RANCANG BANGUN APLIKASI UNTUK KONFIGURAS
RANCANG BANGUN APLIKASI UNTUK KONFIGURASI OTOMATIS PENGGUNAAN SENSOR PADA ARDUINO
Tugas Akhir
Disampaikan Sebagai Bagian Dari Persyaratan Kelulusan Diploma 3
Program Studi Teknik Komputer
Oleh:
Daniel Panjaitan
Veronica G R Napitupulu
Rony David Ferdinand S.
Institut Teknologi Del
Halaman ini sengaja dikosongkan
Lembar Pengesahan Tugas Akhir Institut Teknologi Del RANCANG BANGUN APLIKASI UNTUK KONFIGURASI OTOMATIS PENGGUNAAN SENSOR PADA ARDUINO
Oleh:
Daniel Panjaitan
Veronica G R Napitupulu
Rony David Ferdinand S.
Sitoluama, Juli 2016 Pembimbing
Deni Lumbantoruan, S.T, M.Eng NIDN. 0114017901
Dinyatakan memenuhi syarat dan karenanya disetujui dan disahkan sebagai
Laporan Tugas Akhir Diploma 3 Program Studi Teknik Komputer Institut Teknologi Del
Prakata
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat yang diberikan kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memberikan informasi bagi pembaca mengenai implementasi Rancang Bangun Aplikasi untuk Konfigurasi Otomatis Penggunaan Sensor pada Arduino . Laporan Tugas Akhir ini merupakan sebagai bagian syarat kelulusan Diploma III Institut Teknologi Del. Penulis menyampaikan terima kasih kepada Bapak Deni Lumbantoruan sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan saran, bimbingan dan arahan kepada penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Albert Sagala dan Bapak Marojahan Sigiro sebagai dosen penguji Tugas Akhir ini dan kepada koordinator Tugas Akhir atas saran yang diberikan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada orang tua, teman sejawat dan semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan selama pengerjaan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam laporan Tugas Akhir ini, oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan laporan ini dimasa mendatang.
Sitoluama, Juli 2016
Daniel Panjaitan Veronica G R Napitupulu Rony David Ferdinand S.
Abstrak
Pada era modern sekarang ini, telah banyak dikembangkan sistem yang bertujuan untuk melakukan otomatisasi pertanian secara terintegrasi dengan menggunakan sistem tertanam dan aplikasi berbasis web maupun mobile. Oleh karena perkembangan ini, pertanian pada era modern mampu dioptimalkan dikarenakan sistem tersebut mampu melakukan pemantauan dan pengontrolan secara lebih realtime dan efisien.
Akan tetapi, perkembangan teknologi ini hanya berdasarkan pada perkembangan sistem yang statis dengan hanya memikirkan bahwa sistem yang akan dibangun hanya ditujukan untuk melakukan satu fungsi tertentu. Sebagai contoh sebuah sistem dikembangkan hanya untuk melakukan penyiraman otomatis jika suhu udara meningkat. Sistem ini tidak dapat digunakan jika pihak terkait ingin melakukan penyiraman otomatis jika kadar pH tanah berubah.
Karena itu, penulis mencoba untuk mengembangkan sistem yang akan melakukan otomatisasi dengan menambahkan kemampuan fleksibilitas sistem dalam penggunaan sensor. Sistem terdiri dari gabungan sistem tertanam yang menggunakan sensor, aktuator dan sebuah aplikasi berbasis web yang digunakan sebagai antarmuka pengguna. Sistem ini akan mengatur pengukuran kondisi, melakukan aktuasi, menampilkan informasi serta melakukan konfigurasi sensor.
Bagian sistem tertanam yang akan dibangun harus mampu memberikan kemampuan dalam fleksibilitas penggunaan sensor. Dimana pengguna dapat menggunakan berbagai jenis sensor secara langsung pada sistem dengan konfigurasi minimum yang dilakukan oleh pengguna melalui aplikasi berbasis web yang disediakan. Hasil observasi keadaan lingkungan yang diberikan oleh sistem tertanam melalui sensor yang digunakan akan ditampilkan pada aplikasi berbasis web yang telah disediakan
Dengan adanya sistem ini, diharapkan dapat membantu pihak petani dalam memantau dan mengendalikan kondisi lahan pertanian dengan kemampuan penggunaan sensor secara fleksibel pada sistem yang telah dibuat.
Kata Kunci: mikrokontroler, pemantauan, sensor, konfigurasi otomatis, aktuasi.
Bab I Pendahuluan
Pada bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang, tujuan pelaksanaan, ruang lingkup, tahapan penelitian dan sistematika penyajian Tugas Akhir.
1.1 Latar Belakang
Pada era modern sekarang ini, telah banyak dikembangkan sistem yang mampu melakukan otomatisasi pertanian secara terintegrasi dengan menggunakan sistem tertanam dan aplikasi berbasis web maupun mobile, sehingga hasil pertanian mampu dioptimalkan. Sistem yang dikembangkan telah mampu melakukan pemantauan dan pengendalian lahan pertanian secara realtime dan lebih efisien.
Kebanyakan pengembangan sistem saat ini berorientasi pada pengembangan sistem yang bertujuan untuk melakukan suatu fungsi spesifik tanpa dapat dimodifikasi oleh pengguna. Sebagai contoh, suatu sistem dikembangkan hanya untuk melakukan penyiraman otomatis dengan tolok ukur perubahan suhu lingkungan. Sistem yang dikembangkan tersebut tidak akan dapat digunakan jika pengguna ingin melakukan penyiraman otomatis dengan menggunakan tolok ukur perubahan kelembaban udara dari lingkungan.
Didasari oleh permasalahan di atas, penulis mencoba untuk mengembangkan suatu sistem yang mengintegrasikan sistem tertanam dengan sebuah aplikasi berbasis web. Sistem yang dikembangkan akan mampu melakukan otomatisasi observasi dan kontrol terhadap lingkungan dimana sistem tersebut digunakan dan juga mampu memberikan kemampuan kefleksibelan penggunaan sensor sesuai dengan kebutuhan pengguna. Dengan kemampuan ini, permasalahan yang dialami oleh pengguna dengan sistem sebelumnya akan dapat diselesaikan.
Kefleksibelan penggunaan sensor yang dikembangkan pada sistem ini akan memampukan pengguna untuk menggunakan berbagai jenis sensor sesuai dengan kebutuhan dengan konfigurasi minimum melalui aplikasi berbasis web yang disediakan. Hasil observasi keadaan lingkungan yang diberikan oleh sistem tertanam melalui sensor yang digunakan akan ditampilkan pada aplikasi berbasis web yang telah disediakan.
Dengan adanya sistem ini, diharapkan dapat membantu pihak petani ataupun pengguna dalam memantau dan mengontrol kondisi lahan pertanian dengan kemampuan penggunaan sensor secara fleksibel pada sistem yang telah dibangun.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari Tugas Akhir ini adalah:
1 Membangun sebuah sistem terintegrasi dengan menggunakan sistem tertanam yang berguna untuk melakukan observasi dan kontrol kondisi lingkungan secara realtime. Sistem akan memberikan kemampuan dalam kefleksibelan penggunaan sensor untuk observasi dengan konfigurasi minimum yang diberikan pengguna melalui aplikasi berbasis web yang disediakan.
2 Membangun sebuah aplikasi berbasis web yang dapat digunakan sebagai antarmuka pengguna terhadap informasi hasil observasi keadaaan lingkungan dan sebagai antarmuka konfigurasi sistem tertanam dan sensor yang digunakan.
3 Memberikan solusi pemantauan dan kontrol kondisi dan distribusi air pada tanaman melalui aktuasi yang dilakukan oleh sistem.
1.3 Lingkup
Ruang lingkup pengerjaan Tugas Akhir ini adalah:
1. Sistem tertanam akan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno, Arduino Ethernet shield dan sensor yang berhubungan dengan pertanian.
2. Aplikasi berbasis web yang dibangun dikembangkan dengan bahasa pemrograman PHP dan framework YII2.
3. Sensor yang akan digunakan pada sistem yang akan dibangun adalah sensor Kelembaban Tanah, sensor Suhu (LM35) dan sensor Kelembaban Udara (DHT11).
4. Aktuasi yang akan dilakukan oleh sistem adalah aktuasi pengairan lahan dengan menggunakaan selenoid valve.
1.4 Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian yang dilakukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Pengumpulan Data Pengumpulan data bertujuan untuk dapat mengumpulkan data yang lengkap dan akurat
sehingga data tersebut dapat digunakan dalam penyusunan tugas akhir. Metode yang digunakan dalam pengumpulan data pada tugas akhir ini adalah:
a. Studi Pustaka Metode pengumpulan data dengan cara membaca jurnal, buku, artikel maupun
makalah yang berkaitan dengan subjek penelitian untuk mendapatkan konsep teori mengenai masalah yang ingin diteliti serta mencari sumber data dari internet maupun perpustakaan.
b. Metode Observasi Pengumpulan data secara langsung pada objek yang diteliti.
2. Analisis dan Desain Metode yang dilakukan untuk menganalisis data yang telah didapat dan membuat desain
sistem yang akan dibangun.
3. Implementasi Melakukan implementasi berdasarkan analisis dan desain yang telah dilakukan.
4. Dokumentasi Bertujuan untuk mendokumentasikan pengerjaan Tugas Akhir.
1.5 Sistematika Penyajian
Secara garis besar dokumen ini disajikan dalam enam bab Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika berikut:
Bab I Pendahuluan Berisi pendahuluan berupa latar belakang, tujuan dan pendekatan yang dilakukan dalam
pengerjaan Tugas Akhir. Bab II Tijauan Pustaka Berisi rangkuman informasi yang didapatkan dari berbagai pustaka yang berhubungan
dengan topik kajian dalam Tugas Akhir untuk membantu dan memperluas pemahaman mengenai topik Tugas Akhir.
Bab III Analisis dan Perancangan Berisi analisis data yang dikumpulkan dan tahapan-tahapan yang dirancang berdasarkan
analisis data yang telah dilakukan. Pada bab ini dijelaskan mengenai perancangan dokumen. Bab IV Implementasi Berisi pengerjaan dan implemetasi dari analisis dan perancangan yang telah dibuat. Bab V Pengujian Berisi hasil yang didapatkan dari implementasi, yaitu aplikasi web dan perangkat keras
sistem. Pengujian terhadap hasil implementasi dilakukan pada bab ini. Bab VI Kesimpulan dan Saran Berisi kesimpulan yang didapat dari pengerjaan Tugas Akhir dan saran yang diberikan untuk
pengerjaan topik ini di masa mendatang.
Bab II Tinjauan Pustaka
Pada bab ini diuraikan dasar teori dan perangkat yang akan digunakan pada pengerjaan Tugas Akhir, yakni mengenai teori distribusi air serta perangkat yang digunakan.
2.1 Landasan Teori
Pada bagian landasan teori ini akan diuraikan secara ringkas mengenai komponen – komponen utama yang digunakan dalam Rancang Bangun Aplikasi untuk Konfigurasi Otomatis Penggunaan Sensor pada Arduino.
2.1.1 Sistem Tertanam
Sistem tertanam merupakan computing device yang didesain dengan tujuan tertentu secara spesifik untuk melakukan fungsi tertentu. Sistem tertanam terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi mikroprosesor atau mikrokontroler dengan penambahan memori eksternal, I/O dan komponen lainnya seperti sensor, keypad, LED, LCD, dan berbagai macam aktuator lainnya. Perangkat lunak sistem tertanam merupakan penggerak pada sistem. Sebagian besar perangkat lunak sistem tertanam memiliki program aplikasi yang spesifik yang didukung oleh Real Time Operating System (RTOS). Perangkat lunak embedded biasanya disebut firmware karena perangkat lunak tipe ini dimuat ke ROM, EPROM atau memory Flash. Sekali program dimasukkan kedalam perangkat keras maka tidak akan pernah berubah kecuali diprogram ulang.
2.1.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip terintegrasi yang biasanya menjadi bagian dari sebuah embedded system (sistem yang didesain untuk melakukan satu atau lebih fungsi khusus yang real time). Mikrokontroler terdiri dari CPU, Memory, I/O port dan timer seperti sebuah komputer standar, tetapi karena didesain hanya untuk menjalankan satu fungsi yang spesifik dalam mengatur sebuah sistem, mikrokontroler ini bentuknya sangat kecil dan sederhana dan mencakup semua fungsi yang diperlukan pada sebuah chip tunggal.
Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor, yang merupakan sebuah chip untuk tujuan umum yang digunakan untuk membuat sebuah komputer multi fungsi atau perangkat yang membutuhkan beberapa chip untuk menangani berbagai tugas. Mikrokontroler dimaksudkan untuk menjadi mandiri dan independen, dan berfungsi sebagai komputer khusus yang kecil.
Keuntungan besar dari mikrokontroler dibandingkan dengan menggunakan mikroprosesor adalah jumlah komponen dan biaya desain dari item yang dikendalikan dapat ditekan seminimum mungkin. Mikrokontroler biasanya didesain menggunakan teknologi CMOS (Complemantary Metal Oxide Semiconductor), sebuah teknologi pembuatan chip terintegrasi (IC) efisien yang menggunakan daya kecil dan lebih kebal terhadap lonjakan listrik dibandingkan teknik yang lain.
2.1.3 Aplikasi Berbasis Web
Aplikasi web merupakan aplikasi yang diakses mengunakan web browser melalui jaringan internet atau intranet. Aplikasi web juga merupakan suatu perangkat lunak komputer yang dikodekan dalam bahasa pemrograman yang mendukung perangkat lunak berbasis web seperti HTML, JavaScript, CSS, Ruby, Python, Php, Java dan bahasa pemrograman lainnya.
Terdapat 2 bagian pokok dalam aplikasi web, yang pertama adalah sisi client dan yang kedua adalah sisi server, sisi client dalam hal ini adalah PC atau bisa juga perangkat mobile yang terhubung kejaringan internet. Client dapat mengakses aplikasi web melalui web browser seperti internet explorer, mozila firefox, google chrome, opera dan lain-lain, sedangkan server adalah perangkat komputer dengan spesifikasi yang digunakan untuk menyimpan aplikasi web beserta database server yang siap untuk diakses oleh client. Client bertugas meminta halaman web server melalui web browser, web browser akan meneruskannya ke server dimana aplikasi Web berada. Komputer server akan mengolah permintaan dari client, ketika halaman web yang diminta ditemukan maka komputer server akan mengirimkannya ke komputer client dan halaman web yang diminta akan ditampilkan pada web browser di komputer client.
Pada sistem yang akan dibangun, Aplikasi berbasis web akan digunakan sebagai antarmuka pengguna yang menyediakan informasi hasil observasi keadaan lingkungan (suhu, kelembaban udara dan kelembaban tanah) dalam bentuk grafik maupun tabel dan juga digunakan sebagai antarmuka pengguna untuk konfigurasi penggunaan sensor maupun aktuator pada sistem.
2.2 Perangkat Keras (Hardware)
Pada subbab ini akan dijelaskan perangkat keras (hardware) yang digunakan seperti Arduino Uno, dan beberapa jenis-jenis sensor dalam pertanian yang dapat digunakan pada sistem yaitu Sensor Kelembaban Tanah (Soil Moisture), Sensor Kelembaban Udara (Humidity), dan Sensor Suhu (DHT11).
2.2.1 Arduino Uno
Arduino uno merupakan mikrokontroler yang akan digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini. Arduino uno adalah board mikrokontroler berbasis Atmega328.
2.2.1.1 Overview
Arduino uno memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power , ICSP header, dan tombol reset. Arduino dapat digunakan dengan menghubungkan board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB.
Gambar 1 Tampilan depan Arduino Uno
Gambar 2 Tampilan Belakang Arduino Uno
Uno adalah board USB Arduino yang terbaru dan sebagai model referensi untuk platform Arduino. Indeks board Arduino dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1 Indeks Board Arduino
Operating Voltage
Input voltage
7-12V
Input Voltage (limits)
6-20V
Digital I/O Pins
14 (of which 6 provide PWM output)
Analog input Pins
DC Current per I/O Pin
40 mA
DC Current for 3.3V Pin
50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
Arduino Uno diaktifkan dengan menghubungkan ke catu daya eksternal dengan menggunakan koneksi USB. Eksternal (non-USB) daya dapat berasal dari AC ke adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan menghubungkan plug jack pusat-positif konektor POWER.
Daya yang dibutuhkan oleh board Arduino Uno adalah 7-12 volt. Jika daya yang diberikan pada Arduino kurang dari 7 volt, maka Arduino dapat beroperasi dengan menggunakan pin 5 volt tetapi tidak stabil. Jika diberi daya lebih dari 12 volt, maka dapat merusak board Arduino Uno.
Pada Arduino Uno juga terdapat pin listrik yaitu:
1. Vin, yaitu tegangan masukan ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lain).
2. 5V, catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lain.
3. 3.3V, dihasilkan oleh regulator on-board.
4. GND, yaitu pin ground.
5. IOREF merupakan pin board Arduino yang menyediakan tegangan agar mikrokontroler dapat beroperasi.
2.2.1.3 Memori
Atmega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader), 2KB dari SRAM dan IKB EEPROM.
2.2.1.4 Input dan Output
Arduino memiliki 14 pin yang dapat digunakan sebagai input maupun output dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead() yang bekerja pada daya 5 volt . Setiap pin dapat memberi atau menerima maksimum 40 mA.
Beberapa pin memiliki fungsi khusus sebagai berikut.
1. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan dengan pin yang berkaitan dengan chip Serial Atmega8U2 USB-to-TTL.
2. External Interrupts: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai rendah dengan perubahan nilai.
3. PWM: pin 3,5,6,9,10 yaitu menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite() .
4. SPI: pin 10 (SS), 11 (Mosi), 13 (SCK) yang mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.
5. LED: pin 13. Ada built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH, maka LED akan ON dan ketika pin bernilai LOW, maka LED akan OFF.
Selain pin digital, Arduino Uno juga memiliki 6 pin analog yang berlabel A0 sampai A5, dimana masing-masing pin menyediakan nilai 10 bit, yaitu 1024 nilai yang berbeda. Selain daripada itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
1. I2C: A4(SDA) dan A5(SCL). Mendukung komunikasi I2C dengan menggunakan Wire library .
2. AREF: sumber tegangan untuk input analog dengan menggunakan fungsi analogReference() .
3. Reset: untuk mereset mikrokontroler.
2.2.1.5 Komunikasi
Arduino Uno dapat berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain ataupun mikrokontroler lain. Atmega328 menyediakan UART TTL (5v) untuk berkomunikasi secara serial yang tersedia di pin 0 (RX) dan 1 (TX). Atmega16U2 pada board menghubungkan komunikasi serial melalui USB dan sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2 menggunakan driver USB standar COM. Namun, pada Windows diperlukan sebuah file inf. Pada perangkat lunak Arduino terdapat monitor serial yang digunakan untuk memonitor data sederhana yang dikirim ke atau dari board Arduino. LED RX dan TX di board berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1).
2.2.2 Sensor Kelembaban Tanah (Soil Moisture) Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air di dalam
tanah (moisture).
2.2.2.1 Overview
Sensor soil moisture adalah sensor kelembaban tanah yang bekerja dengan prinsip membaca jumlah kadar air dalam tanah di sekitarnya. Sensor ini merupakan sensor dengan teknologi rendah namun ideal untuk memantau kadar air tanah untuk tanaman. Sensor ini menggunakan dua konduktor untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca nilai resistensi untuk mendapatkan tingkat kelembaban. Lebih banyak air dalam tanah akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (nilai resistensi lebih besar), sedangkan tanah kering akan mempersulit untuk menghantarkan listrik (nilai resistensi kurang).
Sensor soil moisure dalam penerapannya membutuhkan daya sebesar 3,3v atau 5v dengan keluaran tegangan sebesar 0-4,2v. Sensor ini mampu membaca kadar air yang memiliki 3 kondisi yaitu:
1. 0 ~ 300: tanah kering/ udara bebas
2. 300 ~700: tanah lembab
3. 700 ~950: di dalam air
Gambar 3 Sensor Soil Moisture
2.2.2.2 Konfigurasi Pin Soil Moisture
Sensor ini memiliki 3 pin yang terdiri dari pin ground, 5v dan data. Pada Gambar 4. dijelaskan mengenai pin sensor soil moisture.
Gambar 4 Konfigurasi Pin Soil Moisture
2.2.2.3 Skema Kerja Sensor Kelembaban Tanah (Soil Moisture)
Pengujian sensor ini membutuhkan input-an 5V DC dengan menghubungkan Pin A0 dengan pengalokasian sesuai program yang dibuat pada Arduino.
Gambar 5 Skema Kerja Sensor Soil Moisture
2.2.3 Sensor Suhu (IC LM35)
IC LM35 berfungsi untuk mengkonversi besaran suhu yang ditangkap menjadi besaran tegangan. Sensor ini memiliki tingkat kepresisian yang tinggi, namun sangat sederhana dengan hanya memiliki 3 buah kaki. Kaki pertama IC LM35 dihubung ke Pin 5v, kaki kedua sebagai Output (Analog Pin), dan kaki ketiga dihubungkan ke Ground. IC LM35 memiliki batas pengukuran dari 0 - 100 derajat Celcius.
2.2.3.1 Overview
IC LM 35 merupakan sensor suhu berupa chip IC yang dapat digunakan untuk mengetahui temperatur objek atau ruangan. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperatur menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5v dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Sensor LM35 ini memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibanding dengan sensor suhu yang lain. Sensor suhu ini pada umumnya memiliki kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah.
Gambar 6 Sensor Suhu (LM 35)
2.2.3.2 Perhitungan Pin Sensor LM 35
Sensor suhu LM35 yang mempunyai 3 pin seperti LM35-DZ, LM35-DH dan LM35-DP setiap pin mempunyai fungsi masing-masing diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau kaki tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0V sampai dengan 1,5V dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4V sampai 30V. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut:
VLM35 = 10 mV/ °C
Gambar 7 di bawah ini adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajat celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 °C. Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32°C. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional (opamp) dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.
Gambar 7 Skema Dasar IC LM 35
2.2.3.3 Karakteristik IC LM35
Karakteristik sensor suhu LM35 antara lain sebagai berikut :
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.2.3.4 Prinsip Kerja Sensor LM35
Sensor LM35 akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC. Setiap perubahan akan merubah tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan benda, akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.
Tahapan kerja sensor LM35 adalah sebagai berikut:
1. Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu.
2. Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
3. Pada seri LM35 Vout = 10 mV/ °C, dalam arti tiap perubahan 1 °C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10 mV.
2.2.4 Sensor Kelembaban Udara (DHT11)
DHT11 merupakan sensor suhu dan sensor kelembaban udara dimana dilengkapi suhu & kelembaban sensor kompleks dikalibrasi dengan output sinyal digital. Dengan menggunakan teknik khusus digital-signal-akuisisi, teknologi suhu dapat melakukan penginderaan kelembaban, memastikan keandalan yang tinggi dan stabilitas jangka panjang yang sangat baik. Sensor ini mencakup pengukuran kelembaban resistif-jenis komponen dan komponen DHT11 merupakan sensor suhu dan sensor kelembaban udara dimana dilengkapi suhu & kelembaban sensor kompleks dikalibrasi dengan output sinyal digital. Dengan menggunakan teknik khusus digital-signal-akuisisi, teknologi suhu dapat melakukan penginderaan kelembaban, memastikan keandalan yang tinggi dan stabilitas jangka panjang yang sangat baik. Sensor ini mencakup pengukuran kelembaban resistif-jenis komponen dan komponen
2.2.4.1 Overview
Suhu dan kelembapan udara yang akan di-monitor dan dikontrol dalam lingkungan pertanian bergantung pada jenis tanamannya. Contohnya beberapa jenis tanaman tropis tidak akan tumbuh dengan baik pada suhu di bawah 20 C atau di atas 30C. Umumnya, suhu minimum adalah 20 C, dan pada siang hari suhu ruangan akan bertambah panas. Untuk itu sistem ventilasinya harus bekerja baik saat mencapai suhu panas yang berlebih. Untuk mendinginkan dan menstabilkan kembali suhu dalam lingkungan pertanian.
Kelembapan udara merupakan unsur lain bagi tanaman untuk tumbuh dengan optimum. Beberapa sumber mengatakan bahwa kelembaban normal pada lingkungan pertanian, yaitu sekitar 80 %RH. Pengaruh suhu terhadap kelembapan sangat sensitif, suhu udara yang hangat dapat menampung uap air dengan baik. Tiap kenaikan suhu 10 C, volume uap air maksimum dalam udara hampir dua kali lipat.
2.2.4.2 Rumus Perhitungan pada DHT11
Ketika udara dari suatu suhu tertentu dipenuhi dengan air seperti contoh saat hujan, kita dapat mengasumsikan tingkat kelembapannya 100% RH (relative humidity). Relative humidity merupakan kepadatan uap air yang ada di udara ketika terjadi perubahan suhu pada skala
tertentu. Perubahan tersebut dapat dirumuskan pada persamaan: x100% dimana : H = tingkat kelembapan dalam % RH
VdL = kepadatan uap air saat suhu minimum (aktual) dalam g/m3 VdH = kepadatan uap air saat suhu maksimal (saturasi) dalam g/m3
Gambar 8 Sensor DHT11
2.2.4.3 Skema Kerja Sensor DHT11
Pengujian sensor ini membutuhkan input-an 5V DC dengan menghubungkan Pin A0 dengan pengalokasian sesuai program yang dibuat pada Arduino
Gambar 9 Skema Kerja Sensor DHT11
Pada DHT11, fitur kalibrasi yang dimiliki sangat akurat dari kelembaban ruang. Sistem antarmuka tunggal-kabel serial terintegrasi untuk menjadi cepat dan mudah. Kecil ukuran, daya rendah, sinyal transmisi jarak hingga 20 meter, sehingga berbagai aplikasi dan bahkan aplikasi yang paling menuntut. Sensor yang ada pada DHT11 terhubung dengan 8 bit mikrokontroler yang memiliki performansi yang tinggi.
2.3 Perangkat Lunak (Software)
Pada bab ini akan dibahas mengenai perangkat lunak yang akan digunakan yakni Yii2 Framework dan TFTP.
2.3.1 Yii 2 Framework
Perangkat lunak yang digunakan dalam aplikasi ini adalah sebuah aplikasi berbasis web yang dibangun menggunakan PHP dan Framework Yii2. Aplikasi ini berfungsi untuk menampilkan hasil pengukuran sensor dan antarmuka konfigurasi penggunaan sensor pada mikrokontroler. Adapun yang akan di pantau oleh aplikasi ini adalah kondisi lingkungan sekitar yang diukur dan di kirim oleh sensor.
2.3.2 TFTP (Trivial File Transfer Protocol)
Pada sistem yang akan dibangun, diperlukan sebuah cara komunikasi antar jaringan antara mikrokontroler dan server yang menangani aplikasi web, hal ini berguna agar kode program yang telah di-generate melalui apikasi web dapat di-upload dan dieksekusi pada mikrokontroler. Cara komunikasi yang digunakan ialah TFTP. TFTP merupakan sebuah protokol perpindahan file yang sangat sederhana yang didefenisikan pada tahun 1980. TFTP memiliki fungsionalitas dasar teori protokol File Transfer Protocol (FTP).
Gambar 10 Konsep TFTP
Karena protokol ini sangatlah sederhana, maka implementasi protokol ini dalam komputer yang memiliki memori yang kecil sangatlah mudah dan TFTP juga dapat masuk kedalam ROM pada NIC Card. TFTP dapat digunakan untuk melakukan booting komputer seperti halnya router jaringan komputer yang tidak memiliki perangkat penyimpanan data ataupun pada mikrokontroler. Protokol ini kini masih digunakan untuk mentransfer berkas-berkas kecil antar host di dalam sebuah jaringan, seperti halnya ketika terminal jarak jauh X Window System atau Diskless System lainnya yang melakukan proses booting dari sebuah host jaringan atau server. TFTP ini menggunakan layanan UDP (User Datagram Protocol) berjalan pada layer 4 (Transport) dengan alamat port = 69.
2.3.3 Ariadne-Bootloader
Ariadne bootloader merupakan beta bootloader untuk Arduino biasa dengan Ethernet Shield. Hal ini didasarkan pada pekerjaan yang belum selesai sebelumnya oleh Arduino developers. Bootloader ini akan menerapkan TFTP server pada papan Arduino dan flashing work menggunakan klien TFTP reguler, sehingga Arduino dapat mengeksekusi kode program yang dikirimkan melalui jaringan lewat servis TFTP. Bootloader ini akan menuliskan source code EPROM baru pada Arduino sehingga secara realtime Arduino memiliki konfigurasi network ketika Arduino di boot.
Untuk mem-burn bootloader, diperlukan sebuah ISP (sistem programmer) seperti AVR-ISP, USBtinyISP atau anda dapat membangun Programmer paralel atau ArduinoISP.
2.4 Jurnal yang Berhubungan
Pada sub bab ini akan dibahas mengenai jurnal terkait dengan sistem yang akan dibangun. Berikut jurnal-jurnal yang terkait dengan sistem yang akan dibangun:
2.4.1. Sistem Pengendalian Suhu Dan Kelembaban Berbasis Wireless Embedded System [1]
Indonesia sebagai negara agraris memiliki potensi yang besar sekali dalam bidang pertanian. Salah satu produk tanaman pertanian Indonesia adalah tomat. Dalam perkembangannya tanaman tomat perlu perawatan khusus karena tanaman tomat rentan terhadap perubahan suhu dan kelembaban. Untuk mendapatkan hasil panen yang memiliki kualitas dan produktifitas perlu adanya pengkondisian lingkungan tanaman agar tercipta atmosfer yang menunjang pertumbuhan tanaman. Embedded system atau sistem tertanam merupakan sistem komputer yang dirancang khusus untuk melakukan tujuan atau fungsi tertentu. Penelitian ini bertujuan untuk membuat sistem yang mampu mengendalikan suhu dan kelembaban serta dapat memantau perubahan kondisi lingkungan tanaman secara nirkabel. Sistem ini menggunakan perangkat embedded system yang praktis dan hemat daya. Perangkat embedded yang digunakan adalah arduino uno sebagai pusat pemrosesan data. Dari hasil pengujian sistem mampu memberi tindakan terhadap perubahan suhu dan kelembaban yang melebihi atau kurang dari batas yang ditentukan. Sistem mampu mengirimkan nilai-nilai sensor ke dalam database yang berada pada server secara realtime.
Gambar 11 Perancangan Sistem pada Jurnal 1
Kesimpulan hasil implementasi dan pengujian yang telah dilakukan oleh penulis jurnal tersebut adalah:
1. Pengujian unit sensor suhu DHT 11 bekerja dengan baik untuk mengukur suhu ruangan dengan nilai kesalahan kurang dari 2 ˚C sesuai dengan datasheet DHT11.
2. Pengujian unit sensor kelembaban tanah SEN0114 bekerja dengan baik.
3. Pengujian unit ethernet shield dapat digunakan untuk terhubung dengan jaringan dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan koneksi rata-rata 5 detik.
4. Aktuator dapat berjalan dengan baik dengan memberikan respon tergantung pada batas nilai sensor yang telah ditentukan.
5. Dalam proses pengiriman data-data sensor dari node sensor ke server dapat berjalan dengan baik dengan tingkat akurasi pengiriman data tiap pengiriman ±1 detik.
6. Data-data hasil pengukuran sensor dapat disimpan pada database.
2.4.2. Perancangan Dan Implementasi User Interface Berbasis Web untuk Monitoring Suhu, Kelembaban dan Asap pada Ruangan Berbeda Dengan Memanfaatkan Jaringan Local Area Network [2] :
Kondisi ruangan sangat mempengaruhi kenyamanan pengguna dalam melakukan berbagai kegiatan. Hampir seluruh ruangan pada saat ini dilengkapi dengan Air Conditioner (AC). Tidak jarang pengguna meninggalkan ruangan dalam keadaan AC yang masih menyala. AC merupakan salah satu beban yang mengkonsumsi banyak energi listrik sehingga dampaknya sangat besar terhadap kenaikan biaya listrik. Hal ini mendorong pemilik gedung untuk memantau kondisi tiap-tiap ruangan, sehingga pemakaian energi pada ruangan lebih efisien tanpa mengganggu kenyamanan si pengguna.
Pada penelitian dirancang sebuah sistem monitoring yang bertujuan untuk memantau kondisi beberapa ruangan dengan memanfaatkan jaringan LAN. Dari sistem monitoring berbasis web ini berhasil diketahui berapa suhu dan kelembaban ruangan serta keamanan yang dapat dilihat dari nilai kadar asap yang terdeteksi. Sistem monitoring ini dapat digunakan baik untuk perumahan maupun perkantoran yang memiliki banyak ruangan dengan aktifitas yang tinggi.
Pada pembahasan jurnal ini, penulis mengharapkan dapat membangun sebuah sistem yang dapat memonitor dan menekan biaya pemakaian energi listrik seperti AC, yang merupakan salah satu beban yang mengkonsumsi energi listrik terbanyak saat ini. Dengan sistem monitoring online ini, dapat memonitor AC kapan di perlukan dan kapan harus dimatikan sedangkan dari segi kemanan dapat diketahui kapan ruangan dalam kondisi aman dan kapan berbahaya.
2.4.3. Sistem Kendali Intensitas Cahaya Rumah Kaca Cerdas pada Budidaya Bunga Krisan [3] :
Cahaya adalah faktor lingkungan yang diperlukan untuk mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan karena cahaya menyebabkan fotosíntesis. Intensitas cahaya yang optimal selama periode tumbuh penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Krisan merupakan tanaman hari pendek dimana jenis tanaman ini akan berbunga jika terkena cahaya matahari < 12 jam. Untuk menunda fase pembungaan (fase generatif) dari tanaman krisan maka perlu dilakukan penambahan cahaya di malam hari yaitu sebesar 70-100 lux dengan demikian akan diperoleh bunga krisan dengan kualitas yang diharapkan yaitu tinggi > 76cm. Penelitian ini bertujuan merancang sistem kendali cerdas intensitas cahaya rumah kaca untuk budidaya bunga krisan. Adapun metode yang digunakan adalah metode rancang Cahaya adalah faktor lingkungan yang diperlukan untuk mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan karena cahaya menyebabkan fotosíntesis. Intensitas cahaya yang optimal selama periode tumbuh penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Krisan merupakan tanaman hari pendek dimana jenis tanaman ini akan berbunga jika terkena cahaya matahari < 12 jam. Untuk menunda fase pembungaan (fase generatif) dari tanaman krisan maka perlu dilakukan penambahan cahaya di malam hari yaitu sebesar 70-100 lux dengan demikian akan diperoleh bunga krisan dengan kualitas yang diharapkan yaitu tinggi > 76cm. Penelitian ini bertujuan merancang sistem kendali cerdas intensitas cahaya rumah kaca untuk budidaya bunga krisan. Adapun metode yang digunakan adalah metode rancang
Kesimpulan dari jurnal di atas adalah :
1. Pengujian hardware yang dilakukan baik untuk ADC, sensor LDR, catu daya, rangkaian driver maupun rangkaian LDR diperoleh hasil sesuai standard.
2. Waktu yang diperlukan untuk mencapai setpoint pada perubahan kondisi luar ruangan yang signifikan seperti mendung di siang hari adalah 1.2 sekon.
3. Dari pengukuran diperoleh bahwa ketinggian bunga krisan bertambah sekitar 7-8 cm perminggunya dibandingkan dengan kalau tidak kena cahaya tambahan di malam hari hanya sekitar 2- 3 cm.
2.4.4. Pengendalian Kadar Keasaman (pH) Pada Sistem Hidroponik Stroberi Menggunakan Kontroler PID Berbasis Arduino Uno [4]:
Pengendalian kadar keasaman pada stroberi hidroponik sangat diperlukan karena kadar keasaman air hidroponik pada umumnya cenderung basa, keadaan ini tidak memenuhi syarat kadar keasaman ideal stroberi yaitu 5,8 – 6,5. Pengendalian dirancang agar kadar keasaman air hidroponik sesuai dengan set point yaitu pH 6 dengan mengendalikan putaran pompa yang berisi cairan asam dan basa. Pada skripsi ini Arduino UNO yaitu sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328 diaplikasikan sebagai perangkat pengendali kadar keasaman air hidroponik. Proses perancangan kontroler PID menggunakan metode root locus dan didapatkan bahwa semua akar berada disebelah kiri bidang s, sehingga respon yang didapat dari semua pole stabil. Hasil perhitungan parameter PID dengan pole s = -3.53 didapatkan nilai parameter PID terbaik yaitu Kp = 4.8065, Ki = 5 dan Kd = 0.6808.
Kesimpulan dan prospek dari jurnal yang mereka buat adalah :
Hasil pengujian keakurasian menggunakan sinyal uji PRBS sebesar 90.51 %, sedangkan perancangan parameter PID mengunakan metode root locus dengan nilai pole s = -3.53 didapatakan nilai Kp = 4.8065, Ki = 5 dan Kd = 0.6808. Setpoint pH 6 didapatkan time settling= 78s, error steady state=2.63%. Hasil ini menunjukkan bahwa dengan blok kontroler PID, Arduino UNO dapat mengendalikan kadar keasaman hidroponik stroberi, namun kemampuan sensor pH untuk menerima data cukup lambat disebabkan perubahan pH dalam air membutuhkan waktu pencampuran. Penelitian ini dapat diaplikasikan pada tempat pembudidayaan stroberi.
2.4.5 Kesimpulan
Ditinjau dari pengembangan sistem yang telah dilakukan pada jurnal yang telah diterangkan di atas, sistem yang telah dibangun telah mampu melakukan proses pemantauan dan pengendalian kondisi lingkungan sekitar, mampu menyediakan sebuah antarmuka yang digunakan untuk memberikan informasi keadaan lingkungan kepada pengguna, dan sistem yang telah dibangun telah mampu menyimpan data yang didapatkan sistem ke dalam database . Namun pada dasarnya terdapat satu kekurangan umum dari setiap sistem yang dibuat, yaitu statisnya kemampuan yang disediakan oleh sistem. Contohnya, sistem pengandali kadar keasaman tanah (pH) [4], tidak dapat digunakan sebagai sistem pemantauan suhu ruangan. Permasalahan ini merupakan dasar dari topik Tugas Akhir Rancang Bangun Aplikasi untuk Konfigurasi Otomatis Penggunaan Sensor pada Arduino, dimana akan dikembangkan sebuah sistem yang terdiri dari aplikasi berbasis web dan sistem tertanam yang memberikan kemampuan modular sehingga sistem akan mampu menjalankan berbagai fungsi berdasarkan pilihan input (sensor) yang digunakan oleh user.
Bab III Analisis dan Perancangan
Pada bab ini, dijelaskan analisis terhadap sistem yang akan dibangun. Berdasarkan hasil analisis, dapat dirancang target sistem yang sesuai dengan pandangan dari studi literatur. Analisis dan perancangan sistem dalam Tugas Akhir ini yaitu sebagai berikut.
3.1 Analisis
Pada sub bab Analisis dibahas Analisis Masalah, Analisis pemecahan masalah, dan Analisis Kebutuhan sistem untuk menemukan solusi pemecahan terhadap masalah yang terjadi.
3.1.1 Analisis Masalah
Pengetahuan terhadap kondisi lingkungan sekitar merupakan salah satu hal yang penting dalam berbagai sektor termasuk pertanian. Pengetahuan ini dibutuhkan dalam mengantisipasi keadaan yang tidak diinginkan seperti fluktuasi suhu udara dan kelembaban udara yang tidak terkontrol. Alat atau perangkat yang dapat melakukan pengukuran terhadap kondisi lingkungan telah banyak dikembangkan seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan informasi. Namun pada dasarnya, pada setiap perangkat ataupun sistem yang telah dikembangkan masih terdapat sebuah kendala umum yang didapati yaitu fungsi dari perangkat yang masih statis. Perangkat-perangkat yang telah dikembangkan tersebut hanya dapat digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap satu kondisi dan menghasilkan aktuasi terhadap kondisi tersebut tanpa mampu untuk dimodifikasi oleh pengguna, hal ini disebabkan oleh program yang digunakan pada sistem khususnya pada perangkat sistem tertanam (mikrokontroller) dari sistem merupakan kode program yang pre-installed yang tidak dapat secara bebas di modifikasi oleh pengguna awam. Sebagai contoh, suatu sistem yang dikembangkan untuk melakukan penyiraman otomatis dengan tolok ukur intensitas perubahan suhu lingkungan tidak akan dapat digunakan jika pengguna mengganti tolok ukur observasi menjadi intensitas perubahan kelembaban udara.
Gambar 12 Current System
Permasalahan tersebut menjadi konsentrasi dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini, sehingga pada Tugas Akhir ini, penulis akan merancang dan membangun sebuah sistem yang mengintegrasikan sistem tertanam (mikrokontroller) dengan sebuah aplikasi berbasis web. Setiap bagian sistem akan memiliki fungsi masing-masing. Aplikasi berbasis web befungsi sebagai antarmuka pengguna untuk melakukan konfigurasi dan mendapatkan informasi dari sistem tertanam yang digunakan dan sistem tertanam akan berfungsi sebagai sistem yang melakukan observasi keadaan lingkungan dengan mampu memberikan fleksibilitas penggunaan sensor pada pengguna, sehingga pengguna dapat secara bebas menambahkan atau mengganti sensor yang digukannya pada sistem dengan konfigurasi yang minimum (tanpa melakukan pengkodean).
3.1.2 Analisis Pemecahan Masalah
Alternatif pemecahan masalah yang diberikan untuk mengatasi masalah yang ada adalah membangun sistem yang terdiri dari sebuah aplikasi berbasis web dan sistem tertanam yang mampu menggunakan sensor secara dinamis dan fleksibel tanpa mengharuskan pengguna melakukan pengkodean pada mikrokontroler sistem tertanam. Pengguna dapat mengkombinasikan sensor yang digunakan dengan konfigurasi minimum melalui aplikasi berbasis web yang disediakan. Skema sistem yang akan dibangun untuk pemecahan masalah dapat dilihat pada Gambar 13 berikut.
Gambar 13 Proposed System
Sistem yang diajukan untuk pemecahan masalah akan tetap menggunakan Arduino sebagai mikrokontroller dari sistem, akan tetapi pada sistem yang akan dibangun akan diberikan kemampuan penggunaan sensor dan aktuator yang dinamis, sehingga pengguna dapat memilih sensor maupun aktuator yang digunakan pada sistem sesuai dengan kebutuhan.
Sistem yang akan dibangun akan dilengkapi dengan adanya aplikasi berbasis web yang digunakan sebagai antarmuka pengguna. Fungsi aplikasi berbasis web adalah sebagai antarmuka untuk melakukan konfigurasi sensor maupun aktuator yang digunakan, sehingga pengguna dapat dengan mudah mengganti-ganti sensor ataupun aktuator yang ingin digunakannya tanpa harus memikirkan fungsi awal dari sistem tersebut dan sesuai dengan kebutuhan. Dilain sisi, Aplikasi berbasis web digunakan sebagai antarmuka yang menyediakan informasi hasil observasi keadaan lingkungan (suhu, kelembaban udara dan kelembaban tanah) dalam bentuk grafik maupun tabel sehingga pengguna dapat dengan mudah memonitor keadaan lingkungan.
Sistem yang akan dibangun juga akan menggunakan sebuah server yang menggunakan sistem operasi Linux. Kegunaan server ini adalah sebagai web server yang menyediakan layanan aplikasi berbasis web, menyimpan database hasil observasi lingkungan, melakukan proses compile source code berdasarkan konfigurasi pengguna dan mengirimkan konfigurasi yang dibuat oleh pengguna ke mikrokontroller.
Secara umum, sistem yang akan dibangun akan memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Menggunakan mikrokontroler ATMEGA328P (Arduino Uno).
2. Menggunakan sensor sebagai media pengukur yang dikontrol oleh mikrokontroler. Sensor yang digunakan antara lain DHT11, LM35 dan sensor Kelembaban Tanah.
3. Sistem mampu mengukur kondisi yang berbeda pada lingkungan sesuai dengan kombinasi sensor yang digunakan oleh pengguna selama pin pada mikrokontroler masih ada.
4. Menggunakan sebuah aplikasi berbasis web yang berperan mengirim konfigurasi sensor ataupun aktuator pada mikrokontroler dan menampilkan informasi hasil pemantauan yang dilakukan oleh sistem.
5. Menggunakan port TFTP sebagai jalur komunikasi antara sistem operasi dari aplikasi web dengan perangkat mikrokontroler dalam pengiriman konfigurasi menggantikan port serial yang menggunakan USB.
6. Menggunakan jaringan nirkabel yang akan menghubungkan server dan perangkat.
7. Menggunakan bahasa pemrograman PHP dan C++.
8. Menggunakan teknologi database Mysql sebagai media penyimpanan data hasil observasi oleh mikrokontroler dan untuk menyimpan modul fungsi sensor yang akan digunakan untuk konfigurasi mikrokontroler.
9. Sistem mampu melakukan aktuasi pengairan otomatis untuk kondisi kelembaban lingkungan berada pada titik tertentu.
3.1.3 Analisis Kebutuhan Sistem
Dalam sub bab ini dijelaskan kebutuhan yang diperlukan selama proses pembangunan sistem yang dapat menggunakan sensor secara dinamis dan fleksibel. Kebutuhan tersebut mencakup kebutuhan akan perangkat lunak dan kebutuhan perangkat keras.
3.1.3.1 Kebutuhan Perangkat Keras
Perangkat keras yang dibutuhkan dalam membangun sistem terdiri dari mikrokontroler arduino, PC/Laptop, Selenoid Valve, Sensor, Ethernet Shield.
Arduino yang digunakan pada sistem yang akan dibagun berfungsi sebagai bagian paling penting yang akan menerima dan mengirim data dengan laptop sebagai server, menerjemahkan perintah pengendalian sensor dan aktuator.
PC/Laptop yang digunakan pada sistem akan digunakan sebagai server yang menangani aplikasi web yang nantinya digunakan sebagai penghubung antara user dan mikrokontroler. Pada server yang digunakan akan di-install sistem operasi Linux.
Selenoid Valve merupakan aktuator yang akan digunakan untuk melakukan pengairan otomatis pada kondisi kelembaban udara sekitar di titik yang tidak diinginkan. Selenoid valve akan dihubungkan dengan mikrokontroler dan dikendalikan dengan menggunakan aplikasi web . Selenoid Valve merupakan satu-satunya aktuator yang akan digunakan pada sistem ini.
Sensor merupakan penentu berjalannya sistem, sistem yang dibangun sangat bergantung pada kinerja sensor, sensor akan mengukur kondisi lingkungan sekitar dengan menancapkan sensor pada mikrokontroler secara bebas (banyak sensor dan jenis sensor yang digunakan pada setiap pin tidak dibatasi selama pin masih tersedia), contohnya jika pada pin satu mikrokontroler sebelumnya digunakan sensor suhu, maka pin tersebut dapat digunakan dengan sensor lain seperti sensor pH tepat setelah sensor suhu dicabut dan dikonfigurasi pada web aplikasi.
Ethernet shield pada sistem ini digunakan untuk menghubungkan antara mikrokontroler dengan server. Pertukaran data antara mikrokontroler dan web aplikasi dilakukan melalui port tftp yang dikirim melalui jaringan nirkabel atau tidak menggunakan port serial.
3.1.3.2 Kebutuhan Perangkat Lunak
Perangkat lunak yang dibutuhkan dalam membagun sistem terdiri dari sistem operasi Ubuntu