RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAUSUHU DAN KELEMBABAN UDARA YANG

BERBASISKAN WIRELESS

Sumartini Dana1, Rochani2, James Josias Mauta3

Abstrak :

Sistem komunikasi data saat ini bukan hanya secara fix cable tetapi juga secara wireless,sehingga memungkinkan kita melakukan modifikasi terhadap suatu sistem, contohnya pengontrolan.Dengan pengontrolan secara wireless, membuat sebuah instalasi sistem makin ringkas.

Dalam penelitian ini melakukan pengontrolan terhadap suhu dan kelembaban udara, dimanadata suhu dan kelembaban udara akan dikirimkan ke komputer/server secara wireless. Perangkatwireless yang gunakan dari jenis zigbee yang tidak membutuhkan sumber energi yang besar, efisiendan memiliki jarak jangkauan pengiriman data cukup jauh, sampai pada jarak 1 km (line of sight),bergantung pada type zigbee tersebut. Pengiriman data menggunakan zigbee sangat baik sampaipada jarak +150 meter (line of sight) dan pada jarak diatasnya kurang baik. Pada jarak + 200meter, koordinator tidak dapat menerima data yang dikirim.

Kata Kunci : Pemantauan Suhu, Kelembaban udara, Zigbee.

1. PENDAHULUANPemantauan suhu dan kelembaban udara

mempunyai peranan yang sangat penting dalamberbagai aspek kehidupan manusia, misalnyapada sistem peringatan dini, prakiraan cuaca,maupun pengontrolan suatu proses. Contohnyadalam bidang industri pangan maupunpertanian, pemantauan suhu dan kelembabanudara pada sangatlah penting untuk dilakukandalam menjaga mutu suatu produksi tersebutmaupun sistem pertanian. Kemudian,pemantauan suhu dan kelembaban udara dirumah kaca juga diperlukan karena suhu dankelembaban udara merupakan faktor-faktorabiotik yang mempengaruhi pertumbuhan danperkembangan tanaman (Waluyaningsih, 2008).

Disisi lain dengan kemajuan sistem kontrol,dengan terciptanya berbagai macam jenis sensordan perkembangan mikrokontroler sebagaisebuah chip murah yang handal, maka

memungkinkan terus berkembangnya sistempengontrolan secara otomatis untuk membantumanusia dalam aktifitas pengontrolan. Salahsatunya adalah mikrokontroler ATmega16, yangmemiliki beberapa kelebihan, diantaranya hargayang relatif murah serta mudah didapat.Kemudian, kelebihan lain dari mikrokontrolertersebut adalah memiliki salah satu modekomunikasi serial, USART (UniversalSynchronous and Asynchronous Serial Receiverand Transmitter), sehingga dapat melakukantransfer data baik antar mikrokontroler maupundengan modul-modul eksternal termasukkomputer yang memiliki fitur UART. Carapengisian program ke dalam mikrokontrolerATmega16 dilakukan secara online darikomputer, sehingga lebih praktis karena tanpamemerlukan perangkat tambahan (Wardhana,2006).

Dana1, Rochani2, Mauta3, Adalah Dosen Teknik Elektro Politeknik Negeri Kupang52

Sistem komunikasi data saat ini bukan hanyasecara fix cable tetapi juga secara wireless,sehingga memungkinkan kita melakukanmodifikasi terhadap suatu sistem, contohnyapengontrolan. Dengan pengontrolan secarawireless, membuat sebuah instalasi sistem makinringkas.

Berdasarkan latarbelakang diatas, makamendasari penulis membuat sebuah riset untukmelakukan pengontrolan terhadap suhu dankelembaban udara, dimana data suhu dankelembaban udara akan dikirimkan kekomputer/server secara wireless. Perangkatwireless yang penulis gunakan dalam penelitianini dari jenis zigbee yang tidak membutuhkansumber energi yang besar, efisien dan memilikijarak jangkauan pengiriman data cukup jauh,sampai pada jarak 1 km (line of sight),bergantung pada type zigbee tersebut.

Berdasarkan latar-belakang maka dirumus-kan masalah sebagai berikut :1.Bagaimana merancang dan membuat sebuah

sistem yang dapat memantau temperaturlingkungan (ambient temperature) dankelembaban udara (humidity) secara otomatis,efisien dengan sumber energi yang kecil(batterai) menggunakan sensor suhu sekaliguskelembaban udara DHT11, dengan sistemkontrolnya menggunakan mikrokontrolerATmega 16.

2.Bagaimana mengirimkan data dari mikro-kontroler ke server/komputer menggu-nakanjaringan wireless (zigbee/802.15.4), pada tiapwaktu tertentu secara kontinyu.

3.Membuat tampilan sederhana pada komputer,yang menampilkan kondisi suhu.

Adapun tujuan khusus dari penelitian iniadalah, dapat merancang dan membuat sebuahsistem untuk memantau suhu dan kelembabanudara, sehingga diharpkan sistem ini dapatdigunakan bagi yang membutuhkan. Contohnyadalam bidang pertanian khususnya rumah kaca,

pengontrolan terhadap kondisi kelembabandalam rumah kaca harus terjaga dengan baik.Begitupun dalam industri pangan, pengontrolandalam gudang penyimpanan sangat mutlakdilakukan agar hasil produksi tidak menjadirusak.

2. METODOLOGIPembuatan sistem pemantau temperatur dan

kelembaban udara ini akan terdiri dari beberapatahapan. Tahapan tersebut adalah perancangansystem, perakitan hardware, kalibrasi sistemdengan alat ukur, analisa awal, pembuatanprogram utama, pengujian sistem, analisa hasil.Tahapan-tahapan implementasi tersebut dapatdigambarkan pada diagram fishbone dibawahini.

2.1. PemrogramanSetelah melakukan kalibrasi terhadap

sistem, dimana nilai tegangan outputdisesuaikan dengan besarnya nilai suhu dankelembaban secara real yang terbaca padathermometer dan hygrometer, selanjutnyamembuat algoritma pemrograman dan di-buildmenggunakan bahasa pemrograman C.

2.2. Deskripsi SistemUntuk mengukur kelembaban udara di suatu

ruangan diperlukan alat ukur yang disebuthygrometer, dan untuk temperatur digunakantermometer. Hygrometer dan termometer digital

Gambar 1. Fishbone Diagram ImplementasPenelitian

PerancanganSistem

PerakitanHardware

Kalibrasisistem

AnalisaAwal

Pem-buatanProgram

AnalisaHasil

Pengu-jianSistem

Pengujiankomponen

SistemPemantau suhudankelembabanudara

PengukuranMenggunakan alat ukur

Penentuan nilaithreshold sistem

Algoritmapemrograman

Akurasi & Persentasierror

Hardware/komponen

Metode

Prog-ram

Bahasa C

Pengukuran padaBerbagai waktuyang berbeda

53Dana1, Rochani2, Mauta3, Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Dan Kelembaban UdaraYang Berbasiskan Wireless

memang tersedia di pasaran dalam bentukportabel, tetapi harganya relatif mahal. Keduaalat ukur ini biasanya dikemas dalam modulyang terpisah, pada hal penggunaannyaseringkali diperlukan bersamaan. Sehinggadalam penelitian ini, penulis ingin menggabung-kan dalam satu sistem.

2.3. Analisa HasilPengujian persentasi keberhasilan sistem

terdiri dari :Persentasi akurasi sistem, mendeteksi nilaisuhu dan kelembaban udara yang terbaca olehsystem, dimana akan dibandingkan denganpengamatan menggunakan alat ukurthermometer dan hygrometer. Data hasilpengujian akan ditampilkan di layar LCD2x16, dan juga di layar komputer.

Gambar 2. Tampilan Sederhana di LCD danKomputer

a) Tampilan di LCD

b) Tampilan di Komputer

Persentasi akurasi pengiriman data secarawireless dari mikrokontroler dengan server.Hal ini akan dilakukan dengan mengubahjarak pengiriman antara Xbee Tx dan Xbee Rx.Yaitu sampai pada jarak maksimal Xbeetersebut mampu mengirim sinyal dan mene-rima dengan baik. Pada pengujian ini yangakan diamati adalah tingkat delay data danerror data.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN3.1. Hasil

Analisis yang dilakukan adalah analisisujicoba pemilihan komponen dan mikrokon-troler, analisis ujicoba tingkat keefektifitasanalat terhadap perubahan suhu dan kelembaban,analisis pengiriman data dari mokro-kontrolerke server secara wireless.

3.1.1. Analisis MikrokontrolerAnalisis ini dilakukan untuk mengetahui

hasil dari perancangan ystem pemantauansuhu dan kelembaban. Perancangan alat inipada awalnya menggunakan mikrokontrolerATMega8 namun pada tahap pemrogramandilakukan terjadi overmemory dimana memoripada mikrokontroler tidak mencukupikapasitasnya karena memori yang diperlukanuntuk pemrograman alat ini adalah 12 Kbytesedangkan ATMega8 hanya memiliki kapasitasmemori 8 Kbyte. Oleh karena itu diperlukanmikrokontroler dengan kapasitas yang lebihbesar namun dengan kualitas dan harga yangtidak terlalu berbeda maka dipilih mikrokon-troler ATMega16 dengan kapasitas memorinya16 Kbyte. Berikut perbandingan keefektifitasanalat antara ATMega8 dengan ATMega16 saatdigunakan pada perancangan alat, seperti padaTabel 1 dibawah ini.

Perbandingan Mikrokontroler

Aspek

PembandingATMega 8 ATMega 16

Aspek

Pembanding

Kemudahan

Saat

Pemrograman

Mudah Mudah

Kemudahan

Saat

Pemrograman

Kapasitas

Memori

Terhadap

Alat

Tidak Cukup Cukup

Kapasitas

Memori

Terhadap

Alat

3.1.2. Perakitan Perangkat KerasDibawah ini merupakan gambar perakitan

perangkat keras. Yang meliputi pembuatan catudaya, pembuatan minimum system dan dihu-bungkan dengan sensor dan media pengirimandata secara wireless.

Suhu Kelembaban

Suhu

Kelembaban

Suhu dan Kelembaban

RH

0 C

54 Jurnal Ilmiah FLASH Volume 3 Nomor 1 Juni 2017

Gambar 5. Rangkaian DHT11

Gambar 4. Skematik Minimum Sistem ATMega16

Gambar 6. Skema Rangkaian Keseluruhan

Gambar 3. Catu Daya

3.2. Hasil Pengujian3.2.1. Pengujian Temperature dan

KelembabanPengujian dilakukan diluar ruangan. Sistem

akan mendeteksi suhu dan kelembaban udara,kemudian dikirim ke komputer menggunakanmedia wireless. Data hasil pembacaan olehsystem kemudian dibandingkan dengan hasilpengukuran secara manual menggunakanthermometer dan hygrometer.

55Dana1, Rochani2, Mauta3, Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Dan Kelembaban UdaraYang Berbasiskan Wireless

Gambar 7. Data Pengujian Suhu danKelembaban

Tabel dibawah merupakan perbandinganantara hasil pengujian yang terbaca oleh sensordan pengukuran secara manual.

NO Sensor Manual

Suhu (0C) Kelembaban

(%)Suhu (0C)

Kelembaban

(%)

1 32 46 32 45

2 32 46 32 44

3 32 46 33 45

4 32 46 32 46

5 32 46 31 45

6 32 46 32 45

7 32 46 31 45

8 32 46 31 44

9 32 46 32 44

10 32 46 31 44

Tabel 2. Hasil pengujian yang terbaca olehsensor

3.2.2.Pengujian Pengiriman Data(wireless)

Setelah melakukan konfigurasi pada xbee,maka langkah selanjutnya adalah pengujianjarak maksimal pengiriman data dari end devicenode (mikrokontoler) ke coordinator node

(komputer). Tabel dibawah menunjukanpengujian jarak. Pada jarak sampai dengan +150meter, data dapat terkirim dengan baik. Padajarak lebih dari 150 s/d 180 meter, hasilpengiriman kurang baik. Pada jarak +200 meter,koordinator tidak dapat lagi menerima data.Jarak maksimal pengiriman data oleh xbeeberbeda-beda sesuai dengan type atau besarnyanilai “power “ dari xbee tersebut.

NoJarak

(meter)Status Terkirim

1 50 Baik

2 100 Baik

3 150 Baik

4 180 Kurang Baik

5 200 Tidak terkirim

4. KESIMPULANSetelah melakukan serangkaian pengujian

dan analisis, maka penulis dapat menarikbeberapa kesimpulan:1.Sensor DHT11 cukup baik dalam pengukuran

kelembaban udara dan suhu.2.Selisih perbedaan antara terbaca oleh sensor

dengan alat ukur manual tidak memilikiperbedaan yang berarti.

3.Perpaduan mikrokontroler ATMega16 dengansensor DHT11 membuat rangkaian lebihsederhana, karena ADC sudah terincludedalam chip mikrokontroler ATMega16.

4.Pengiriman data menggunakan zigbee sangatbaik sampai pada jarak +150 meter (line ofsight) dan pada jarak diatasnya kurang baik.Pada jarak + 200 meter, koordinator tidakdapat menerima data yang dikirim.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Muhammad,dkk Rancang Bangun SistemTelemetri Suhu dan KelembabanMenggunakan Mikrokontroler ATMEGA8533 dengan Antarmuka, Skripsi Jurusan

56 Jurnal Ilmiah FLASH Volume 3 Nomor 1 Juni 2017

Fisika Fakultas Matematika dan IlmuPengetahuan Alam Universitas DiponegoroSemarang 2010.

[2] Rancang Bangun Sistem MonitoringKualitas Udara Menggunakan TeknologiWireless Sensor Network (WSN), INKOM,Vol. III, No. 1-2, Nop 2009.

[3] Adi, A.N. dan Tia, U.A., 2008, “Peran-cangan system Pengukuran Temperatur danKelembaban Pada Alat uji PengkondisianUdara”, Prosiding Seminar NasionalTeknoin, Yogyakarta.

[4] Limantoro, D., 2005, Alat PengukurKelembaban Berbasis AVR MenggunakanSensor RHK14AN, Skripsi, Teknik Elektro,Universitas Kristen Putra, Surabaya.

[5] Permatasari, 2005, “Rancang Bangun AlatPengukur Temperatur dan KelembabanBerbasis PC dengan Menggunakan SensorLM35DZ dan Sensor RHK1AN”, Skripsi,FMIPA Fisika, Universitas Andalas, Padang.

[6] Wirdaliza, Wildian, 2013, “RancangBangun Modul Alat Ukur Kelembaban danTemperatur Berbasis MikrokontrolerAT89S52 dengan Sensor HSM-20G”,Jurnal Fisika Unand Vol. 2, No. 1, ISSN2302-8491.

[7] Datasheet LM35, Texas Instruments, www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf.

[8] Datasheet HSM-20G, www. seeedstudio.com/depot/datasheet/HSM-20G.pdf

[9] Datasheet ATmega16, Atmel, www. atmel.com/Images/doc2466.pdf.

57Dana1, Rochani2, Mauta3, Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Dan Kelembaban UdaraYang Berbasiskan Wireless