SKRIPSI - repository.ub.ac.idrepository.ub.ac.id/8486/1/Nur Cahyo Utomo.pdf · 3 IDENTITAS TIM...

1

Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol Komunikasi Zigbee Menggunakan Solar Cell

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Komputer

Disusun oleh: Nur Cahyo Utomo

NIM: 135150201111076

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 2017

2

PENGESAHAN

Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol Komunikasi Zigbee Menggunakan Solar Cell

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Komputer

Disusun Oleh : Nur Cahyo Utomo

NIM:135150201111076

Skripsi ini telah diuji dan dinyatakan lulus pada 28 Desember 2017

Telah diperiksa dan disetujui oleh:

Dosen Pembimbing I

Rakhmadhany Primananda, S.T, M.Kom

NIK: 201609 860406 1 001

Dosen Pembimbing II

Reza Andria Siregar, S.T., M.Kom NIP: 19790621 200604 1 003

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Informatika

Tri Astoto Kurniawan , S.T, M.T, Ph.D NIP. 19710518 200312 1 001

3

IDENTITAS TIM PENGUJI

Ketua Majelis (Dosen Penguji I) : Kasyful Amron, S.T, M.Sc Dosen Penguji II : Fariz Andri Bakhtiar, S.T., M.Kom. Dosen Pembimbing I : Rakhmadhany Primananda, S.T, M.Kom Dosen Pembimbing II : Reza Andria Siregar, S.T., M.Kom.

4

PERNYATAAN ORISINALITAS

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa sepanjang pengetahuan saya, di dalam naskah skripsi ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disitasi dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila ternyata didalam naskah skripsi ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, saya bersedia skripsi ini digugurkan dan gelar akademik yang telah saya peroleh (sarjana) dibatalkan, serta diproses sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku (UU No. 20 Tahun 2003, Pasal 25 ayat 2 dan Pasal 70).

Malang, 1 November 2017

Nur Cahyo Utomo

NIM: 135150201111076

5

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI :

Nama : Nur Cahyo Utomo Tempat / Tanggal Lahir : Nganjuk, 12 Pebruari 1995 Jenis Kelamin : Laki-laki Status : Belum Menikah Agama : Islam Kebangsaan : Indonesia Alamat : Dsn. Ngluyu I, RT/RW : 08/02, Ds. Ngluyu, Kec. Ngluyu, Kab. Nganjuk No. Telp : 085731081909 PENDIDIKAN :

SD Negeri Ngluyu I SMP Negeri I Gondang SMA Negeri I Gondang Program Studi Teknik Informatika Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya

6

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat serta karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol Komunikasi Zigbee Menggunakan Solar Cell".

Tujuan dari penyusunan skripsi ini guna memenuhi salah satu syarat untuk bisa menempuh ujian Sarjana Komputer pada Fakultas Ilmu Komputer Program Studi Teknik Informatika Universitas Brawijaya.

Didalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat membantu dalam banyak hal. Oleh sebab itu, disini penulis sampaikan rasa terima kasih sedalam-dalamnya kepada :

1. Bapak Wayan Firdaus Mahmudy, S.Si, M.T, Ph.D, Selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer Program Studi Teknik Informatika Universitas Brawijaya yang telah memberikan ijin penelitian.

2. Bapak Tri Astoto Kurniawan, S.T, M.T, Ph.D, Selaku Ketua Jurusan Informatika Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya yang telah menyetujui permohonan penyusunan Skripsi.

3. Bapak Agus Wahyu Widodo, S.T, M.Cs, Selaku Ketua Program Studi Fakultas Ilmu Komputer Program Studi Teknik Informatika Universitas Brawijaya.

4. Bapak Rakhmadhany Primananda, S.T, M.Kom, Selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dalam penyusunan Skripsi ini hingga selesai.

5. Bapak Reza Andria Siregar, S.T., M.Kom, Selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dalam penyusunan Skripsi ini hingga selesai.

6. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah banyak memberikan doa dan dukungan kepada penulis secara moril maupun materil hingga skripsi ini dapat selesai.

7. Hanita Wati, S.Pt, sahabat, rekan seperjuangan tercinta, dan semua pihak yang memberi dukungan dan motivasi kepada penulis.


Nur Cahyo Utomo

[email protected]

7

ABSTRAK

Protokol komunikasi pada standarisasi OSI Layer, dibagi menjadi beberapa lapisan yang diantaranya adalah Data Link Layer. Pada layer ini dibagi menjadi sub layer yang salah satunya adalah MAC (Medium Acces Control) yang mana digunakan untuk untuk mentransmisikan sinyal yang dimiliki oleh node-node yang terhubung ke jaringan tanpa terjadi konflik. Zigbee adalah salah satu standarisasi protokol komunikasi pada sub layer MAC yang dikenal reliable dan low power. Dengan adanya zigbee yang rendah daya ini maka peneliti mempunyai gagasan untuk melihat tingkat pemakaian daya pada saat protokol ini sedang berkomunikasi. Sistem komunikasi antar node yang diuji akan menggunakan xbee s-1 dirangkai dengan arduino uno sebagai mikrokontroler, dan dikarenakan xbee s-1 rendah daya peneliti memberikan solar cell sebagai sumber daya utama. Solar Cell digunakan karena memiliki kemampuan self charging yang dapat mengubah tenaga kalor menjadi tenaga listrik.

Penelitian ini dikerjakan dengan cara melakukan perancangan sistem yang akan digunakan mulai dari persiapan hardware dan software. Pengujian sistem yang meliputi, perubahan kondisi lingkungan sistem pada saat node-node sedang berkomunikasi. Dan tahap terakhir pada penelitian ini adalah menganalisis data hasil dari pengujian untuk kemudian disimpulkan hasilnya.

Hasil penting dari penelitian ini adalah dalam pemakaian Protokol komunikasi zigbee dengan menggunakan sumber daya solar cell dapat digunakan pada daerah yang suhu udaranya stabil dan terdapat sumber panas yang dapat merubah tenaga kalor menjadi tenaga listrik. Tenaga tersebut dapat memberikan daya mikrokontroler arduino dan modul xbee s-1 yang akan digunakan dalam berkomunikasi. Perubahan lingkungan kerja berupa jarak, pengiriman paket data, suhu, dan interval waktu yang diterapkan oleh peneliti dapat mempengaruhi tingkat pemakaian daya. Sehingga peneliti dapat memberi rekomendasi kondisi lingkungan yang digunakan supaya sistem yang dibuat dapat berjalan dengan optimal. Penggunaan protokol zigbee akan optimal jika digunakan pada jarak 60 – 70 m, pengiriman data dengan besaran 60 – 80 bytes, suhu berada di < 30 dan > 20° celcius, dan interval waktu 25 – 35 detik.

Kata kunci: Protokol Komunikasi, Arduino Uno, zigbee (Xbee S-1) , Solar Cell Power Management, Low Power

8

ABSTRACT

Communication protocols on the OSI Layer standardization, are divided into several layers, there is are Data Link Layer. In this layer is divided into sub layer one of which is MAC (Medium Access Control), used to transmit signal from nodes connected to network without conflict. Zigbee is one of the standardized communication protocols on a known are reliable and low power requirement in MAC sub layer. Because of that, the researcher has an idea to see the power consumption level when the protocol is communicating. The inter-node communication system tested using xbee s-1 is coupled with arduino uno as a microcontroller, and due to the low power xbee s-1 researchers provide solar cell as the primary power source. Solar cell is used because it has self charging capability that can change the power of heat into electric power.

This research is begin by designing the system that will be used, starting from the preparation of hardware and software. System testing that includes, changes in the environment of the system at the time the nodes are communicating. And the last step in this research is to analyze the result data from the test to then summed up the result.

An important result of this study is that in the use of zigbee communication protocols using solar cell resources can be used in areas where the air temperature is stable and there are heat sources that can change the energy of kalor into electricity. The power can provide the arduino microcontroller power and the xbee s-1 module to be used in communicating. Changes in the working environment in terms of distance, packet sending alteration, temperature, and time intervals applied by the researcher can affect the rate of power consumption. So that researchers can recommend the environmental conditions used so that the system can be run optimally. The use of the zigbee protocol would be optimal if used at a distance of 60 - 70 meters, data transmission by 60 - 80 bytes, temperatures at < 30 and > 20 ° celsius, and time intervals 25 - 35 seconds

Keywords: Communication Protocol, Arduino Uno, Zigbee (Xbee S-1), Solar Cell Power Management, Low Power

9

PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat serta karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Pemakaian Energi Pada Sensor Node Dengan Protokol Komunikasi Zigbee Menggunakan Solar Cell".

Tujuan dari penyusunan skripsi ini guna memenuhi salah satu syarat untuk bisa menempuh ujian Sarjana Komputer pada Fakultas Ilmu Komputer Program Studi Teknik Informatika Universitas Brawijaya.

Didalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat membantu dalam banyak hal. Oleh sebab itu, disini penulis sampaikan rasa terima kasih sedalam-dalamnya kepada :

8. Bapak Wayan Firdaus Mahmudy, S.Si, M.T, Ph.D, Selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer Program Studi Teknik Informatika Universitas Brawijaya yang telah memberikan ijin penelitian.

9. Bapak Tri Astoto Kurniawan, S.T, M.T, Ph.D, Selaku Ketua Jurusan Informatika Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya yang telah menyetujui permohonan penyusunan Skripsi.

10. Bapak Agus Wahyu Widodo, S.T, M.Cs, Selaku Ketua Program Studi Fakultas Ilmu Komputer Program Studi Teknik Informatika Universitas Brawijaya.

11. Bapak Rakhmadhany Primananda, S.T, M.Kom, Selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dalam penyusunan Skripsi ini hingga selesai.

12. Bapak Reza Andria Siregar, S.T., M.Kom, Selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dalam penyusunan Skripsi ini hingga selesai.

13. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah banyak memberikan doa dan dukungan kepada penulis secara moril maupun materil hingga skripsi ini dapat selesai.

14. Hanita Wati, S.Pt, sahabat, rekan seperjuangan tercinta, dan semua pihak yang memberi dukungan dan motivasi kepada penulis.


Nur Cahyo Utomo

[email protected]

10

DAFTAR ISI

PENGESAHAN ........................................................................................................... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................................................... iii

KATA PENGANTAR ................................................................................................... iv

ABSTRAK ................................................................................................................... v

ABSTRACT ................................................................................................................ vi

DAFTAR ISI .............................................................................................................. vii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................... xiii

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................................. 1

1.1 Latar belakang .............................................................................................. 1

1.2 Rumusan masalah ........................................................................................ 3

1.3 Tujuan ........................................................................................................... 4

1.4 Manfaat ........................................................................................................ 4

1.5 Batasan masalah ........................................................................................... 4

1.6 Sistematika pembahasan ............................................................................. 5

BAB 2 LANDASAN KEPUSTAKAAN ........................................................................... 6

2.1 Protokol Komunikasi..................................................................................... 6

2.1.1 Protokol Zigbee (802.15.4) ................................................................... 6

2.1.2 Karakteristik dan Cara Pertukaran Data Pada Zigbee........................... 7

2.1.3 Arsitektur, Kerangka Struktur, dan Keamanan Pada Zigbee ................ 8

2.2 Arduino Uno ................................................................................................ 10

2.2.1 Arduino Uno Basic ............................................................................... 10

2.2.2 Bahasa Pemrograman dan IDE ........................................................... 12

2.3 Sumber Energi ............................................................................................ 13

2.3.1 Sumber Energi Solar Cell ..................................................................... 13

2.4 Amperemeter .............................................................................................. 14

2.5 Tools............................................................................................................ 14

2.5.1 Hardware ............................................................................................ 15

2.5.2 Software .............................................................................................. 15

BAB 3 METODOLOGI ............................................................................................. 19

11

3.1 Studi Literatur ............................................................................................. 20

3.2 Analisis Kebutuhan ..................................................................................... 21

3.3 Perancangan Sistem ................................................................................... 21

3.4 Pengujian Dan Analisis ............................................................................... 23

3.4.1 Pengujian Pengaruh Jarak Terhadap Konsumsi Daya ......................... 23

3.4.2 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co Terhadap Konsumsi Daya ............................................................................................. 24

3.4.3 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End Terhadap Konsumsi Daya ............................................................................................. 24

3.4.4 Pengujian Perubahan Suhu Lingkungan Terhadap Konsumsi Daya ... 25

3.4.5 Pengujian Perubahan Interval Waktu Terhadap Konsumsi Daya ....... 26

3.3 Kesimpulan ................................................................................................. 26

BAB 4 PERANCANGAN SISTEM .............................................................................. 27

4.1 Perancangan Sistem Hardware .................................................................. 27

4.1.1 Kebutuhan Fungsional ........................................................................ 28

4.1.2 Kebutuhan Non Fungsional ................................................................ 29

4.2 Perancangan Sistem Software .................................................................... 29

4.2.1 Konfigurasi Software dan Hardware .................................................. 29

4.3 Perancangan Skenario Pengujian ............................................................... 34

4.3.1 Pengujian Pengaruh Jarak Terhadap Konsumsi Daya ......................... 34

4.3.2 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co Terhadap Konsumsi Daya ............................................................................................. 34

4.3.3 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End Terhadap Konsumsi Daya ............................................................................................. 35

4.3.4 Pengujian Perubahan Suhu Lingkungan Terhadap Konsumsi Daya ... 36

4.3.5 Pengujian Perubahan Interval Waktu Terhadap Konsumsi Daya ....... 36

BAB 5 PENGUJIAN DAN ANALISIS .......................................................................... 38

5.1 Jarak ............................................................................................................ 39

5.1.1 Analisis Hasil Pengujian Jarak ............................................................. 40

5.2 Pengiriman Paket Data End - Co ................................................................. 40

5.2.1 Analisis Hasil Pengujian Pengiriman Paket Data End - Co .................. 41

5.3 Pengiriman Paket Data Co - End ................................................................. 42

5.3.1 Analisis Hasil Pengujian Pengiriman Paket Data Co - End .................. 43

12

5.4 Perubahan Suhu ......................................................................................... 44

5.4.1 Analisis Hasil Pengujian Perubahan Suhu ........................................... 45

5.5 Interval Waktu ............................................................................................ 46

5.5.1 Analisis Hasil Pengujian Perubahan Interval Waktu ........................... 47

BAB 6 Penutup ...................................................................................................... 48

6.1 Kesimpulan ................................................................................................. 48

6.2 Saran ........................................................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 50

LAMPIRAN PENGUJIAN ......................................................................................... 51

13

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Deskripsi Arduino Uno .......................................................................... 11

Tabel 3.1. Pemasangan PIN Pada Modul .............................................................. 23

Tabel 4.1. Pemasangan PIN Pada Modul .............................................................. 28

Tabel 4.2. Code Xbee S-1 Sender ........................................................................... 32

Tabel 4.3. Code Xbee S-1 Receiver......................................................................... 33

Tabel 5.1. Spesifikasi Uji ........................................................................................ 38

Tabel 5.2. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Jarak ................... 39

Tabel 5.3. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Pengiriman Paket Data End - Co ......................................................................................................... 41

Tabel 5.4. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Pengiriman Paket Data Co - End ......................................................................................................... 42

Tabel 5.5. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Suhu ................... 44

Tabel 5.6. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Interval Waktu ... 46

14

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Modul Zigbee...................................................................................... 6

Gambar 2.2. Perbedaan Wi-fi, Bluetooth, dan Zigbee ............................................ 7

Gambar 2.3. Arsitektur Zigbee ................................................................................ 9

Gambar 2.4. Kerangka Data Zigbee......................................................................... 9

Gambar 2.5. Modul Arduino Uno.......................................................................... 12

Gambar 2.6. Modul Solar Cell ............................................................................... 13

Gambar 2.7. Amperemeter ................................................................................... 14

Gambar 2.8. X-CTU Version: 6.3.5......................................................................... 16

Gambar 2.9. X-CTU Version: 6.3.5......................................................................... 16

Gambar 2.10. X-CTU Version: 5.1.4.1 ................................................................... 17

Gambar 2.11. Arduino IDE Version: 1.8.2 ............................................................. 18

Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian ................................................................... 19

Gambar 3.2. Skema Perancangan Sistem ............................................................. 22

Gambar 4.1. Skema Perancangan Sistem Hardware ............................................ 27

Gambar 4.2. PIN Xbee S-1 ..................................................................................... 28

Gambar 4.3. Konfigurasi Node Koordinator ......................................................... 30

Gambar 4.4. Konfigurasi End Node Ant Man ........................................................ 30

Gambar 4.5. Konfigurasi End Node Iron Man ....................................................... 31

Gambar 4.6. Konfigurasi Node End Node Spider Man .......................................... 31

Gambar 4.7. Tampilan Arduino IDE Version: 1.8.2 Sender dan Receiver .............. 32

Gambar 4.8. Skema Pengujian Pengaruh Jarak .................................................... 34

Gambar 4.9. Skema Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co ....... 35

Gambar 4.10. Skema Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End ..... 35

Gambar 4.11. Skema Pengujian Perubahan Suhu ................................................ 36

Gambar 4.12. Skema Pengujian Perubahan Interval Waktu................................. 37

Gambar 5.1. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Kondisi Jarak .............. 39

Gambar 5.2. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co ................................................................................................................. 41

Gambar 5.3. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End....................................................................................................................... 43

Gambar 5.4. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Kondisi Jarak .............. 45

15

Gambar 5.5. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Kondisi Interval Waktu46

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Komunikasi antar protokol punya peranan penting di dunia jaringan, karena hampir semua kegiatan manusia di dunia maya melibatkan komunikasi antar protokol. Baik komunikasi berbasis web, aplikasi, maupun berbasis jaringan, tidak akan bisa lepas dari komunikasi antar protokol. Dalam komunikasi jaringan terdapat beberapa arsitektur jaringan, salah satunya adalah OSI Layer. OSI Layer mempunyai kepanjangan dari Open System Interconnection, adalah suatu arsitektur komunikasi yang merupakan standar untuk mengkoneksikan beberapa jenis komputer dari vendor yang berbeda. Pembuatan OSI Layer mempunyai tujuan karena terdapat masalah pada komunikasi antar komputer dari vendor/tipe yang berbeda, dimana masing-masing vendor/tipe menggunakan protokol dan format data yang berbeda. OSI Layer bukan hanya model untuk semua jaringan compatible tapi juga merupakan salah satu cara terbaik untuk mengerti seluruh komponen jaringan, (Molenaar, 2013). Pada OSI Layer terdapat 7 layer yang mempunyai peranan masing – masing pada proses komunikasi jaringan, yang diantaranya adalah Application Layer, Presentation Layer, Session Layer, Transport Layer, Network Layer, Data Link Layer, Physical Layer. Pada penelitian ini peneliti fokus akan membahas tentang data link layer yang di dalamnya terdapat metode yang dinamakan MAC (Medium Access Control). MAC adalah sebuah sub layer pada data link layer yang berfungsi untuk mentransmisikan sinyal yang ada pada node-node yang berkomunikasi ke jaringan tanpa terjadi benturan/konflik. Fungsi dari MAC sendiri adalah untuk Media Access Control, Error Detection, Station Addressing. Pada komunikasi pada Sub layer ini terdapat standarisasi untuk komunikasi jaringan wireless mulai dari 802.1 – 802.16 yang semuanya memiliki karakteristik tersendiri. Standarisasi ini yang dipakai oleh vendor untuk membuat perangkat yang dapat digunakan sebagai media komunikasi yang sering kita gunakan pada kegiatan keseharian, contoh bluetooth (802.15) dan wi-fi (802.11). Tetapi selain dari kedua perangkat tersebut masih banyak lagi perangkat yang menggunakan standarisasi IEEE untuk berkomunikasi pada sub layer MAC yang salah satunya adalah zigbee (802.15.4) yang dikenal sebagai protokol komunikasi yang rendah daya.

Beberapa jenis protkol komunikasi pada data link layer antara lain adalah, protokol komunikasi bluetooth, wi-fi, dan zigbee (xbee). Bluetooth merupakan protokol komunikasi yang memiliki jangkauan jaringan paling pendek yaitu maksimal jarak 10 m dengan kemampuan transfer data yang rendah. Sedangkan wi-fi merupakan jenis protokol komunikasi yang memiliki jangkauan jaringan lebih luas dari pada bluetooth. Jarak jangkauan jaringan wi-fi masing-masing adalah bergantung pada standar wi-fi antara jarak 100 m sampai 300 m. Berikutnya adalah protokol komunikasi zigbee yang merupakan jenis protokol komunikasi dengan kapasitas maksimum transfer rate 250 Kbps pada frekuensi 2,4 GHz, 40 Kbps pada frekuensi 915 MHz, dan 20 Kbps pada frekuensi 868 MHz. Namun disamping itu, zigbee hanya memiliki jangkauan maksimal 100 m. Penggunaan dari

2

protokol komunikasi tersebut umumnya berbeda, bluetooth biasa digunakan untuk perangkat yang tidak memerlukan jangkauan komunikasi yang besar contohnya pada perangkat mobile. Wi-fi digunakan untuk protokol komunikasi yang membutuhkan koneksi cepat dan jangakauan yang luas, dan biasa digunakan pada instalasi rumah dan perkantoran. Sedangkan untuk zigbee biasanya digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat yang tidak membutuhkan daya yang tinggi, biasanya digunakan untuk smarthome dan kontroler lain.

Digi International Inc, (2017) menyatakan bahwa xbee adalah sebuah modul untuk komunikasi radio dengan menggunakan prtokol zigbee 802.15.4. Modul ini dikembangkan oleh perusahaan bernama Digi Internasional sendiri yang bergerak pada bidang produksi hardware komunikasi. Karakteristik dari xbee adalah sebagai berikut. a.) Base frekuensi zigbee yang terdiri dari 2,4 GHz, 868 MHz dan 915 MHz., b.) Setiap lebar frekuensi tersebut dapat dibagi menjadi 16 channel., c.) Mempunyai tingkat konsumsi daya yang rendah., d.)Mempunyai kapasitas maksimum transfer rate 250 Kbps pada frekuensi 2,4 GHz, 40 Kbps pada frekuensi 915 MHz, dan 20 Kbps pada frekuensi 868 MHz., e.) Memiliki jangkauan maksimal 100 m., f.) Memiliki Latency rendah untuk Duty Cycle yang kecil dan mempunyai Throughtput yang tinggi., g.) Koneksi bersifat reliable karena menggunakan Hand Shaked Protocol untuk data transfer. Kelebihan xbee antara lain adalah dibuat supaya tidak menggunakan daya yang besar dan bisa bekerja pada jaringan PAN (Personal Area Network) tingkat rendah. Perangkat ini bisa difungsikan untuk mengendalikan perangkat/device yang lain atau bisa digunakan menjadi sensor dengan teknologi nirkabel. Fitur xbee yang menjadi unggulan adalah dapat mengatur pertukaran data pada jaringan. Serta xbee dapat mengirimkan data secara reliable. Sedangkan kelemahan dari xbee sendiri adalah jarak yang terbatas untuk berkomunikasi.

Pada penelitian ini peneliti membahas mengenai protokol zigbee. Peneliti menggunakan protokol low power zigbee yang bertujuan untuk mengurangi pemakaian daya pada proses komunikasi, dan bisa menggunakan alternatif sumber daya. Protokol low power yang dimaksud dalam penelitian ini adalah protokol yang tidak memerlukan banyak daya dalam melakukan komunikasi dan salah satunya adalah zigbee. Sumber daya yang digunakan pada penelitian ini adalah solar cell. Tujuan dari pemilihan sumber daya ini karena memiliki beberapa kelebihan antara lain, mampu mengubah energi kalor menjadi energi listrik sehingga pada saat modul sedang dioprasikan tanpa mengganti baterai. Dan dengan menggunakan solar cell maka peneliti tidak memerlukan jaringan listrik PLN sehingga dapat digunakan di medan apapun. Solar cell juga ramah lingkungan karena tidak menimbulkan polusi baik suara maupun udara karena tidak menimbulakn suara dan karbondioksida. Serta mudah untuk perawatan dan murah bila dibandingkan dengan sumber energi lainnya. Tetapi solar cell juga memiliki beberapa kelemahan yaitu bila tidak ditempatkan dan dipasang dengan benar akan membuat penurunan efisiensi daya dan overheating, dan mudah terpengaruh kondisi lingkungan. (Ica Solar, 2016)

Dikutip dari penelitian terdahulu berupa paper tulisan Lutfi Ardiyanto dan Raden Sumiharto tahun 2012 dengan judul “Implementasi Jaringan Sensor

3

Nirkabel Berbasis xbee Studi Kasus Pemantauan Suhu dan Kelembaban” peneliti mendapatkan permasalahan pada komunikasi nirkabel yang meliputi tiga aspek. Aspek-aspek yang dimaksud dalam penelitian tersebut diantaranya adalah, permasalahan mengukur jarak maksimal node dalam berkomunikasi, pengaruh suhu dan lingkungan, serta sumber daya node yang masih bergantung pada listrik konvensional (PLN). Permasalahan pada jarak terjadi karena kemampuan tempuh dari modul komunikasi wireless yang digunakan. Beberapa contoh modul komunikasi nirkabel yang biasa digunakan adalah bluetooth dan wi-fi, namun keduanya memiliki keterbatasan jarak yang pendek. Dengan demikian penelitian terdahulu menggunakan modul xbee untuk menggantikan peran dari teknologi sebelumnya. Penelitian tersebut memberikan hasil bahwa modul xbee mempunyai jarak yang lebih baik dalam berkomunikasi.

Permasalahan yang terdapat pada penelitian terdahulu menjadi dasar dalam penelitian ini. Selain permasalahan tiga aspek yang terdapat pada penelitian terdahulu, dalam penelitian tersebut belum membahas mengenai penggunaan sumber daya yang hemat energi. Dan penelitian terdahulu juga belum menganalisis dampak perubahan lingkuangan kerja terhadap tingkat penggunaan daya. Bersumber dari permasalahan yang ada pada penelitian sebelumnya dan juga masalah daya yang kini muncul maka dalam penelitian ini peneliti memiliki gagasan untuk menggunakan sistem dengan daya yang rendah tanpa mengesampingkan performa dari komunikasi, peneliti juga mempunyai gagasan untuk membuat suatu sistem yang dapat berkomunikasi dengan daya yang rendah untuk kebutuhan sehari-hari maupun kebutuhan secara khusus dan spesifik. Dan pada penelitian ini peneliti akan fokus untuk menganalisis tingkat pemakaian daya dan performansi dari protokol komunikasi zigbee (xbee) dengan skenario yang sudah ditentukan baik perubahan dari dalam sistem atau perubahan kondisi dari luar sistem yang dibuat. Penelitian ini diharapkan akan memberikan hasil apakah protokol zigbee bisa tetap optimal dalam penggunaanya pada sistem yang akan dibangun dan juga penggunaan daya yang lebih rendah dalam proses komunikasi, atau sebaliknya tidak optimalnya proses komunikasi dan penggunaan daya yang lebih boros.

1.2 Rumusan masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, peneliti telah merumuskan permasalahannya sebagai berikut:

1. Bagaimana merancang sensor node dengan sumber daya solar cell?

2. Bagaimana mengukur pemakaian energi dari node tersebut?

3. Bagaimana pengaruh kondisi lingkungan terhadap kinerja sumber daya

solar cell tersebut

4. Bagaimana pengaruh parameter protokol komunikasi zigbee terhadap kinerja sumber daya solar cell?

4

1.3 Tujuan

Pada penelitian ini tujuan penelitian dibedakan menjadi dua, yaitu tujuan umum dan tujuan khusus. Tujuan umum adalah tujuan yang digunakan untuk mengetahui hasil keseluruhan dari penelitian. Sedangkan tujuan khusus adalah tujuan yang ditujukan untuk menyelesaikan rumusan masalah. Tujuan umum dan tujuan khusus dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

Tujuan Umum :

Tujuan umum adalah tujuan yang digunakan untuk mengetahui hasil keseluruhan dari penelitian. Tujuan umum dalam penelitian ini adalah Untuk menguji penggunaan daya yang dipakai oleh sensor node dengan protokol zigbee pada solar cell.

Tujuan Khusus :

Tujuan khusus adalah tujuan yang ditujukan untuk menyelesaikan rumusan masalah. Tujuan khusus dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Merancang sensor node dengan protokol zigbee dengan sumber energi solar cell.

2. Mengukur tingkat konsumsi energi pada sensor node dengan protokol zigbee.

3. Menganalisis pengaruh lingkungan terhadap kinerja dari sumber energi solar cell.

4. Menganalisis pengaruh penggunaan protokol zigbee pada sumber energi solar cell.

1.4 Manfaat

Penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui tingkat pemakaian energi pada solar cell dengan protokol komunikasi zigbee diberbagai macam kondisi. Dari proses analisis yang dilakukan, peneliti akan memperoleh data apakah lingkungan berpengaruh terhadap tingkat pemakaian energi yang dipakai sensor node dalam berkomunikasi. Apabila hal tersebut dapat diukur, maka peneliti dapat memilih protokol mana yang mempunyai konsumsi daya paling rendah serta memilih sumber energi yang tidak mudah terpengaruh terhadap perubahan lingkungan agar sistem yang akan dibangun akan berjalan dengan optimal dan efisien.

1.5 Batasan masalah

Pada bagian batasan masalah dapat dituliskan untuk membantu menjelaskan ruang lingkup masalah penelitian dengan menyatakan hal-hal yang menjadi batasan dan asumsi-asumsi yang digunakan untuk menyelesaikan masalah yang sudah dirumuskan.

1. Menggunakan protokol komunikasi zigbee.

2. Menggunakan sumber energi solar cell.

5

3. Pengukuran pengaruh perubahan suhu (derajat celcius) terhadap kinerja sumber energi.

4. Menganalisis pengaruh tingkat penggunaan protokol komunikasi dengan sumber energi.

1.6 Sistematika pembahasan

Bagian sistematika pembahasan berisi tentang struktur penyusunan skripsi mulai dari bab pendahuluan sampai bab penutup serta deskripsi singkat dari masing-masing bab. Diharapkan bagian ini dapat membantu pembaca dalam memahami sistematika pembahasan isi dalam skripsi ini.

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, ruang lingkup penelitian, sistematika pembahasan dan jadwal pelaksanaan penelitian.

BAB II LANDASAN KEPUSTAKAAN

Berisi tentang pembahasan teori dan kajian yang mendasari serta mendukung dalam menyelesaikan penelitian.

BAB III METODE PENELITIAN

Berisi tentang langkah merancang sensor node dengan protokol komunikasi zigbee yang menggunakan solar cell sebagai sumber energinya. Dan melakukan percobaan untuk menguji hasil dari perancangan.

BAB IV PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM

Berisi tentang resource yang dibutuhkan dalam perancangan mulai dari software, hardware, dan juga sistem yang akan diimplementasikan pada hardware supaya dapat berjalan sesuai dengan keinginan.

BAB V PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini membahas tentang bagaimana cara pengujian dan analisis konsumsi energi yang dipakai protokol komunikasi zigbee, dan menganalisis apakah perubahan lingkungan dapat mempengaruhi kinerja dari sumber energi yaitu solar cell.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dari data yang didapat pada saat pengujian dan analisis serta untuk meningkatkan performa dan menurunkan tingkat pemakaian energi pada sistem yang dibangun dan memberikan saran untuk perbaikan secara keseluruhan pada sistem yang dibangun.

6

BAB 2 LANDASAN KEPUSTAKAAN

Landasan kepustakaan berisi uraian dan pembahasan tentang teori, konsep, model, metode, atau sistem dari literatur ilmiah, yang berkaitan dengan tema, masalah, atau pertanyaan penelitian. Di dalam landasan kepustakaan terdapat landasan teori dari berbagai sumber pustaka yang terkait dengan teori dan metode yang digunakan dalam penelitian. Jika dibutuhkan sesuai dengan karakteristik penelitiannya dan syarat kecukupan khusus keminatan tertentu, bisa juga terdapat kajian pustakayang menjelaskan secara umum penelitian-penelitian terdahulu yang berhubungan dengan topik skripsi dan menunjukkan persamaan dan perbedaan skripsi tersebut terhadap penelitian terdahulu yang dituliskan.

2.1 Protokol Komunikasi

Dalam jaringan komputer terdapat dua media dalam komunikasi data yaitu wired (menggunakan kabel) dan wireless (tidak menggunakan kabel/nirkabel). Pada wired terdapat beberapa protokol yang di dalamnya digunakan untuk bertukar data begitupun juga pada wireless. Baik wired maupun wireless mempunyai standarisasi protokol masing-masing. Terdapat beberapa standarisasi pada protokol jaringan antara lain TCP/IP, UDP, DNS, PPP, SLIP, ICMP, POP3, IMAP, SMTP, HTTP, HTTPS, SSH, TELNET, LDAP, SSL. Pada wireless terdapat beberapa standarisasi diantaranya : 802.1 – 802.16. Pada setiap standarisasi tersebut terdapat sub standar yang nantinya dibagi lagi menjadi beberapa standarisasi sub standar.

2.1.1 Protokol Zigbee (802.15.4)

Gambar 2.1. Modul Zigbee Sumber: Dokumentasi dan Sparkfun (2017)

Zigbee adalah sebuah standar untuk berkomunikasi antar device yang mempunyai base frekuensi 802.15.4, zigbee menggunakan jaringan tingkat rendah untuk berkomunikasi. Keunggulan dari zigbee adalah mempunyai tingkat konsumsi daya yang lebih rendah bila dibandingkan dengan wi-fi maupun dengan bluetooth sehingga dapat bertahan selama satu tahun hanya dengan satu baterai saja. Kita dapat mengendalikan alat lain maupun untuk menjadi sebuah sensor

7

wireless. Kelebihan lain dari zigbee adalah mempunyai kemampuan membentuk jaringan mesh yang membuatnya bisa digunakan pada jaringan yang luas dan pengiriman data yang reliable. Tetapi zigbee tidak cocok digunakan untuk transfer data yang berjumlah besar karena kemampuan transfer ratenya rendah bila dibandingkan dengan wi-fi ataupun juga bluetooth. Zigbee mempunyai transfer rate kurang lebih 250 Kbps yang jauh jika dibanding dengan wi-fi dan bluetooth tetapi zigbee mempunyai range kerja yakni 100 m. Maka dari itu zigbee dapat menjangkau keseluruhan area dengan lebih baik. Zigbee biasanya digunakan pada smarthome yang mana dapat melakukan komunikasi antar device untuk otomatisasi pekerjaan manusia yang sekarang sudah banyak diambil alih oleh sensor. Berikut ini adalah perbedaan antara wi-fi, bluetooth, dan zigbee :

Gambar 2.2. Perbedaan Wi-fi, Bluetooth, dan Zigbee

Sumber: Binus (2012)

Karena terdapat keuntungan dari penggunaan zigbee maka terdapat beberapa perusahaan yang mempunyai tujuan untuk mengembangkan zigbee menjadi lebih handal, baik dari segi penggunaan daya, teknologi wireless, dan juga mampu untuk membentuk suebuah jaringan yang besar. Perusahaan tersebut tergabung menjadi sebuah aliansi yang dinamakan aliansi zigbee. Selain tujuan khusus itu perusahaan ini juga mempunyai tujuan umum yaitu untuk menciptakan sebuah alat yang dapat berkomunikasi dengan fleksibel, dapat digunakan dimana saja dan juga dapat diimplementasikan pada setiap device.

2.1.2 Karakteristik dan Cara Pertukaran Data Pada Zigbee

Beberapa karakteristik dari zigbee dapat dilihat pada uraian dibawah ini :

1. Base frekuensi zigbee adalah 2,4 GHz, 868 MHz dan 915 MHz, dan setiap lebar frekuensi tersebut dibagi menjadi 16 channel.

2. Mempunyai tingkat konsumsi daya yang rendah.

3. Maksimum transfer rate 250 Kbps pada frekuensi 2,4 GHz, 40 Kbps pada frekuensi 915 MHz, dan 20 Kbps pada frekuensi 868 MHz.

4. Memiliki Latency rendah untuk Duty Cycle yang kecil dan mempunyai Throughtput yang tinggi.

8

5. Koneksi bersifat reliable karena menggunakan Hand Shaked Protokol untuk data transfer.

6. Memiliki beberapa jenis topologi seperti Pear To Pear, Mesh, dll.

Cara pertukaran data pada zigbee dapat dilihat pada uraian dibawah ini :

1. Data dikirim periodik yaitu data dikirim dengan tenggat waktu yang sudah ditentukan. Contoh pada sensor yang selalu aktif dan mengirimkan data yang dibacanya secara berkala dengan waktu yang sudah ditentukan.

2. Data dikirim dengan selang waktu yang sesuai yaitu data hanya akan dikirim bila ada trigger. Contoh pada alat pendeteksi kebakaran yang mana alat itu akan aktif dan mengirimkan alert jika dibutuhkan/ada pemicunya.

3. Dikirim secara berulang dengan kecepatan yang tetap GTS (Guaranteed Time Slot).

4. Dalam pertukaran data zigbee memiliki dua mode yaitu Beacon dan Non-Beacon Mode, pada Beacon mode alat yang ada pada jaringan akan menunggu transmisi dari koordinatornya yang dikirim secara periodik. Jika data yang dikirim telah selesai hal itu terus berulang sampai zigbee menuju ke mode sleep dan dalam Non Beacon Mode Device akan menyala bila diperlukan jadi tidak terus mengirimkan data secara periodik.

2.1.3 Arsitektur, Kerangka Struktur, dan Keamanan Pada Zigbee

Pada awal zigbee dibuat adalah untuk jaringan yang kecil yang mengandalkan dalam penyebaran data pada device masing-masing. Dibuat sesuai dengan permintaan pasar yang membutuhkan protokol komunikasi handal, aman, dan daya rendah. Maka dari itu aliansi zigbee membuat standarisasi IEEE yang dibutuhkan pasar. Berikut adalah standar OSI yang ada dalam protokol zigbee pada struktur layer.

9

Gambar 2.3. Arsitektur Zigbee


Pada layer bagian MAC dan PHY dibuat oleh IEEE dan layar lain dibuat oleh aliansi zigbee. Kerangka struktur pada zigbee juga dibuat simpel tapi handal dalam pengiriman data dengan noise. Secara berurutan setiap protokol layer akan menambahkan footer ataupun header yang sesuai layar mereka.

Gambar 2.4. Kerangka Data Zigbee


Pada standarisasi IEEE 802.15.4 mendefinisan 4 frame dasar MAC :

1. A Beacon Frame, digunakan koordinator untuk mengirimkan beacon.

2. A Data Frame, digunakan untuk menyimpan seluruh daya yang dikirim.

3. An Acknowledgement Frame, digunakan untuk konfirmasi apakah data yang sudah dikirim sampai tujuan atau belum.

10

4. A MAC Command Frame, digunakan untuk mengatur dan mengkonfirmasi klien-nya.

Tipe alat dalam zigbee ada 3 yaitu :

1. The Network Coordinator adalah alat utama yang mengkoordinasikan semua bagian dalam jaringan.

2. The Full Function Device (FFD), merupakan alat yang mendukung semua fungsi pada protokol 802.15.4 dan berhubungan langsung dengan dunia luar.

3. The Reduced Function Device (RFD), merupakan alat yang mempunyai fitur yang terbatas alat ini juga digunakan untuk berkomunikasi dengan dunia luar.

Keamanan pada zigbee dapat dilihat pada uraikan di bawah ini :

1. Access Control, yaitu setiap device memiliki list yang berisikan device yang dipercaya pada jaringan dan tidak semua device dapat disambungkan secara langsung.

2. Adanya enkripsi data Symmetric Key 128 bit.

3. Adanya frame untuk Cryptographic.

4. Pengecekan data secara sekuensial dan selalu diperbaharui.

2.2 Arduino Uno

2.2.1 Arduino Uno Basic

Atmega328 adalah salah satu board mikrokontroler yang digunakan menjadi dasar dari pembuatan arduino uno. Dimana arduino uno ini mempunyai input dan output digital maupun analog. Terdapat total 14 digital input dan output serta 6 analog input. Daya dari modul berasal dari arus DC dari adaptor maupun baterai serta sumber daya yang lain. Board ini dikembangkan di Italia sehingga penamaan modulnya sama dengan urutan angka pada bahasa Italia. Kata “Uno” pada arduino uno yang berarti satu menandakan bahwa ini adalah versi pertama yang dikembangkan, yang nantinya akan bertambah sesuai dengan penigkatan versi-nya. Masukan arduino uno yang mencakup 6 analog input dilabeli dengan A0 sampai dengan A5, disediakan 10 bit (2014 nilai yang tidak sama) pada setiap input pin tersebut. Nilai daya default pada arduino ini adalah 0V sampai 5V.

Di bawah ini adalah rincian dari bagian pada arduino uno :

1. Port USB, bagian ini digunakan untuk memberikan daya dan juga sekaligus sebagai port untuk mengunggah program dari IDE ke mikrokontroler.

2. DC input, digunakan untuk memberikan input daya pada board selain dari USB Port.

3. Input dan Output digital digunakan untuk menjadi media masukan untuk arduino itu sendiri dan keluaran untuk device lain.

11

4. Tombol reset, adalah tombol yang mempunyai fungsi untuk mengatur ulang board seperti pengaturan awal pabrik dan menghapus semua data yang pernah di upload pada board.

5. Input analog, selain masukan dari data digital, arduino juga dapat menerima masukan data analog dari device lain.

Dari semua input digital yang berjumlah 14 pin tersebut semua dapat digunakan sebagai keluaran dan masukan tergantung bagaimana program yang diunggah kedalam board. Dengan menggunakan fungsi-fungsi yang ada seperti, fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tagangan 5 Volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebesar 40 mA dan memiliki resiseor pull-up internal (diputus secara default) sebesar 20-30 KOhm.

Berikut ini adalah penjelasan tentang pin input digital pada arduino uno :

1. Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data secara serial.

2. External interrupt: pin 2 dan pin 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.

3. Pulse-Width Modulation (PWM): Pin 3,5,6,9,10 dan 11 menyediakan keluaran PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analagoWrite ().

4. Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan 13 (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.

5. LED: pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.

Masukan arduino uno yang mencakup 6 analog input dilabeli dengan A0 sampai dengan A5, disediakan 10 bit (2014 nilai yang tidak sama) pada setiap input pin tersebut. Nilai daya default pada arduino ini adalah 0V sampai 5V, walaupun begitu dimungkinkan untuk mengganti nilai batas atas dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReferences()

Deskripsi Arduio Uno :

Tabel 2.1. Deskripsi Arduino Uno

Spesifikasi Deskripsi

Mikrokontroler Atmega328

Operasi Voltage 5 V

Input Voltage 7-12 V (Rekomendasi)

Input Voltage 6 – 20 V (Limits)

I/O 14 PIN (6 PIN untuk PWM)

12

Arus 50 mA

Flash Memory 32 KB

Bootloader SRAM 2 KB

Eeprom 1 KB

Kecepatan 16 Mhz

Sumber: Ilearning (2015)

Gambar 2.5. Modul Arduino Uno

Sumber: Electronify (2014)

2.2.2 Bahasa Pemrograman dan IDE

IDE Adalah software untuk implementasi code pada mikrokontroler arduino. IDE merupakan kependekan dari Integrated Developtment Enviroenment, atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan karena melalui software inilah arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui sintaks pemrograman. Arduino menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Bahasa pemrograman arduino (Sketch) sudah dilakukan perubahan untuk memudahkan pemula dalam melakukan pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual ke pasaran, IC

13

mikrokontroler arduino telah ditanamkan suatu program bernama bootlader yang berfungsi sebagai penengah antara compiler arduino dengan mikrokontroler .

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman Java. Arduino IDE juga dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut wiring yang membuat operasi input dan output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini dikembangkan dari software processing yang dirombak menjadi arduino IDE khusus untuk pemrograman dengan arduino. Program yang ditulis dengan menggunaan arduino Software (IDE) disebut sebagai sketch. Sketch ditulis dalam suatu editor teks dan disimpan dalam file dengan ekstensi .ino. Teks editor pada arduino software memiliki fitur seperti cutting/paste dan seraching/replacing sehingga memudahkan programer dalam menulis code program.

2.3 Sumber Energi

Sumber energi adalah segala sesuatu yang dapat menghasilkan energi, sumber energi di sekitar kita dibedakan menjadi dua yaitu sumber energi yang dapat diperbaharui dan tidak dapat diperbaharui. Sumber energi yang dapat diperbaharui adalah sumber energi yang tidak akan habis dan terus dapat digunakan, contoh : matahari, angin, panas bumi. Sedangkan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui adalah sumber energi yang dapat habis bila digunakan secara terus-menerus, contoh : fosil, mineral, tambang.

2.3.1 Sumber Energi Solar Cell

Gambar 2.6. Modul Solar Cell Sumber: Dokumentasi dan Wikipedia (2017)

Sumber energi ini ada yang dapat diperbaharui dan ada yang tidak dapat diperbaharui tergantung darimana hasil pengolahan dari sumber daya yang dapat menghasilkannya. Listrik sudah menjadi salah satu kebutuhan yang menguasai hajat hidup orang banyak.

Hampir semua kegiatan manusia di dunia ini menggunakan sumber energi ini. Mulai dari hal-hal kecil sampai hal yang sangat komplek di jaman sekarang semua bergantung dengan listrik. Dan seiring perkembangan device dan kebutuhan

14

manusia maka manusia berupaya untuk menyediakan listrik di semua lini baik dalam skala besar maupun skala kecil.

Solar Cell adalah salah satu alat untuk menciptakan energi listrik yang mana dapat mengubah energi kalor menjadi energi listrik. Solar cell adalah sebuah hamparan semikonduktor yang mampu menyerap photon dari sinar matahari lalu diubah menjadi listrik. Solar cell terbentuk dari potongan silikon yang sangat kecil dan terdapat lapisan bahan kimia khusus yang melapisi potongan silikon tersebut yang berguna untuk membentuk dasar dari solar cell. Ketebalan minimum solar cell pada umumnya adalah 0,3 mm dan terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Terdapat sambungan (function) antara dua lapisan yang terbuat dari bahan semikonduktor yang keduanya diketahui sebagai semikonduktor “P” (Positif) dan jenis “N” (Negatif). Silikon jenis P adalah lapisan permukaan yang dibuat sangat tipis agar cahaya matahari dapat menembus mencapai junction secara langsung. Terdapar lapisan nikel yang berbentuk cincin pada bagian P ini sebagai terminal keluaran positif. Terdapat bagian jenis N dibawah bagian P. Bagian N ini juga dilapisi nikel sebagai terminal keluaran negatif. (ITS, 2017).

2.4 Amperemeter

Amperemeter adalah alat untuk mengukur arus dan daya yang digunakan sebuah alat alektronik saat sedang digunakan. Pada penelitian ini amperemeter yang digunakan bertipe USB yang mana akan menghitung pengeluaran daya dalam proses komunikasi pada node. Terdapat indikator voltase, arus, waktu, dan juga daya yang digunakan selama device sedang bekerja. Dengan demikian peneliti dapat melihat besaran daya yang digunakan dalam satuan waktu tertentu.

Gambar 2.7. Amperemeter

Sumber: Dokumentasi (2017)

2.5 Tools

Tools adalah semua kebutuahan yang digunakan peneliti untuk membuat suatu sistem dalam senuh penelitian. Dalam membangun sistem pada jaringan ini memerlukan tools baik hardware dan software yang akan dirangkai, diprogram serta diberikan kondisi yang diinginkan oleh seorang peneliti dalam melakukan penelitiannya. Berikut ini adalah tools yang digunakan pada penelitian ini :

15

2.5.1 Hardware

1. Komputer

Komputer adalah perangkat yang terbuat dari software dan hardware yang semua dapat berjalan dengan sinergis dengan proses input output yang diproses di dalamnya.

2. Arduino Uno

Atmega328 adalah salah satu board mikrokontroler yang digunakan menjadi dasar dari pembuatan arduino uno. Dimana arduino uno ini mempunyai input dan output digital maupun analog. Terdapat total 14 digital input dan output serta 6 analog input. Daya dari modul berasal dari arus DC dari adaptor maupun baterai serta sumber daya yang lain. Board ini dikembangkan di Italia sehingga penamaan modulnya sama dengan urutan angka pada bahasa Italia. Kata “Uno” pada arduino uno yang berarti satu menandakan bahwa ini adalah versi pertama yang dikembangkan, yang nantinya akan bertambah sesuai dengan penigkatan versi-nya. Masukan arduino uno yang mencakup 6 analog input dilabeli dengan A0 sampai dengan A5, disediakan 10 bit (2014 nilai yang tidak sama) pada setiap input pin tersebut. Nilai daya default pada arduino ini adalah 0V sampai 5V.

3. Solar Cell

Adalah sebuah device yang digunakn untuk meyimpan daya yang nantinya dapat dipakai untuk mengisi device lain yang membutuhkan.

4. Xbee S-1

Adalah sebuah modul yang digunakan untuk berkomunikasi secara wireless dengan device lainnya dengan protokol 802.15.4

5. Amperemeter

Adalah alat untuk mengukur arus dan daya yang digunakan sebuah alat alektronik saat sedang digunakan.

2.5.2 Software

Untuk membangun sebuah jaringan selain membutuhkan hardware juga dibutuhkan perangkat lunak untuk melakukan aktivitas berbasis GUI yang digunakan untuk manajemen jaringan, pengamanan jaringan, pengoperasian Hardware, dan sebagainya.

1. Sistem Operasi Windows

Sistem operasi merupakan software yang berfungsi untuk mengatur dan menjalankan seluruh hardware supaya berjalan dengan baik dan sesuai fungsinya, serta adalah jembatan antara pengguna dan komputer itu sendiri.

Adalah sistem operasi yang dibuat oleh Microsoft Corp. Windows adalah salah satu sistem operasi yang sangat populer didunia komputer dan merupakan sistem operasi yang paling banyak digunakan oleh semua orang diseluruh penjuru dunia dikarenan berbasis GUI sehingga sangat intuitif jika digunakan.

16

3. X-CTU

Adalah software untuk mengelola dan menjalankan xbee dengan protokol 802.15.4. X‐CTU yang merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk konfigurasi dan pengujian pada produk RFDigi. Banyak fitur yang disediakan dalam software ini untuk melakukan konfigurasi pada produk RF keluaran Digi.

Gambar 2.8. X-CTU Version: 6.3.5

Gambar 2.9. X-CTU Version: 6.3.5

17

Gambar 2.10. X-CTU Version: 5.1.4.1

5. Arduino IDE

Mikrokontroler tidak dapat berjalan seperti apa yang diinginkan oleh seorang programmer apabila tidak diberikan program di dalamnya. Dengan demikian seorang programmer harus membuat program terlebih dahulu sebelum menjalankan sebuah mikrokontroler. Arduino Uno juga demikian, modul ini bisa berjalan sesuai keinginan peneliti jika diberikan program, dan cara membuat program ini menggunakan sebuah IDE (Integrated Developtment Enviroenment), dan untuk arduino menggunakan arduino IDE yang dikembangkan langsung oleh pihak arduino sendiri. Sebelum didistribusikan Arduino IC pada arduino sudah diberikan bootloader yang mempunyai fungsi untuk sebagai mediator antara compiler arduino dengan mikrokontroler.

Dasar bahasa pembuatan dari Arduino IDE adalah Java, selain itu arduino IDE juga dilengkapi dengan library dari bahasa C/C++ yang disebut wiring untuk mempermudah operasi input dan output pada modul arduino. Pengembangan software processing pada arduino ini dikembangkan dan ditujukan khusus untuk modul arduino yang kemudian diberi nama Arduino IDE. IDE ini khusus digunakan untuk mengunggah code ke arduino IDE, program yang ditulis dengan suatu editor yang akan disimpan dengan ekstensi .ino. Teks editor pada Arduino IDE mempunyai fitur yang hampir sama dengan IDE lain seperti copy/paste, searching/replacing untuk mempermudah programmer dalam mengetikkan code program.

18

Gambar 2.11. Arduino IDE Version: 1.8.2

19

BAB 3 METODOLOGI

Pada bab metodologi penelitian akan menjelaskan mengenai sistematika dalam penulisan skripsi ini, dari tahap pertama sampai keseluruhan penelitian. Proses awal dari penelitian ini adalah mencari literatur yang sesuai dengan topik penelitian guna membantu penelitian ini dengan langkah mempelajari penelitian atau referensi yang sudah dilakukan sebelumnya. Analisis Kebutuhan adalah mendata segala kebutuhan yang nantinya akan digunakan dalam penelitian. Perancangan sistem adalah proses untuk memberikan gambaran umum tentang bagaimana sistem akan dibuat dan skenario apa yang akan diujikan oleh peneliti terhadap sistem baik perubahan kondisi dari dalam maupun perubahan kondisi dari luar lingkungan sistem. Pengujian adalah menjalankan semua komponen apakah sudah berjalan sesuai keinginan yang sudah direncanakan pada fase perancangan dan menguji skenario yang akan digunakan dalam proses komunikasi serta mencatat hasil dari pengujian yang nantinya akan digunakan untuk bahan pada fase analisis. Analisis adalah proses untuk mengumpulkan data dari hasil pengujian untuk nantinya diolah menjadi kesimpulan dari penelitian. Kesimpulan adalah hasil dari keseluruhan penelitian.

Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian

MULAI

ANALISIS KEBUTUHAN

STUDI LITERATUR

PERANCANGAN SISTEM

PENGUJIAN DAN ANALISIS

KESIMPULAN SELESAI

20

3.1 Studi Literatur

Studi literatur adalah mencari referensi teori yang relevan dengan kasus atau permasalahan yang ditemukan. Referensi tersebut berisikan tentang :

1. Protokol komunikasi zigbee

2. Mikrokontroler arduino uno

3. Solar cell

4. Perancangan mikrokontroler arduino uno sebagai mikrokontroler pada zigbee

5. Pengaruh kondisi lingkungan terhadap protokol komunikasi

6. Penggunaan amperemeter untuk menghitung penggunaan daya

Referensi ini dapat dicari dari buku, jurnal, artikel laporan penelitian, dan situs di internet. Output dari studi literatur ini adalah terkumpulnya referensi yang relevan dengan perumusan masalah. Tujuannya adalah untuk memperkuat permasalahan serta sebagai dasar teori dalam melakukan studi dan juga menjadi dasar untuk melakukan perancangan skenario pengujian. Hasil dari penelitian sebelumnya adalah untuk menguji penggunaan daya dari komunikasi protokol zigbee yang menyatakan bahwa protokol zigbee merupakan protokol yang “low power consumtion”. Tetapi pada penelitian terdahulu peneliti tidak menyertakan tingkat penggunaan daya dan juga tidak melakukan perubahan kondisi dari luar sistem. Sedangkan pada penelitian kali ini peneliti mengukur pemakaian daya yang digunakan untuk oleh node pada saat proses komunikasi sedang berlangsung.

Adapun sumber referensi utama adalah pada jurnal dan buku pada penelitian sebelumnya antara lain :

1. Implementasi Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis Xbee Studi Kasus Pemantauan Suhu dan Kelembaban (Jurusan Ilmu Komputer dan Elektronika FMIPA UGM)

2. Design and Analysis of Arduino, Raspberry Pi, and Xbee Based Wireless Sensor Networks (University Of California)

3. Power Management in Home Area Network Using Zigbee Protocol (Sri Shakthi Institute of Engineeringand Technology)

4. Implementasi Jaringan Sensor Nirkabel Menggunakan Zigbee Pada Monitoring Tabung Inkubator Bayi (Politeknik Negeri Balikpapan)

5. Rancang Bangun Wireless Sensor Network Berbasis Topologi Tree-Like Mesh UntukSistem Pemantauan Polusi Udara (IPB)

6. Konfigurasi Autonomous Routing untuk Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis Xbee (Jurusan Ilmu Komputer dan Elektronika FMIPA UGM)

7. Simulasi dan Analisis Kinerja Protokol 802.15.4 (Zigbee) pada Jaringan Sensor Nirkabel (ITS)

8. A Beginner’s guide to send data to Device Cloud from a Zigbee Network (Digi)

21

Sebagai referensi pendukung peneliti menggunakan sumber jurnal, skripsi terdahulu, youtube, dan website. Antara lain :

1. https://www.youtube.com/channel/UCMIqrmh2lMdzhlCPK5ahsAg

2. http://www.sinauArduino.com/artikel/mengenal-Arduino-software-IDE/

3.2 Analisis Kebutuhan

Analisis kebutuhan adalah menentukan kebutuhan apa yang akan digunakan oleh peneliti dalam melaksanakan seluruh rangkaian penelitian dan pengujian kebutuhan yang diperlukan tersebut berupa perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).

1. Perangkat Keras (Hardware)

a) Hardware yang digunakan pada penelitian ini adalah :

b) PC/Laptop 1 buah

c) Arduino Uno 4 buah

d) Xbee S-14 buah

e) Solar Cell 3 buah

f) Amperemeter

g) Kabel male to female

2. Perangkat Lunak (Software)

Windows, X-CTU, Arduino IDE.

3. Variabel yang Diteliti

a) Jarak, pengaruh perubahan jarak dengan tingkat konsumsi daya.

b) Pengiriman paket data, pengaruh perubahan pengiriman paket data dengan tingkat konsumsi daya.

c) Perubahan suhu, pengaruh perubahan suhu dengan tingkat konsumsi daya

d) Interval waktu, pengaruh perubahan interval waktu pengiriman paket dengantingkat konsumsi daya.

3.3 Perancangan Sistem

Perancangan sistem pada penelitian ini adalah merangkai komponen yang dibutuhkan pada penelitian. Komponen tersebut akan digabung dan dibuat satu kesatuan sistem sehingga dapat berjalan dan berkomunikasi seperti yang diharapkan oleh peneliti. Adapun komponen yang akan dirangkai antara lain adalah modul arduino uno, modul zigbee (xbee s-1), solar cell, dan satu PC/Laptop sebagai server dan pengatur koordinator. Berikut adalah skema perancangan sistem yang akan dibuat :

22

Gambar 3.2. Skema Perancangan Sistem

Keterangan :

= Modul Xbee-S1 = PC/Laptop

= Solar Cell = Amperemeter

= Arduino Uno = Arus Data

Perancangan pada penelitian ini adalah menggunakan 4 pasang modul yang terdiri dari arduino uno, xbee s-1module, dan sumber daya seperti yang terlihat pada gambar 3.2. Pada perancangan kali ini peneliti menggunakan 4 buah pasang modul yang mana setiap modul mempunyai arduino uno, xbee s-1 module, dan solar cell sebagai sumber energi. Keempat pasang modul tersebut akan dirangkai untuk menguji tingkat pemakaian energi yang akan dipakai oleh masing-masing pasang modul. Perancangan pada node ini dimulai dengan pemasangan modul arduino ke pada modul xbee s-1 yang pemasangannya menggunakan PIN yang ada

Server/Koordinator

End Node Spider Man Man

End Node Iron Man

End Node Ant Man

23

pada masing-masing modul. Urutan pemasangan modul tersebut adalah seperti yang tercantum dalam tabel 3.1 :

Tabel 3.1. Pemasangan PIN Pada Modul

PIN no 1 Xbee S-1 PIN daya 3,3 V Arduino

PIN no 2 Xbee S-1 PIN 1 (TX) Arduino

PIN no 3 Xbee S-1 PIN 0 (RX) Arduino

PIN no 10 Xbee S-1 PIN Ground Arduino

Power Input Arduino Modul Solar Cell/Port USB PC

Setelah modul dari arduino dan xbee s-1 dirangkai seperti di atas maka modul tersebut sudah menjadi satu kesatuan dan diberikan power source yang berasal dari solar cell untuk end node dan koordinator menggunakan tenaga dari PC/Laptop dikarenakan selain mentenagai dari node PC digunakan untuk mengatur kondisi sesuai skenario yang diperlukan dari dalam sistem, kemudian digunakan.

3.4 Pengujian Dan Analisis Analisis pada penelitian ini adalah untuk melihat pemakaian daya yang

digunakan oleh masing-masing perubahan skenario. Apakah perubahan skenario yang digunakan akan berdampak dengan pemakaian daya yang digunakan dalam komunikasi antar node.

3.4.1 Pengujian Pengaruh Jarak Terhadap Konsumsi Daya

Skenario pertama adalah apakah perubahan jarak antara node dapat mempengaruhi tingkat penggunaan daya, dengan variasi perubahan kondisi sebagai berikut :

1. Pengujian dilakukan dengan menggunakan topologi Star (Point to Point),

menggunakan empat buah node yaitu node pertama sebagai koordinator

sebagai pengirim data dan tiga end node sebagai penerima data yang dikirim.

2. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld” yang

mempunyai ukuran sebesar 10 bytes.

3. Jarak antara end node dengan koordinator dirubah dari 10, 20, 30, 40, 50,

60,70, 80, 90, 100 m pada kondisi LOS (Line of Sight) dan penempatan

keempat node pada ketinggian 10 cm dari permukaan tanah.

4. Interval waktu pengiriman yaitu setiap 1 detik.

24

5. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu ruang

antara 25 – 30 dejarat celcius dan pada end node akan dilihat penggunaan

daya yang dilihat dari amperemeter.

3.4.2 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co Terhadap Konsumsi Daya

Skenario kedua adalah apakah perubahan pengiriman paket data End - Co antara node dapat mempengaruhi tingkat penggunaan daya, dengan variasi perubahan kondisi sebagai berikut :



sebagai penerima data dan tiga end node sebagai pengirim data.

2. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld”yang

mempunyai ukuran sebesar 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 bytes dari

end node ke koordinator.

3. Jarak antara end node dengan koordinator tetap yaitu 5 m pada kondisi LOS

(Line of Sight) dan penempatan kedua node pada ketinggian 10 cm dari

permukaan tanah.





3.4.3 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End Terhadap Konsumsi Daya

Skenario ketiga adalah apakah perubahan pengiriman paket data Co - End antara node dapat mempengaruhi tingkat penggunaan daya, dengan variasi perubahan kondisi sebagai berikut :




25


mempunyai ukuran sebesar 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 bytes dari

koordinator ke end node.



permukaan tanah.





3.4.4 Pengujian Perubahan Suhu Lingkungan Terhadap Konsumsi Daya

Skenario keempat adalah apakah perubahan suhu yang diterima dilingkungan yang dibuat dapat mempengaruhi kinerja antara node dan dapat mempengaruhi tingkat penggunaan daya mengingat bahwa power resource dari penelitian ini menggunakan solar cell yang dalam penggunaaannya sangat dipengaruhi faktor tersebut, dengan variasi perubahan kondisi sebagai berikut :





mempunyai ukuran sebesar 10 bytes dari koordinator ke end node.



permukaan tanah.


5. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu

dirubah dari 12, 14, 15, 18, 20, 25, 27, 30, 32, 35 dejarat celcius dan pada end

node akan dilihat penggunaan daya yang dilihat dari amperemeter.

26

3.4.5 Pengujian Perubahan Interval Waktu Terhadap Konsumsi Daya

Skenario kelima adalah apakah perubahan interval waktu pengiriman paket data dapat mempengaruhi tingkat penggunaan daya, dengan variasi perubahan kondisi sebagai berikut :





mempunyai ukuran sebesar 10 bytes dari koordinator ke end node.



permukaan tanah.

4. Interval waktu pengiriman yaitu setiap 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50

detik.




3.5 Kesimpulan Kesimpulan pada penelitian ini adalah hasil analisis dari data yang diperoleh

pada saat pengujian. Pada kesimpulan ini harus dapat memberikan hasil dari rumusan masalah yang diantaranya adalah untuk mengetahui konsumsi daya yang terpakai pada saat node-node tersebut berkomunikasi dengan perubahan kondisi yang diinginkan oleh peneliti. Perubahan yang diterapkan adalah perubahan dari dalam atapun dari luar sistem, dan juga untuk mengetahui apakah dengan menggunakan solar cell akan mempermudah serta membuat suatu sistem dalam skala besar pada nantinya. Dikarenakan solar cell mempunyai kemampuan self charging yang mana dapat mengisi daya sendiri dengan menyerap energi panas.

27

BAB 4 PERANCANGAN SISTEM

Berisi tentang resource yang dibutuhkan dalam perancangan mulai dari software, hardware, dan juga sistem yang akan diimplementasikan pada hardware supaya dapat berjalan sesuai dengan keinginan. Serta juga untuk membentuk lingkuan baik dari dalam sistem maupun luar sistem yang nantinya digunakan sebagai tolak ukur dari penelitian ini.

4.1 Perancangan Sistem Hardware

Pada perancangan sistem hardware ini peneliti menggabungkan modul yang ada untuk membangun sebuah kesatuan modul yang nantinya dapat digunakan untuk pengujian penggunaan daya. Untuk satu set modul hardware yang digunakan adalah satu arduino uno, satu xbee s-1, satu solar cell, dan empat buah male to female cable. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.1 berikut :

Gambar 4.1. Skema Perancangan Sistem Hardware

28

Gambar 4.2. PIN Xbee S-1

Sumber: Tadulako (2016)

Pada penelitian ini digunakan kabel male to female untuk memeberikan koneksi antara arduino uno dan xbee s-1. Untuk peta pemasangan modul arduino dan xbee s-1 sendiri adalah seperti yang tercantum dalam tabel 4.1 :

Tabel 4.1. Pemasangan PIN Pada Modul

PIN no 1 Xbee S-1 PIN daya 3,3 V Arduino

PIN no 2 Xbee S-1 PIN 1 (TX) Arduino

PIN no 3 Xbee S-1 PIN 0 (RX) Arduino

PIN no 10 Xbee S-1 PIN Ground Arduino

Power Input Arduino Modul Solar Cell/Port USB PC

4.1.1 Kebutuhan Fungsional

Kebutuhan fungsional adalah kebutuhan yang harus ada dalam sistem. Kebutuhan ini mencakup semua hal yang digunakan untuk menjalankan penelitian baik dalam perancangan maupun dalam pengujian. Kebutuhan fungsional pada penelitian ini antara lain :

1. Menggunakan arduino uno sebagai mekrokontroller modul xbee s-1.

2. Menggunakan protokol komunikasi zigbee dengan menggunakan modul xbee s-1.

3. Menggunakan sumber daya solar cell untuk mentenagai semua modul.

4. Menggunakan amperemeter dalam menghitung tingkat pemakaian daya.

29

5. Menggunakan temperatur celcius dalam melakukan pengujian.

4.1.2 Kebutuhan Non Fungsional

Kebutuhan non fungsional adalah kebutuhan yang digunakan untuk membatasi sistem, kebutuhan non fungsional dalam penelitian ini antara lain :

1. Modul xbee s-1 dapat berfungsi dan berkomunikasi dengan menggunakan mikrokontroler arduino uno.

2. Modul xbee s-1 dan arduino uno dapat berfungsi menggunakan tenaga dari solar cell.

3. Komunikasi antar kesatuan modul dapat dilakukan, dan dapat diuji tingkat pemakaian energinya.

4. Dapat memberikan hasil dari pengujian yang dilakukan oleh peneliti dengan menubah kondisi yang diinginkan.

4.2 Perancangan Sistem Software

Pada perancangan sistem software ini peneliti menggunakan Arduino IDE dan X-CTU baik versi klasik maupun untuk versi terbaru. Dengan software ini peneliti dapat mengatur kondisi yang diinginkan dalam pengiriman data untuk mengetahui berapa konsusmsi daya yang digunakan oleh node dalam berkomunikasi. Sebagai pengujian dengan perubahan jarak, peneliti menggunakan Arduino IDE dengan cara menginstal beberapa library untuk melakukan proses komunikasi. Dalam perancangn ini salah satu node akan bertindak sebagai koordinator sedangkan node yang lainnya menjadi sebuah end node. Untuk koordinator akan bertugas sebagai sender yang akan mengirimkan data, dan end node akan bertugas untuk menerima data dari sender.

4.2.1 Konfigurasi Software Dan Hardware

Sebelum melakukan pengujian terhadap sistem peneliti melakukan konfigurasi pada hardware yang digunakan. Konfigurasi yang pertama dilakukan kepada modul xbee s-1 yang mana akan digunakan sebagai koordinator dan end node. Konfigurasi ini menggunakan software X-CTU. Pada koordinator modul xbee s-1 akan disetting menjadi API mode dan untuk end eode menggunakan AT mode. Untuk penamaan node sendiri adalah Koordinator, dan Ant Man, Iron Man, serta Spider Man sebagai end node. PAN ID pada masing-masing node dirubah menjadi 1111 untuk menjadikan semua modul dalam satu PAN Address sehingga dapat salin berkomunikasi. Dan pada arduino library untuk xbee akan diunggah ke dalam modul arduino, disini terdapat dua buah library yaitu untuk sender (koordinator) dan receiver (end node).

Setelah semua konfigurasi selesai makan node siap untuk melakukan skenario pengujian dengan kondisi yang diinginkan oleh peneliti. Dan setelah melakukan pengujian maka didapatkan hasil yang akan diolah dan dianalisis oleh peneliti untuk mengetahui berapa tingkat konsumsi daya yang digunakan oleh node pada saat berkomunikasi.

30

Pada gambar 4.3 adalah tampilan dari software X-CTU yang digunakan untuk mengkonfigurasikan node koordinator. Pada koordinator modul xbee s-1 akan disetting menjadi API mode dan diberi nama Koordinator. PAN ID pada masing-masing node dirubah menjadi 1111 untuk menjadikan semua modul dalam satu PAN Address sehingga dapat salin berkomunikasi.

Gambar 4.3. Konfigurasi Node Koordinator

Pada gambar 4.4 adalah tampilan dari software X-CTU yang digunakan untuk mengkonfigurasikan end node. Pada end node modul xbee s-1 akan disetting menjadi AT mode dan diberi nama Ant Man. PAN ID pada masing-masing node dirubah menjadi 1111 untuk menjadikan semua modul dalam satu PAN Address sehingga dapat salin berkomunikasi.

Gambar 4.4. Konfigurasi End Node Ant Man

31

Pada gambar 4.5 adalah tampilan dari software X-CTU yang digunakan untuk mengkonfigurasikan end node. Pada end node modul xbee s-1 akan disetting menjadi AT mode dan diberi nama Iron Man. PAN ID pada masing-masing node dirubah menjadi 1111 untuk menjadikan semua modul dalam satu PAN Address sehingga dapat salin berkomunikasi.

Gambar 4.5. Konfigurasi End Node Iron Man

Pada gambar 4.6 adalah tampilan dari software X-CTU yang digunakan untuk mengkonfigurasikan end node. Pada end node modul xbee s-1 akan disetting menjadi AT mode dan diberi nama Spider Man. PAN ID pada masing-masing node dirubah menjadi 1111 untuk menjadikan semua modul dalam satu PAN Address sehingga dapat salin berkomunikasi.

Gambar 4.6. Konfigurasi Node End Node Spider Man

32

Berikut ini adalah library untuk modul arduino yang digunakan untuk mengkofigurasi xbee. Pada library ini akan menunjukkan apakah arduino dan xbee yang digunakan berfungsi atau tidak dalam konfigurasinya. Jika lampu pada sender dan receiver berkedip maka modul telah berkomunikasi, namun apabila lampu tersebut tidak berkedip kemungkinan terdapat kesalahan dalam pemasangan kabel ataupun kesalahan pada proses upload library.

Pada tabel 4.2 adalah library dari xbee pada modul arduino yang diupload ke modul sender (koordinator). Pada tabel ini terdapat source code dimana diawali dengan menggunakan serial port 9600 untuk menjadi port yang dibuka untuk mengawali proses komunikasi. Kemudian bila serial telah terhubung dengan receiver maka akan dikirimkan paket untuk mengetes koneksi apakah node dalam sistem telah berkomunikasi. bila paket yang dikirim berupa “H” maka akan di LED akan menyala dan bila paket yang dikirimkan berupa “L” maka LED akan mati. Dan pada pengetesan ini digunakan delay sebesar 2000 ms.

Tabel 4.2. Code Xbee Sender

void setup() {

Serial.begin(9600); //serial port yang digunakan

}

void loop() {

Serial.println("H"); //menyalakan LED

Delay(2000); //digunakan untuk mengatur jeda pengiriman paket

Serial.println("L");//mematikan LED


}

Sumber: Xbee Library (2017)

Pada tabel 4.3 adalah library dari xbee pada modul arduino yang diupload ke modul receiver (end node). Pada tabel ini terdapat source code dimana diawali dengan menggunakan serial port 9600 untuk menjadi port yang dibuka untuk mengawali proses komunikasi. Dan terdapat pinmode yang merupakan salah satu digital input pada modul arduino yang digunakan untuk menerima data dalam bentuk digital. Kemudian bila serial telah terhubung dengan sender maka receiver akan stanby dalam menunggu paket yang dikirim oleh sender, bila serial atau permintaan pengiriman paket dari sender diterima maka receiver akan melakukan perulangan yang mana bila data yang diterima berupa “H” maka modul akan mensetting LED ke mode HIGH yang mana hal itu menyebabkan LED menyala dan apabila data yang diterima berupa “L” maka modul akan mensetting LED ke mode LOW yang mana hal itu menyebabkan LED mati. Dan pada pengetesan ini digunakan delay sebesar 1000 ms.

33

Tabel 4.3. Code Xbee Receiver

void setup() {

Serial.begin(9600); //serial port yang digunakan

pinMode(led,OUTPUT); // pin LED yang digunkan dalam proses

}

void loop() { // perulangan

while(Serial.available() > 0) {

msg=Serial.read();

if(msg=='H') {

digitalWrite(led,HIGH); //menyalakan LED “H” diterima

}

if(msg=='L') {

digitalWrite(led,LOW); //menyalakan LED “L” diterima

}

msg = ' ';


}

}

Sumber: Xbee Library (2017)

Gambar 4.7. Tampilan Arduino IDE Version: 1.8.2 Sender dan Receiver

34

4.3 Perancangan Skenario Pengujian

Perancangan skenario uji adalah proses dimana semua pengujian dalam berbagai skenario dan perubahan kondisi dilakukan. Skenario pengujian yang akan diuji pada penelitian kali ini adalah perubahan jarak, pengiriman paket data, suhu, dan interval waktu. Kemudian data hasil dari pengujian ini akan ditulis dan dijelaskan dalam analisis.

4.3.1 Pengujian Pengaruh Jarak Terhadap Konsumsi Daya

Pengujian dilakukan dengan menggunakan jaringan Star (Point to Point), menggunakan empat buah node yaitu node pertama sebagai koordinator. Koordinator sebagai pengirim data dan tiga end node sebagai penerima data yang dikirim. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld” yang mempunyai ukuran sebesar 10 bytes. Jarak antara end node dengan koordinator dirubah dari 10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90, 100 m pada kondisi LOS (Line of Sight) dan penempatan keempat node pada ketinggian 10 cm dari permukaan tanah. interval waktu pengiriman yaitu setiap 1 detik. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu ruang antara 25 – 30 dejarat celcius dan pada end node akan dilihat penggunaan daya yang dilihat dari amperemeter, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.8 berikut :

Gambar 4.8. Skema Pengujian Pengaruh Jarak

4.3.2 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co Terhadap Konsumsi Daya

Pengujian dilakukan dengan menggunakan jaringan Star (Point to Point), menggunakan empat buah node yaitu node pertama sebagai koordinator. Koordinator sebagai penerima data dan tiga end node sebagai pengirim data. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld” yang mempunyai ukuran sebesar 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 bytes dari end node ke koordinator.Jarak antara end node dengan koordinator tetap yaitu 5 m pada kondisi LOS (Line of Sight) dan penempatan kedua node pada ketinggian 10 cm

Penambahan Jarak 10 M

35

dari permukaan tanah. Interval waktu pengiriman yaitu setiap 1 detik. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu ruang antara 25 – 30 dejarat celcius dan pada end node akan dilihat penggunaan daya yang dilihat dari amperemeter, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.9 berikut :

Gambar 4.9. Skema Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co

4.3.3 Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End Terhadap Konsumsi Daya

Pengujian dilakukan dengan menggunakan jaringan Star (Point to Point), menggunakan empat buah node yaitu node pertama sebagai koordinator. Koordinator sebagai pengirim data dan tiga end node sebagai penerima data yang dikirim. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld” yang mempunyai ukuran sebesar 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 bytes dari koordinator ke end node. Jarak antara end node dengan koordinator tetap yaitu 5 m pada kondisi LOS (Line of Sight) dan penempatan kedua node pada ketinggian 10 cm dari permukaan tanah. Interval waktu pengiriman yaitu setiap 1 detik. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu ruang antara 25 – 30 dejarat celcius dan pada end node akan dilihat penggunaan daya yang dilihat dari amperemeter,untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.10 :

Gambar 4.10. Skema Pengujian Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End

36

4.3.4 Pengujian Perubahan Suhu Lingkungan Terhadap Konsumsi Daya

Pengujian dilakukan dengan menggunakan jaringan Star (Point to Point), menggunakan empat buah node yaitu node pertama sebagai koordinator. Koordinator sebagai pengirim data dan tiga end node sebagai penerima data yang dikirim. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld” yang mempunyai ukuran sebesar 10 bytes dari koordinator ke end node. Jarak antara end node dengan koordinator tetap yaitu 5 m pada kondisi LOS (Line of Sight) dan penempatan kedua node pada ketinggian 10 cm dari permukaan tanah. Interval waktu pengiriman yaitu setiap 1 detik. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu dirubah dari 12, 14, 15, 18, 20, 25, 27, 30, 32, 35 dejarat celcius dan pada end node akan dilihat penggunaan daya yang dilihat dari amperemeter, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.11 berikut :

Gambar 4.11. Skema Pengujian Perubahan Suhu

4.3.5 Pengujian Perubahan Interval Waktu Terhadap Konsumsi Daya

Pengujian dilakukan dengan menggunakan jaringan Star (Point to Point), menggunakan empat buah node yaitu node pertama sebagai koordinator. Koordinator sebagai pengirim data dan tiga end node sebagai penerima data yang dikirim. Data yang dikirim adalah data dalam bentuk teks yaitu “HelloWorld” yang mempunyai ukuran sebesar 10 bytes dari koordinator ke end node. Jarak antara end node dengan koordinator tetap yaitu 5 m pada kondisi LOS (Line of Sight) dan penempatan kedua node pada ketinggian 10 cm dari permukaan tanah. Interval waktu pengiriman yaitu setiap 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 detik. Percobaan dilakukan dengan kurun waktu tiga jam dengan kondisi suhu ruang antara 25 – 30 dejarat celcius dan pada end node akan dilihat penggunaan daya yang dilihat dari amperemeter, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.12 berikut :

Perubahan Suhu

37

Gambar 4.12. Skema Pengujian Perubahan Interval Waktu

Interval Waktu

38

BAB 5 PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini membahas tentang bagaimana cara pengujian dan analisis konsumsi energi yang dipakai protokol komunikasi zigbee, dan menganalisis apakah perubahan lingkungan dapat mempengaruhi kinerja dari sumber energi yaitu solar cell.

Hasil pada penelitian ini didapat dari pengujian alat yang di jalankan dengan berbagai macam kondisi. Kondisi yang dibuat meliputi, perubahan suhu, pengiriman paket data, dan jarak. Sedangkan alat akandijalankan selama tiga jam pada setiap percobaan dan mengirimkan sejumlah bytes data yaitu “HelloWorld” (10 bytes) kecuali pada pengujian pengiriman paket data. Topologi yang digunakan adalah Star karena pengiriman paket data dari zigbee mengirimkan paket secara broadcast. Pada saat percobaan selama tiga jam inilah, akan dilihat tingkat pemakaian energi yang digunakan untuk melakukan komunikasi. Selain perubahan kondisi suhu, pada percobaan ini mengunakan suhu normal ruangan Kota Malang yaitu antara 25-30 derajat celcius. Dan untuk spesifikasi tabel uji pada penelitian ini adalah seperti yang tercantum dalam tabel 5.1 :

Tabel 5.1. Spesifikasi Uji


Xbee S-1

Rf Data Rate 250 Kbps

Range 300 Ft (100 M)

Transmit Power 1 Mw (+0 Dbm)

Receiver Sensitivity (1% Per) -92 Dbm

Digi Hardware S1

Transceiver Chipset Freescale MC13212

Configuration Method API or AT Commands, local or over-the-air

Frequency Band 2.4 GHz

Digital I/O 8

Antenna Omnidirectional

Encryption 128-bit AES

Ids And Channels PAN ID, 64-bit IEEE MAC, 16 Channels

Supply Voltage 2.8 - 3.4VDC

Arduino Uno R3


Mikrokontroler Atmega328

Operasi Voltage 5V

Input Voltage 7-12 V (Rekomendasi)

Input Voltage 6 – 20 V (Limits)

I/O 14 PIN (6 PIN untuk PWM)

Arus 50 mA

Flash Memory 32 KB

Bootloader SRAM 2 KB

Eeprom 1 KB

Kecepatan 16 Mhz

Sumber: Digi & Ilearning (2017)

39

5.1 Jarak

Pengujian pertama yaitu dengan mengubah kondisi jarak atau jarak pada end node yang akan dikirimkan data dengan perubahan dinaikkan persepuluh m dari kondisi awal. Dengan kondisi dalam bidang yang datar dengan ketinggian 10 cm dari permukaan tanah. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan topologi Star (Point to Point) dengan kondisi ruang tetap yaitu 25 - 30 dejarat celcius dengan percobaan yang dilakukan selama tiga jam. Dengan memasang amperemeter pada koordinator maka dapat dilihat berapa daya yang digunakan pada proses komunikasi. Berikut ini adalah rata-rata pemakaian daya permenit dalam percobaan yang ditunjukkan dalam Tabel 5.2 dan Gambar 5.1 :

Tabel 5.2. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Jarak

No. Jarak Pemakaian Daya/m

1 10 1,4 mAh

2 20 1,5 mAh

3 30 1,8 mAh

4 40 2,1 mAh

5 50 1,9 mAh

6 60 2.4 mAh

7 70 2,7 mAh

8 80 2,6 mAh

9 90 3,1 mAh

10 100 3,2 mAh

Gambar 5.1. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Kondisi Jarak

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

10 M 20 M 30 M 40 M 50 M 60 M 70 M 80 M 90 M 100 M

Pen

ggu

naa

n E

ner

gi (

mA

h)

Jarak (M)

Jarak

Energi/Menit

40

5.1.1 Analisis Hasil Pengujian Jarak

Pada tabel 5.2 dan gambar 5.1 menggambarkan bahwa perubahan yang dilakukan pada jarak berbanding lurus dengan tingkat penggunaan daya yang digunakan node dalam berkomunikasi. Dengan demikian semakin bertambahnya jarak antar node dapat meningkatkan penggunaan daya yang diperlukan dalam berkomunikasi. Di dalam grafik dan tabel diatas dapat dilihat pemakaian rata-rata yang digunakan node dalam berkomunikasi yang dilakukan selama tiga jam percobaan dalam kondisi jarak ditingkatkan 10 m pada setiap percobaannya. Peningkatan yang terjadi memang tidak begitu signifikan pada jarak yang cukup dekat dari titik awal, peningkatan yang terjadi hanya sekitar 0,1 - 0,3 mAh permenit. Tetapi pada saat jarak dinaikkan sebesar 90 m tingkat perubahan akan dapat terasa. Hal ini dikarenakan dalam berkomunikasi pemancar yang terdapat pada protokol komunikasi zigbee akan membutuhkan daya yang lebih tinggi dikarenakan dalam jarak yang hampir maksimal dalam pengoprasian modul yang hanya bisa mencapai kurang lebih 100 m itu membutuhkan daya yang lebih untuk mentransmisikan data yang akan dikirim ke node selanjutnya. Dengan jarak tersebut peneliti juga memperhatikan noise yang dapat mengganggu pengiriman data mulai dari benda asing yang kebetulan melintas dan juga noise dari gelombang lain yang dapat menghambat dari kinerja pengiriman data.

Dengan demikian penggunaan protokol ini dengan menggunakan jarak maksimal maka akan membuat tingkat pemakaian daya akan bertambah cukup signifikan, jadi dalam penggunaan protokol ini optimal digunakan pada jarak 60 – 70 m sehingga daya yang digunakan tidak begitu besar kurang dari 3 mAh permenit dan cenderung stabil. Jika digunakan pada jarak yang berada dibawah angka tersebut, misal pada jarak 30 – 50 m dengan tingkat pemakaian daya yang hanya berkisar 2,1 – 2,2 mAh. Jika digunakan diatas jarak tersebut akan menambah penggunaan daya dan juga bertambahnya delay. Hal ini disebabkan karena jarak maksimal yang dimiliki oleh xbee adalah 100 m, dengan bertambahnya jarak maka perjalanan paket yang dihantarkan oleh modul bertambah panjang dan tingkat pemakaian daya akan semakin besar. Dengan bertambahnya jarak maka usaha modul dalam memancarkan transmisi sinyal radio akan semakin besar dan hal tersebut membuat pemakaian daya meningkat.

5.2 Pengiriman Paket Data End - Co Pengujian kedua yaitu dengan mengubah kondisi end node yang akan

mengirimkan data ke koordinator dikirimkan data dengan perubahan dinaikan persepuluh bytes dari kondisi awal. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan topologi Star (Point to Point) dengan kondisi pada suhu ruang tetap yaitu 25 – 30 dejarat celcius dengan percobaan yang dilakukan selama tiga jam dalam jarak yang sama yaitu 5 m antara end node dan koordinator. Dengan memasang amperemeter Pada koordinator maka dapat dilihat berapa daya yang digunakan pada proses komunikasi. Berikut ini adalah rata-rata pemakaian daya permenit dalam percobaan yang ditunjukkan dalam Tabel 5.3 dan Gambar 5.2 :

41

Tabel 5.3. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Pengiriman Paket Data End - Co

No. Pengiriman Paket Data End - Co Pemakaian Daya/m

1 10 bytes/s 1,3 mAh










Gambar 5.2. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Pengiriman Paket Data End - Co

5.2.1 Analisis Hasil Pengujian Pengiriman Paket Data End - Co

Pada tabel 5.3 dan gambar 5.2 menunjukkan pemakaian energi dalam proses komunikasi antar node dengan protokol komunikasi zigbee, data diatas memberikan gambaran bahwa semakin banyaknya data yang ditransfer pada node juga berpengaruh terhadap tingkat penggunaan daya yang digunakan. Semakin banyak data yang dikirim setiap detiknya berbanding lurus dengan tingkat penggunaan daya yang semakin meningkat pula. Sehingga dalam penggunaan protokol ini dilihat lagi apakah data yang akan dikirimkan bisa disalurkan secara

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Pen

ggu

naa

n E

ner

gi (

mA

h)

Transfer Rate (bytes/s)

End - Co

Energi/Menit

42

reliable mengingat kapasitas dari pengiriman paket data pada protokol ini hanya memiliki bandwidth sebesar 250 Kbps sehingga bila dalam sistem yang menggunakan protokol ini memerlukan pertukaran data yang besar maka tidak cocok untuk menggunakan protokol ini dikarenakan data yang akan dirimkan akan semakin lama datang dan juga bisa membuat tingkat konsumsi daya semakin bertambah.

Jadi dalam penggunaan yang optimal pengiriman data dan penggunaan daya adalah pengiriman data dengan besaran 60 – 80 bytes karena pada titik tersebut daya yang digunakan stabil tidak terlalu memakan sumber daya. Sedangkan untuk mengirimkan data dalam skala kecil bisa menggunakan 20 – 40 bytes ukuran paket data dikarenakan pada skala ini daya yang dipakai kurang dari 2 mAh permenitnya. Dengan bertambahnya data yang dikirim pada waktu yang sama akan mempengaruhi tingkat pemakaian daya. Peningkatan ini terjadi karena usaha dari pada koordinator untuk menghandle data yang masuk secara bersamaan. Koordinator yang biasanya hanya menerima data yang sedikit maupun sedang dibuat seolah-olah menerima data yang tinggi. Kapasistas Bandwidth xbee s-1 yang maksimal hanya 250 Kbps akan membuat data yang masuk harus antri untuk masuk dan diproses oleh koordinator.

5.3 Pengiriman Paket Data Co - End

Pengujian ketiga yaitu dengan mengubah kondisi koordinator yang akan mengirimkan data ke end node dikirimkan data dengan perubahan dinaikan persepuluh bytes dari kondisi awal. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan topologi Star (Point to Point) dengan kondisi ruang tetap yaitu 25 – 30 dejarat celcius dengan percobaan yang dilakukan selama tiga jam dalam jarak yang sama yaitu 5 m antara end node dan koordinator. Dengan memasang amperemeter Pada koordinator maka dapat dilihat berapa daya yang digunakan pada proses komunikasi. Berikut ini adalah rata-rata pemakaian daya permenit dalam percobaan yang ditunjukkan dalam Tabel 5.4 dan Gambar 5.3 :

Tabel 5.4. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Pengiriman Paket Data Co – End

No. Pengiriman Paket Data Co - End Pemakaian Daya/m










43


Gambar 5.3. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Pengiriman Paket Data Co - End

5.3.1 Analisis Hasil Pengujian Pengiriman Paket Data Co - End

Pada tabel 5.4 dan gambar 5.3 menunjukkan pemakaian energi dalam proses komunikasi antar node dengan protokol komunikasi zigbee, data diatas memberikan gambaran bahwa semakin banyaknya data yang ditransfer pada node juga berpengaruh terhadap tingkat penggunaan daya yang digunakan. Semakin banyak data yang dikirim setiap detiknya berbanding lurus dengan tingkat penggunaan daya yang semakin meningkat pula. Sehingga dalam penggunaan protokol ini dilihat lagi apakah data yang akan dikirimkan bisa disalurkan secara reliable mengingat kapasitas dari pengiriman paket data pada protokol ini hanya memiliki bandwidth sebesar 250 Kbps sehingga bila dalam sistem yang menggunakan protokol ini memerlukan pertukaran data yang besar maka tidak cocok untuk menggunakan protokol ini dikarenakan data yang akan dirimkan akan semakin lama datang dan juga bisa membuat tingkat konsumsi daya semakin bertambah.

Jadi dalam penggunaan yang optimal pengiriman data dan penggunaan daya adalah pengiriman data dengan besaran 60 – 80 bytes karena pada titik tersebut daya yang digunakan stabil tidak terlalu memakan sumber daya. Sedangkan untuk mengirimkan data dalam skala kecil bisa menggunakan 20 – 40 bytes ukuran paket data dikarenakan pada skala ini daya yang dipakai kurang dari 2 mAh permenitnya. Dalam pengiriman data dari End - Co ataupun Co - End lebih banyak memakai sumber daya dari End - Co dikarenakan pada prosesnya terdapat tiga end node yang mana setiap node-nya mengirimkan data ke pada koordinator

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Pen

ggu

naa

n E

ner

gi (

mA

h)

Transfer Rate (bytes)

Co - End

Energi/Menit

44

yang membuat beban daya yang diberikan menigkat. Sehingga lebih baik apabila pada koordinator diberikan power resource yang lebih besar dan stabil dikarenakan harus menghandle pengiriman data yang sangat beragam mulai dari end node maupun nanti mengirimkan data dari koordinator sendiri ke end node. Dengan bertambahnya data yang dikirim pada waktu yang sama akan mempengaruhi tingkat pemakaian daya. Peningkatan ini terjadi karena usaha dari pada koordinator untuk menghandle data yang masuk harus dikirim secara bersamaan. Koordinator yang biasanya hanya mengirim data yang sedikit maupun sedang dibuat seolah-olah mengirim data yang tinggi. Kapasistas Bandwidth xbee s-1 yang maksimal hanya 250 Kbps akan membuat data yang keluar harus antri untuk masuk dan diproses oleh end node.

5.4 Perubahan Suhu

Pengujian keempat yaitu dengan mengubah kondisi suhu yang akan dimodifikasi dengan atau tanpa alat pengubah suhu.Dilakukan dengan menggunakan topologi Star (Point to Point) dengan percobaan yang dilakukan selama tiga jam dalam jarak yang sama yaitu 5 m antara end node dan koordinator. Dengan memasang amperemeter Pada koordinator maka dapat dilihat berapa daya yang digunakan pada proses komunikasi. Berikut ini adalah rata-rata pemakaian daya permenit dalam percobaan yang ditunjukkan dalam Tabel 5.5 dan Gambar 5.4 :

Tabel 5.5. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Suhu

No. Perubahan Suhu Pemakaian Daya/m

1 12°C 1,5 mAh

2 14°C 1,6 mAh

3 15°C 1,8 mAh

4 18°C 1,9 mAh

5 20°C 1,7 mAh

6 25°C 1,6 mAh

7 27°C 1,7 mAh

8 30°C 1,9 mAh

9 32°C 2,4 mAh

10 35°C 2,3 mAh

45

Gambar 5.4. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Kondisi Suhu

5.4.1 Analisis Hasil Pengujian Perubahan Suhu

Pada tabel 5.5 dan gambar 5.4 peneliti dapat melihat bahwa protokol ini dapat bekerja optimal pada suhu ruangan yang stabil antara 20 – 30 derajat celcius dengan tingkat penggunaan daya yang masih di bawah 2 mAh permenitnya. Dikarenakan menggunakan solar cell dengan suhu tersebut maka panel yang dapat mengubah tenaga Kalor menjadi tenaga listrik juga akan sangat baik pada waktu memberikan power kepada node dengan daya yang stabil. Jika suhu yang ada pada saat komunikasi tersebut berada di atas 20 - 30 derajat celcius maka konsumsi yang digunakan juga semakin besar pula, apabila suhu pada saat melakukan percobaan lebih rendah maka dari 20 – 30 penggunaan daya juga semakin rendah pula. Tetapi hal ini sangat berpengaruh terhadap sumber tenaga dari solar cell tersebut hal ini disebabkan karena tenaga Kalor yang dibutuhkan oleh solar cell tersebut kurang sehingga tegangan yang diberikan ke node tidak stabil.

Jadi pada kasus ini penggunaan protokol zigbee dengan sumber daya solar cell tidak disarankan pada daerah dengan cuaca dan suhu tidak menentu apalagi di daerah yang suhu rata-ratanya kurang dari 20° celcius. Solar cell memerlukan asupan tenaga Kalor yang baik untuk dapat menyuplai tegangan dan arus yang dinuthkan node dalam berkomunikasi. Jika ingin menggunakan protokol komunikasi zigbee pada daerah dengan suhu rata-rata rendah peneliti menyarankan untuk mengganti power resource dengan baretai. Dengan menggunakan sumber daya solar cell maka perubahan suhu akan sangat berpengaruh terhadap pemberian daya kepada modul dikarenakan solar cell sangat bergantung pada energi kalor lingkungan kerjanya.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

12 C 14 C 15 C 18 C 20 C 25 C 27 C 30 C 32 C 35 C

Pen

ggu

naa

n E

ner

gi (

mA

h)

Derajat Celcious (C)

Perubahan Suhu

Energi/Menit

46

5.5 Interval Waktu

Pengujian kelima yaitu dengan mengubah kondisi dimana interval waktu dalam pengiriman data diberi penurunan intensitas 5 detik dari kondisi awal.Dilakukan dengan menggunakan topologi Star (Point to Point) dengan percobaan yang dilakukan selama tiga jam dalam jarak yang sama yaitu 5 m antara end node dan koordinator. Dengan memasang amperemeter pada koordinator maka dapat dilihat berapa daya yang digunakan pada proses komunikasi. Berikut ini adalah rata-rata pemakaian daya permenit dalam percobaan yang ditunjukkan dalam Tabel 5.6 dan Gambar 5.5 :

Tabel 5.6. Tingkat Konsumsi Daya Dengan Perubahan Kondisi Interval Waktu

No. Interval Waktu Pemakaian Daya/m

1 5 Detik 3,0 mAh

2 10 Detik 2,9 mAh

3 15 Detik 2,5 mAh

4 20 Detik 2,2 mAh

5 25 Detik 1,8 mAh

6 30 Detik 1,9 mAh

7 35 Detik 1,5 mAh

8 40 Detik 1,4 mAh

9 45 Detik 1,1 mAh

10 50 Detik 1,1 mAh

Gambar 5.5. Grafik Pemakaian Daya Dengan Perubahan Kondisi Interval Waktu

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

5Detik

10Detik

15Detik

20Detik

25Detik

30Detik

35Detik

40Detik

45Detik

50Detik

Pen

ggu

naa

n E

ner

gi (

mA

h)

Interval (Detik)

Interval Waktu

Energi/Menit

47

5.5.1 Analisis Hasil Pengujian Perubahan Interval Waktu

Pada tabel 5.6 dan gambar 5.5 menunjukkan bahwa semakin lama jeda dari pengiriman paket data ke node akan semakin menghemat sumber daya yang digunakan. Dengan perubahan interval waktu pengiriman paket data peneliti dapat melihat tingkat pemakaian daya yang digunakan. Pada tingkat pemakaian yang intens dengan kondisi normal dapat dilihat bahwa penggunaan daya yang dibutuhkan mencapai 3 mAh dalam satu menit. Dan pada penggunaan dengan interval waktu yang lama penggunaan dayanya turun sangat drastis yang hanya berkisar 1,1 mAh permenit.

Jadi protokol komunikasi ini optimal bila digunakan untuk komunikasi yang normal, tidak terlalu intens, dan hanya menerima dan mengirimkan data dengan rata-rata pertukaran paket 25 – 35 detik. Sehingga daya yang digunakan masih di bawah 2 mAh. Dengan peningkatan interval waktu yang tinggi maka tingkat pengiriman data yang semakin tinggi dapat mempengaruhi pemakaian daya. peningkatan pemakaian daya ini terjadi karena Stress Level pada modul akan semakin tinggi dan hal ini membuat modul memerlukan daya lebih dibanding bila digunakan dengan interval waktu yang panjang. Dengan tingginya jumlah pengiriman data maka pemakaian daya akan semakin meningkat pula.

48

BAB 6 PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Kesimpulan pada penelitian ini adalah hasil rangkuman dari analisis yang didapatkan pada saat pengujian. Data hasil dari pengujian dan analisis pada bab sebelumnya akan ditampilkan secara ringkas dan jelas pada sub bab ini. Pada penelitian ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Dengan menggunkan arduino uno R3, modul xbee s-1, dan solar cell peneliti dapat membuat sistem yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antar node. Komunikasi yang terjadi akan dibuat sedemikian rupa seperti apa yang diinginkan oleh peneliti dalam melakukan penelitiannya. Kemudian dilakukan pengujian untuk melihat data hasil dari proses komunikasi.

2. Pemakaian energi pada proses komunikasi ini dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang bernama amperemeter yang digunakan untuk melihat pemakaian daya pada saat node-node tersebut berkomunikasi.

3. Dikarenakan menggunakan sumber energi yang sangat tergantung pada lingkungan kerja, maka lingkungan kerja sangat berpengaruh terhadap kinerja dari node-node dalam berkomunikasi. Penggunaan protokol zigbee dengan sumber daya solar cell tidak disarankan pada daerah dengan cuaca dan suhu rata-ratanya kurang dari 20° celcius. Penggunaan daya akan optimal bila suhu berada di < 30 dan > 20° celcius. Penggunaan daya pada suhu di bawah 30° celcius daya yang digunakan dibawah 2 mAh permenitnya.

4. Pengaruh parameter pengujian pada protokol komunikasi zigbee dapat dilihat dari data di bawah ini :

a) Penggunaan protokol zigbee akan optimal jika digunakan pada jarak 60 – 70 m dengan penggunaan daya masih dibawah 3 mAh permenitnya. Pada jarak 30 – 50 m tingkat pemakaian daya berkisar 2,1 – 2,2 mAh.

b) Penggunaan protokol zigbee akan optimal jika digunakan pada pengiriman data dengan besaran 60 – 80 bytes dengan penggunaan daya masih dibawah 2,5 mAh permenitnya. Pada besaran 20 – 40 bytes pada skala ini daya yang dipakai kurang dari 2 mAh permenitnya.

c) Penggunaan protokol zigbee akan optimal jika paket yang dikirimkan mempunyai interval waktu 25 – 35 detik. Sehingga daya yang digunakan masih di bawah 2 mAh.

6.2 Saran

Setelah dilakukan penelitian ini peneliti dapat memberikan saran sebagai berikut :

1. Menggunakan mikrokontoler lain yang dapat digunakan sebagai pengganti arduino uno. Bisa menggunakan arduino tipe lain ataupun dengan raspberry pi.

49

2. Memberikan penambahan node atau sensor lain yang dapat meningkatkan kompleksitas sistem. Sehingga hasil yang didapatkan menjadi lebih kompleks sesuai dengan sistem baru.

3. Melakukan percobaan dengan menggunakan sumber tenaga lain seperti power bank atau tenaga listik konvensional untuk sumber tenaga utama node.

50

DAFTAR PUSTAKA

Arizal Lebda Septyantono danWirawan.2013. Simulasi dan Analisis Kinerja Protokol 802.15.4(Zigbee) pada Jaringan Sensor Nirkabel. Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).

Beny Firman, Suharyanto, Eka Firmansyah.2012. Implementasi Komunikasi Data BerbasisZigbee Pada Scada (Supervisory Control And Data Acquisition) PLTMH. Jurnal Teknologi.

Fathur Zaini Rachman.2016. Implementasi Jaringan Sensor Nirkabel Menggunakan ZigbeePada Monitoring Tabung Inkubator Bayi. Politeknik Negeri Balikpapan.

Hung-Cheng CHEN dan Long-Yi CHANG.2012. Design and Implementation of a Zigbee-Based Wireless Automatic Meter Reading System. National Chin-Yi University of Technology.

Jusak.2013. Implementasi Zigbee Ieee 802.15.4 Untuk Pemantauan Suhu Dan KelembabanUdara. STMIK STIKOM Surabaya.

Lutfi Ardiyanto dan Raden Sumiharto. 2012. Implementasi Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis Xbee Studi Kasus Pemantauan Suhu dan Kelembaban. Universitas Gadjah Mada (UGM).

Matheus Cavalcante. 2014. Performance Evaluation of Zigbee Transmissions on the Grass Environment. UBICOMM

Muhammad Iqbal. 2015. Rancang Bangun Wireless Sensor Network Berbasis Topologi Tree-Like Mesh Untuk Sistem Pemantauan Polusi Udara. Institut Pertanian Bogor (IPB).

R. Ramalakshmi dan G.Balaji.2013. Power Management in Home Area Network UsingZigbee Protocol. International Journal of Science and Research (IJSR).

Santa Barbara. 2016. Design and Analysis of Arduino, Raspberry Pi, and Xbee Based Wireless Sensor Networks. University Of California

Winardi.2012. Mengenal Teknologi Zigbee Sebagai standart Pengiriman Data Secara Wireless. Universitas Bina Nusantara.

http://www.sinauarduino.com/artikel/mengenal-Arduino-software-IDE/

https://www.youtube.com/channel/UCMIqrmh2lMdzhlCPK5ahsAg

SKRIPSI - repository.ub.ac.idrepository.ub.ac.id/8486/1/Nur Cahyo Utomo.pdf · 3 IDENTITAS TIM...

Documents

Transcript of SKRIPSI - repository.ub.ac.idrepository.ub.ac.id/8486/1/Nur Cahyo Utomo.pdf · 3 IDENTITAS TIM...