Rancang Bangun Pemantau Curah Hujan, Suhu Dan Kelembaban Udara Dilengkapi Perekam Database.
Koaferensi Nasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
No Makalah
z 027
RANCANG BANGT]N PEMANTAU CURAH TIUJAI{, ST]HU DAN
KELEMBABAN UDARA DILENGKAPI PEREKAM DATABASE
Syahrul ', Gelar Umbara2
4 Jurucm ?etildk'Komprter; f,'zMt"as TeMk fran Ifmu Komprfer, Uuiversitar Komgruter Indonesia
Jl. Dipatiukut' No.l l2 - 116, Bandung 40132
Telepon (022) 2504119, 2503371,2506634, Fax (022) 2533754
E -mai I :
syahru I _sy I @yahoo. com
Abstrak
curah hujatr, suhu
ini dipaparkan teotang hasil rancang bangun sebuah alat yang dapat
peranuffgffi
berdrsarkar
pengukur'
hujafi
dilafuftanr
fiu"dh
sensuiSebagai
kelcrnbaban
fingkffigffir.
dar
metode/model ranguage tipe tiping bucket. Sedangafi suhu dan kelembaban digunakan so/id state sensor SHTI1.
Sensor SHTI I memiliki beberapa keuntungan diantaranya hanya membutuhkan dua buah sinyal untuk bekerja,
keluaran hasil pengukuran sudah berupa data digital, ukurannya kecil dan stabil unhrk waktu yang lama. Alat
yang dibuat terdiri atas dua bagian yakni bagian akuisisi data yang menggunakan pcmro$es single chip computel
(mikrokonroler') selaqlutaya dis€hrt pergiria? dan begiaft ke#a adalah pernrst€s aokaligus penyimpamn
informasi database selanjutrya disebut penerima (komputer PC). Arah komunikasi antara bagian pengirim dan
penerima bersifat satu arah saja. Secara periodik pengukuran data kondisi lingkungan dilakukan di bagian
pengirim dan dikirimkan ke bagian penerima. Pada bagian penerima data PC (Personal Computer) di mana
setiap data dapat ditampilkan dan disimpan pada sebuah file. Mikrokonholer yang digunakan untuk mergontrol
kerje bagiaa peagiria adal*h ATMega32. Fu:rgsi *tama ATMega32 di peagirim adalah melakukan p€lluosesen
Pada tulisan
data-clata yang berasal dari sensor yang ada, serta melalqrkan pengonholan dan komunikasi deugan komputer PC
sebagai pemoroses akhir rurtuk ke,perluan perekam pada database yang telah disiapkan. Instrumm ini dapat
mengukur curah hujan, suhu dau kelembaban udara di lingkungan sekitar dalam detik, menit dan jam selain itu
juga dapat menampilkan gratil< history dan merekam data curah hujan, suhu dan kelembaban selama 24 jam
meogguuaka:x dcta&a-se SQL Servet yrug fiak-qes &ruggnnakan xaJtutare- Barlaad DeJpU 7 -
Kata Kunti: curah hujan, suhu, kelembaban, mikvokantraler, komputer PC
I.
{maintanance) juga terhambat. Karena itu maka
timbul ide/gagasau untuk melakukan penelitian
Pendahuluan
rancang bangun sistem pe?fidntau caacd lingkungan
Pemantau cuaca lingkungan merupakan salah
safuh instrumen yang sangat penting untuk
dengan pengukuran curah hujan, suhu dan
keperluan berbagai hal, misalnya untuk pertanian,
keselamatan penerbangan dan pelayaran, unfuk
kelembaban udara dilenglcapi perekam database.
Sistem pemantau cuaca yang direncanakan
adalah sebuah sistem yang selain dapat mengukur
curah hujan, juga sekaligus dapat murgukur suhu
dan kelembaban detrgan caxa mergumpulkan dan
menyimpan data cutah hujan dalam satuan mm2 dan
waktu pencatatan harian (menit, jam, hari, bulan,
antisipasi bencana alam banjir&ekeringan datr
sebagainya. Karena ifu dibutuhkan pefiIantau cuaca
lingkungan yang selain handal, juga yang harganya
lebih ekonomis/murah. Saat itri pada
umumnya
sistem instrumentasi masih banyak yang berasal dari
produk lau (import) sehinsga kemandirian bangsa
belum dapat berdiri tegak.
Pengguoaan alat ukur atau sistem instrumentasi
tahun). Informasi tersebut secara otomatis akan
dikkimkan dari lokasiflingkungan ke komputer pusal
untuk perekaman d atab
yang digunakan misalnya oleh lembaga BMKG
2-
salah saturya adalah purpkur ataa pymanlau rrorah
hujan. Dari hasil surrrey lapangan dan wawancara
dengan pihak terkait, terdapat fakta bahwa alat ukur
yang ada memang sebagian masih menggunakan
produk luar sehingga
as e.
MetrdePenelitiar
Permasalahan yang diteliti adalah bagaimana
merancang bangun sebuah sistem pefiratrtau cuaca
lingkungaa. Pemantau cuaca lingkungan yang
pemeliharaarurya
122
a
KonferensiNasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
dimasud adalah sebuah alat ukur yang
akan
nreagukw tingkat curah hujan, suhu dankelembaban
udara yang dilengkapi dengan perekam database.
Konsep/metode
yaltg digunakan
utrtuk
merealisasikan pekerjaan tersebut adalah dengan
metode perancangan serta keterampilan kkill)
wembaxgua sistew yaag dima!*ad.
Dapatkah dirancang dan dibangun sebuah
sistern pemantau cuaca lingkungan dengan
pengukuran curah hujan, suhu dan kelembaban
udara dilengkapi perekam database?
Tujuan yanC ingin dicapai adalah uerauc€Eg
dan
membatrgun sebuah model
yang
Gambar 1. Diagram Blok Hardlvare Sistom
dapat.
diterapkan untuk pengukuran curah hujan, suhu dan
kelembaban udara di linglcungan sekitar dalarn detik,
Keterangan Gambar 1:
r
menit dan jam:
r Dapat mengukur. menampilkan grafrk history
dan merekam data curah hujan selama 24 jam.
. Dapat menguku, menampilkan graftk history
dan merekam data suhu udara selama 24 jam.
r Dapat mengukur, menampilkan grafrk history
dan merekam data kelembaban udara selama
24 jam.
.
.
e
o
berdasarkan metode/model ranguage tipe liping
bucket. Pada raucangan ini digunakan push button
sebagai transduser urltuk proses clicfoag pulsakerika
Luaran yang diharapkan adalah sebuah produk
tabung penampung curah hujan telah penuh.
Penggunaan push button sebagai clicking selain
sederhana dan tetap handal juga lebih ekonomis.
pefl vlrltauan cuaca lingkungan.
Gambar hasil rancang bangun transduser/sensor
curah hujan yang dimaksud ditunjukkan
Ilasil dan Pembahasan
ini
curah huian
Sensor curah hqian yang dirancang mengacu
dalam bentuk prototipe unfuk mengukur curah
hujan, suhu dan kelernbaban udara unnrk
Pada bagian
pengirimaa data ke PC.
Sensor curah hujan: Mengukur curah hujan.
SHT1 l: Mengukur suhu dan kelembaban.
lldax232. interface mikrokontoler ATmega32
detrgan komputer PC.
A. Transducer/sensor
Dapat mengunduh {download) data yang
berada di memori logger sesuu kapasitas
memori yang disediakan dt logger.
3.
Mikrokontroler: Menerima data Curah hujan,
suhu dan kelembaban dilanjutkan dengan
pada
Gantbar2.
dibahas realisasi dan hasil
pengujian sistem. Realisasi sistem dilakukan dengan
menggabungkan semua sub-modul hasil rancangan
yang tel*h dihahas
di
atas. Pengqiian dilakukan
berdasarkan prosedur yang sudah baku, misalnya
dilakukan pengukuran atau uji-coba terhadap modul-
mudul yang terpisah (sub-modul). Baru setelah
semua sub-modul sudah sesuai dengan yang
diharapkan maka dilakukanlah interkoteksi aatara
sub-modul lainnya yang pada akhirnya
akan
a
membentuk sistem yang l"ngkap
3.1
Rancangan Hardware Slstem
Gambar 2. Fancangan seusor curah hujan
Rancangan hardware sistem yang dihasilkan
ditunjukkan pada Gambar I Pada sistem ini menggunakan sensor Curah
Hujan yang kami desain sedemikian rupa sehinega
lebih ekonomis, sedangkan sensor suhu dan
kelembaban menggunakan solid state sensor
SHTll. Sensor-sensor tersebut akan bekerja untuk
Keterangan Gartbar 2:
.
mengukur fingginya cwah hujau, suhu dan
kelembaban, selanjutrya mikrokonfroler akan
r
mengolah data hasil pengukuran. Data inilah yang
akan di kirimkan secan:a serial melalui Max232 ke
Transducer
Menggunakan limitswitch yang dicantolkan
pada sensor, sehingga bila sensor bergerak
karena terisi air hujan akan menyebabkau
sensor terjungkit daa Swith akatr tertekan.
Sensor
Fuugsinya adalah menangkar air hujan dengan
cara menamplmg air hujan hingga memenuhi
nilai tertentu (0,2 rmr atau 0,5 mm). Bila air
komputer PC.
t23
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali 23-25 Pebruari 2012
hujan telah memenuhi nilai tersebut maka
sensor akaa terjungkit Setiap
kali
terjungkit/tipping akan membenhrk pulsa/
signal kotak. Pulsa inilah yang nantinya akan
dihitulg/ dikonversi. Sensor ini dibuat
dari
pipa paralon berdiameter + I Inci, dilengkapi
dsngao tiang peay+ngga yarrg dibuat dari
akrilik. Ukuran keseluruhan sensor ini dapat
dilihat pada lampiran D.
TerminaV Konektor
Keluaran transducer dihubungkan melalui
konektor ini. Signal keluaratr yang diperoleh
r
lewat konektor ini berupa pulsa.
Gambar 4. Rangkaian Minimum ATMega32
B. Sensor Suhu dan Kelembaban
dat kelembalran yang digunakan adalah
Sensor suhu
tipe SHT11 buatan SENSIRION yang mengguaakan
sistem komunikasi secara serrol. Seusor ini dipilih
karena dimensi, tingkat akurasi dan output
pengukurannya yang berupa fulty digilal logic
seperti terlihatpada Gambar 3.
M
?$Bpcr6te
ksridity &fo I s{$rs!f
Gambar 5. Gambar Fisik Hasil Rancangan Sistem
3.2
Gambar
C.
3.
Sensor Suhu dan Kelembaban SHTI
Untuk
t
kepentingan pemantauan dan
alat ini dapat dihubungkan ke
pencatatran, maka
komputer untuk difungsikan sebagai d.ata logger.
Karena alat ini r{ngaq maka peletakau alat (untuk
diletakan sebagai data logger) dapat ditempatkan
dimana saja, selama kabel antara alat dengan PC
tetap tsrhubung. PC dapat menampilkan hasil
pengukuran baik secara grafik atau angka.
MikrokontrolerATlVlega32
Pada perancangan sistem
Rancangan Perangkat Lunak Sistem
ini, mikrokontroler
digunakan pengolah data informasi dari sensor
sensor Curah lrujan dan SHT1 1. Mikrokontroler
yang digunakan adalah ATMega32 yang merupakan
mi-krokonh'oler yang memiliki 32 KiloBye flash
memori untuk menyimpan program. Kapasistas
SRAM sebesar 2 KiloByte. Selain itu, ATMega32
memiliki 32 jalw llO Programrnable, dua buah
Timer/Counter 16 bit" tujuh sumber Intorupsi dan
kanal Pr o g' ammab I e s eri al.
Pada Tabel
1
a
diberikan penggunaan port
ATmega32 yang masing-masing nama port dan
fungsinya diberikan.
Tabel
Nama
Port
Port
A
PortB
Port D
1. Penggunaan
Pin-Pin ATMega32
Nomor
Pin
Nama
Pin
Fungsi
puise
pulse
JJ
PA,7
14
rl\.
PB.O
Clock SHTI I
2
PB.I
input Data SHT I I
t4
PD.O
TTLinl
l6
PD.2
t2
PD-I
TTLin2
TTLoutl
o
Gambar 6. Diagrarr Alir Sistem Secara Umum
Diagram
alir unhrk
pembacaan sensor suhu dan
pemrosesannya diberikan pada Gambar 7.
t24
Konferensi Nasional Sistem lnformasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
UART yaitu pada baudrate 19200bps, 8 bit
3.
bit paritj;, 1 bit slap.
frrc-reset jalur komunikasi serial 2wire dengan memberi logika '1 ' pada pin Data
data, tanpa
Proses
ini
dan memberikan pulsa pada pin Clock
9 kali lalu diikuti dengan koadisi
sfarf. Proses ini dilakukm oleh prosedur
sebanyak
4.
Gambar 7. Diagram Alit Pemrosesan Curah Hujan
Penjelasan diagram alir pada Gambar 7:
l.
2.
Proses yang pertama kali dilalrukan adalah
inisialisasi curah hujan = 0.
Menunggu selama Pind.3 berlogika 1, jika ya
maka melakukan langkah nomor 3.
3. Curah hujan ditambahkan
5.
sebanyak I
kemudian kembali ke langkah nomor 2.
SHT_Connection_Reset.
ke SHTI I
unfirk melakukan pengukuran suhu. Kemudian
menunggr sampai proses pengukuran selesai
yaitu saar pin Data berlogika '0'. Mengambil
data pengukuran dan mengolalrnya dengan
rumus pengukwan suhu lalu disimpan ks
dalarnvariabel Temp. Proses iui dilakukan oleh
fungsi SHT_Measure_Temp.
Program mengirimkan perintah
Kemudian program mengirimkan data dari
variabel Temp ke komputer berupa deretan
xx,xx
karakter ASCII: *Suhu
"C". Nitai x merupakan hasil
pengukuran suhu, misalnya hasil pengukuran
sebesar 35,26 maka Terminal akan
menampilkan "Suhu = 35,26 "C". (Terminal
diatur pada baudrate 19200 bps, 8 bit data,
tanpa bit parity, I bit stop, dat latpa flow
Diagram alir untuk pembacaan sensor suhu dan
pefi[osesannya diberikan pada Gambar 8.
6.
control).
Program akan berhenti selama 1000
ms.
Setelah itu program kembali ke nomor 4.
Diagram alir untuk pembacaan sensor kelembaban
dan pemrosesannya diberikan pada Gambar 9.
a
?esp d._oerd per€utrrnft ktlaBbaiaa
Gambar 8. Diagram ,A,lk Pemrosesan Suhu
Penjelasan diagram alir pada Gambar 8:
1.
2.
l{ffii .*
Proses yang pertama kali dilakukatr adalah
menentukan definisi pin IIO (Data & Clock)
untuk komunikasi serial 2-wire. Dan deklarasi
variabel Temp sebagai tempat untuk
t-4O r
rffif} i{$u - ?51'i?*Bp'$.S01ffi}4t*di
menampung data pengukuran suhu.
Program menunggu selama 1000 ms, lalu
melakukan inisialisasi komrmikasi serial
Gambar 9. Diagram Alir PEnrosesan Kelembaban
125
KonferensiNasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
Proses yang terjadi pada Gambar
diagram alir pada Gambar 8.
3.3 Fengujian Ilardware
9
03:17l,41 PM dan terakhir terjadi ketukan pada pukul
03:37:33 PM. Untuk mengetahui lama waktu pada
saat terjadi beberapa kali keh:katr adalah waktu
berakhimya ketukan dikurangi dengan waktu awal
ketukan, yaitu Awal ketukan 03:17:41 PM
sedangkan Akhir ketukan 03:37:33 PM, sehingga
diperoleh wakhr sampliag 19:52 menir
Jadi, dalam 19 menit 52 detrk terjadi 9 jungkitan
maka: 9 x 0,5 mm = 4.5 mm
Berarti tinggi hujan yaug terjadi dalam 19 menit 52
detik adalah 4.5 mm setata dengan 4500 liter/meter
kxbikTingkat ketelitian alat :
+ 0.5 mmuntuk curahhujan > 2 mm
+ 0 mm untuk curah hujan < 2 mm
sama dengan
Sistem
Pada pengujian sistem yaug dilalarkan adalah
peagukuran sensor cureh hujan, dan SHTII hujaa
Dalam pengujian pengukuran oleh SHTI I
digunakan pembanding pengukur suhu dan
kelembaban digital pada ruangan A sore dan pagi
hari, sedangkan pengukuran curah hujan dilakukan
di daerah Gunung baru pada saat terjadinya hujan-
A.
Pcngukuran CurahHujan
Pengukuran curah hujan dilahkan dengan cara:
Satu jungkitan (l kali klik) dikorversi menjadi
0,2 (sahran mm). Bila memungkinkan dapat
ditambahkan 2 buah pilihan konversi yairu; 0,2
mm atau 0,5 mm (menggrmakan jumper/switch)
dengan satuan millimeter (mm) Maksudnya 10
mm setara dengan 10 liter / m'.
Tipe manuaUpenakar curah hujan Push Button
menggrmakan prinsip pembagian antara volume
B.
r
Pengujian menggunakan alat pembanding
pengukur suhu dan kelembabm digital terhadap alat
hasil rancang bangun. Ruangan yang
ditampung dibagi
diukur
dilakukan padapagi hari pukul 07:30.
.
air hujan yang
Pengukuran Suhu dan Kelembahan
Cara pengujian: Kedua alat ukur diletakan
berdampingan di ruangan. Penguloran dimulai
setelah kedua alat menyala + 30 menit. ttri bertujuat
agar suhu dan kelembaban pada ruangan berada
luas
penampang/mulut penakar.
pada keadaan stabil saat pengambilan data
dilakukan. Pengukuran diambil dengan selang waktu
satu detik.
Hasil pengujian sensor suhu dan kelembaban
dapat dilihat pada Tabel 3.
Pengujian dilakukan pada saat terjadi hujan dengan
jarak antara alat dau PC + 6 miter, diperoleh data
seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengwan Curah Hujan
Tabel 3. Hasil Pengujian Suhu dan Kelembaban
Ketukan
Tanggal
Curah
Jam
No
Hujan
t
SUHU
SHT11
0.5
2
91712010
03:17:41PM
91712010
03:19:23 PM
STIHU
Pem
banding
KELEM
BABAN
KELEM
BABAN
SHTll
Pem
baading
10
70
70
70
74.24
25.1
15.91
5
1.5
91712010
03:20:57 PM
2
24.77
25.1
75_08
f
76.71
2
91712010
03:21:49 PM
4
24.42
24.63
25.r
4
25_t
76_51
2.5
9/7/2010
03:23:17 PM
75.82
70
6
24.88
24.86
2s.t
5
76.04
6
3
9l'7/2010
03:25:55 PM
7
u.s6
25.1
25.1
24.67
25,1
75.9
75.56
7
3.5
91712010
03:29:07 PM
9
24.55
25
1
7s.16
70
70
70
'70
l0
24.4
25.1
75.92
7{t
8
4
9l7l20to
03:35:21PM
9
4.5
9l7l20tt
03:37:33 PM
5
I
3.4 Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian perangkat
Pada Tabel
2
dapat dilihat pade
lunak
unflrk
rnemastikan apakah semua interface telah
Diketahui pada saat peftgxkuran cumh hujan tsrcatat
4.5 mm Catchment area + I km'z Menunjukan
banyaknya air hujan yang keluar dari awan dan
sampai bumi sebanyak:
I kmz x 4.5 mm: 4.500 liter/ meter kubik.
bekerja dengan baik sehingga dapat melakukan
permos€san data
dan komunikasi antara
mikrokontroler dan komputer PC.
sast
A. Pengujian Setting Port Serial
pengukuran, kehrkan pertama terjadi pada pukul
126
a
Konferensi Nasional Sistem lnformasi 2012, STMIK - STIKOM Eali23-25 Pebruari 2012
Pada pengujiafi setting
port $erial semua
Pada Garnbar 11 diberikan
parameter yang sudah dipilih akan tersimpan,
sehingga pada saat dimatikan dan dijalankan
kembali semua paral'neter yang sudah dipilih akan
tetap sepetti konfigurasi awal sebelum dimatikan.
Untr.r.k mengirim data dan mEnerima data dari
komputer ke rangkaian menggunakan po* serial
COMI, kecepatan transfer data (baudrate) 19200
bps, transmisi datanya 8 bits, stop bits yang dipilih
adalah
l. Adapun tampilan setting part serial
bagian-bagian
memo.box yang menuqiukan nilai-nilai dari data
seraial yang diterima. Tampilan memo.box sudah
menarnpilkan
input bertipe bilangan
desimal
sehingga dapat ditampilkan di dalam EditT.box.
EditS.box sampai Edir9.bax menampilkan nilai yang
dikirimkan mikrokontroler ke komputer PC.
Pada contoh program data logger, nilai yang
di
tercatat
dalam tabel suhu dan kelembaban
merupakan hasil peugolahan dari data loger melalui
data rerial yang masuk ke label edittexr
adalah
sebagai seperti pada Gambar 10.
4.
Perufup
Harapan yang dikemukan pada pendahuluan dapat
tercapai yaitu dengan berhasil melalrukan rancang
bangun Pemantau Curah Hujan, Suhu
dan
Kelembaban Udara Dilengkapi Perekam Database.
Sistem yang dibangun telah dapat
Gambar 10. Tampilan Pemilihan Serial Port
B.
kelembaban selama 2a
Pengujian program data logger
Berikut
ini
bekerja
memantau/mengukur curah hujan, suhu dan
kelembaban. Sistem dapat menampilkan graflk
history dan merekam data curah hujan, suhu dan
jur
seperti pada beberapa
hasil percobaan yang telah dilalokan
dilakukan pengujian fungsi data
Deftar Pustaka:
logger dari alarukur. Pengujian ini ditampilkan pada
coatoh program data logger di PC. Fungsi data
logger alat ukur akan aktif bila microcontroller
menerima daya,kemudian alat ukur mengirim hasil
pengukuran pada contoh progam data logger di PC
dengan susuuur: '*'. Curah hujan, Suhu dan
[]
[2]
Kelembaban. Data yang akan datang telah dihituag
[3]
oleh datalogger. Hasil
perhitungan ditampilkan pada contoh program data
logger, seperti Gambar 11 dibawah ini.
sebelum pengiriman
Eko Indriawan, 2AO8, Membangun Systent Andal
Dengan Delphf, Andi Yogyakarta.
Iswanto, 2008, Antarmuka Port Paralel dan Port
Serial Dengan Delphi
6 Compatible Sistem
Operasi Windaws, Gava Media Yogyakarta.
Madcoms, 2003, Pemrogranan Borland Delphi
7 (Jilid /), Andi, Yogyakarta.
[4] RS-232, Datasheet National
Semiconductor
Corp,l996.
[5J Sugiarto, Agus. 2002, Penetapan Dasat
[6]
Transducer dan Sensor, Kanisius Yogyakafia.
Willis J., !9ebster, J.,G, (1988),
Tompkins,
Interfacing Sensor To The IBM PC. Greal
Brihin: Prentice-Hall Inc.
[7] Wardhana,
L. 2006, Belajar
Sendiri
Mikrokontroler AYR Seri ATMega8535, AI{DI
Yogyakarta.
[8]
[9]
Yogyakrrta.
http:/iwww.atnel.com 2005 (Ooline), Diakses 14
Juni 2009.
Gambar 11. Hasil Pengujian Penerimaan Data
Meuggunakan Program Data Logger
Pada awal pengujian ini
Winoto, A. 2006, Belajar Mikrokontroler Atmel
AVR ATtiny23l3 step by step, Gava Media
[10]http://www.datasheetcatalog.com
(Online),
Diakses 19 Matet 2009.
I
mila'okontroler
mengirimkan 3 byte data yaitu:
o Data awal = *
I]
http://*rvrr.paraliax.com 2007 (Online), Diakses
l0 Februari 2009.
2] httn ://www.sensirion.comlen/downloadlhumidity
sensor/ SHTI l.htr, Diakses l0 September 2009.
I I 3 ] http ://www.sesnsirion. com/datasheet/pdf/reps,
II
r Curah Hujan : 0.00 ;tedihat pada memo.box
:26.35 ;terlihatpadamemo.box
r Suhu
r Kelembaban = 67.52 ;terlihat pada memo.box
r Data akhir = #
;terlihat pada memo.box
Diakses 10 Fehuari 2010.
127
a
No Makalah
z 027
RANCANG BANGT]N PEMANTAU CURAH TIUJAI{, ST]HU DAN
KELEMBABAN UDARA DILENGKAPI PEREKAM DATABASE
Syahrul ', Gelar Umbara2
4 Jurucm ?etildk'Komprter; f,'zMt"as TeMk fran Ifmu Komprfer, Uuiversitar Komgruter Indonesia
Jl. Dipatiukut' No.l l2 - 116, Bandung 40132
Telepon (022) 2504119, 2503371,2506634, Fax (022) 2533754
E -mai I :
syahru I _sy I @yahoo. com
Abstrak
curah hujatr, suhu
ini dipaparkan teotang hasil rancang bangun sebuah alat yang dapat
peranuffgffi
berdrsarkar
pengukur'
hujafi
dilafuftanr
fiu"dh
sensuiSebagai
kelcrnbaban
fingkffigffir.
dar
metode/model ranguage tipe tiping bucket. Sedangafi suhu dan kelembaban digunakan so/id state sensor SHTI1.
Sensor SHTI I memiliki beberapa keuntungan diantaranya hanya membutuhkan dua buah sinyal untuk bekerja,
keluaran hasil pengukuran sudah berupa data digital, ukurannya kecil dan stabil unhrk waktu yang lama. Alat
yang dibuat terdiri atas dua bagian yakni bagian akuisisi data yang menggunakan pcmro$es single chip computel
(mikrokonroler') selaqlutaya dis€hrt pergiria? dan begiaft ke#a adalah pernrst€s aokaligus penyimpamn
informasi database selanjutrya disebut penerima (komputer PC). Arah komunikasi antara bagian pengirim dan
penerima bersifat satu arah saja. Secara periodik pengukuran data kondisi lingkungan dilakukan di bagian
pengirim dan dikirimkan ke bagian penerima. Pada bagian penerima data PC (Personal Computer) di mana
setiap data dapat ditampilkan dan disimpan pada sebuah file. Mikrokonholer yang digunakan untuk mergontrol
kerje bagiaa peagiria adal*h ATMega32. Fu:rgsi *tama ATMega32 di peagirim adalah melakukan p€lluosesen
Pada tulisan
data-clata yang berasal dari sensor yang ada, serta melalqrkan pengonholan dan komunikasi deugan komputer PC
sebagai pemoroses akhir rurtuk ke,perluan perekam pada database yang telah disiapkan. Instrumm ini dapat
mengukur curah hujan, suhu dau kelembaban udara di lingkungan sekitar dalam detik, menit dan jam selain itu
juga dapat menampilkan gratil< history dan merekam data curah hujan, suhu dan kelembaban selama 24 jam
meogguuaka:x dcta&a-se SQL Servet yrug fiak-qes &ruggnnakan xaJtutare- Barlaad DeJpU 7 -
Kata Kunti: curah hujan, suhu, kelembaban, mikvokantraler, komputer PC
I.
{maintanance) juga terhambat. Karena itu maka
timbul ide/gagasau untuk melakukan penelitian
Pendahuluan
rancang bangun sistem pe?fidntau caacd lingkungan
Pemantau cuaca lingkungan merupakan salah
safuh instrumen yang sangat penting untuk
dengan pengukuran curah hujan, suhu dan
keperluan berbagai hal, misalnya untuk pertanian,
keselamatan penerbangan dan pelayaran, unfuk
kelembaban udara dilenglcapi perekam database.
Sistem pemantau cuaca yang direncanakan
adalah sebuah sistem yang selain dapat mengukur
curah hujan, juga sekaligus dapat murgukur suhu
dan kelembaban detrgan caxa mergumpulkan dan
menyimpan data cutah hujan dalam satuan mm2 dan
waktu pencatatan harian (menit, jam, hari, bulan,
antisipasi bencana alam banjir&ekeringan datr
sebagainya. Karena ifu dibutuhkan pefiIantau cuaca
lingkungan yang selain handal, juga yang harganya
lebih ekonomis/murah. Saat itri pada
umumnya
sistem instrumentasi masih banyak yang berasal dari
produk lau (import) sehinsga kemandirian bangsa
belum dapat berdiri tegak.
Pengguoaan alat ukur atau sistem instrumentasi
tahun). Informasi tersebut secara otomatis akan
dikkimkan dari lokasiflingkungan ke komputer pusal
untuk perekaman d atab
yang digunakan misalnya oleh lembaga BMKG
2-
salah saturya adalah purpkur ataa pymanlau rrorah
hujan. Dari hasil surrrey lapangan dan wawancara
dengan pihak terkait, terdapat fakta bahwa alat ukur
yang ada memang sebagian masih menggunakan
produk luar sehingga
as e.
MetrdePenelitiar
Permasalahan yang diteliti adalah bagaimana
merancang bangun sebuah sistem pefiratrtau cuaca
lingkungaa. Pemantau cuaca lingkungan yang
pemeliharaarurya
122
a
KonferensiNasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
dimasud adalah sebuah alat ukur yang
akan
nreagukw tingkat curah hujan, suhu dankelembaban
udara yang dilengkapi dengan perekam database.
Konsep/metode
yaltg digunakan
utrtuk
merealisasikan pekerjaan tersebut adalah dengan
metode perancangan serta keterampilan kkill)
wembaxgua sistew yaag dima!*ad.
Dapatkah dirancang dan dibangun sebuah
sistern pemantau cuaca lingkungan dengan
pengukuran curah hujan, suhu dan kelembaban
udara dilengkapi perekam database?
Tujuan yanC ingin dicapai adalah uerauc€Eg
dan
membatrgun sebuah model
yang
Gambar 1. Diagram Blok Hardlvare Sistom
dapat.
diterapkan untuk pengukuran curah hujan, suhu dan
kelembaban udara di linglcungan sekitar dalarn detik,
Keterangan Gambar 1:
r
menit dan jam:
r Dapat mengukur. menampilkan grafrk history
dan merekam data curah hujan selama 24 jam.
. Dapat menguku, menampilkan graftk history
dan merekam data suhu udara selama 24 jam.
r Dapat mengukur, menampilkan grafrk history
dan merekam data kelembaban udara selama
24 jam.
.
.
e
o
berdasarkan metode/model ranguage tipe liping
bucket. Pada raucangan ini digunakan push button
sebagai transduser urltuk proses clicfoag pulsakerika
Luaran yang diharapkan adalah sebuah produk
tabung penampung curah hujan telah penuh.
Penggunaan push button sebagai clicking selain
sederhana dan tetap handal juga lebih ekonomis.
pefl vlrltauan cuaca lingkungan.
Gambar hasil rancang bangun transduser/sensor
curah hujan yang dimaksud ditunjukkan
Ilasil dan Pembahasan
ini
curah huian
Sensor curah hqian yang dirancang mengacu
dalam bentuk prototipe unfuk mengukur curah
hujan, suhu dan kelernbaban udara unnrk
Pada bagian
pengirimaa data ke PC.
Sensor curah hujan: Mengukur curah hujan.
SHT1 l: Mengukur suhu dan kelembaban.
lldax232. interface mikrokontoler ATmega32
detrgan komputer PC.
A. Transducer/sensor
Dapat mengunduh {download) data yang
berada di memori logger sesuu kapasitas
memori yang disediakan dt logger.
3.
Mikrokontroler: Menerima data Curah hujan,
suhu dan kelembaban dilanjutkan dengan
pada
Gantbar2.
dibahas realisasi dan hasil
pengujian sistem. Realisasi sistem dilakukan dengan
menggabungkan semua sub-modul hasil rancangan
yang tel*h dihahas
di
atas. Pengqiian dilakukan
berdasarkan prosedur yang sudah baku, misalnya
dilakukan pengukuran atau uji-coba terhadap modul-
mudul yang terpisah (sub-modul). Baru setelah
semua sub-modul sudah sesuai dengan yang
diharapkan maka dilakukanlah interkoteksi aatara
sub-modul lainnya yang pada akhirnya
akan
a
membentuk sistem yang l"ngkap
3.1
Rancangan Hardware Slstem
Gambar 2. Fancangan seusor curah hujan
Rancangan hardware sistem yang dihasilkan
ditunjukkan pada Gambar I Pada sistem ini menggunakan sensor Curah
Hujan yang kami desain sedemikian rupa sehinega
lebih ekonomis, sedangkan sensor suhu dan
kelembaban menggunakan solid state sensor
SHTll. Sensor-sensor tersebut akan bekerja untuk
Keterangan Gartbar 2:
.
mengukur fingginya cwah hujau, suhu dan
kelembaban, selanjutrya mikrokonfroler akan
r
mengolah data hasil pengukuran. Data inilah yang
akan di kirimkan secan:a serial melalui Max232 ke
Transducer
Menggunakan limitswitch yang dicantolkan
pada sensor, sehingga bila sensor bergerak
karena terisi air hujan akan menyebabkau
sensor terjungkit daa Swith akatr tertekan.
Sensor
Fuugsinya adalah menangkar air hujan dengan
cara menamplmg air hujan hingga memenuhi
nilai tertentu (0,2 rmr atau 0,5 mm). Bila air
komputer PC.
t23
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali 23-25 Pebruari 2012
hujan telah memenuhi nilai tersebut maka
sensor akaa terjungkit Setiap
kali
terjungkit/tipping akan membenhrk pulsa/
signal kotak. Pulsa inilah yang nantinya akan
dihitulg/ dikonversi. Sensor ini dibuat
dari
pipa paralon berdiameter + I Inci, dilengkapi
dsngao tiang peay+ngga yarrg dibuat dari
akrilik. Ukuran keseluruhan sensor ini dapat
dilihat pada lampiran D.
TerminaV Konektor
Keluaran transducer dihubungkan melalui
konektor ini. Signal keluaratr yang diperoleh
r
lewat konektor ini berupa pulsa.
Gambar 4. Rangkaian Minimum ATMega32
B. Sensor Suhu dan Kelembaban
dat kelembalran yang digunakan adalah
Sensor suhu
tipe SHT11 buatan SENSIRION yang mengguaakan
sistem komunikasi secara serrol. Seusor ini dipilih
karena dimensi, tingkat akurasi dan output
pengukurannya yang berupa fulty digilal logic
seperti terlihatpada Gambar 3.
M
?$Bpcr6te
ksridity &fo I s{$rs!f
Gambar 5. Gambar Fisik Hasil Rancangan Sistem
3.2
Gambar
C.
3.
Sensor Suhu dan Kelembaban SHTI
Untuk
t
kepentingan pemantauan dan
alat ini dapat dihubungkan ke
pencatatran, maka
komputer untuk difungsikan sebagai d.ata logger.
Karena alat ini r{ngaq maka peletakau alat (untuk
diletakan sebagai data logger) dapat ditempatkan
dimana saja, selama kabel antara alat dengan PC
tetap tsrhubung. PC dapat menampilkan hasil
pengukuran baik secara grafik atau angka.
MikrokontrolerATlVlega32
Pada perancangan sistem
Rancangan Perangkat Lunak Sistem
ini, mikrokontroler
digunakan pengolah data informasi dari sensor
sensor Curah lrujan dan SHT1 1. Mikrokontroler
yang digunakan adalah ATMega32 yang merupakan
mi-krokonh'oler yang memiliki 32 KiloBye flash
memori untuk menyimpan program. Kapasistas
SRAM sebesar 2 KiloByte. Selain itu, ATMega32
memiliki 32 jalw llO Programrnable, dua buah
Timer/Counter 16 bit" tujuh sumber Intorupsi dan
kanal Pr o g' ammab I e s eri al.
Pada Tabel
1
a
diberikan penggunaan port
ATmega32 yang masing-masing nama port dan
fungsinya diberikan.
Tabel
Nama
Port
Port
A
PortB
Port D
1. Penggunaan
Pin-Pin ATMega32
Nomor
Pin
Nama
Pin
Fungsi
puise
pulse
JJ
PA,7
14
rl\.
PB.O
Clock SHTI I
2
PB.I
input Data SHT I I
t4
PD.O
TTLinl
l6
PD.2
t2
PD-I
TTLin2
TTLoutl
o
Gambar 6. Diagrarr Alir Sistem Secara Umum
Diagram
alir unhrk
pembacaan sensor suhu dan
pemrosesannya diberikan pada Gambar 7.
t24
Konferensi Nasional Sistem lnformasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
UART yaitu pada baudrate 19200bps, 8 bit
3.
bit paritj;, 1 bit slap.
frrc-reset jalur komunikasi serial 2wire dengan memberi logika '1 ' pada pin Data
data, tanpa
Proses
ini
dan memberikan pulsa pada pin Clock
9 kali lalu diikuti dengan koadisi
sfarf. Proses ini dilakukm oleh prosedur
sebanyak
4.
Gambar 7. Diagram Alit Pemrosesan Curah Hujan
Penjelasan diagram alir pada Gambar 7:
l.
2.
Proses yang pertama kali dilalrukan adalah
inisialisasi curah hujan = 0.
Menunggu selama Pind.3 berlogika 1, jika ya
maka melakukan langkah nomor 3.
3. Curah hujan ditambahkan
5.
sebanyak I
kemudian kembali ke langkah nomor 2.
SHT_Connection_Reset.
ke SHTI I
unfirk melakukan pengukuran suhu. Kemudian
menunggr sampai proses pengukuran selesai
yaitu saar pin Data berlogika '0'. Mengambil
data pengukuran dan mengolalrnya dengan
rumus pengukwan suhu lalu disimpan ks
dalarnvariabel Temp. Proses iui dilakukan oleh
fungsi SHT_Measure_Temp.
Program mengirimkan perintah
Kemudian program mengirimkan data dari
variabel Temp ke komputer berupa deretan
xx,xx
karakter ASCII: *Suhu
"C". Nitai x merupakan hasil
pengukuran suhu, misalnya hasil pengukuran
sebesar 35,26 maka Terminal akan
menampilkan "Suhu = 35,26 "C". (Terminal
diatur pada baudrate 19200 bps, 8 bit data,
tanpa bit parity, I bit stop, dat latpa flow
Diagram alir untuk pembacaan sensor suhu dan
pefi[osesannya diberikan pada Gambar 8.
6.
control).
Program akan berhenti selama 1000
ms.
Setelah itu program kembali ke nomor 4.
Diagram alir untuk pembacaan sensor kelembaban
dan pemrosesannya diberikan pada Gambar 9.
a
?esp d._oerd per€utrrnft ktlaBbaiaa
Gambar 8. Diagram ,A,lk Pemrosesan Suhu
Penjelasan diagram alir pada Gambar 8:
1.
2.
l{ffii .*
Proses yang pertama kali dilakukatr adalah
menentukan definisi pin IIO (Data & Clock)
untuk komunikasi serial 2-wire. Dan deklarasi
variabel Temp sebagai tempat untuk
t-4O r
rffif} i{$u - ?51'i?*Bp'$.S01ffi}4t*di
menampung data pengukuran suhu.
Program menunggu selama 1000 ms, lalu
melakukan inisialisasi komrmikasi serial
Gambar 9. Diagram Alir PEnrosesan Kelembaban
125
KonferensiNasional Sistem Informasi 2012, STMIK - STIKOM Bali23-25 Pebruari 2012
Proses yang terjadi pada Gambar
diagram alir pada Gambar 8.
3.3 Fengujian Ilardware
9
03:17l,41 PM dan terakhir terjadi ketukan pada pukul
03:37:33 PM. Untuk mengetahui lama waktu pada
saat terjadi beberapa kali keh:katr adalah waktu
berakhimya ketukan dikurangi dengan waktu awal
ketukan, yaitu Awal ketukan 03:17:41 PM
sedangkan Akhir ketukan 03:37:33 PM, sehingga
diperoleh wakhr sampliag 19:52 menir
Jadi, dalam 19 menit 52 detrk terjadi 9 jungkitan
maka: 9 x 0,5 mm = 4.5 mm
Berarti tinggi hujan yaug terjadi dalam 19 menit 52
detik adalah 4.5 mm setata dengan 4500 liter/meter
kxbikTingkat ketelitian alat :
+ 0.5 mmuntuk curahhujan > 2 mm
+ 0 mm untuk curah hujan < 2 mm
sama dengan
Sistem
Pada pengujian sistem yaug dilalarkan adalah
peagukuran sensor cureh hujan, dan SHTII hujaa
Dalam pengujian pengukuran oleh SHTI I
digunakan pembanding pengukur suhu dan
kelembaban digital pada ruangan A sore dan pagi
hari, sedangkan pengukuran curah hujan dilakukan
di daerah Gunung baru pada saat terjadinya hujan-
A.
Pcngukuran CurahHujan
Pengukuran curah hujan dilahkan dengan cara:
Satu jungkitan (l kali klik) dikorversi menjadi
0,2 (sahran mm). Bila memungkinkan dapat
ditambahkan 2 buah pilihan konversi yairu; 0,2
mm atau 0,5 mm (menggrmakan jumper/switch)
dengan satuan millimeter (mm) Maksudnya 10
mm setara dengan 10 liter / m'.
Tipe manuaUpenakar curah hujan Push Button
menggrmakan prinsip pembagian antara volume
B.
r
Pengujian menggunakan alat pembanding
pengukur suhu dan kelembabm digital terhadap alat
hasil rancang bangun. Ruangan yang
ditampung dibagi
diukur
dilakukan padapagi hari pukul 07:30.
.
air hujan yang
Pengukuran Suhu dan Kelembahan
Cara pengujian: Kedua alat ukur diletakan
berdampingan di ruangan. Penguloran dimulai
setelah kedua alat menyala + 30 menit. ttri bertujuat
agar suhu dan kelembaban pada ruangan berada
luas
penampang/mulut penakar.
pada keadaan stabil saat pengambilan data
dilakukan. Pengukuran diambil dengan selang waktu
satu detik.
Hasil pengujian sensor suhu dan kelembaban
dapat dilihat pada Tabel 3.
Pengujian dilakukan pada saat terjadi hujan dengan
jarak antara alat dau PC + 6 miter, diperoleh data
seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengwan Curah Hujan
Tabel 3. Hasil Pengujian Suhu dan Kelembaban
Ketukan
Tanggal
Curah
Jam
No
Hujan
t
SUHU
SHT11
0.5
2
91712010
03:17:41PM
91712010
03:19:23 PM
STIHU
Pem
banding
KELEM
BABAN
KELEM
BABAN
SHTll
Pem
baading
10
70
70
70
74.24
25.1
15.91
5
1.5
91712010
03:20:57 PM
2
24.77
25.1
75_08
f
76.71
2
91712010
03:21:49 PM
4
24.42
24.63
25.r
4
25_t
76_51
2.5
9/7/2010
03:23:17 PM
75.82
70
6
24.88
24.86
2s.t
5
76.04
6
3
9l'7/2010
03:25:55 PM
7
u.s6
25.1
25.1
24.67
25,1
75.9
75.56
7
3.5
91712010
03:29:07 PM
9
24.55
25
1
7s.16
70
70
70
'70
l0
24.4
25.1
75.92
7{t
8
4
9l7l20to
03:35:21PM
9
4.5
9l7l20tt
03:37:33 PM
5
I
3.4 Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian perangkat
Pada Tabel
2
dapat dilihat pade
lunak
unflrk
rnemastikan apakah semua interface telah
Diketahui pada saat peftgxkuran cumh hujan tsrcatat
4.5 mm Catchment area + I km'z Menunjukan
banyaknya air hujan yang keluar dari awan dan
sampai bumi sebanyak:
I kmz x 4.5 mm: 4.500 liter/ meter kubik.
bekerja dengan baik sehingga dapat melakukan
permos€san data
dan komunikasi antara
mikrokontroler dan komputer PC.
sast
A. Pengujian Setting Port Serial
pengukuran, kehrkan pertama terjadi pada pukul
126
a
Konferensi Nasional Sistem lnformasi 2012, STMIK - STIKOM Eali23-25 Pebruari 2012
Pada pengujiafi setting
port $erial semua
Pada Garnbar 11 diberikan
parameter yang sudah dipilih akan tersimpan,
sehingga pada saat dimatikan dan dijalankan
kembali semua paral'neter yang sudah dipilih akan
tetap sepetti konfigurasi awal sebelum dimatikan.
Untr.r.k mengirim data dan mEnerima data dari
komputer ke rangkaian menggunakan po* serial
COMI, kecepatan transfer data (baudrate) 19200
bps, transmisi datanya 8 bits, stop bits yang dipilih
adalah
l. Adapun tampilan setting part serial
bagian-bagian
memo.box yang menuqiukan nilai-nilai dari data
seraial yang diterima. Tampilan memo.box sudah
menarnpilkan
input bertipe bilangan
desimal
sehingga dapat ditampilkan di dalam EditT.box.
EditS.box sampai Edir9.bax menampilkan nilai yang
dikirimkan mikrokontroler ke komputer PC.
Pada contoh program data logger, nilai yang
di
tercatat
dalam tabel suhu dan kelembaban
merupakan hasil peugolahan dari data loger melalui
data rerial yang masuk ke label edittexr
adalah
sebagai seperti pada Gambar 10.
4.
Perufup
Harapan yang dikemukan pada pendahuluan dapat
tercapai yaitu dengan berhasil melalrukan rancang
bangun Pemantau Curah Hujan, Suhu
dan
Kelembaban Udara Dilengkapi Perekam Database.
Sistem yang dibangun telah dapat
Gambar 10. Tampilan Pemilihan Serial Port
B.
kelembaban selama 2a
Pengujian program data logger
Berikut
ini
bekerja
memantau/mengukur curah hujan, suhu dan
kelembaban. Sistem dapat menampilkan graflk
history dan merekam data curah hujan, suhu dan
jur
seperti pada beberapa
hasil percobaan yang telah dilalokan
dilakukan pengujian fungsi data
Deftar Pustaka:
logger dari alarukur. Pengujian ini ditampilkan pada
coatoh program data logger di PC. Fungsi data
logger alat ukur akan aktif bila microcontroller
menerima daya,kemudian alat ukur mengirim hasil
pengukuran pada contoh progam data logger di PC
dengan susuuur: '*'. Curah hujan, Suhu dan
[]
[2]
Kelembaban. Data yang akan datang telah dihituag
[3]
oleh datalogger. Hasil
perhitungan ditampilkan pada contoh program data
logger, seperti Gambar 11 dibawah ini.
sebelum pengiriman
Eko Indriawan, 2AO8, Membangun Systent Andal
Dengan Delphf, Andi Yogyakarta.
Iswanto, 2008, Antarmuka Port Paralel dan Port
Serial Dengan Delphi
6 Compatible Sistem
Operasi Windaws, Gava Media Yogyakarta.
Madcoms, 2003, Pemrogranan Borland Delphi
7 (Jilid /), Andi, Yogyakarta.
[4] RS-232, Datasheet National
Semiconductor
Corp,l996.
[5J Sugiarto, Agus. 2002, Penetapan Dasat
[6]
Transducer dan Sensor, Kanisius Yogyakafia.
Willis J., !9ebster, J.,G, (1988),
Tompkins,
Interfacing Sensor To The IBM PC. Greal
Brihin: Prentice-Hall Inc.
[7] Wardhana,
L. 2006, Belajar
Sendiri
Mikrokontroler AYR Seri ATMega8535, AI{DI
Yogyakarta.
[8]
[9]
Yogyakrrta.
http:/iwww.atnel.com 2005 (Ooline), Diakses 14
Juni 2009.
Gambar 11. Hasil Pengujian Penerimaan Data
Meuggunakan Program Data Logger
Pada awal pengujian ini
Winoto, A. 2006, Belajar Mikrokontroler Atmel
AVR ATtiny23l3 step by step, Gava Media
[10]http://www.datasheetcatalog.com
(Online),
Diakses 19 Matet 2009.
I
mila'okontroler
mengirimkan 3 byte data yaitu:
o Data awal = *
I]
http://*rvrr.paraliax.com 2007 (Online), Diakses
l0 Februari 2009.
2] httn ://www.sensirion.comlen/downloadlhumidity
sensor/ SHTI l.htr, Diakses l0 September 2009.
I I 3 ] http ://www.sesnsirion. com/datasheet/pdf/reps,
II
r Curah Hujan : 0.00 ;tedihat pada memo.box
:26.35 ;terlihatpadamemo.box
r Suhu
r Kelembaban = 67.52 ;terlihat pada memo.box
r Data akhir = #
;terlihat pada memo.box
Diakses 10 Fehuari 2010.
127
a