Abstrak—Telemetri adalah proses pengukuran parameter suatu
objek yang hasil pengukurannya akan dikirimkan ke tempat
yang lain memelalui proses pengiriman data baik dengan atau
tanpa kabel (wireless). Sehingga dapat memberikan kemudahan
dalam pengukuran, pemantauan dan mengurangi hambatan
untuk mendapatkan informasi. Dengan menggunakan sistem
telemetri wireless pengukuran tegangan dan arus bisa dilakukan
dari tempat yang berbeda. Tujuan dari penelitian ini adalah
membuat suatu sistem telemetri pada produk K-POWERS yang
berguna untuk memantau pengukuran tegangan dan arus luaran
PV,serta tegangan dan kapasitas baterai, sehingga dapat
memberitahu pengguna nilai tegangan dan arus yang dihasilkan,
juga memberikan notifikasi ketika nilai kapasitas baterai
mencapai 100%. Hasil yang didapatkan melalui dua bagian
penting yaitu, transmitter dan receiver. Pada bagian transmutter
terdiri dari sensor tegangan DC, sensor arus ACS712,
mikrokontroler Arduino Nano, modul LoRa SX1278, DC-DC
Buck Converter, dan Baterai. Sedangkan pada bagian receiver
terdiri dari Mikrokontroler Arduino Nano, LCD, Buzzer, modul
LoRa SX1278, DC-DC Buck Converter dan baterai. Hasil
penelitian yang dilakukan pada pengujian pada sistem K-
POWERS, ketika terhadap halangan ataupun tanpa halangan
dengan sensor tegangan DC dan sensor arus yang sensitif
menunjukan pengiriman data yang baik sampai jarak 200 meter.
Keywords—Sistem Telemetri, Sensor Tegangan DC, Sensor
Arus, Arduino Nano328P.
I. PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi
kebutuhan informasi yang cepat sangat dibutuhkan dalam
berbagai bidang, baik pertanian, perindustrian, maupun stasiun
meteorologi yang dapat menunjang kinerja bidang tersebut.
Salah satunya adalah informasi suhu dan kelembaban. Namun
dalam pemantauan dan pengukuran tidak semua kondisi
memungkinkan dilakukan secara langsung dikarenakan faktor
geografis dan jarak, hal itu dapat menghambat memperoleh
informasi tersebut. Kendala pengukuran pada lokasi yang sulit
terjangkau dapat diatasi dengan menggunakan metode
pengukuran jarak jauh (telemetri) [1]. Secara umum sistem
telemetri terdiri atas enam bagian pendukung yaitu objek ukur,
sensor, pemancar, saluran transmisi, penerima dan tampilan [2].
Sistem telemetri bertujuan untuk mengumpulkan data dari
lokasi yang berdekatan maupun berjarak jauh, dan untuk
menyampaikan data ke titik dimana data dapat dievaluasi [3].
Pengiriman data secara nirkabel dapat dilakukan dengan
menggunakan modul komunikasi data yang kompatibel dengan
sistem melalui komunikasi serial pada mikrokontroler yang
terdiri dari modul transmitter dan modul receiver [4].
Sedangkan sistem telemetri yang akan dibuat bertujuan
untuk memantau atau monitoring hasil luaran PV dari jarak
jauh, sehingga data-data sensor akan direkam dan diolah oleh
mikrokontroler pada bagian transmitter lalu akan dikirimkan
secara nirkabel dari titik pembangkitan ke penerima (receiver).
Kemudian pada bagian receiver akan mengolah data sensor
tersebut dan ditampilkan pada LCD, serta akan memberikan
notifikasi pada pengguna ketika pengisian baterai sudah
mencapai nilai 100%.
II. LANDASAN TEORI
A. Sistem Telemetri
Menurut M. Komarudin dalam Boni Pahlanop Lapanporo
(2011) Telemetri berasal dari kata “Tele” yang berarti jauh dan
“Metri” yang berarti pengukuran. Dengan demikian telemetri
adalah suatu sistem komunikasi untuk transfer data pengukuran
jarak jauh yang menggunakan media transmisi sebagai
carrierdata tersebut. Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa
telemetri merupakan suatu proses komunikasi secara otomatis
yang digunakan untuk mengukur dan mengambil data pada
suatu lokasi yang letaknya jauh untuk ditransmisikan ke pusat
pengolahan data [5].
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam telemetri
adalah teknik modulasi dan saluran transmisi. Modulasi
merupakan proses konversi sinyal informasi menjadi suatu
gelombang sinus, atau penumpangan suatu sinyal (sinyal
informasi) ke sinyal pembawa (carrier). Ada beberapa macam
teknik modulasi yang biasa digunakan, tergantung pada
parameter yang dimodulasi. Saluran transmisi adalah alat
(device) yang dipakai untuk menghubungkan antara sumber
data dan penerima data (penampil). Komponen yang dipakai
adalah modem (modulator - demodulator) dan pemancar
penerima radio (radio tranceiver), untuk media transmisi
gelombang radio. Sistem telemetri sering digunakan untuk
pengukuran di daerah-daerah yang sukar untuk dijangkau
manusia seperti gunung, gua atau lembah. Sistem telemetri juga
dapat digunakan untuk monitoring kualitas udara di lingkungan
secara real time dengan menempatkan multi sensor asap yang
data keluarannya dikirim ke receiver oleh sistem telemetri. [6].
B. Sensor Tegangan
Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah sebuah rangkaian pembagian tegangan. Rangkaian ini
dapat mengurangi tegangan input hingga 5 kali dari tegangan
asli. Tegangan analog input maksimum mikrokontroler yaitu 5
volt, sehingga sensor tegangan dapat diberikan masukan tidak
Rancang Bangun Sistem Telemetri pada K-POWERS Berbasis Sensor
Tegangan dan Sensor Arus Menggunakan Mikrokontroler Arduino
Nano328P
Hanif Fahmizal1, Arief Syaichu Rohman2, Denny Hidayat Tri Nugroho3
1,2,3 Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi Sumatera, Lampung [email protected]
melebihi 25 volt. Sensor tegangan dipasang secara paralel
terhadap DC-DC Converter setelah tegangan output PV
menjadi konstan atau stabil [7]. Gambar rangkaian pembagian
tegangan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Rangkaian pembagi tegangan
Pada dasarnya pembacaan sensor hanya dirubah dalam
bentuk bilangan dari 0 sampai 1023. Karena chip Arduino
memiliki 10 bit ADC. Untuk pembacaan luaran PV dapat
dirumuskan seperti persamaan berikut:
𝑉𝑜𝑙𝑡 = (𝑉𝑜𝑢𝑡 ×5
1023) × 5 ……(1)
Vout merupakan pembacaan pada analogread Arduino.
Sensor tegangan ini dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan
pembacaan tegangan yang diinginkan. Dengan menggunakan
persamaan berikut:
𝑣2 = 𝑅2𝑖 = 𝑅2𝑣1
𝑅1+𝑅2 ……(2) [8]
C. Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan merupakan modul ACS712
untuk mendeteksi besar arus yang mengalir lewat blok terminal.
Sensor ini dapat mengukur arus positif dan negatif dengan
kisaran -5A sampai 5A. Sensor ini memerlukan suplai tegangan
sebesar 5V. Untuk membaca nilai tengah (nol Ampere)
tegangan sensor diset pada 2.5V yaitu setengah kali tegangan
sumber tegangan VCC = 5V. Pada polaritas negatif pembacaan
arus -5A terjadi pada tegangan 0,5V. Tingkat perubahan
tegangan berkorelasi linear terhadap besar arus sebesar 400
mV/Ampere.
Gambar 2 menunjukkan pinout sensor arus ACS712. Hasil
pembacaan dari modul sensor arus perlu disesuaikan kembali
dengan pembacaan nilai arus sebenarnya yang dihasilkan oleh
panel surya. Modul ACS712 memiliki sensitifitas tegangan
sebesar 66-185 mV/A [9].
Gambar 2 Pinout sensor ACS712-5A [10]
Tabel 1 Pin Description ACS712-5A [10]
Sama halnya dengan sensor tegangan, sensor arus
memiliki jangkauan pembacaan mulai dari 0 (pada input 0V
input) sampai 1023 (pada input 5V) dengan resolusi sebesar
0,0049V. Pembacaan sensor arus, I pada analogread
dirumuskan sebagai berikut:
𝐼 = 5
1023×
𝑉𝑜𝑢𝑡−2.5
0.185 ……(3)
D. Arduino Nano328P
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform electronic
open source, berbasis pada software dan hardware yang
fleksibel dan mudah digunakan. Nama Arduino juga tidak
hanya dipakai untuk menamai board rangkaiannya saja, tetapi
juga untuk menamai bahasa dan software pemrogramannya atau
IDE [11].
Arduino Nano adalah sebuah board mikrokontroler yang
didasarkan pada ATmega328. Arduino Nano mempunyai 14 pin
digital input/output, 6 masukan analog, sebuah osilator Kristal
16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP
header, dan sebuat tombol reset. Arduino Nano memuat semua
yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah
menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel
USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau
menggunakan baterai untuk memulainya [12].
E. LoRa SX1278 Ra-02
LoRa Ra-02 adalah modul transmisi nirkabel yang dapat
digunakan untuk komunikasi spektrum jarak jauh dan sangat
panjang. LoRa yang dikembangkan oleh Semtech yang
memiliki kemampuan jarak jauh, hemat daya, dan komunikasi
dengan kapasitas rendah dapat dioperasikan pada frekuensi
433-MHz, 868- MHz, atau 915-MHz tergantung pada area yang
tersebar [13].
F. RSSI
Receiver Signal Strenght Indicator atau disingkat dengan
RSSI adalah kemampuan mengukur kekuatan menangkap
sinyal radio. Nilai RSSI ditunjukkan dalam nilai nilai dBm
negatif. Nilai ini berkaitan dengan kekuatan sinyal seluler dari
tower modem. Nilai semakin tinggi siyal lebih baik. Angka
pasti bervariasi antara operator seluler. Namun, -70 dBm dan
nilai-nilai yang lebih tinggi biasanya berfungsi sebagai modem
Pin
Number Pin Name Pin Description
1&2 IP+ +ve terminals for sensing
current
3&4 IP- -ve terminals for sensing
current
5 GND Signal Ground
6 FILTER External Capacitor (to set
the bandwidth)
7 VIOUT Analog Output
8 VCC Power Supply
di daerah jangkauan yang sangat baik [14]. Adapun nilai
kekuatan suatu sinyal RSSI dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Kekuatan sinyal dan keteranga RSSI [15]
Nilai perhitungan dari RSSI dapat diperoleh sebagai berikut:
𝑅𝑆𝑆𝐼 = 𝐴 − 10 𝑛 𝑙𝑜𝑔 𝑑
Dimana,
A = kekuatan sinyal penerima dengan jarak 1 m
n = indeks path loss
d = target jarak
G. Buzzer Aktif
Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang
berfungsi mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada
dasarnya, prinsip kerja buzzer hamper serupa dengan speaker.
Buzzer terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma
dan kemudian kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar,
tergantung dari arah arus polaritas magnetnya karena kumparan
dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan
menggerakan diafragma secara bolak - balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa
digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau
terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat [16].
H. LCD 16x2 dan I2C
LCD merupakan modul elektronik media tampilan dengan
menggunakan Kristal cair sebagai penampil utama. LCD
16x2biasanya digunakan diberbagai alat. Alasan menggunakan
LCD adalah murah, mudah di program, tidak memiliki batasan
karakter, dapat dibuat animasi [17].
Komunikasi I2C (Inter-Integrated Circuit) merupakan
koneksi dibuat untuk menyediakan komunikasi antara
perangkat-perangkat terintegrasi, seperti sensor, RTC, dan juga
EEPROM. Komunikasi I2C bersifat synchronous namun
berbeda dengan SPI karena I2C menggunakan protokol dan
hanya menggunakan dua kabel untuk komunikasi, yaitu
Sychronous clock (SCL) dan Sychronous data (SDA). Secara
berurutan data dikirim dari master ke slave kemudian (setelah
komunikasi master ke slave selesai) dari slave ke master [18].
III. METODOLOGI
Pada penelitian ini akan dibuat perangkat keras yang
terdiri dari perangkat utama dan perangkat tambahan.
Metodo;ogi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat
pada Gambar 3.
Gambar 3 Metode Penelitian yang Digunakan
Pada Gambar 3 pertama-tama akan dilakukan meninjau
penelitian-penelitian terdahulu, selanjutnya akan dilakukan
perencanaan sistem yang akan dibuat, kemudian menentukan
spesifikasi dan komponen-komponen, serta metode pengujian.
Kemudian merancang sistem, memverifikasikan kerja tiap
komponen yang akan digunakan, mengimplementasikan sistem
yang telah dirancang menjadi alat yang siap diuji, dan
melakukan pengujian alat.
A. Diagram Blok K-POWERS
Blok diagram sistem berguna untuk mempermudah
pembuatan alat dan pengolahan data sensor. Selain itu, diagram
blok juga berguna untuk mempermudah pembagian kinerja
setiap bagian sistem dan pembaca kinerja sistem secara
keseluruhan. Gambar 4 dibawah ini menunjukkan diagram blok
perancangan di dalam pembuatan sistem pemantauan K-
POWERS.
Kekuatan
Sinyal Keterangan
-30 dBm Luar
Biasa Mendapatkan kekuatan maksimal
-67 dBm Sangat
Baik
Kekuatan sinyal minimum untuk
aplikasi yang memerlukan sangat
mudah. Pengiriman data tepat
waktu
-70 dBm Baik Kekuatan sinyal minimum untuk
pengiriman paket
-80 dBm Tidak
Baik
Kekuatan sinyal minimum untuk
konektivitas dasar. Pengiriman
paket mungkin tidak dapat
diandalkan
-90 dBm Buruk
Mendeteksi atau tenggelam
dalam kebisingan. Setiap fungsi
sangat tidak mungkin
Gambar 4 Blok diagram sistem keseluruhan K-
POWERS
Pada Gambar 4 merupakan blok diagram sistem dari K-
POWERS. Pertama sistem konversi energi akan mengubah
panas matahari menjadi listrik, kemudian akan tegangan yang
dihasilkan akan diturunkan menjadi 17.1V, selanjutnya akan
dilakukan pembacaan nilai ADC oleh sensor tegangan dan arus,
yang akan diolah pada mikrokontroler menjadi nilai besaran
listrik. Setelah menjadi besaran listrik nilai tersebut akan
dikirimkan LoRa transmitter pada LoRa receiver. Setelah
diterima oleh LoRa receiver, besaran listrik yang diterima akan
dipisahkan sesuai dengan tipe besaran listriknya, selanjutnya
besaran listrik akan ditampilkan pada LCD. Buzzer akan
berbunyi ketika baterai terisi penuh atau 100%.
B. Cara Kerja Sistem Telemetri
1. Prinsip Kerja Sistem Telemetri
Prinsip kerja dari seluruh sistem telemetri pada K-
POWERS dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Diagram sistem transmitter dan receiver
Gambar 5 merupakan blok diagram sistem telemetri yang
akan dibuat. Pada bagian transmitter terdapat mikrokontroler,
modul LoRa, serta lima buah sensor diantaranya tiga buah
sensor tegangan dan dua buah sensor arus. Sensor-sensor
tersebut berfungsi sebagai pembacan nilai tegangan dan arus.
Hasil pembacaan dari sensor-sensor kemudian akan dilakukan
pengolahan data pada mikrokontroler, setelah dilakukan
pengolahan kemudian data sensor akan dikirim menggunakan
transmitter LoRa. Sedangkan pada bagian receiver terdapat
mikrokontroler, LCD 16x2, buzzer, dan modul LoRa. Hasil
pembacaan sensor yang telah dikirim transmitter, kemudian
akan diterima receiver dan akan diolah menggunakan
mikrokontroler, data yang diterima akan dipisahkan sesuai
dengan tipe variabel dan nilainya. Setelahnya akan ditampilkan
pada LCD 16x2.
2. Rangkaian Transmitter
Rangkaian transmitter yang dibuat terdiri dari rangkaian
sensor, modul LoRa Ra-02 transmitter, mikrokontroler Arduino
Nano328P.
Rangkaian sensor terdiri dari sensor tegangan dan sensor
arus ACS712. Sensor tegangan dan sensor arus akan membaca
nilai ADC pada pin analog yang digunakan. Kemudian nilai
ADC akan dikonversi menjadi nilai tegangan dan nilai arus
berdasarkan persamaan 1 dan 3. Cara kerja dari sistem
transmitter ini dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 flowchart Transmitter
Gambar 6 merupakan flowchart dari transmitter yang
berfungsi sebagai pengirim data ke rangkaian receiver.
Pertama-tama akan dilakukan inisialisasi terhadap sensor-
sensor yang digunakan, dan modul LoRa. Kemudian
mikrokontroler melakukan konfigurasi modul LoRa
transmitter, dan ADC untuk pengiriman dan membaca data
tegangan, arus, tegangan baterai dan tegangan baterai.
Selanjutnya sensor-sensor menerima masukan dan membaca
nilai tegangan dan arus dalam bentuk nilai ADC, nilai
pembacaan ADC yang telah dibaca akan dikonversi menjadi
nilai besaran tegangan, arus. Kemudian nilai besaran tegangan,
arus, akan dikirimkan pada receiver melalui modul LoRa
transmitter.
3. Rangkaian Receiver
Rangkaian receiver yang dibuat terdiri dari modul LoRa
Ra-02 bagian receiver, mikrokontroler Arduino Nano328P,
penampil LCD dan buzzer notifikasi. Cara kerja dari sistem
receiver ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 flowchart Receiver
Modul LoRa Ra-02 receiver digunakan sebagai penerima
data pembacaan sensor tegangan dan sensor arus dari rangkaian
LoRa transmitter yang kemudian dibaca oleh Arduino. Arduino
membaca data pembacaan sensor dari modul LoRa Ra-02.
Komunikasi SPI digunakan Arduino untuk membaca data dari
LoRa receiver, setelah data diterima Arduino alan melakukan
pengolahan data, lalu akan ditampilkan pada LCD 16x2. Bila
nilai persentase baterai terdeteksi 100% maka buzzer akan
memberikan notifikasi pada user dan tampilan pada LCD akan
berkedip.
C. Skematik Sistem Telemetri
Dibawah ini merupakan skematik sistem telemetri pada K-
POWERS.
1. Skematik Transmitter
Pada bagian transmitter terdapat beberapa komponen
utama yang akan digunakan, seperti Arduino Nano328P, Modul
LoRa SX1278, dan sensor-sensor. Berikut ini adalah skematik
bagian transmitter.
Gambar 8 Skematik bagian transmitter
Pada Gambar 8 terdapat komponen-komponen yang
berperan sebagai pemancar dan pusat pembacaan tegangan dan
arus. Pada skematik diatas terdapat Arduino nano328P sebagai
mikrokontroler, modul LoRa sebagai media komunikasi
pengiriman data, sensor tegangan untuk melakukan pembacaan
tegangan, dan sensor arus ACS712 untuk melakukan
pembacaan nilai arus yang mengalir dari keluaran sistem
konversi K-POWERS.
2. Skematik Receiver Pada bagian receiver terdapat beberapa komponen utama
yang akan digunakan, seperti Arduino Nano328P, Modul LoRa
SX1278, buzzer dan LCD 16x2. Berikut ini adalah skematik
bagian receiver.
Gambar 9 Skematik bagian receiver
Pada Gambar 3.3 terdapat komponen-komponen yang
berperan sebagai penerima dan pemantauan oleh pengguna.
Pada skematik diatas terdapat Arduino nano328P sebagai
mikrokontroler, modul LoRa sebagai media komunikasi
penerima data, LCD sebagai penampi nilai tegangan, arus, daya,
persentase dan tegangan baterai, serta buzzer sebagai notifikasi
untuk pengguna.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Implementasi
Berikut ini adalah hasil implementasi dari sistem telemetri
K-POWERS yang sudah dijelaskan pada perancangan. Hasil
implementasi sistem telemetri dapat dilihat pada Gambar 10.
(a) Kit transmitter
(b) Kit receiver
Gambar 10 Hasil implementasi sistem telemetri K-
POWERS
Gambar 10 (a) merupakan transmitter, pada transmitter
terdapat saklar ON/OFF untuk menghidupkan dan mematikan
sistem pada kit transmitter, lalu terdapat saklar yang memiliki
tiga buat keadaan yaitu “0” keadaan OFF, “I” keadaan charging,
dan “II” keadaan discharging, lalu port USB Arduino dan
antena.. Terdapat pula indikator baterai, port untuk antena dan
output baterai. Sedangkan Gambar 10 (b) merupakan receiver,
pada receiver terdapat LCD 16x2 sebagai tampilan data
monitoring, tombol reset dan saklar ON/OFF. Kemudian
terdapat pula buzzer sebagai notifikasi untuk pengguna, lalu
port USB Arduino dan antena.
B. Pengujian dan Pembahasan
1. Pengujian Sensor Arus ACS712
Proses pengujian dilakukan dengan memberikan sebuah
power suplai dan beban berupa resistor kapur pada input sensor
kemudian pada pin oiutput dihubungkan dengan pin analog
Arduino. Kemudian dilakukan pengaturan nilai input dari
power suplai yang dipakai, lalu nilai tegangan input akan
dibaca sebagai nilai ADC oleh pin analog Arduino. Nilai ADC
tersebut akan dikonversi menjadi nilai tegangan berdasarkan
persamaan (3). Dibawah ini merupakan hasil pembacaan dan
skematik sensor arus ketika dilakukan pengujian.
Gambar 11 Skematik Pengujian Sensor Arus ACS712
Dari hasil pembacaan sensor yang dilakukan lalu akan
dibandingan dengan pembacaan pada power supply. Dibawah
ini merupakan grafik perbandingan antara pembacaan sensor
dan pembacaan pada power supply.
Gambar 12 Grafik Perbandingan Pembacaan Sensor Arus
dengan Serial Monitor dan Pembacaan Pada Power
Supply
Pada Gambar 12 terlihat bahwa data yang diterima sudah
mendekati data yang diinginkan. Setelah dilakukan pengukuran
dan perhitungan nilai persentasi kesalahan dari pembacaan nilai
arus pada sensor didapatkan nilai galat maksimum sebesar
6.3%, galat minimum sebesar 0%, dan rata-rata galat adalah
1.4%. Dari pengujian yang telah dilakukan ini, dapat
disimpulkan bahwa sensor arus ini dapat digunakan dalam
sistem telemetri yang telah dirancang. Hal tersebut dikarenakan
sensor arus yang digunakan masih dalam rentang toleransi
masih bagus.
2. Pengujian Sensor Tegangan
Proses pengujian dilakukan dengan memberikan sebuah
power suplai pada input sensor kemudian pada pin oiutput
dihubungkan dengan pin analog Arduino. Kemudian dilakukan
pengaturan nilai input dari power suplai yang dipakai, lalu nilai
tegangan input akan dibaca sebagai nilai ADC oleh pin analog
Arduino. Nilai ADC tersebut akan dikonversi menjadi nilai
tegangan berdasarkan persamaan (1). Dibawah ini merupakan
hasil pembacaan dan skematik sensor tegangan ketika
dilakukan pengujian.
Gambar 13 Skematik Pengujian Sensor Tegangan
Dari hasil pembacaan sensor yang dilakukan lalu akan
dibandingan dengan pembacaan multimeter. Dibawah ini
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Aru
s (A
)
Pembacaan Multimeter (A) Pembacaan Sensor (A)
merupakan grafik perbandingan antara pembacaan sensor dan
pengukuran dengan multimeter.
Gambar 14 Grafik Perbandingan Pembacaan Sensor
Tegangan dengan Serial Monitor dan Pengukuran
Multimeter SANWA
Pada Gambar 14 terlihat bahwa data yang diterima sudah
mendekati data yang diinginkan. Setelah dilakukan pengukuran
dan perhitungan nilai persentasi kesalahan dari pembacaan nilai
tegangan sensor didapat nilai galat maksimum sebesar 6.3%,
galat minimum sebesar 0%, dan rata-rata galat adalah 1.0%.
Dari pengujian yang telah dilakukan ini dapat disimpulkan
bahwa sensor tegangan ini dapat digunakan dalam sistem
telemetri yang telah dirancang. Hal tersebut dikarenakan sensor
tegangan yang digunakan masih dalam rentang toleransi masih
bagus.
3. Pengujian LoRa Ra-02
Pengujian yang dilakukan untuk modul LoRa SX1278
adalah untuk mengetahui nilai penguatan yang terjadi ketika
pengiriman data yang dibutuhkan. Pengujian ini dilakukan
dengan jarak yang berbeda-beda antara transmitter dan
receiver. Pengujian dilakuan berdasarkan metode line of sight.
Pengujian nilai RSSI pada modul LoRa dapat dilihat pada Tabel
3.
Tabel 3 Hasil pengujian nilai RSSI
No Jarak (m) Pembacaan Nilai RSSI Melalui
Serial Monitor (dBm)
1 0 -54
2 26 -60
3 50 -63
4 83 -71
5 109 -77
6 124 -83
7 140 -84
8 162 -97
9 179 -108
10 195 -108
11 209 -108
12 220 -109
Pada Tabel 3 didapatkan jarak yang sejauh 220 ketika
melakukan pengiriman data. Nilai RSSI akan semakin besar
jika transmitter dan receiver saling berdekatan, sebaliknya nilai
RSSI akan semakin kecil jika semakin jauh jarak transmitter
dan receiver. Hal lain yang menyebabkan nilai RSSI yang
dihasilkan semakin kecil dikarenakan adanya penghalang ketika
pengujian serta adanya paket data yang loss. Semakin kecilnya
nilai RSSI yang didapatkan suatu receiver akan menyebabkan
besarnya penggunaan daya yang diperlukan pada sisi receiver
untuk menerima data yang dikirimkan oleh transmitter. Nilai
RSSI pada Tabel 3 dapat ditinjau dengan menggunakan Tabel
2. Pada jarak 0-50 meter modul LoRa masih dalam keadaan
sangat baik dalam pengiriman data, pada jarak 83-109 meter
modul LoRa dalam keadaan baik, akan tetapi pada jarak 124-
220 meter modul LoRa sudah dalam keadaan buruk dalam
pengiriman data, yang berarti modul LoRa masih bisa
mengirimkan data akan tetapi, membutuhkan waktu yang cukup
lama untuk menerima yang yang dikirim. Dari hasil verifikasi
nilai RSSI diatas dapat disimpulkan bahwa modul LoRa yang
digunakan masih dalam keadaan bagus dan dapat digunakan
sebagai media komunikasi dalam pengiriman dan penerimaan
data dalam sistem telemetri yang telah dirancang.
Setelah dilakukan pengujian RSSI pada modul LoRa,
kemudian dilakukan pemeriksaan pengiriman data dari
transmitter menuju penerima bagian receiver. Hasil pengujian
pengiriman dan penerimaan data sensor oleh modul LoRa dapat
dilihat pada Gambar 15 dan Gambar 16.
Gambar 15 Cuplikan pengiriman data sensor Transmitter
Gambar 16 Cuplikan penerimaan data sensor pada
receiver
Gambar 15 merupakan cuplikan dari pengujian
pengiriman data sensor yang berada di node transmitter.
Terdapat enam jenis data yang dikirimkan yaitu nilai tegangan
keluaran PV1, tegangan keluaran PV2, arus keluaran PV1, arus
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tega
nga
n (
V)
Pembacaan Multimeter (V)Pembacaan Sensor (V)
keluaran PV2, nilai tegangan baterai, dan urutan paket yang
dikirim. Sedangkan pada Gambar 16 merupakan cuplikan dari
pengujian penerimaan data yang dikirimkan node transmitter
terhadap node receiver. Terdapat enam jenis data yang diterima
yaitu nilai tegangan keluaran PV1, tegangan keluaran PV2, arus
keluaran PV1, arus keluaran PV2, nilai tegangan baterai, dan
urutan paket yang dikirim serta nilai RSSI yang diterima oleh
node receiver. Pada Gambar 16 nilai RSSI yang diterima oleh
receiver sebesar ± -40dBm, hal ini menunjukan bahwa pada sisi
receiver tidak memerlukan daya yang cukup besar ketika
menerima data dari sisi transmitter yaitu sebesar 100x10-9 Watt.
Dari pengujian ini dapat disimpulkan bahwa pengujian
pengiriman data oleh node transmitter berhasil mengirimkan
data sensor ke node receiver tanpa terjadi kegagalan data, serta
pada bagian node receiver dapat menerima data tanpa adanya
loss paket. Pengiriman data yang dikirimkan pada pengujian
menggunakan waktu pengiriman selama 20 detik.
C. Hasil Implementasi
Setelah dilakukan pengujian tiap sensor dan modul LoRa
yang digunakan. Kemudian dilakukan implementasi. Setelah
dilakukan implementasi maka didapatkan hasil pembacaan
sensor sebagai berikut.
Gambar 17 Cuplikan pembacaan sensor pada tampilan
LCD
Gambar 17 merupakan cuplikan tampilan LCD yang
menampilkan nilai besaran listrik yang telah dilakukan
pengolahan oleh mikrokontroler. LCD akan menampilkan nilai
tegangan, arus, daya, tegangan baterai dan persentase baterai
secara berurutan. Tampilan antar besaran lsitrik memiliki jeda
±3 detik. Dari Gambar 17 dapat disimpulkan bahwa LCD yang
digunakan pada sistem telemetri dapat memberikan tampilan
sebagai interface untuk pengguna.
D. Hasil Pengiriman Data
Pengujian dilakukan untuk melihat sistem telemetri yang
sudah dibuat berjalan dengan baik atau tidak. Berikut ini adalah
data monitoring ketika dilakukan pengisian baterai pack.
Gambar 18 Perbandingan tegangan luaran PV dan tegangan
output DC Buck Converter saat pengisian baterai pack
Gambar 19 Pembacaan tegangan berdasarkan data
monitoring saat pengisian baterai pack
Gambar 20 Pembacaan arus berdasarkan data monitoring
saat pengisian baterai pack
Pada Gambar 18, 19, dan 20, pengambilan data diambil
setiap 5 menit sekali selama 120 menit. Pada saat pengiriman
data, hasil pembacaan sensor pada bagian transmitter yang
terbaca akan langsung dikirimkan pada bagian receiver, dan
data yang diterima sama seperti data yang dikirimkan. Pada
0
5
10
15
20
25
Men
it 0
Men
it 1
0M
enit
20
Men
it 3
0M
enit
40
Men
it 5
0M
enit
60
Men
it 7
0M
enit
80
Men
it 9
0M
enit
10
0M
enit
11
0M
enit
12
0
Tega
nga
n (
V)
Waktu (menit)
Pembacaantegangan input(V)
Pembacaanteganganoutput (V)berdasarkanmultimeter
15,8
15,9
16
16,1
16,2
16,3
16,4
16,5
16,6
16,7
16,8
Tega
nga
n (
V)
Waktu (menit)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
men
it 0
men
it 1
0
men
it 2
0
men
it 3
0
men
it 4
0
men
it 5
0
men
it 6
0
men
it 7
0
men
it 8
0
men
it 9
0
men
it 1
00
men
it 1
10
men
it 1
20
Aru
s (A
)
Waktu (menit)
pengiriman data kit transmitter membutuhkan waktu 2 detik
dalam pengimannya, sedangkan pada pengiriman paket kit
transmitter membutuhkan waktu sekitar 22 detik. Pada Tabel
4.4 nilai RSSI saat melakukan monitoring memiliki rata-rata
sebesar -50 dBm. Dari nilai rata-rata nilai RSSI yang didapatkan
jika ditinjau dari Tabel 2.4, sistem telemerti yang telah dibuat
berapa pada tipe “Sangat Baik” yang berarti kekuatan sinyal
minimum untuk aplikasi yang memerlukan sangat mudah, serta
pengiriman data tepat waktu. Dari hal tersebut dapat
disimpulkan bahwa sistem monitoring yang dibuat sudah
berfungsi sebagaimana mestinya.
V. KESIMPULAN
Untuk membentuk sebuah sistem telemetri diperlukan
minimal 2 jenis node, yaitu node transmitter dan note receiver.
Node transmitter terdiri dari komponen sensor yaitu sensor
tegangan dan sensor arus, Arduino Nano, modul LoRa Ra-02,
dimana komponen sensor terhubung dengan Arduino
menggunakan jalur pada PCB. Sedangkan node receiver terdiri
dari Arduino nano, modul LoRa Ra-02, Buzzer dan LCD 16x2
yang sudah terkoneksi dengan modul I2C.
Sistem yang telah diimplementasikan berhasil mengambil
data dari sisi node transmitter, dimana node transmitter
mengambil data menggunakan sensor arus dan sensor tegangan.
Node transmitter mengambil data dari sensor menggunakan
Arduino nano yang kemudian akan menggunakan protokol
komunikasi LoRa dengan perangkat LoRa Ra-02 SX1278
menjadi penghubung komunikasi nirkabel antar node
transmitter dan node receiver dimana node transmitter dapat
mengirimkan data kepada node receiver. Selanjutnya node
receiver berhasil menerima data yang dikirimkan node
transmitter menggunakan modul LoRa Ra-02 SX1278. Selain
itu node receiver juga berhasil menampilkan data pada LCD
16x2 dan memberikan notifikasi kepada user berupa suara
“beep” dari buzzer ketika kondisi baterai terisi penuh.
Dari pembacaan sensor yang dilakukan, pada sensor arus
ACS712 memiliki nilai error rata-rata sebesar 1.4%, sedangkan
pada sensor tegangan DC memiliki nilai error rata-rata sebesar
1%. Kemudian pada pengiriman data sensor dengan LoRa tidak
terjadi kegagalan pengiriman atau loss data, hanya saja jarak
dapat mempengaruhi delay dan nilai penguatan pengiriman
data. Semakin jauh jarak pengiriman nilai penguatan pada LoRa
akan semakin besar, dan delay pengiriman akan semakin lama.
Jumlah node transmitter dan node receiver yang
digunakan pada penelitan ini masing-masing hanyalah satu
perangkat. Diharapkan untuk kedepannya dapat menggunakan
jumlah node transmitter dan node receiver lebih dari satu.
Kemudian protokol komunikasi pada penelitian ini
menggunakan protokol komunikasi LoRa. Diharapkan untuk
kedepannya dapat menggunakan protokol komunikasi lainnya
untuk bisa dijadikan sebagai perbandingan.
VI. REFERENSI
[1] H. Susanto, R. Pramana and M. Mujahidin,
"PERANCANGAN SISTEM TELEMETRI
WIRELESS UNTUK MENGUKUR SUHU DAN
KELEMBABAN BERBASIS ARDUINO UNO R3
ATMEGA328P DAN XBEE PRO," Jurnal
Sustainable: Jurnal Hasil Penenlitian & Industri
Terapan, vol. 4, 2013.
[2] M. A. Wastharini, "Perancangan dan Implementasi
Sistem Telemetri Suhu Ruangan Berbasis
Mikrokontroler.Institut Teknologi Telkom," 2010.
[3] F. Carden, R. Jedlicka and R. Hendry, Telemetry
System engineering, London: Artec House, Inc, 2002.
[4] R. B. D. Wihadi, I. and F. F. I. W. S. Respatia,
"SISTEM AKUISISI DATA DAN MONITORING
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU," in
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains &
Teknologi (SNAST), Yogyakarta, 2016.
[5] B. P. Lapanporo, "Prototipe Sistem Telemetri Berbasis
Sensor Suhu dan Sensor Asam untuk Pemantauan
Kebakaran Lahan," vol. 1, 2011.
[6] H. B. Glasgow, J. Burkholder, R. R. E. M., A. J.
Lewitus and J. E. Kleinman, "Real Time Remote
Monitoring of Water Quality: A review of Current
Applications, and Advantancements in Sensor,
Telemtry, and Computing Technologies," Journal of
Experimental Marine Biology and Ecology, vol. 300,
2004.
[7] I. M. Sudana, "Alat Ukur Kadar Air Dalam Tanah
(Soil Tester) Berbasis Mikrokontroler At89c51,"
Jurnal Teknik Elektro, vol. 2.
[8] D. D. N. S. d. A. S. S. W. N. Saputra, "PROTOTYPE
PV DC DENGAN PENGGERAK TENAGA
ANGIN".
[9] "Datasheet ACS712," Agustus 2020. [Online].
Available:
http://www.allegromicro.com/~/media/file/datasheets/
acs712-datasheet.ashx.
[10] E. Hub, "Interfacing ACS712 Current Sensor with
Arduino – Measure Current with Arduino," 10
Agustus 2020. [Online]. Available:
https://www.electronicshub.org/interfacing-acs712-
current-sensor-with-arduino/.
[11] M. Y. Mustar, P. I. Santos and R. Hartanto,
"PERANCANGAN MODEL INTERAKSI
MANUSIA DAN ROBOT DALAM BENTUK
TAMPILAN VISUAL PADA KOMPUTER," in
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan
Multimedia, Yogyakarta, 2014.
[12] H. Muchtar and A. Hidayat, "Implementasi Wavecom
Dalam Monitoring Beban Listrik Berbasik
Mikrokontroler," Jurnal Teknologi, 2017.
[13] P. T. Rizky, Sistem Pemberi Pakan Hewan
Pemeliharaan Dengan Kendali Jarak Jauh LoRa,
Yogyakarta: Program Studi Teknik Elektro Universitas
Sanata Dharma, 2019.
[14] ---, "RSSI," 2018. [Online]. Available:
https://wiki.teltonika-networks.com/view/RSSI.
[Accessed 12 September 2020].
[15] ---, "Understanding RSSI," 2019. [Online]. Available:
https://www.metageek.com/training/resources/underst
anding-rssi.html. [Accessed 12 September 2020].
[16] A. M. Chaudhari, A. P. Sonar, T. K. Sayyad, S. A.
Gawali and K. S. Kumavat, "Smart System for Human
Presence Detection and Alerting Gas Leakage," vol.
178, 2017.
[17] M. A. Mazidi, The Microcontroller and Embedded
System: Using Assembly and C, Nwe Jersey: Pearson
Education, Inc., 2017.
[18] L. Fisika, "Pengantar Modul 9 I2C Komunikasi I2C,"
Jakarta, UI.
Top Related