SISTEM PEMANTAUAN KEDALAMAN AIR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO DAN APLIKASI BERBASIS WEB MOBILE ANDROID

PROPOSAL TUGAS AKHIR

NPM : 0609U094Nama: Azis Sugianto SuparmanKonsentrasi: Interfacing System

TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS WIDYATAMABANDUNG2014Abstrak

Sistem Pemantauan Kedalaman Air Menggunakan Mikrokontroler Arduino dan Aplikasi Berbasis Web Mobile Android adalah sebuah kegiatan tugas akhir yang bertujuan merancang dan membangun sebuah perangkat yang dapat mengukur kedalaman air berdasarkan tekanan air yang diperoleh oleh sensor tekanan tipe MPX2100DP. Konsep perangkat yang akan dibangun adalah sebuah perangkat yang mampu mengukur kedalaman air secara otomatis berdasarkan perubahan tekanan air. Pengendali utama yang digunakan dalam perangkat ini adalah sebuah microcontroller Arduino yang dihubungkan dengan sensor tekanan. Kemudian hasil dari pengukuran ditampilkan ke perangkat mobile Android melalui protokol internet menggunakan Arduin Ethernet Shield.Metode yang digunakan dalam pengembangan perangkat ini adalah metode evolusioner (prototipe). Sedangkan analisis dan perancangan sistem menggunakan pemodelan Unified Modelling Language (UML).Sistem ini diharapkan dapat berguna untuk memantau kedalaman air pada tangki air di area industri atau rumah hanya dengan menggunakan perangkat pintar Android melalui internet. Diharapkan juga dapat digunakan sebagai pengendali sistem irigasi.Kata kunci: Mikrokontroler, Android, Arduino, MPX2100DP, Unified Modelling Language (UML).

Latar Belakang Masalah

Pesatnya kemajuan dan perkembangan teknologi informasi serta teknologi otomasi industri telah mewujudkan terciptanya sebuah inovasi, baik perangkat keras maupun perangkat lunak yang berguna untuk mendukung aktivitas manusia berdasarkan hasil kolaborasi dari berbagai bidang disiplin ilmu seperti fisika, elektronika, pemrograman, jaringan komputer, serta arsitektur komputer. Salah satu contoh penerapan dari kolaborasi disiplin ilmu tersebut adalah robotika, otomasi industri, dan otomasi rumah, dalam kegiatan ini yakni pemanfaatan sensor dalam kehidupan sehari-hari.Air adalah sumber daya berharga di berbagai belahan dunia, dan banyak orang yang mengandalkan tangki air untuk menambah persediaan air dengan menampung air hujan atau menyimpan air yang telah dipompa dari sumur. Namun, bagaimana caranya mengukur seberapa penuh tangkinya? Tangki terbuat dari bahan yang tak tembus cahaya untuk menghindari pertumbuhan lumut dan sering tetap tertutup untuk mencegah perkembangbiakan nyamuk atau dimasuki oleh hewan pengerat, jadi tentu saja hal ini mengganggu kesterilan air jika melihat dalamnya secara fisik. Selain dari itu, mempunyai cara untuk mengukur kedalaman tangki secara elektronis dapat membuka dunia kemungkinan, seperti pengendalian pompa otomatis untuk mengisi tangki ketika kedalamannya rendah, atau untuk mematikan sistem irigasi ketika tidak cukup tersedia air. Kegiatan tugas akhir ini berkenaan dengan bidang robotika (otomasi rumah), mobile computing, dan pemrograman berbasis web yang bertujuan untuk menggantikan kemampuan alat ukur konvensional. Konsep alat ukur yang akan dibangun adalah sebuah alat ukur yang memiliki kemampuan secara otomatis dapat memberikan laporan terkini melalui internet kepada user bahwa kedalaman air telah mencapai tinggi yang telah didefinisikan. Dengan demikian, topik tugas akhir yang berkenaan dengan latar belakang masalah adalah Sistem Pemantauan Kedalaman Air Menggunakan Mikrokontroler Arduino Dan Aplikasi Berbasis Web Mobile Android.Rumusan Masalah

Berikut ini adalah perumusan masalah berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan sebelumnya.1. Bagaimana merancang dan membangun arsitektur keseluruhan sistem?2. Bagaimana membuat hasil baca kedalaman tangki air oleh sensor tekanan agar dapat dimonitor oleh pengguna menggunakan perangkat mobile Android melalui protokol internet?3. Bagaimana membuat perubahan kedalaman air agar dapat mengatur sistem irigasi?4. Bagaimana membuat aplikasi mobile web pada perangkat pintar Android yang berfungsi sebagai jembatan antara pengguna dengan perangkat pengukur kedalaman tangki air?

Batasan Masalah

Batasan masalah dibuat karena luasnya pembahasan dan keterbatasan waktu. Berikut ini adalah batasan masalah yang dimaksud.1. Sistem yang dibangun menggunakan komponen perangkat keras yang tersedia di pasaran Indonesia.2. Sistem dirancang dengan fungsi utama untuk memantau kedalaman air dalam tangki air kepada penggunanya menggunakan perangkat Android.3. Sistem menggunakan Arduno Duemilanove sebagai pengendali sensor tekanan, dan Arduino Ethernet Shield untuk mengirim hasil baca sensor ke user melalui internet.4. Perangkat mobile Android dan Arduino Ethernet Shield harus terhubung ke internet.

Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah merancang dan membangun sebuah sistem yang dapat memantau kedalaman air dalam tangki melalui protokol internet kepada penggunanya menggunakan perangkat mobile Android.Landasan TeoriEmbedded System Sistem embedded (sistem tertanam) adalah suatu sistem komputer yang memiliki tujuan spesifik untuk menangani sebuah atau beberapa fungsi khusus yang didedikasikan kepadanya. Hal ini berbeda dengan sistem komputer biasa (general purpose) seperti PC (Personal Computer) yang dapat melakukan berbagai tugas dan fungsi tergantung pada program yang terinstal di dalamnya. Sistem embedded biasanya tertanam sebagai perangkat lengkap yang terdiri dari perangkat keras serta mekanismenya dan perangkat lunaknya sebagai sistem operasinya.

Ciri dan karakteristik sistem embedded adalah sebagai berikut :a. Diciptakan untuk menangani tujuan atau fungsi tertentu.b. Sistem embedded berupa perangkat yang bergantung pada sistem lainnya (sub sistem).c. Program yang ditulis pada sistem embedded biasa disebut sebagai firmware yang tersimpan di ROM atau chip flash memori yang biasanya berkapasitas kecil.d. Sistem embedded memiliki keterbatasan sumber daya, seperti harga, ukuran, berat dan energi. Sehingga dalam mendesain sebuah sistem embedded diperlukan pertimbangan keterbatasan tersebut.e. Sistem embedded sangat memperhatikan masalah lamanya waktu eksekusi, sehingga dibutuhkan sistem yang realtime. Sistem operasi yang digunakan pada sistem embedded dikenal dengan RTOS (Real Time Operating Systems).

Perancangan sistem embedded berbeda dengan perancangan sistem biasa, karena dalam rancangan sistemnya harus dapat merancang dan mengintegrasikan perangkat keras dengan perangkat lunaknya. Proses perancangan perangkat keras dan perangkat lunaknya dapat dilakukan secara pararel, namun pengintegrasian seluruh sub sistem dilakukan secara bersamaan dan merupakan tahapan terpenting dalam pengembangan sistem. Dalam proses pengembangan sistem biasa dilakukan dengan metode bottom-up, yaitu mulai mengerjakan dari komponen terkecilnya hingga sistem utamanya yang kompleks.

AndroidAndroid adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak. Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia.Pada saat perilisan perdana Android, 5 November 2007, Android bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung pengembangan standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak, Google merilis kodekode Android di bawah lisensi Apache, sebuah lisensi perangkat lunak dan standar terbuka perangkat seluler.Di dunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android. Pertama yang mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS) dan kedua adalah yang benarbenar bebas distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset Distribution (OHD).

Kebutuhan Perangkat

Berikut ini adalah daftar kebutuhan perangkat keras yang digunakan untuk membangun sistem.1. Arduino Duemilanove.2. Arduino Ethernet shield.3. Prototyping Shield.4. Transduser perbedaan tekanan tipe MPX2010DP.5. LM324 op-amp 6. Soket IC 14-pin.7. 4 resistor 1 K.8. 3 resistor 22 K.9. Resistor variabel 1 K.10. Resistor variabel 10 K.11. 2 Kapasitor MKT 10 nF.12. Kapasitor MKT 100 nF.

Sistem Kendali

Arduino Duemilanove

Arduino Duemilanove adalah sebuah mikrokontroler yang berbasis ATmega168 atau ATmega 328. Arduino ini memiliki 14 pin digital masukan/keluaran (6 pin dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack daya, ICSP header, dan tombol reset. Berikut ini adalah rincian spesifikasi dari papan mikrokontroler Arduino Duemilanove.

MikrokontrolerATmega328

Tegangan operasi5V

Tegangan masukan (disarankan)7-12V

Tegangan masukan (batas)6-20V

Digital i/o pin14 (6 pin memberikan keluaran PWM)

PIN Input analog6

Arus DC per i/o Pin40 mA

Arus DC untuk 3.3V Pin50 mA

Memori flash16 KB (ATmega168) atau 32 KB (ATmega328) yang 2 KB digunakan oleh bootloader

SRAM1 KB (ATmega168) atau 2 KB (ATmega328)

EEPROM512 byte (ATmega168) atau 1 KB (ATmega328)

Kecepatan Clock16 MHz

Skematik Arduino Duemilanove

Arduino Ethernet Shield

Arduino Ethernet Shield menghubungkan papan mikrokontroler Arduino ke internet hanya dalam hitungan menit. Supaya dapat terhubung dengan internet, kabel RJ45 digunakan untuk menghubungkan Arduino Ethernet Shield dengan koneksi internet. Berikut ini adalah rincian spesifikasi Arduino Ethernet Shield. Memerlukan sebuah papan Arduino Operasi tegangan 5V (disediakan dari papan Arduino) Ethernet Controller: W5100 dengan internal 16 K buffer Kecepatan koneksi: 10/100 Mb Hubungan dengan Arduino pada SPI port

Skematik Arduino Ethernet Shield

Sensor Tekanan MPX2100DP

Sensor tekanan seri MPX2100DP berfungsi mengukur besar tekanan di sekitar sensor. Dalam penggunaan pemantauan kedalaman tangki air, sensor ini berperan mengukur besar tekanan air. Ketika kedalaman tangki air mencapai 1 meter, sensor memperoleh nilai tekanan sebesar 9,8 kPa.Berikut ini adalah spesifikasi dari sensor tekanan MPX2100DP. Ported elementer, diferensial, dua Port. Jangkauan tekanan: 0-100 kPa. Kebutuhan listrik: 10 Volt DC, 6 mA. Keluaran tegangan diferensial. Sensitivitas: 0,4 mV/kPa. Waktu respons: 1 ms. Kelinearan: 0,25 %.

Diagram Blok Keseluruhan Sistem

Arduino DuemilanoveArduino Ethernet ShieldSensor Tekanan

Perangkat Mobile AndroidInternet Service ProviderWeb Server

Sensor tekanan membaca 1 meter kedalaman ketika mencapai tekanan sebesar 9,8 kPa. Hasil baca ini kemudian diteruskan ke pin Arduino Duemilanove, lalu diterjemahkan sesuai program yang tertanam dalam mikrokontroler. Arduino Ethernet Shield berfungsi untuk mengkomunikasikan program (kumpulan instruksi) yang tertanam pada Arduino Duemilanove dengan server web PHP yang diprogram untuk menangkap nilai-nilai yang datang dari Arduino. Kemudian server web mengirim data ke penerima yang menggunakan perangkat mobile Android.

Metode Pengembangan

1. Studi Literatur dan PasarPada tahap ini dilakukan pengumpulan teori yang terkait dengan pembuatan tugas akhir ini serta melakukan tinjauan pasar untuk mengetahui ketersediaan perangkat keras yang dibutuhkan di pasaran Indonesia.

2. PerancanganPerancangan dilakukan untuk membuat rancangan proses dan desain arsitektur sistem yang akan dibangun berdasarkan hasil studi literatur dan tinjauan pasar sebelumnya. Agar hasil rancangan tersebut dapat berjalan sesuai dengan spesifikasinya maka dibuatlah sebuah rancangan pengujian.

3. Implementasi dan PengujianPada tahap ini dilakukan realisasi kebutuhan perangkat keras sistem berdasarkan ketersediaannya di pasaran Indonesia serta melakukan implementasi dengan membuat prototipe pada perancangan sistem secara modular. Pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil implementasi apakah sesuai dengan rancangannya.

Paradigma pengembangan sistem yang digunakan pada kegiatan tugas akhir ini adalah paradigma prototipe. Alasan dari penggunaan paradigma ini adalah penulis/pengembang dapat mengembangkan sistem alat yang perlahan-lahan direalisasikan secara evolusioner sesuai dengan kebutuhan yang semakin kompleks pada versi-versi berikutnya.

Metode PrototipeMetode prototipe ini memiliki beberapa tahapan yaitu : a. Spesifikasi kebutuhan dari sistem yang akan dibangun (system requirement).b. Pembuatan prototipe (prototyping) dari spesifikasi yang telah ditetapkan sebelumnya.c. Melakukan pengujian (testing) terhadap prototipe yang dibangun.

JADWAL KEGIATAN

KegiatanBulan

MaretAprilMeiJuniJuliAgustusSeptember

Penentuan Judul

Pembuatan Proposal TA

Revisi Proposal TA & Survei Bahan

Pembelian Alat & Komponen

Pembuatan Program & Alat

Pengujian Program & Alat

Pembuatan Laporan

Penyempurnaan Program & Alat

Ujian Pendadaran

USULAN PEMBIMBING

DAFTAR REFERENSI

DAFTAR PUSTAKA

Rekayasa Perangkat Lunak, Edisi 7, Roger S. Pressman, Ph. D., Penerbit Andi 2012

SystemRequirement

SystemPrototyping

Testing