Perancangan Alat Pemantauan Perubahan Suhu Air Danau Toba Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno
PERANCANGAN ALAT PEMANTAUAN PERUBAHAN
SUHU AIR DANAU TOBA BERBASIS
MIKROKONTROLER
ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR
ARIES D SEMBIRING
132406099
PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK INFORMATIKA
DEPARTEMEN MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGEAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN ALAT PEMANTAUAN PERUBAHAN
SUHU AIR DANAU TOBA BERBASIS
MIKROKONTROLER
ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
memperoleh gelar Ahli Madya
ARIES D SEMBIRING
132406099
PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK INFORMATIKA
DEPARTEMEN MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGEAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Perancangan Alat Pemantauan Perubahan Suhu
Air Danau Toba Berbasis Mikrokontroller
Arduino Uno
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
:
:
:
:
:
:
Tugas Akhir
Aries D Sembiring
132406099
Diploma 3 Teknik Informatika
Matematika
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan
Universitas Sumatera Utara
Alam
Disetujui
Medan ,
Juni 2016
Diketahui Oleh
Program Studi D3 Teknik Informatika
Ketua,
Dosen Pembimbing
Dr. Elly Rosmaini, M.Si
NIP. 196005201985032002
Sajadin Sembiring, M.CompSc
NIK. 73032311011001
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
INTERNET OF THINGS REAL TIME MONITORING
KUALITAS AIR DANAU TOBA
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan,
Juni 2016
ARIES D SEMBIRING
132406099
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul
Perancangan Alat Pemantauan Perubahan Suhu Air Danau Toba Berbasis
Mikrokontroller Arduino Uno ini tepat pada waktunya.
Selama penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bantuan,
dorongan, serta motivasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka pada
kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Tuhan Yang Maha Esa, Sang Khalik yang tidak pernah berhenti memberikan
berkat dan rahmat-Nya.
2. Ayahanda I. Sembiring dan Ibunda M.Ginting yang telah memberikan doa
dan dukungannya berupa semangat , motivasi secara terus menerus dan kasih
sayang yang sangat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Keluarga besar Sembiring mergana beserta Keluarga besar Ginting Mergana
yang selalu memberi dukungan dan pengetahuan yang berguna dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Sajadin Sembiring, M.CompSc yang telah membimbing dan
mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Prof. Dr. Tulus, Vordipl. Math., M.Si., Ph.D selaku Ketua Departemen
Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
7. Ibu Dr. Elly Rosmaini, M.Si, selaku Ketua Program Studi D3 Teknik
Informatika FMIPA.
8. Seluruh dosen program studi Diploma III Teknik Informatika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang
telah memberikan ilmu pengetahuannya kepada penulis.
9. Seluruh Karyawan/Pegawai Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu penulis
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Seluruh sahabat-sahabat penulis dari Kom A’13 terkhususnya Yan Chndara
Sagala, Andri M.L Pandiangan, Daniel Agus Sidabutar, Dian Yosepa Sinaga,
Sifu Lambok
11. Rekan-rekan seangkatan D3 Teknik Informatika A, B, C, D, E 2013
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga tugas akhir ini
dapat memberi manfaat dan menambah wawasan maupun pengetahuan kita.
iii
Universitas Sumatera Utara
Medan,
Penulis,
Juni 2013
Aries D Sembiring
NIM : 132406099
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pemantauan kualitas air Danau Toba masih dilakukan secara manual dengan cara
mengambil sampel dari beberapa titik dan melakukan pengujian pada
laboratorium. Metode ini sangat tidak efisien dari sisi biaya dan waktu besar
dalam pengerjaannya. Sehingga diperlukan sebuah metode lain dalam pemantauan
kualitas air Danau Toba secara otomatis, murah, akurat dan real time. Untuk
memecahkan pemasalahan yang ada saat ini dibutuhkan sebuah alat untuk
mengatasi permasalahan mengenai pemantauan kualitas air Danau Toba. Dengan
menggunakan mikrokontroler arduino salah satu teknologi yang lagi berkembang
saat ini dalam pembuatan alat ukur. Diharapkan dalam pembuatan alat ukur ini
dapat membantu masyarakat dalam pemantauan kualitas air Danau Toba secara
cepat, akurat dan real time dengan biaya murah.
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Monitoring for the quality of water at Lake Toba is still done manually by taking
samples from several points and perform tests at the laboratory. This method is
very inefficient in terms of costs and big time in the process. So, we need a
another method to monitoring the water quality of Lake Toba automatically ,
inexpensive, accurate and real time . To solve the existing problem needed a tool
to address the problem of water quality monitoring of Lake Toba . By using a
microcontroller arduino and apply the concept of the as one of the technologies
that is more developed today in the manufacture of measuring tools . Expected in
the manufacture of measuring tools can help communities in monitoring the water
quality of Lake Toba quickly , accurately and in real time at a low cost .
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1.
BAB 2.
BAB 3.
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metodologi Penulisan
1.7 Sistematika Penulisan
1
3
4
4
4
5
6
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor Suhu DS18B20
2.2 Mikrokontroller Arduino Uno
2.3 Perangkat Lunak(Arduino IDE)
2.4 Otomatis Tombol Reset
2.5 Catu Daya
2.6 Bahasa Pemrograman Arduino
2.7 Syntax
2.8 Pin Digital
2.9 Pin Analog
2.10 Real Time Clock
2.11 Android Smartphone
2.12 Versi Android
2.13 Perancangan PCB(Printed Circuit Board)
2.13.1 Pembuatan Lay Out PCB
3.13.2 Pembuatan Jalur PCB
2.13.3 Proses Pembuatan PCB
3.13.4 Pemasangan Komponen
2.14 Resistor
7
10
12
13
14
15
15
18
19
20
20
21
22
22
23
23
24
25
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Spesifikasi Perancangan
26
vii
Universitas Sumatera Utara
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
BAB 4.
BAB 5.
Rancangan Penelitian
Diagram Blok Rangkaian
Rangkaian Sensor Suhu DS18B20
Arduino Uno
Rancangan Program Aplikasi Penampil Suhu
Diagram Alir
27
28
29
30
31
32
IMPLEMENTASI SISTEM
4.1 Pengujian Koneksi Alat Pemantauan Suhu dengan Komputer
4.2 Pengujian Program Aplikasi Tampilan Suhu Pada Android
4.3 Pengujian Penyimpanan Data Pada Aplikasi Suhu
4.4 Pengujian Pengukuran Jarak Antara Transmiter dan Reciver
4.6 Pengujian Power Supply
4.7 Pengujian Program
4.8 Pengujian Alat Keseluruhan
34
34
34
36
37
37
40
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
44
44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Sensor Suhu DS18B20
Papan Board Arduino
Tampilan Framework Arduino Uno
Diagram Blok Rangkain
Rangkaian Sensor Suhu
Konfigurasi Pin Arduino
Rancangan Aplikasi Penampil Suhu
Flowchart
Tampilan Koneksi Alat Pada Hyperterminal
Tampilan Aplikasi Suhu
Tampilan Data yang Disimpan
Alat Pemantauan Suhu Air Yang Diuji
9
11
13
27
28
29
30
32
33
34
35
41
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.2
Data Pengukuran Jarak antara Transmiter dan Receiver
Tabel Pengukuran Suhu Air di Ajibata
Tabel Pengukuran Suhu Air di Simanindo
36
41
43
ix
Universitas Sumatera Utara
SUHU AIR DANAU TOBA BERBASIS
MIKROKONTROLER
ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR
ARIES D SEMBIRING
132406099
PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK INFORMATIKA
DEPARTEMEN MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGEAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN ALAT PEMANTAUAN PERUBAHAN
SUHU AIR DANAU TOBA BERBASIS
MIKROKONTROLER
ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
memperoleh gelar Ahli Madya
ARIES D SEMBIRING
132406099
PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK INFORMATIKA
DEPARTEMEN MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGEAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Perancangan Alat Pemantauan Perubahan Suhu
Air Danau Toba Berbasis Mikrokontroller
Arduino Uno
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
:
:
:
:
:
:
Tugas Akhir
Aries D Sembiring
132406099
Diploma 3 Teknik Informatika
Matematika
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan
Universitas Sumatera Utara
Alam
Disetujui
Medan ,
Juni 2016
Diketahui Oleh
Program Studi D3 Teknik Informatika
Ketua,
Dosen Pembimbing
Dr. Elly Rosmaini, M.Si
NIP. 196005201985032002
Sajadin Sembiring, M.CompSc
NIK. 73032311011001
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
INTERNET OF THINGS REAL TIME MONITORING
KUALITAS AIR DANAU TOBA
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan,
Juni 2016
ARIES D SEMBIRING
132406099
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul
Perancangan Alat Pemantauan Perubahan Suhu Air Danau Toba Berbasis
Mikrokontroller Arduino Uno ini tepat pada waktunya.
Selama penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bantuan,
dorongan, serta motivasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka pada
kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Tuhan Yang Maha Esa, Sang Khalik yang tidak pernah berhenti memberikan
berkat dan rahmat-Nya.
2. Ayahanda I. Sembiring dan Ibunda M.Ginting yang telah memberikan doa
dan dukungannya berupa semangat , motivasi secara terus menerus dan kasih
sayang yang sangat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Keluarga besar Sembiring mergana beserta Keluarga besar Ginting Mergana
yang selalu memberi dukungan dan pengetahuan yang berguna dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Sajadin Sembiring, M.CompSc yang telah membimbing dan
mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Prof. Dr. Tulus, Vordipl. Math., M.Si., Ph.D selaku Ketua Departemen
Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
7. Ibu Dr. Elly Rosmaini, M.Si, selaku Ketua Program Studi D3 Teknik
Informatika FMIPA.
8. Seluruh dosen program studi Diploma III Teknik Informatika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang
telah memberikan ilmu pengetahuannya kepada penulis.
9. Seluruh Karyawan/Pegawai Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu penulis
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Seluruh sahabat-sahabat penulis dari Kom A’13 terkhususnya Yan Chndara
Sagala, Andri M.L Pandiangan, Daniel Agus Sidabutar, Dian Yosepa Sinaga,
Sifu Lambok
11. Rekan-rekan seangkatan D3 Teknik Informatika A, B, C, D, E 2013
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga tugas akhir ini
dapat memberi manfaat dan menambah wawasan maupun pengetahuan kita.
iii
Universitas Sumatera Utara
Medan,
Penulis,
Juni 2013
Aries D Sembiring
NIM : 132406099
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pemantauan kualitas air Danau Toba masih dilakukan secara manual dengan cara
mengambil sampel dari beberapa titik dan melakukan pengujian pada
laboratorium. Metode ini sangat tidak efisien dari sisi biaya dan waktu besar
dalam pengerjaannya. Sehingga diperlukan sebuah metode lain dalam pemantauan
kualitas air Danau Toba secara otomatis, murah, akurat dan real time. Untuk
memecahkan pemasalahan yang ada saat ini dibutuhkan sebuah alat untuk
mengatasi permasalahan mengenai pemantauan kualitas air Danau Toba. Dengan
menggunakan mikrokontroler arduino salah satu teknologi yang lagi berkembang
saat ini dalam pembuatan alat ukur. Diharapkan dalam pembuatan alat ukur ini
dapat membantu masyarakat dalam pemantauan kualitas air Danau Toba secara
cepat, akurat dan real time dengan biaya murah.
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Monitoring for the quality of water at Lake Toba is still done manually by taking
samples from several points and perform tests at the laboratory. This method is
very inefficient in terms of costs and big time in the process. So, we need a
another method to monitoring the water quality of Lake Toba automatically ,
inexpensive, accurate and real time . To solve the existing problem needed a tool
to address the problem of water quality monitoring of Lake Toba . By using a
microcontroller arduino and apply the concept of the as one of the technologies
that is more developed today in the manufacture of measuring tools . Expected in
the manufacture of measuring tools can help communities in monitoring the water
quality of Lake Toba quickly , accurately and in real time at a low cost .
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1.
BAB 2.
BAB 3.
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metodologi Penulisan
1.7 Sistematika Penulisan
1
3
4
4
4
5
6
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor Suhu DS18B20
2.2 Mikrokontroller Arduino Uno
2.3 Perangkat Lunak(Arduino IDE)
2.4 Otomatis Tombol Reset
2.5 Catu Daya
2.6 Bahasa Pemrograman Arduino
2.7 Syntax
2.8 Pin Digital
2.9 Pin Analog
2.10 Real Time Clock
2.11 Android Smartphone
2.12 Versi Android
2.13 Perancangan PCB(Printed Circuit Board)
2.13.1 Pembuatan Lay Out PCB
3.13.2 Pembuatan Jalur PCB
2.13.3 Proses Pembuatan PCB
3.13.4 Pemasangan Komponen
2.14 Resistor
7
10
12
13
14
15
15
18
19
20
20
21
22
22
23
23
24
25
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Spesifikasi Perancangan
26
vii
Universitas Sumatera Utara
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
BAB 4.
BAB 5.
Rancangan Penelitian
Diagram Blok Rangkaian
Rangkaian Sensor Suhu DS18B20
Arduino Uno
Rancangan Program Aplikasi Penampil Suhu
Diagram Alir
27
28
29
30
31
32
IMPLEMENTASI SISTEM
4.1 Pengujian Koneksi Alat Pemantauan Suhu dengan Komputer
4.2 Pengujian Program Aplikasi Tampilan Suhu Pada Android
4.3 Pengujian Penyimpanan Data Pada Aplikasi Suhu
4.4 Pengujian Pengukuran Jarak Antara Transmiter dan Reciver
4.6 Pengujian Power Supply
4.7 Pengujian Program
4.8 Pengujian Alat Keseluruhan
34
34
34
36
37
37
40
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
44
44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Sensor Suhu DS18B20
Papan Board Arduino
Tampilan Framework Arduino Uno
Diagram Blok Rangkain
Rangkaian Sensor Suhu
Konfigurasi Pin Arduino
Rancangan Aplikasi Penampil Suhu
Flowchart
Tampilan Koneksi Alat Pada Hyperterminal
Tampilan Aplikasi Suhu
Tampilan Data yang Disimpan
Alat Pemantauan Suhu Air Yang Diuji
9
11
13
27
28
29
30
32
33
34
35
41
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.2
Data Pengukuran Jarak antara Transmiter dan Receiver
Tabel Pengukuran Suhu Air di Ajibata
Tabel Pengukuran Suhu Air di Simanindo
36
41
43
ix
Universitas Sumatera Utara