasikan dengan aplikasi Android.

Hasil nilai yang terukur dari uji coba, dibandingkan dengan nilai hasil pengukuran

thermometer hygrometer.

3.2 Perancangan Sistem IoT untuk Memantau Suhu dan Kelembaban pada

Inkubator Bayi Sederhana

Perancangan sistem IoT untuk memantau suhu dan kelembaban pada

inkubator bayi sederhana terdiri dari NodeMCU ESP822, mikrokontroler Arduino

Uno R3, sensor DHT22 dan kamera ESP32. Berikut adalah perancangan sistem IoT

untuk memantau suhu dan kelembaban pada inkubator bayi sederhana.

3.2.1 Perangkat Penunjang Penelitian

Perangkat penunjang peneletian terbagi menjadi 2, yaitu perangkat keras

dan perangkat lunak. Adapun perangkat keras yang digunakan adalah:

1. Perangkat yang dapat terhubung dengan internet (smartphone dan laptop).

2. Arduino Uno R3

3. ESP32 Cam

4. Sensor DHT22

5. Relay

6. Lampu pijar 25 watt 4 buah

7. Jumper

8. Breadboard

9. Kaca Mika

20




10. Solder

Sementara itu, perangkat lunak yang digunakan adalah:

1. Arduino IDE

2. MIT App Inventor

3. Google Chrome (Browser).

4. Firebase

3.2.2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari perancangan sistem IoT untuk memantau suhu dan

kelembapan dengan kamera pengawas pada inkubator bayi sederhana digambarkan

dengan menggunakan diagram blok pada Gambar 3.3.

Gambar 3. 3 Diagram Blok Prinsip Kerja Keseluruhan Sistem

Diagram blok pada gambar 3.3 menjelaskan bahwa, ketika baterai telah

terhubung dengan mikrokontroler, mikrokontroler akan menginisialisasi agar

terhubung dengan WiFi, dan membaca library, serta konfigurasi yang digunakan

untuk melakukan perintah yang diterima oleh mikrokontroler. Nilai yang terbaca

pada sensor DHT22 dikirimkan pada modul NodeMCU ESP8266. Dalam

NodeMCU ESP8266 data analog diolah menjadi data digital melalui WiFi, dan

mengalokasikan data pada web server Firebase sehingga dapat ditampilan pada

aplikasi yang telah dibuat.

21




3.2.3 Desain Rangkaian Sistem Inkubator Bayi

Perancangan skematik menggambarkan komponen dan jalur untuk

membuat sistem IoT. Perancangan dilakukan dengan menggunakan software

fritzing. Skematik dari sistem inkubator bayi dapat dilihat pada Gambar 3.4. Desain

rangkaian sistem inkubator bayi dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3. 4 Skematik Sistem Inkubator Bayi

Gambar 3. 5 Rangkaian Sistem IoT

22




Pada rangkaian diatas, modul Arduino R3 digunakan sebagai shield ESP32

Cam yang berfungsi sebagai kamera pengawas pada inkubator bayi sederhana.

Sementara, modul NodeMCU ESP8266 digunakan untuk menghubungkan sensor

dengan relay yang terhubung dengan lampu pijar dan kipas pendingin. Sensor dan

relay menghasilkan nilai analog dengan tegangan dari 0-3.3 V. sehingga sensor dan

relay dapat bekerja optimal.

3.2.4 Perancangan Database Firebase

Untuk terhubung dengan database Firebase memerlukan konektivitas antara

NodeMCU ESP8266 dengan database. Pada Arduino IDE, terlebih dahulu

dilakukan install terhadap library yang menunjang konektivitas antara NodeMCU

ESP8266 dengan database Firebase. Selanjutnya, dilakukan coding dengan

menyertakan Firebase_Host dan Firebase_Auth agar database Firebase dapat

mengenali NodeMCU ESP8266. Firebase_Host dan Firebase_Auth pada Firebase

dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3. 6 Firebase_Host dan Firebase_Auth pada Database Firebase

Setelah Firebase_Host dan Firebase_Auth dimasukan pada coding Arduino

IDE untuk mengenali NodeMCU ESP8266, database Firebase dapat langsung

membaca data berupa suhu dan kelembapan pada inkubator bayi sederhana yang

dikirim oleh sensor DHT22 seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7.

23




Gambar 3. 7 Database Firebase Membaca Data Berupa Suhu dan Kelembapan

dari Sensor DHT22

3.3. Algoritma

Algoritma untuk melakukan kalibrasi sensor DHT22 pada Arduino IDE

digambarkan dengan menggunakan diagram blok yang ditunjukan pada Gambar

3.8.

24




Gambar 3. 8 Diagram Blok Algoritma untuk Kalibrasi Sensor DHT22 pada

Arduino IDE

Berikut penjelasan mengenai alur algoritma untuk kalibrasi sensor DHT22

pada Arduino IDE yang dirancang:

1. Tahap Inisialisasi, pada tahap ini modul NodeMCU EP8266 akan

membaca seluruh library, serta konfigurasi yang disematkan pada

EEPROM.

2. Sensor DHT22 akan mengukur suhu dan kelembapan yang

menghasilkan nilai ADC.

3. Nilai ADC yang didapatkan akan diolah, dan dikonversikan pada nilai

Celcius dan %RH.

4. Hasil nilai yang telah dikonversi, ditampilkan pada serial monitor pada

Arduino IDE

Setelah sensor DHT22 selesai dikalibrasi, selanjutnya melakukan kalibrasi

pada kamera pengawas ESP32Cam. Kalibrasi kamera pengawas ESP32Cam

digambarkan pada diagram blok yang ditunjukan pada Gambar 3.9.

25




Gambar 3. 9 Diagram Blok Algoritma untuk Kalibrasi Kamera Pengawas

ESP32Cam pada Arduino IDE

Berikut penjelasan mengenai alur algoritma untuk kalibrasi kamera

pengawas ESP32Cam pada Arduino IDE yang dirancang:

1. Tahap inisialisasi, pada tahap ini modul Arduino Uno R3 akan membaca

seluruh library dan konfigurasi yang disematkan pada EEPROM.

2. Selanjutnya melakukan tahap konektivitas dengan WiFi, tahap ini

dilakukan untuk mendapatkan koneksi internet dengan WiFi dengan

cara memasukan SSID dan Password pada Arduino IDE.

3. Setelah terkoneksi, kamera pengawas ESP32Cam akan mengirim

alamat IP pada serial monitor Arduino IDE.

26




4. Kamera pengawas ESP32Cam sudah dapat melakukan Video

Streaming.

3.3.1 Algoritma setelah dilakukan kalibrasi pada Arduino IDE

Algoritma setelah kalibrasi, dilakukan untuk membaca nilai suhu dan

kelembapan dan mengunggahnya pada web server Firebase dengan menggunakan

Arduino IDE, digambarkan dengan menggunakan diagram blok yang ditunjukan

pada Gambar 3.10.

Gambar 3. 10 Diagram Blok Algoritma untuk Membaca Suhu dan Kelembapan

serta Mengirim Data menuju Web Server Firebase dengan Arduino IDE

27




Berikut merupakan penjelasan mengenai alur algoritma pada Arduino IDE

yang dirancang:

1. Tahap Inisialisasi, Pada tahap ini mikrokontroler akan membaca seluruh

library, serta konfigurasi yang disematkan pada EEPROM.

2. Melakukan pemindaian WiFi yang terjangkau di area sekitar.

3. Menghubungkan NodeMCU ESP8266, kepada WiFi yang diinginkan

dengan menginput data SSID serta password pada tahap Inisialisasi.

4. Jika WiFi terhubung dengan NodeMCU ESP8266, maka sensor mulai

bekerja. Apabila belum terhubung dengan WiFi, maka akan terjadi

looping dan kembali memindai WiFi sampai NodeMCU ESP8266 dapat

terhubung dengan jaringan WiFi.

5. Setelah terhubung dengan WiFi, maka sensor akan mengukur suhu dan

kelembapan secara real-time.

6. Data hasil pengukuran yang dilakukan sensor akan diupload pada web

server Firebase, sesuai dengan tujuan sensor.

7. Apabila data terkirim, maka data tersebut disimpan pada database sensor

yang terletak pada web server, apabila data belum terkirim, maka akan

terjadi looping, dan kembali untuk mengirimkan data pada web server

Firebase.

8. Data yang telah disimpan pada database, diolah dan ditampilkan pada

User Interface berupa aplikasi.

3.4. Perancangan Aplikasi Android

Pada tahap perancangan aplikasi Android, dibutuhkan software seperti MIT

App Inventor. MIT App Inventor merupakan sebuah tool untuk membuat aplikasi

android yang berbasis visual block programming, sehingga pengguna bisa membuat

aplikasi tanpa melakukan coding. User dapat langsung melihat, menggunakan,

menyusun dan melakukan drag-drops pada simbol-simbol perintah serta fungsi

28




tertentu dalam membuat aplikasi secara sederhana tanpa menuliskan kode program.

Rancangan aplikasi ditunjukan pada Gambar 3.10

Gambar 3. 11 Rancangan Aplikasi Android pada software MIT App Inventor

Aplikasi dirancang dengan satu screen yaitu untuk melakukan pemantauan

inkubator bayi sederhana. Pada screen aplikasi diberi beberapa legenda untuk

memberikan informasi kepada user. Aplikasi mendapatkan data suhu dan

kelembapan dari Firebase. Sementara untuk kamera pengawas ESP32Cam, data

didapat dari alamat IP yang terdapat pada serial monitor Arduino IDE,

digambarkan pada diagram blok yang ditunjukan pada Gambar 3.11.

Gambar 3. 12 Diagram Blok Aplikasi

Pada diagram blok aplikasi, ketika Firebase mendapat data suhu dan

kelembapan dari sensor DHT22 maka aplikasi akan langsung membaca data suhu

29




dan kelembapan secara bergantian. Sementara untuk kamera pengawas ESP32

Cam, harus memasukan terlebih dahulu IP Address kamera yang muncul pada

serial monitor Arduino IDE Kemudian meng-click tombol start camera sehingga

kamera pengawas ESP32 Cam dapat melakukan pemantauan inkubator bayi

sederhana secara langsung.

3.5. Teknik Analisis Data

Setelah data berhasil dikumpulkan tahap selanjutnya yaitu melakukan

analisis data. Pada penelitian ini, Teknik analisi data yang digunakan Teknik

statistic deskriptif. Teknik ini merupakan suatu metode untuk menganalisis data

dengan cara mendeskripsikan atau menggambarkan data yang telah didapat

sebagaimana adanya tanpa bermaksud membuat kesimpulan yang berlaku untuk

umum atau generalisasi (Sutanapong, 2015). Adapaun tiga tahap yang dilakukan

peneliti untuk menganalis hasil penelitian yaitu, menghitung nilai kesalahan (error),

menghitung nilai akurasi, dan terakhir menghitung nilai rata-rata.

3.5.1 Menghitung Nilai Kesalahan (Error)

Tahap pertama dalam melakukan analisis data pada penelitian ini adalah

menghitung nilai kesalahan (error) dari keseluruhan sistem yang telah dibuat.

Rumus yang digunakan untuk menghitung nilai kesalahan ditunjukan pada

Persamaan 1.

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = |𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟−𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑎𝑐𝑢𝑎𝑛

𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑎𝑐𝑢𝑎𝑛| 𝑥 100 ……………………………… (2)

3.5.2 Menghitung Nilai Akurasi

Tahap kedua dalam melakukan analisis data pada penelitian ini adalah

menghitung nilai akurasi dari keseluruhan sistem yang telah dibuat. Rumus yang

digunakan untuk menghitung nilai akurasi ditunjukan pada Persamaan 2.

𝐴𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 = 100% − 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟………………………….……….…………(3)

3.5.3 Menghitung Nilai Rata-Rata

Tahap ketiga dalam melakukan analisis data pada penelitian ini adalah

menghitung nilai rata-rata dari kesalahan dan akurasi keseluruhan sistem yang telah

dibuat. Rumus yang digunakan untuk menghitung nilai rata-rata ditunjukan pada

Persamaan 3.

30




𝑋 =∑ 𝑋

𝑛……………………………………………………………………(4)

Keterangan:

X = nilai rata-rata

X = nilai suhu atau nilai kelembapan terukur

n = jumlah butir nilai suhu atau nilai kelembapan terukur

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode...

Documents

Transcript of BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode...