Remote unit dengan RFM12-433S untuk sistem telemetri kualitas air kolam ikan.

(1)

INTISARI

Untuk membudidayakan ikan air tawar, kualitas air menjadi faktor yang paling mendukung dalam perkembangan ikan. Banyak alat pengukur kualitas air yang sudah dibuat, tetapi dalam penggunaannya masih secara manual dan data yang didapat tidak dapat direkam. Oleh karena itu, dibuat sistem yang dapat mengambil data dari setiap sensor kualitas air secara otomatis dan dapat dikirimkan ke pusat data secara wireless.

Sistem ini menggunakan ATMega128 sebagai pusat kontrol dan menggunakan RFM12-433S untuk transmitter. Sensor yang diukur adalah sensor suhu, kekeruhan, keasaman dan kandungan oksigen. Sistem akan mengambil data secara wireless menggunakan komunikasi USART setiap beberapa waktu sesuai dengan pengaturan pengguna, kemudian data tersebut dibandingkan dengan standar kualitas air ikan untuk mengendalikan sistem kendali agar kualitas air bisa diatur sesuai dengan standar kualitas air kolam ikan yang baik untuk pertumbuhan ikan. Setelah itu, data yang dikumpulkan dari setiap sensor dikirimkan ke bagian pusat data untuk disimpan dan ditampilkan secara visual.

Remote unit dengan RFM12-433S untuk sistem telemetri kualitas kolam air ikan sudah berhasil dibuat dengan menggunakan 3 pilihan frekuensi dan 3 pilihan kecepatan transfer data. Frekuensi yang digunakan adalah 432MHz, 435MHz dan 437MHz, sedangkan kecepatan transfer data yang digunakan 1kbps, 2kbps dan 5kbps. Sistem ini sudah diuji dengan jarak maksimum pengujian pada jarak 15 meter untuk pengiriman paket data.

(2)

ABSTRACT

To cultivate freshwater fish , the quality of water as the factor that most support in the development of fish. Many a measuring instrument the quality of water already made, but the use of still manually and data obtained not can be recorded. Because of that, made system can take s data of any water quality sensors automatically and may be transmitted to the center data is wireless.

This system uses atmega128 as central control and use RFM12-433S to transmitter. The sensor is measured temperature sensors, cloudiness, the acidity and oxygen content. The system will take data is a wireless use every communication USART some time in accordance with the users, then the data compared with standard fish water quality control system to control to the quality of water can be arranged in accordance with standard quality of the pond water fish is good for the growth of fish. After that, the data collected from each sensor was sent to the center of the data to be stored and displayed visually.

The remote unit with RFM12-433S for telemetry system of the quality of the fish ponds was successfully created by using 3 option frequency and 3 option speed of data transfer. Frequencies used are 432MHz, 435MHz and 437MHz, while the speed of data transfer that is used 1kbps, 2kbps and 5 Kbps. This system has been tested in a maximum of 15 meters range for the package delivery.

(3)

TUGAS AKHIR

REMOTE UNIT DENGAN RFM12-433S

UNTUK SISTEM TELEMETRI KUALITAS AIR

KOLAM IKAN

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh:

ANDREAS BAGUS SADEWO

NIM : 115114008

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(4)

FINAL PROJECT

REMOTE UNIT WITH RFM12-433S

FOR FISH POND WATER QUALTY TELEMETRY

SYSTEM

In partial fulfillment of requirements

For the degree of Sarjana Teknik

In Electrical Engineering Study Program

ANDREAS BAGUS SADEWO

NIM : 115114008

ELECTRICAL ENGINERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015

(5)

LEMBAR PERSETUruAN

TU.GAS

AKHIR

REMOTE

(TNTI'DENGAN

RFM12.433S

UNTUK SISTEM

TELEMETRI KU

KOLAM

AIRIKAN

Pius Yo,zy Mmucahyo M T. Taaggal:

3O J,.li

Zotg

(6)

HALAMAN

PENGESAHAN

TUGAS

AKHIR

REMOTE UNIT

DENGAN

RFM12.433S

UNTUK SISTEM

TELEMETRI KUALITAS KOLAM AIR

IKAN

Ketua Sekretaris Anggota

.,, t . "'tt 't:'t

' '

disusun oleh:

,,AfiS

n,lcus.s

re,${Q

',r'','

_1\[IM_:

_115114008

_"',,,'.',

l: ,. ',,.',,.

j. ,.

Telah dipertahankan di depan panitia penguji Pada tanggal'30 Juli 2015

dan dinyatakan-'rrr€menuhi syarat ., .,€ifr .:.

-:

_,,

)

_-i

t,'':'

.u#

;.*

'.

r,;

7!l

,.., :,- _iil,..:lti;::it,,,-,11,

,,

glt; ":_ "."- ",fdr_

_{-n"t-**i'"-',,"1}

.i":. . . ! ,

#

gry

samarno

_*,'.ji#-

-Y ozy ltfdyuqahyo, ST.M.T.

t :'l .''t ,

.. .:' r;i "''''

$ryOnJOnO j"

4 ' :.: .1: j+ ;l !.i::1{;iL*,

i&*id.:l'.;!i,1

Yogyakarta,

t9

fijvrtus

2ol5

{*

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sa nata Dharma

Rosa, S. Si, M. Sc.

(7)

PER}IYATAAI\I

KEASLTAN

KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akfiir ini ti,tak me,muat karya atau bagian karya orang lain" kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknla karya

ilmiab-Yogyakarta, 14 Juni 2015

M

(8)

HALAMAN

PERSEMBAHAN

DAht

MOTTO

HIDI}P

1do{{o:

Kegagaf,m,$&nyafniaffi

tsitn

Kita

ffi

nyerafi.

*Lesstng

Sbr'q

ti/

int bq

e"r

wnln

h*-a,w or*tfu*r:

YeruKri&lJurwSlmat?'

tsapa*4

flrw

da,vv Adikl<,u"

*rwy a,ng

rcdrui,nk,

k**a,ihk furqhlta/

alu,l>at

da,w

brna,w - @rn^a,$*.w

(9)

LEMBAR

PER]\

YATAAI\

PERSETUJUAI\T

PT'BLIKASI KARYA

ILMIAII

[}NT"TIK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama

: Andreas Bagus Sadewo

Nomor

Mahasiswa

: 115114008

Demi

pengembangan

ilmu

pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

REMOTE UNIT DENGAN RFMI2.433S UNTUK SISTEM

TELEMETRI KUALITAS

KOLAM

AIR

IKAN

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Intemet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selamatelap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pemyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 14 Juni 2015

W

Andreas Bagus Sadewo

(10)

viii

INTISARI

(11)

ABSTRACT

(12)

KATA PENGANTAR

Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus karena dengan segala rahmat dan bimbingan-Nya maka tugas akhir dengan judul “Remote Unit Dengan Rfm12-433S Untuk Sistem Telemetri Kualitas Kolam Air Ikan” dapat diselesaikan dengan baik. Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dengan cara masing – masing, sehingga tugas akhir ini bisa diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu P. H. Prima Rosa, S. Si., M. Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Univesitas Sanata Dharma.

2. Bapak Pius Yozy Merucahyo, ST.,M.T., selaku dosen pembimbing yang dengan penuh kesabaran membimbing, memberikan saran dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

3. Bapak Dr. Linggo Sumarno dan Bapak Dr. Iswanjono selaku dosen penguji. 4. Bapak Martanto, M.T. dan Ibu Bernadeta Wuni Harini, M.T. yang telah

memberikan saran dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

5. Seluruh dosen prodi Teknik Elektro dan laboran yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta, terima kasih untuk semua perhatian dan dukungan baik spiritual maupun material.

7. Christin Karuru, terima kasih karena telah memberikan motivasi dan semangat untuk segera menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.

8. Teman – teman prosi Teknik Elektro angkatan 2011, atas kebersamaannya selama penulis menjalani studi.

9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu atas bantuan, bimbingan, kritik dan saran.

(13)

Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

Yogyakarta, 14 Juni 2015

(14)

xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ... i

HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris) ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI ... 4

2.1. Kualitas Air Kolam Ikan... 4

2.1.1 Temperatur Air... 4

2.1.2 Keasaman (pH) ... 4

2.1.3 Kekeruhan ... 4

2.1.4 Kandungan Oksigen ... 5

2.2. Mikrokontroler ATmega128... 5

2.2.1 Port Input / Output ... 6

2.2.2 Serial Periperal Interface (SPI) ... 7

2.2.3 – Two-Wire Serial Communication ... 9

(15)

xiii

2.3. RFM12-433S ... 10

2.4. LCD 16x2 ... 12

2.5. Modulasi Digital ... 13

2.5.1. Modulasi FSK ... 13

2.5.2. Demodulasi FSK ... 14

2.6. IC DS1307 – Real Time Clock (RTC) ... 15

2.7. Catu Daya ... 16

2.8. LED (Light – Emitting Diode) ... 17

2.9. Sistem Pengendali Air Kolam ... 18

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ... 19

3.1. Perancangan Perangkat Keras ... 20

3.1.1. Rangkaian RTC – IC DS1307 ... 20

3.1.2. Rangkaian LCD ... 21

3.1.3. Rangkaian DT-AVR ATMEGA128 CPU Module ... 21

3.1.4. Rangkaian Catu Daya ... 23

3.2. Perancangan Perangkat Lunak ... 24

3.2.1. Diagram Alir Program Utama ... 24

3.2.2. Diagram Alir Program Menu ... 25

3.2.3. Diagram Alir Subrutin Pengaturan Sistem Kendali ... 27

3.2.4. Diagram Alir Subrutin Pengiriman Paket data ... 28

3.2.5. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Sensor ... 29

3.2.6. Diagram Alir Subrutin Ping ... 30

3.2.7. Diagram Alir Subrutin Kendali ... 31

3.2.8. Format Paket Data ... 33

3.2.9. Pengaturan Frekuensi Kerja RFM12 ... 33

3.2.10. Prosedur Pengiriman Data dengan RFM12 ... 34

3.2.11. Prosedur Penerimaan Data dengan RFM12... 35

3.2.12. Data Dummy ... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 38

4.1. Bentuk Fisik Remote Unit dan Hardware Elektronik ... 38

4.1.1. Bentuk Fisik Remote Unit ... 38

4.1.2. Subsistem Elektronik Alat ... 39

(16)

xiv

4.2.1. Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 40

4.2.2. Pengujian Pengontrol Waktu ... 40

4.2.3. Pengujian Pogram Pengambilan dan Penggabungan Data Sensor ... 40

4.2.4. Pengujian Komunikasi RFM12-433S 1 Arah ... 42

4.2.5. Pengujian Komunikasi RFM12-433S 2 Arah Bergantian ... 46

4.2.6. Pengujian Pengiriman Paket data ke Central Unit ... 47

4.2.7. Pengujian Pengiriman Data Eeprom... 50

4.3. Pembahasan Perangkat Lunak ... 51

4.3.1. Inisialisai ... 51

4.3.2. Program Utama ... 52

4.3.3. Subrutin Pengambilan Data Semua Sensor ... 53

4.3.4. Subrutin Kendali ... 54

4.3.5. Subrutin PING ... 54

4.3.6. Subrutin Pengiriman Paket Data ... 54

4.3.7. Subrutin Menu ... 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 56

5.1. Kesimpulan ... 56

5.2. Saran ... 56

DAFTAR PUSTAKA ... 57

(17)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Blok Diagram Sistem Telemetri Kualitas Air Kolam Ikan ... 1

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Atmega128 ... 6

Gambar 2.2. Koneksi Master – Slave dengan SPI ... 7

Gambar 2.3. SPI Control Register ... 7

Gambar 2.4. SPI Status Register ... 9

Gambar 2.5. SPI Data Register ... 9

Gambar 2.6. Register TWCR ... 10

Gambar 2.7. Konfigurasi Pin RFM12-433S ... 11

Gambar 2.8. LCD 16x2 ... 12

Gambar 2.9. Bentuk Gelombang Modulasi Digital ... 13

Gambar 2.10. Modulasi FSK ... 14

Gambar 2.11. Demodulasi FSK ... 14

Gambar 2.12. Rangkaian Umum IC DS1307 ... 15

Gambar 2.13. Konfigurasi LED ... 17

Gambar 2.14. Rangkaian Indikator LED ... 18

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem ... 19

Gambar 3.2. Rangkaian RTC IC DS1307 ... 21

Gambar 3.3. Rangkaian LCD 16x2 ... 21

Gambar 3.4. Rangkaian DT-AVR ATmega128 CPU Module ... 22

Gambar 3.5. Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler ... 22

Gambar 3.6. Rangkaian Catu Daya ... 23

Gambar 3.7. Diagram Alir Program Utama ... 25

Gambar 3.8. Diagram Alir Subrutin Menu ... 26

Gambar 3.9. Diagram Alir Subrutin Pengaturan Sistem Kendali... 27

Gambar 3.10. Diagram Alir Subrutin Pengiriman Paket Data ... 28

Gambar 3.11. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data ... 29

Gambar 3.12. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Semua Sensor ... 30

Gambar 3.13. Diagram Alir Subrutin Ping ... 30

Gambar 3.14. Diagram Alir Subrutin Sistem Kendali... 31

(18)

xvi

Gambar 3.16. Diagram Alir Subrutin Matikan Aksi ... 32

Gambar 3.17. Diagram Alir Pengiriman Data RFM12 ... 35

Gambar 3.18. Diagram Alir Penerimaan Data RFM12 ... 36

Gambar 4.1. Kotak Sistem Tampak Atas ... 38

Gambar 4.2. Kotak Sistem Tampak Belakang ... 38

Gambar 4.3. Kotak Sistem Tampak Kiri ... 38

Gambar 4.4. Kotak Sistem Tampak Kanan ... 38

Gambar 4.5. Rangkaian Pengontrol Waktu, Sistem Mikrokontroler, dan LCD ... 39

Gambar 4.6. Rangkaian Pemancar dan Antena ... 39

Gambar 4.7. Rangkaian Catu Daya ... 39

Gambar 4.8. Rangkaian Pengontrol Waktu ... 40

Gambar 4.9. Hasil Pengambilan Paket Data ... 41

Gambar 4.10. Sinyal Diterima Central Unit Untuk Pengiriman 1 byte Dengan Baudrate 1kbps ... 43

Gambar 4.11. Sinyal Diterima Central Unit Untuk Pengiriman 1 byte Dengan Baudrate 2kbps ... 43

Gambar 4.12. Sinyal Diterima Central Unit Untuk Pengiriman 1 byte Dengan Baudrate 5kbps ... 44

Gambar 4.13. Sinyal Diterima Central Unit Dengan Jarak Pengujian 1 Meter ... 44

Gambar 4.14. Sinyal Diterima Central Unit Dengan Jarak Pengujian 10 Meter ... 44

Gambar 4.15. Sinyal Diterima Central Unit Dengan Jarak Pengujian 20 Meter ... 45

Gambar 4.16. Sinyal Diterima Central Unit Dengan Jarak Pengujian 40 Meter ... 45

Gambar 4.17. Cara Membaca Sinyal Yang Diterima ... 46

Gambar 4.18. Sinyal Penerimaan Paket Data Dengan Baudrate 1kbps ... 49

Gambar 4.19. Sinyal Penerimaan Paket Data Dengan Baudrate 2kbps ... 49

Gambar 4.20. Sinyal Penerimaan Paket Data Dengan Baudrate 5kbps ... 49

Gambar 4.21. Tampilan Data Berhasil Diterima ... 50

Gambar 4.22. Tampilan Program Utama... 53

Gambar 4.23. Tampilan Ketika Tombol OK Ditekan ... 53

Gambar 4.24. Tampilan Ketika Tombol UP Ditekan ... 53

Gambar 4.25. Tampilan Ketika Tombol BACK Ditekan ... 53

(19)

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Hubungan SCK dan Frekuensi Osilator ... 8

Tabel 2.2. Fungsi Pin RFM12-433S ... 11

Tabel 2.3. Konfigurasi Pin LCD M1632 ... 12

Tabel 2.4. Memori Data IC DS1307 ... 16

Tabel 2.5. Pengaturan dan keluaran pin SQW/OUT ... 16

Tabel 2.6. Aksi Pengendalian ... 19

Tabel 3.1. Format Paket Data ... 33

Tabel 3.2. Format Pengaturan Frekuensi ... 33

Tabel 4.1. Contoh Pengambilan Paket Data ... 41

Tabel 4.2. Hasil Pengujian RFM12-433S 1 Arah ... 42

Tabel 4.3. Hasil Pengujian RFM12-433S 2 Arah Bergantian ... 47

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Paket Data ... 48

Tabel 4.5. Parameter Pada Memori Eeprom... 52

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Konsumsi ikan air tawar di masyarakat semakin meningkat setiap tahun, sehingga permintaan produksi di pasar semakin meningkat juga. Berdasarkan hal tersebut, banyak masyarakat yang mencoba membudidayakan ikan air tawar. Untuk membudidayakan ikan air tawar, kualitas air menjadi faktor yang paling mendukung dalam perkembangan ikan. Banyak ikan yang mati karena kualitas air yang buruk, sehingga produksi ikan pun menjadi menurun dan pengusaha mengalami kerugian yang besar [1].

Berdasarkan hal tersebut, diperlukan sebuah alat yang digunakan untuk monitoring kualitas air kolam ikan. Alat ini terbagi menjadi 3 bagian, yaitu bagian pertama yang terdiri dari kolam ikan, sensor, dan pengendali kualitas air, bagian kedua yang terdiri dari remote unit, dan bagian ketiga yeng terdiri dari central unit seperti ditunjukkan pada gambar 1.1.

Gambar 1.1. Blok Diagram Sistem Telemetri Kualitas Kolam Air Ikan

Pada sistem ini, penulis lebih berkonsentrasi pada bagian remote unit. Banyak penelitian yang sudah membuat sistem untuk memonitoring kualitas kolam air ikan. Salah satu penelitian yang sudah ada dilakukan oleh Charles Wilianto, dalam penelitian berjudul

“Sistem Komunikasi Pengendalian Kualitas Air Kolam Ikan Berbasis ATMega 128”.

Dalam penelitian yang dilakukan Charles Wilianto apabila central unit mengirimkan perintah untuk mengambil data ke remote unit, remote unit mengumpulkan data dari setiap

(21)

sensor dan disatukan menjadi paket data yang kemudian dikirimkan ke central unit menggunakan kabel untuk kemudian dipisahkan kembali dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Metode pengiriman paket data masih secara manual dan mengunakan kabel untuk menghubungkan antara remote unit dengan central unit [2].

Dengan menggunakan konsep yang sama tetapi dengan metode yang berbeda, penulis mengubah metode pengiriman paket data secara otomatis dan menggunakan wireless untuk menghubungkan antara remote unit dengan central unit. Data setiap sensor akan dikumpulkan oleh mikrokontroler dan dirubah menjadi paket data, kemudian paket data tersebut akan dikirimkan ke central unit dengan pemancar secara otomatis. Proses pengambilan data sensor dan pengiriman paket data setiap 60 menit [3]. Pengaturan pengambilan data sensor dan pengiriman paket data bisa dirubah pada pengaturan di remote unit atau central unit.

Sensor yang terhubung dengan sistem ini untuk mengukur kualitas air kolam ikan seperti tingkat derajat keasaman (pH), kekeruhan, kandungan oksigen (DO), dan temperatur. Sistem ini juga bisa dihubungkan dengan sistem pengendali kualitas air kolam ikan yang meliputi pintu air masuk, pintu air keluar dan pengendali pompa air agar pengguna bisa mengatur kualitas air kolam ikan melalui remote unit atau central unit. Sistem ini menggunakan modul RFM12-433S untuk transceiver. Dengan sistem ini maka pemilik kolam bisa menjaga kualitas kolam untuk mendapatkan kualitas ikan yang baik. Semua data bisa dilihat melalui monitor di central unit ataupun melalui LCD pada remote unit tanpa harus melihat kepinggir kolam dan mengukurnya sendiri.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem yang dapat mengirimkan data sensor kualitas air kolam ikan secara otomatis dari remote unit ke central unit dengan menggunakan wireless. Manfaat dari penelitian ini adalah mempermudah monitoring kualitas air kolam ikan.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: a. Menggunakan ATMega 128 sebagai pusat kontrol.

(22)

c. Proses pengambilan data di setiap sensor secara bergantian dan menggunakan komunikasi USART.

d. Setiap sensor mengirimkan data dengan diawali karakter khusus yang mewakili sensor tersebut dan diakhiri dengan karakter pagar (#).

e. Menggunakan modul RFM12-433S sebagai pemancar. f. Batas pengujian 5 meter, 10 meter dan 15 meter.

1.4. Metodologi Penelitian

Metode penulisan yang digunakan adalah:

a. Studi lineatur berupa pengumpulan referensi buku, internet, jurnal, dan artikel. b. Studi kasus terhadap alat yang sudah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan untuk

memahami prinsip kerja dari alat yang telah dibuat sebelumnya.

c. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

d. Pembuatan sistem hardware dan software. Sistem bekerja apabila, remote unit mengambil data setiap sensor untuk dijadikan paket data kemudian mengirimkan paket data tersebut ke central unit melalui modul RFM12-433S dan dapat diterima pada central unit.

e. Proses pengambilan data dilakukan dengan bantuan central unit. Central unit berfungsi untuk mengirim perintah dan menerima paket data pada saat sistem ini berjalan. Data yang dicatat dalam proses pengambilan data ini adalah data yang di dapat setiap sensor menggunakan data dummy, paket data yang ditampilkan pada LCD remote unit, bentuk gelombang output RFM12-433S pada remote unit, bentuk gelombang input RFM12-433S pada central unit, dan tampilan pada LCD central unit.

f. Analisa dan pengambilan kesimpulan. Analisa data dilakukan dengan memeriksa semua data yang dikirimkan remote unit dapat diterima oleh central unit dan pengaruh pengiriman data dengan jarak jangkauan yang berbeda. Penyimpulan hasil perancangan dapat dilakukan dengan cara menghitung kesalahan yang terjadi.

(23)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Kualitas Air Kolam Ikan

Kondisi lingkungan sangat mempengaruhi kualitas air kolam ikan. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi kualitas air tersebut, seperti temperatur, keasaman (pH), kekeruhan, dan kandungan oksigen (DO). Semakin baik kondisi air, maka perkembangan lingkungan di dalam air dan sekitar kolam sangat cepat dan baik, tetapi apabila kondisi kualitas air tidak sesuai dapat menghambat pertumbuhan di dalam kolam [4].

2.1.1. Temperatur Air

Suhu rendah dibawah normal dapat menyebabkan ikan kehilangan nafsu makan, dan lebih mudah terkena penyakit. Sebaliknya, jika pada suhu yang terlalu tinggi ikan dapat mengalami gangguan pernapasan dan bisa menyebabkan kerusakan ingsang permanen[4]. Temperatur yang cocok untuk pertumbuhan ikan adalah sekitar 15ºC - 30ºC sedangkan perbedaan temperatur antara siang dan malam harus kurang dari 5ºC.

2.1.2. Keasaman (pH)

Keasaman (pH) merupakan suatu ekspresi dari konsentrasi ion hidrogen (H+) di dalam air. Besarnya dinyatakan dalam minus logaritma dari konsentrasi ion H. Keasaman (pH) sangat penting sebagai parameter kualitas air karena dapat mengontrol tipe dan laju kecepatan reaksi beberapa bahan di dalam air. Besaran pH berkisar dari 0 (sangat asam) sampai dengan 14 (sangat basa/alkalis). Nilai pH kurang dari 7 menunjukkan lingkungan yang asam sedangkan nilai diatas 7 menunjukkan lingkungan yang basa (alkalin). Sedangkan nilai pH samadengan 7 disebut sebagai netral[4].

2.1.3. Kekeruhan

Beberapa jenis ikan yang mampu bertahan dan beradaptasi pada tingkat kekeruhan tertentu. Air dengan tingkat kekeruhan yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pernapasan dan penglihatan pada ikan yang mengakibatkan ikan menjadi sulit untuk bernafas karena ingsangnya terganggu oleh kotoran, atau ikan menjadi sulit untuk mencari

(24)

makan. Kekeruhan dapat diukur dengan memasukkan benda yang terang (berwarna putih) sampai kedalaman 40 cm [4]. Apabila benda tersebut masih terlihat, maka kekeruhan air masih belum mengganggu kehidupan ikan.

Satuan yang biasa dipakai dalam kekeruhan ialah Nephelometric Turbidity Units (NTU). Kekeruhan sering digambarkan dalam satuan Total Suspended Solids (TSS) atau mg/l (miligram per liter). Air murni memiliki NTU kurang dari 1 atau 0 mg/l [5]. Standar kekeruhan air yang baik bagi ikan harus kurang dari 500 NTU [5], bila kekeruhan berada di atas 500 NTU dapat mengganggu pertumbuhan ikan.

2.1.4. Kandungan Oksigen

Oksigen sangat diperlukan untuk pernapasan dan metabolisme ikan di dalam air. Kandungan oksigen yang tidak mencukupi kebutuhan ikan dan biota lainya dapat menyebabkan penurunan daya hidup ikan. Satuan untuk kandungan oksigen adalah part per million (ppm). Kandungan oksigen terlarut dalam air cocok untuk kehidupan dan pertumbuhan ikan gurami sebesar 5ppm, untuk ikan nila lebih dari 3ppm, dan ikan mas berkisar 5 – 7ppm (5 – 7cc /liter air)[4]. Pengaliran air yang baik dan permukaan kolam yang selalu terbuka dapat meningkatkan kadar oksigen dalam air.

2.2. Mikrokontroler ATmega128

Mikrokontroller ATmega 128 merupakan mikrokontroller keluarga AVR yang mempunyai kapasitas flash memori 128KB. Alf and Vegard’s Risc Processor (AVR) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC). AVR dapat terbagi menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga AT-Mega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, bisa dikatakan hampir sama.

Semua jenis AVR dilengkapi dengan flash memori untuk memori program. Kapasitas dari flash memori ini berbeda antara chip yang satu dengan chip yang lain tergantung dari jenis IC yang digunakan. Untuk flash memori yang paling kecil adalah 1 kbytes (ATtiny11, ATtiny12, dan ATtiny15) dan paling besar adalah 128 kbytes (ATmega128). Mikrokontroler AVR ATmega128 memiliki spesifikasi sebagai berikut: a. Saluran I/O sebanyak 56 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D, Port E, Port F

(25)

b. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

c. 2 buah Timer/Counter 8 bit dan 2 buah Timer/Counter 16 bit. d. Dua buah PWM 8 bit.

e. Watchdog Timer dengan osilator internal. f. Internal SRAM sebesar 4 kbyte.

g. Memori flash sebesar 128 kBytes. h. Interupsi Eksternal.

i. Port antarmuka SPI. j. EEPROM sebesar 4 kbyte. k. Real time counter.

l. 2 buah Port USART untuk komunikasi serial. m. Enam kanal PWM.

n. Tegangan operasi sekitar 4,5 V sampai dengan 5,5V. Gambar 2.1 merupakan gambar konfigurasi pin ATmega128 [6]:

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Atmega128 [6]

2.2.1. Port Input / Output

ATmega128 mempunyai 53 pin I/O yang terbagi menjadi tujuh port dan mampu difungsikan sebagai masukan atau keluaran. Setiap pin I/O mempunyai tiga register yaitu DDRxn, PORTxn dan PINxn yang nilainya tergantung dari aplikasi pin I/O itu sendiri.

Huruf “x” mewakili Port I/O tersebut, sedangkan huruf “n” mewakili nomor pin I/O yang

(26)

pin tersebut harus diberi logika tinggi, sedangkan agar berfungsi sebagai masukan, maka DDR pada pin tersebut diberi logika rendah [6].

Saat berfungsi sebagai pin masukan, maka register PINxn digunakan untuk membaca nilai pada pin tersebut. Sedangkan saat berfungsi sebagai sebuah pin keluaran, register PORTxn digunakan untuk mengatur nilai keluaran pin I/O tersebut.

2.2.2. Serial Peripheral Interface (SPI)

Transfer data dengan SPI digunakan antara Master (Microcontroller) dgn slave (microcontroller atau SPI device seperti MMC card, SPI ADC , dll) dalam jarak dekat dan kecepatan cukup tinggi. Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur melalui 4 buah pin yang terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS , sebagai berikut [6]:

a. SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock.

b. MOSI jalur data dari master dan masuk ke dalam slave.

c. MISO jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master.

d. SS (slave select) merupakan pin yang berfungsi untuk mengaktifkan slave.

Ada dua maca SPI, yaitu satu master dengan satu slave dan satu master dengan banyak slave. Pada gambar 2.2 ditunjukkan sambungan antar master dan slave dengan SPI.

Gambar 2.2. Koneksi Master-Slave dengan SPI [6] Register yang berhubungan dengan SPI terdapat seperti gambar 2.3.

Gambar 2.3. SPI Control Register [6]

Setiap bit dari register SPCR mempunyai fungsinya masing-masing. Dan untuk mengaktifkan SPI, maka perlu diketahui setiap bit register tersebut, sebagai berikut:

(27)

a. Bit 7 – SPIE: SPI Interrupt Enable. SPIE digunakan untuk mengaktifkan interupsi SPI.

b. Bit-6 SPE (SPI Enable). SPE digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan komunikasi SPI dimana jika SPI bernilai 1 maka komunikasi SPI aktif sedangkan jika bernilai 0 maka komunikasi SPI tidak aktif.

c. Bit 5 – DORD: Data Order. DORD digunakan untuk memilih urutan pengiriman data, dari LSB atau MSB terlebih dahulu. Nilai satu untuk LSB dan nilai nol untuk MSB.

d. Bit-4 MSTR (Master or Slave Select). MSTR digunakan untuk mengkonfigurasi sebagai master atau slave secara software dimana jika MSTR bernilai 1 maka terkonfigurasi sebagai master sedangkan MSTR bernilai 0 maka terkonfigurasi sebagai slave. Pengaturan bit MSTR ini tidak akan bisa dilakukan jika pin SS dikonfigurasi sebagai input karena jika pin SS dikonfigurasi sebagai input maka penentuan master atau slavenya otomatis dilakukan secara hardware yaitu dengan membaca level tegangan pada SS.

e. Bit-3 CPOL dan Bit-2 CPHA digunakan untuk pengaturan polaritas dan fasa dari clock.

f. Bit-1 SPR1/0 (SPI Clock Rate Select) SPR1 dan SPR0 digunakan untuk menentukan kecepatan clock yang digunakan dalam komunikasi SPI.

Tabel 2.1. Hubungan SCK dan Frekuensi Osilator [6]

SPI2x SPR1 SPR0 SCK Frequency

0 0 0 4

0 0 1 16

0 1 0 64

0 1 1 128

1 0 0 2

1 0 1 8

1 1 0 32

(28)

Gambar 2.4. SPI Status Register [6]

SPIF (SPI Interrupt Flag) SPIF merupakan bendera yang digunakan untuk mengetahui bahwa proses pengiriman data 1 byte sudah selesai. Jika proses pengiriman data sudah selesai maka SPIF akan bernilai satu (high). SPIF ini berada dalam SPI Status Register (SPSR).

Gambar 2.5. SPI Data Register [6]

SPI Data Register (SPDR) SPDR merupakan register yang digunakan untuk menyimpan data yang akan dikirim atau diterima pada komunikasi SPI.

2.2.3. – Two-Wire Serial Communication

Two-wire serial communication (TWI) adalah salah satu fitur yang sering dipakai pada aplikasi mikrokontroler. TWI memungkinkan pengguna untuk terhubung dengan 128 perangkat yang berbeda dengan hanya menggunakan dua jalur data, SCL sebagai pengatur clock dan SDA sebagai jalur utama [6].

Terdapat lima register yang digunakan untuk mengatur penggunaan TWI, yaitu TWI Bit Rate Register (TWBR), TWI Control Register (TWCR), TWI Status Register (TWSR), TWI Data Register (TWDR), dan TWI (Slave) Address Register (TWAR).

(2.1)

Register TWCR digunaakn sebagai pengatur operasi TWI. Register ini terdiri dari 8-bit data seperti ditunjukkan gambar 2.6.

(29)

Gambar 2.6. Register TWCR [6]

Memberi logika high pada bit TWSTA membuat perangkat menjadi master device pada jalur data. Perangkat akan mendeteksi keberadaan jalur data, apabila jalur data tersedia, maka perangkat akan menginisialisai kondisi START. Apabila jalur data sedang digunakan oleh perangkat lain, maka perangkat akan menunggu sampai terdeteksi kondisi STOP kemudian menginisialisasi kondisi START dan mengambil alih jalur data.

Sedangkan bit TWSTA digunakan untuk menginisialisasi kondisi STOP pada jalur data. Apabila perangkat diatur sebagai slave device, maka bit ini dapat digunakan untuk memulihkan kondisi eror. Bit TWEN digunakan untuk mengaktifkan antarmuka TWI, saat TWEN bernilai 1, maka antarmuka TWI akan mengambil alih pin I/O SDA dan SCL dan menggunakannya sebagai jalur data.

2.2.4. EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory)

Mikrokontroler Atmega128 mempunyai memori EEPROM sebesar 4 kBytes. Memori ini dapat dibaca dan ditulis melalui program data yang tersimpan tidak akan hilang walaupun mikrokontroler kehilangan catu daya. Alamat memori yang dituju oleh program sebelum membaca atau menulis data pada EEPROM ditunjukkan oleh register EEARH dan EEARL. Register ini adalah register 11-bit yang menyimpan alamat EEPROM dari alamat 0 sampai dengan alamat 4095 [6]. Register EEDR digunakan untuk membaca dan menulis pada alamat yang dituju oleh register EEAR.

2.3. RFM12-433S

RFM12 dengan pita frekuensi 433 MHz dapat menggunakan frekuensi antara 430,24 MHz – 439,7575 MHz [7]. Karena modul ini merupakan transceiver maka modul ini bisa dioperasikan menjadi transmitter maupun sebagai receiver. Koneksi pin RFM12-433S dapat dilihat pada gambar 2.7 dan fungsi setiap pin yang digunakan dapat dilihat pada tabel 2.2. RFM12-433S memiliki spesifikasi, diantaranya sebagai berikut [7]:

a. Harganya relatif murah

b. Menggunakan teknologi PLL

(30)

d. Differential antenna

e. Tuning antena otomatis dilakukan oleh modul

f. Deviasi frekuensi TX dapat diatur

g. Bandwidth dapat diatur

h. AFC dan DQD

i. Internal data fltering

j. Dapat menggunakan pola sinkronisasi pada modul penerima

k. Antarmuka SPI

Tabel 2.2. Fungsi Pin RFM12-433S [7]

Definisi Tipe Fungsi

nINT/VDI DI/ DO Input interupsi (aktif rendah) / indikator data benar

VDD S Positif power supply

SDI DI SPI data input

SCK DI SPI clock input

nSel DI Chip select (aktif rendah)

SDO DO Serial data output dengan bus

nIRQ DO Intereups request output (aktif rendah)

FSK/DATA/Nffs DI/DO/DI Transmit FSK data input/ Received data output (FIFO not used)/ FIFO select

DCLK/CFIL/FFIT DO/AIO/DO

Clock output (no FIFO )/ external filter capacitor(analog mode)/ FIFO

interrupts(active high)when FIFO level set to 1, FIFO empty interruption can

be achieved

CLK DO Clock output for external microcontroler

z DIO Reset output (active low)

GND S Power ground

(31)

2.4. LCD 16x2

LCD (liquid cell display) merupakan salah satu alat komponen elektronika yang berfungsi untuk menampilkan data berupa karakter [8]. LCD yang digunakan adalah tipe M1632 yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8. LCD 16x2 [8]

LCD tipe ini memiliki 2 baris dimana masing-masing baris memuat 16 karakter. Selain sangat mudah dioperasikan, kebutuhan daya LCD ini sangat rendah[8]. Konfigurasi pin LCDM1632 dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Konfigurasi Pin LCD M1632 [8]

No. Nama Fungsi

1 Vss 0V (GND)

2 Vcc 5V

3 VLC LCD Contrast Voltage

4 RS Register Select; H: Data Input; L: Instruction Input

5 RD H: Read; L: Write

6 EN Enable Signal

7 D0 Data Bus

8 D1 Data Bus

9 D2 Data Bus

10 D3 Data Bus

11 D4 Data Bus

12 D5 Data Bus

13 D6 Data Bus

14 D7 Data Bus

15 V+BL Positif backlight voltage (4-4,2V; 50-200mA)

(32)

2.5. Modulasi Digital

Modulasi merupakan proses penumpangan sinyal masukan ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) yang sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya, proses ini dinamakan Modulasi Carrier. Sehingga dengan mengamati modulasi carriernya kita dapat mengetahui urutan bit-bit yang ditumpangkan pada carrier.

Melalui proses modulasi digital, sinyal-sinyal digital pada setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio).Yang termasuk modulasi digital diantaranya ialah : Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK).

Gambar 2.9. Bentuk Gelombang Modulasi Digital

2.5.1 Modulasi FSK

Modulasi Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Untuk memperoleh bit 1 dan bit 0, frekuensi pembawa digeser kesamping sehingga memperoleh kerapatan

(33)

frekuensi yang berbeda.

Modulasi FSK hanya 2 kemungkinan, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Teknik modulasi FSK banyak digunakan untuk informasi pengiriman jarak jauh atu teletype. Standar FSK untuk teletype sudah dikembangkan selama bertahun-tahun, yaitu untuk frekuensi 1070 Hz merepresentasikan mark atau 1, dan 1270 Hz merepresentasikan space atau 0. Rangkaian yang digunakan untuk proses modulasi disebut dengan Modulator.

Gambar 2.10. Modulasi FSK

2.5.2 Demodulasi FSK

Konsep dasar Demodulasi adalah proses pemisahan sinyal antara sinyal pembawa (Carrier) dengan sinyal data yang dikirim oleh suatu pemancar. Untuk melakukan proses demodulasi ini, maka dibutuhkan Suatu rangkaian yang disebut Demodulator. Demodulator ini berada pada sisi penerima untuk melakukan proses pemisahan sinyal tersebut, sehingga data yang diterima dapat sesuai dengan data yang dikirim sebelumnya.

(34)

2.6. IC DS1307

–

Real Time Clock (RTC)

IC DS1307 adalah sebuah IC RTC yang dapat digunakan untuk menyimpan waktu. Perangkat ini mampu menyimpan data waktu, mulai dari detik, menit, jam, hari, hingga tanggal, bulan, dan tahun. IC DS1307 bekerja dengan menggunakan komunikasi serial . Ketika catu utama tidak aktif, maka IC ini secara otomatis akan berpindah ke catuan dari baterai 3,2 V.

Gambar 2.12. Rangkaian umum dari IC DS1307 [9]

Semua data yang diterima dari IC DS1307 sudah berupa data Binary Coded decimal (BCD). Pertukaran data menggunakan antarmuka , yang setiap memulai pertukaran data, master device harus mengisialisai keadaan START dan diakhiri dengan keadaan STOP. Keadaan START terjadi apabila pin SDA berubah dari logika satu ke logika nol saat pin SCL berada pada logika satu. Sedangkan keadaan STOP terjadi saat pin SDA berubah dari logika nol ke logika satu saan pin SCL berada pada logika satu. Sedangkan pertukaran data terjadi pada saat pin SCL berada pada logika nol.

Memori IC DS1307 terdiri dari dua register utama, yaitu Timekeeper Register dan Control Register. Timekeeper Register berisi data-data pewaktuan, mulai dari detik, menit, jam, tanggal, bulan, tahun hingga hari. Sedangkan Control Register berisi bit untuk mengatur keluaran pin SQW/OUT. Saat Square Wave Output tidak aktif, bila bit Out bernilai satu, maka keluaran pin SQW/OUT juga bernilai satu, sedangkan apabila bit Out bernilai nol, maka keluaran pin SQW/OUT juga bernilai nol. Bit SQWE berfungsi untuk mengaktifkan Square Wave Output. Apabila bit ini bernilai satu, maka Square Wave Output akan aktif. Sedangkan nilai frekuensi yang dihasilkan tergantung dari kombinasi bit RS1 dan RS0.

(35)

Tabel 2.4. Memori pada IC DS1307 [9]

Tabel 2.5. Pengaturan dan keluaran pin SQW/OUT [9]

2.7. Catu daya

Catu daya adalah sebuah piranti elektronika yang berfungsi sebagai penyearah arus AC menjadi DC untuk memberikan sumber daya untuk piranti lain. Rangkaian catu daya bisa disusun dari transformator, penyearah, dan sebuah IC regulator tegangan.

Tegangan AC dari jala-jala PLN diturunkan nilainya oleh transformator step down, kemudian disearahkan dengan diode brige. Keluaran diode brige diratakan dengan rangkaian filter untuk memperkecil tegangan ripple. Kemudian digunakan regulator tegangan untuk menstabilkan tegangan yang keluar [10].

Alamat Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Fungsi Rentang

00h CH 10 detik detik Detik 00-59

01h 0 10 menit menit Menit 00-59

02h 12 10

jam 10 jam jam Jam

1-12 +AM/PM

00-23

02h 24 AM

/ PM 10 jam jam Jam

1-12 +AM/PM

00-23

03h 0 0 0 0 0 hari Hari 01-07

04h 0 0 10 tanggal tanggal Tanggal 01-31

05h 10

bulan bulan Bulan 01-12

06h 10 tahun tahun Tahun 00-99

07h Out 0 0 SQWE 0 0 RS1 RS0 Kontrol -

08h-3Fh RAM

56x8 00h-FFh

RS1 RS0 Frekuensi SQW/OUT

SQWE OUT

0 0 1 Hz 1 X

0 1 4096 Hz 1 X

1 0 8,192 kHz 1 X

1 1 32,768 kHz 1 X

X X 0 0 0

(36)

Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil tegangan ripple, sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata, dengan memanfaatkan proses pengisian dan pengosongan muatan kapasitor [10]. Harga kapasitansi kapasitor ditentukan dengan persamaan berikut :

_√ _√ (2.2)

Vr(p - p) = Vm – VDCmin (2.3)

Dengan IDC adalah arus maksimal penyearah (ampere), C adalah kapasitor yang digunakan sebagai filter (Farad). VM adalah tegangan arus bolak balik, Vr(PP) tegangan ripple puncak ke puncak dan Vr(rms) adalah tegangan ripple efektif. VDC MIN adalah tegangan minimal yang dibutuhkan oleh IC regulator.

2.8. LED (Light - Emitting Diode)

LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula. LED adalah salah satu jenis dioda, maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda.

Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa arus yang diperbolehkan 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V-3,5V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA, maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus. LED ditunjukkan pada gambar 2.13.

(37)

Berdasarkan gambar 2.14, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hokum ohm adalah V = I.R, sehingga persamaan untuk mencari nilai resistor yang digunakan sebagai indikator adalah :

(2.4)

Gambar 2.14. Rangkaian indikator LED Dimana :

V = Tegangan I = Arus Listrik R = Resistor

Vs = Tegangan sumber = Tegangan LED

Tegangan kerja pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [11]: 1. Infra merah : 1,6 V

2. Merah : 1,8 V – 2,1 V 3. Oranye : 2,2 V

4. Kuning : 2,4 V 5. Hijau : 2,6 V

6. Biru : 3,0 V – 3,5 V 7. Putih : 3,0 V – 3,6 V 8. Ultraviolet : 3,5 V

Pada umumnya tegangan yang digunakan pada perancangan adalah tegangan minimal LED ( ), tegangan minimal LED adalah sebesar 1,5 V.

2.9. Sistem Pengendali Air Kolam

Sistem pengendalian kualitas air terdiri dari pintu masuk air kolam, pintu keluar air kolam dan pompa air. Sistem ini akan bekerja berdasarkan data sensor yang didapatkan dan standar yang telah ditentukan. Setiap jenis ikan memiliki perbedaan standar kualitas air, maka ditetapkan standar air yang dikendalikan sistem ini. Hal ini ditetapkan agar

(38)

sistem dapat digunakan untuk semua jenis ikan seperti pada tabel 2.6. Pada tabel tersebut juga ditentukan aksi pengendalian berdasarkan standar yang ditentukan [12];

Tabel 2.6. Aksi Pengendalian

Kualiatas Yang diamati Standar air Aksi Pengendalian

Suhu 18-28 ºC Jika suhu air kolam >28 ºC atau <18 maka: - Inlet off (pintu masuk air tertutup) - Outlet on (pintu keluar air terbuka) - Pompa sumur on

Dengan asumsi suhu air sumur selalu berada pada suhu 18ºC – 28ºC. pH 5-8,5 Jika pH air kolam >8.5 atau <5 maka:

- Inlet off (pintu masuk air tertutup) - Outlet on (pintu keluar air terbuka) - Pompa sumur on

Dengan asumsi PH air sumur selalu berada diantara 5 – 8,5

Kekeruhan <380 NTU Jika kekeruhan air kolam >380 NTU maka: - Inlet off (pintu masuk air tertutup) - Outlet on (pintu keluar air terbuka) - Pompa sumur on

Dengan asumsi kekeruhan air sumur < 380 NTU

DO > 5 ppm Jika DO air kolam < 5ppm maka:

-Inlet off (pintu masuk air tertutup) - Outlet on (pintu keluar air terbuka) - Pompa sumur on

(39)

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Perancangan sistem telemetri kualitas kolam air ikan ini dibagi menjadi menjadi dua bagian utama, yaitu:

1. Perancangan hardware yang terdiri dari mikrokontroler dan perangkat pendukung seperti, IC RTC DS1307, power supply dan rangkaian LCD. Gambar 3.1 menunjukkan blok diagram sistem yang akan dibuat.

2. Perancangan software yang terdiri dari pemograman utama, dan subrutin-subrutinnya seperti subrutin menu dan subrutin pengambilan data sensor dan subrutin pengiriman paket data.

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem

Berikut merupakan keterangan cara kerja sistem yang ditunjukkan gambar 3.1:

1. Pengambilan data setiap sensor dilakukan dengan menggunakan prosedur USART secara bergantian. Data sensor yang diambil adalah sensor temperatur, sensor keasaman, sensor kekeruhan, dan sensor kandungan oksigen Data tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk dijadikan sebuah paket data yang siap untuk dikirim kembali ke sistem lain menggunakan modul RFM12-433S.

2. Dari data yang didapat, mikrokontroler mengontrol sistem untuk pengendalian, dalam hal ini penulis tidak membuat hardware untuk sistem pengendalian kualitas air tersebut tetapi penulis membuat software yang akan menampilkan status dari

(40)

setiap sistem kendali. Status tersebut ditampilkan pada LCD pada menu utama dengan simbol “I” untuk pintu air masuk, “O” untuk pintu air keluar dan “P” untuk pompa air.

3. Tombol push-bottom berfungsi untuk memberikan masukan berupa pengaturan dari pengguna. Pengaturan ini memungkinkan pengguna untuk mengubah konfigurasi dan mode – mode pengendalian yang dilakukan sistem.

4. IC RTC DS1307 digunakan sebagai penjaga waktu mikrokontroler, sehingga pengiriman paket data bisa disesuaikan sesuai keinginan pengguna.

5. RFM12-433S berfungsi sebagai transmitter yang digunakan untuk menerima data dari central unit untuk menjalankan sistem dan mengirimkan paket data ke sistem central unit melalui wireless.

6. Secara keseluruhan, pertama mikrokontroler akan mengambil data dari setiap sensor yang kemudian di tampilkan di LCD sekaligus dirubah menjadi paket data yang siap untuk dikirim ke central unit. Ketika waktu sesuai dengan jadwal pengiriman paket data, maka transmitter difungsikan sebagai pengirim kemudian mengirim paket data ke central unit setelah data dikirim transmitter difungsikan kembali menjadi penerima, kemudian mikrokontroler menngontrol sistem pengendalian kualitas air kolam dari data yang sudah didapat.

3.1. Perancangan Perangkat Keras

3.1.1. Rangkaian RTC – IC DS1307

Berdasarkan datasheet , IC DS1307 terdapat rangkaian standar untuk menggunakan IC ini. Untuk dapat bekerja dengan baik, maka pada jalur data dan sumber clock komunikasi dua jalu diperlukan tambahan hambatan pull-up. Pull-up yang digunakan hambatan sebesar 4,7 kOhm. Kristal oscillator yang digunakan adalah Kristal yang memiliki frekuensi 32,768 kHz. Ditambahkan baterai tipe CR2032 sebagai sumber daya IC ini ketika sumber daya utama tidak tersedia. Berikut gambar rangkaian RTC dengan IC DS1307 ditunjukkan pada gambar 3.2:

(41)

Gambar 3.2. Rangakaian RTC IC DS1307

3.1.2. Rangkaian LCD

LCD yang digunakan pada perancangan ini adalah LCD character 16x2 yang berfungsi untuk menampilkan data setiap sensor. Berdasarkan datasheet tegangan kontras (pin Vo) maksimum LCD ini adalah 5 volt, sehingga digunakan sebuah variable resistor sebesar 10 kOhm yang digunakan untuk mebatasi tegangan pada pin ini. Rangkaian LCD character 16x2 ditunjukkan pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Rangkain LCD 16x2

3.1.3. Rangkaian DT-AVR ATMEGA 128 CPU Module

Dalam perancangan sistem telemetri ini, penulis menggunakan DT-AVR ATMEGA 128 CPU Module sebagai minimum sistem. DT-AVR ATMEGA 128 CPU Module ini dilengkapi dengan ATmega 128, dan setiap pinnya sudah dihubungkan dengan konektor female yang terpasang di dalam board pcb, sehingga pemakaiannya lebih akan lebih mudah. Rangkaian DT-AVR ATMEGA 128 CPU Module ditunjukkan pada gambar 3.4, sedangkan untuk rangkaian keseluruhan mikrokontroler ditunjukkan pada gambar 3.6.

(42)

Gambar 3.4. Rangkaian DT-AVR ATMEGA 128 CPU Module [13]

(43)

3.1.4. Rangkaian Catu Daya

Rangkaian ini dibutuhkan untuk memberikan sumber tegangan ke mikrokontroler, LCD 16x2, dan piranti lainnya yang digunakan dalam sistem telemetri kualitas air kolam ikan ini. Sehingga rangkaian ini akan terus beroperasi selama sistem dijalankan. Sebelum di distribusikan ke piranti lainnya, tegangan keluaran dari catu daya ini harus disesuaikan dengan piranti lainnya.

Karena piranti yang akan didistribusikan hanya memerlukan tegangan 5v, maka akan dirancang sebuah catu daya 5v. rangkaian catu daya 5v ditunjukkan pada gambar 3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian Catu Daya

Gambar 3.6. merupakan rangkaian regulator tegangan yang menggunakan komponen 7805 yang dapat meregulasi tegangan output. Berdasarkan datasheet, komponen 7805 memiliki arus output atau Io sebesar 500mA. Nilai kapasitor C2 sesuai dengan datasheet 7805 agar tegangan output lebih stabil. Perhitungan nilai kapasitor C1 untuk penyearah 5VDC, dilakukan seperti persamaan 2.3 dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 12VAC (VM), arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 7,5VDC (VMIN), sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C1 sebagai berikut :

( √ )

√

(44)

Pada perhitungan nilai minimal C1 diperoleh sebesar 1239μF, nilai tersebut tidak terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C1 sebesar 2200μF yang mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C1 sebesar 2200μF berdampak memperkecil ripple.

Untuk indikator power digunakan dua buah LED berwarna merah untuk indikator 12 volt dan warna hijau untuk indikator 5 volt. Untuk menyalakan kedua LED ini dibutuhkan tegangan sebesar 1,5 volt dengan arus minimal 10mA, sehingga dibutuhkan sebuah resistor untuk menurunkan tegangan input tersebut dan digunakan rumus pembagi tegangan, maka didapat hasilnya seperti berikut:

dari persamaan di atas didapat R1 sebesar 1k dan R2 sebesar 330 .

3.2. Perancangan Perangkat Lunak

3.2.1. Diagram Alir Program Utama

Diagram alir program utama ditunjukkan pada gambar 3.7. diagram alir tersebut menunjukkan proses sistem ini secara keseluruhan. Mulai dari program melakukan inisialisasi I/O dan fitur – fitur yang digunakan. Proses pengambilan data setiap sensor akan dilakukan sebelum proses pengiriman data. Pengiriman paket data dilakukan setiap 1 jam, tetapi pengguna bisa merubah pengaturan pengiriman data pada menu. Setelah mengambil data, mikro memeriksa setiap data dan membandingkannya dengan standar kualitas air yang sudah ditentukan pada BAB II untuk mengendalikan sistem kendali. Sebelum melakukan pengiriman paket data, remote unit akan mengirimkan “ping” untuk memeriksa sambungan dengan central unit. Apabila central unit memberikan jawaban dengan mengirimkan karakter “y” maka paket data langsung dikirim, jika tidak ada jawaban dari central unit maka paket data tidak akan dikirimkan ke central unit tetapi akan disimpan di eeprom. Data yang disimpan di eeprom dikirimkan pada jadwal pengiriman selanjutnya jika koneksi dengan central unit sudah terhubung, jika tidak data akan kembali disimpan pada eeprom tanpa menimpa data sebelumnya.

(45)

Gambar 3.7. Diagram Alir Program Utama

3.2.2. Diagram Alir Subrutin Menu

(46)

(47)

Dari diagram alir subrutin menu , pengguna dapat langsung merubah waktu sistem, mengubah pengaturan waktu pengiriman paket data ke central unit, pengecekan data setiap sensor, pengaturan frekuensi, kecepatan transfer paket data, perubahan pengaturan sistem kendali dan pengecekan koneksi wireless ke central unit. Untuk melakukan pengaturan tersebut, pengguna hanya perlu menekan tombol “menu” pada kotak sistem bagian atas dan melihat hasilnya pada LCD.

3.2.3. Diagram Alir Subrutin Pengaturan Sistem Kendali

Di dalam subrutin menu, pengguna dapat mengatur sistem kendali, tetapi sistem pengendali dilakukan secara manual dan sistem hanya memberikan tegangan output yang kemudian diteruskan ke driver sistem kendali. Sistem kendali dibagi menjadi 3 bagian, yaitu pintu air masuk, pintu air keluar dan pompa air. Setiap bagian dilengkapi dengan symbol untuk menampilkan status dari sistem tersebut, dimana karakter “I” untuk pintu air masuk, “O” untuk pintu air keluar dan “P” untuk pompa air. Berikut diagram alir sistem kendali ditunjukkan pada gambar 3.9.

(48)

3.2.4. Diagram Alir Subrutin Pengiriman Paket Data

Pengiriman paket data diawali dengan karakter “@” dan diakhiri karakter “$” sesuai dengan kesepakatan dengan central unit. Setelah 1 paket data selesai dikirimkan, central unit memeriksa paket data yang diterima dengan mencocokkan karakter pertama, karakter terakhir dan jumlah karakter yang diterima. Jika sesuai central unit mengirimkan karakter “y” yang berarti paket data berhasil diterima, tetapi jika tidak sesuai central unit tidak akan mengirimkan jawaban apapun dan paket data yang dikirimkan tersebut disimpan di eeprom untuk dikirimkan pada jadwal pengiriman paket data selanjutnya jika komunikasi dengan central unit terhubung kembali.

Setelah 1 paket data selesai dikirim, remote unit memeriksa apabila ada paket data yang belum dikirimkan atau tidak, jika ada remote unit mengirimkan kembali paket data yang belum dikirim tersebut mulai dari prosedur pengiriman paket data yang pertama. Berikut diagram alir pengiriman paket data ditunjukkan pada gambar 3.10.

(49)

3.2.5. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Sensor

Pengambilan data sensor dilakukan dengan mengirimkan karakter perintah ke slave yang mewakili sensor. Karakter perintah untuk mengambil data sensor suhu adalah “a”, sensor keasaman adalah “b”, sensor kekeruhan adalah “c” dan sensor kandungan oksigen adalah “d”. Format data setiap 1 sensor yang dikirim sebanyak 6 karakter. Format data yang dikirim dari slave sebagai berikut: “S0015#”. Karakter pertama mewakili inisial sensor, karakter ke 2 sampai ke 5 adalah data sensor yang dikirimkan, dan karakter ke-6 adalah karakter pagar “#”. Sensor termperatur diwakili dengan karakter “S”, sensor keasaman diwakili dengan karakter “K”, sensor kekeruhan diwakili dengan karakter “H”, dan sensor DO diwakili dengan karakter “D.

Remote unit akan memeriksa data yang diterima dengan mengecek karater pertama, karakter terakhir, dan jumlah karakter yang diterima, jika data tidak sesuai dengan format tersebut maka data dianggap salah dan pengambilan data diulangi lagi. Pengambilan data maksimal sebanyak 3 kali, apabila data sudah diminta sebanyak 3 kali dan data masih belum sesuai format data yang ditampilkan adalah 0000. Berikut diagram alir subrutin pengambilan data sensor ditunjukkan gambar 3.11, sedangkan subrutin pengambilan data setiap sensor ditunjukkan pada gambar 3.12.

(50)

Gambar 3.12. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Semua Sensor.

3.2.6. Diagram Alir Subrutin Ping

Berikut diagram alirnya ditunjukkan pada gambar 3.13.

(51)

Diagram ini berfungsi untuk mememeriksa sambungan wireless dengan central unit. Remote unit mengirimkan karakter “p” ke central unit untuk perintah “ping”, jika terhubung central unit memberikan jawaban berupa karakter “y”.

3.2.7. Diagram Alir Subrutin Kendali

Pada subrutin ini, data monitoring sibandingkan dengan standar yang telah ditentukan (lihat tabel 2.6). hasil perbandingan menentukan aksi pengendalian. Gambar 3.14 merupakan diagram alir program kontrol sistem.

(52)

Gambar 3.15. Diagram Alir Subrutin Aksi

(53)

3.2.8. Format Paket Data

Jumlah karakter di dalam paket data sebanyak 46 karakter, terdiri dari nomor penyimpanan, tanggal, jam, penggabungan 4 data sensor, yang diawali dengan karakter “@” dan diakhiri dengan karakter ”$”. Format data tersebut disesuaikan dengan kebutuhan dan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh central unit, berikut format data di dalam paket data:

@01#dd-MM-yyyy#HH:mm#Saaaa#Kbbbb#Hcccc#Ddddd#$ Dari format paket data tersebut bisa dijelaskan pada tabel 3.1 seperti berikut:

Tabel 3.1. Format Paket Data

Nomor

penyimpanan Tanggal Waktu Suhu Keasaman Kekeruhan DO Jumlah

karakter 2 10 5 5 5 5 5

Paket data yang disimpan di dalam eeprom memiliki kapasitas 50 kbyte setiap 1 paket data, hal ini bertujuan untuk mempermudah untuk memberikan alamat setiap paket data yang disimpan di dalam eeprom. Jumlah memori eeprom Atmega 128 adalah 4 kbyte. Memori eeprom juga digunakan untuk menyimpan pengaturan lainnya sehingga array yang disediakan untuk penyimpanan paket data sebanyak 4000 karakter, jadi apabila pengaturan pengambilan data diatur selama 1 jam, paket data yang mampu disimpan sebanyak 80 kali pengambilan data atau selama 3 hari 8 jam, dihitung dari:

3.2.9. Pengaturan Frekuensi Kerja RFM12

Pengaturan frekuensi kerja RFM12 (baik pancar maupun terima) menggunakan perintah “Frequency Setting Command”. Instruksi ini memiliki format :

Tabel 3.2. Format Pengaturan Frekuensi [7]

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Data 1 0 1 0 F, menyatakan frekuensi

(54)

MHz (3.1) Frekuensi yang akan digunakan adalah 432 MHz, dari persamaan 3.1. dapat dihitung untuk mencari nilai F seperti berikut:

(₎

Nilai F yang didapat dirubah ke dalam bentuk heksadesimal menjadi:

Nilai heksadesimal yang didapat dimasukkan ke dalam register “Frequency Setting Command” untuk mengatur frekuensi yang digunakan.

3.2.10.Prosedur Pengiriman Data dengan RFM12

Prosedur pengiriman data melibatkan instruksi “Power Management Command” dan “Transmitter Register Write Command”. “Power Management Command” berfungsi menghidupkan dan mematikan komponen – komponen pemancar RF pada RFM12. ”Transmitter Register Write Command” berfungsi mengirimkan satu byte data ke register data pemancar pada RFM12.

Prosedur pengiriman data dimulai dengan menghidupkan bagian pemancar menggunakan instruksi “Power Management Command” dengan nilai 0x8238. Instruksi dengan nilai tersebut akan menghidupkan penguat daya RF (Radio Frequency), synthesizer dan osilator. Selanjutnya, lima paket data pembuka dikirim secara urut : 0xB8AA, 0xB8AA, 0xB8AA, 0xB82D dan 0xB8D4. Kemudian satu byte data dikirim menggunakan perintah “Transmitter Register Write Command” yaitu dengan melakukan operasi OR antara bilangan heksadesimal 0xB800 dengan data yang bersangkutan.

Langkah ini dapat diulangi jika data yang dikirim berjumlah lebih dari satu byte. Jika data sudah dikirim semuanya, prosedur ditutup dengan mematikan pemancar menggunakan perintah 'Power Management Command' dengan nilai 0x8208. Instruksi dengan nilai tersebut akan mematikan penguat daya RF, synthesizer dan osilator. Diagram alir prosedur pengiriman data ditampilkan pada gambar 3.17.

(55)

Gambar 3.17. Diagram Alir Pengiriman Data RFM12

3.2.11.Prosedur Penerimaan Data dengan RFM12

Prosedur penerimaan data melibatkan tiga instruksi. “Power Management

Command” berfungsi menghidupkan dan mematikan komponen – komponen penerima RF dari RFM12. “FIFO dan Reset Mode Command' berfungsi mengatur pemakaian register data FIFO. “Receiver FIFO Read Command” berfungsi menerima satu byte data yang ditampung pada register FIFO.

Prosedur penerimaan data dimulai dengan menghidupkan komponen – komponen penerima meliputi RF front end, baseband, synthesizer dan osilator. Hal ini dilakukan menggunakan instruksi 'Power Management Command' dengan nilai 0x82C8. Mode FIFO diatur dan FIFO diaktifkan menggunakan perintah 'FIFO and Reset Mode Command' dengan nilai 0xCA81 dan 0xCA83. Pengambilan data dilakukan pada register FIFO menggunakan instruksi “Receiver FIFO Read Command”. Hal ini dilakukan dengan mengirimkan nilai 0xB000 dan menampung data kembalian dari RFM12.

Untuk data yang hendak diterima berjumlah lebih dari satu byte langkah diatas bisa diulangi sampai semua data diterima. Terakhir, setelah data selesai dikirimkan, prosedur diakhiri dengan mematikan komponen – komponen penerima menggunakan instruksi

(56)

Power Management Command' dengan nilai 0x8208. Diagram alir prosedur penerimaan data tampak pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18. Diagram Alir Penerimaan Data RFM12

3.2.12.Data Dummy

Data dummy adalah data yang menyerupai data aslinya tetapi tidak memiliki fungsi aslinya. Data ini akan digunakan untuk menggantikan data setiap sensor dalam pengujian dan pengambilan data. Data yang digunakan disimpan pada eeprom setiap mikro untuk menggantikan sensor. Sensor suhu untuk kualitas kolam batas pengukurannya adalah 15ºC - 39ºC dengan perbedaan data setiap 1,5ºC, untuk sensor keasaman batas pengukurannya adalah 4 pH – 10,5 pH dengan perbedaan data setiap 0,5 pH, sensor kekeruhan memiliki batas pengukuran sebesar 25 NTU – 475 NTU dengan perbedaan data sebesar 25 NTU, dan sensor DO memiliki batas pengukuran 3 ppm – 9,5 ppm dengan perbedaan data setiap 0,5 ppm [2]. Setiap sensor memiliki waktu pengukuran yang berbeda. Sensor kekeruhan, dan keasaman waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan data yang valid selama 5 setik [14]. Untuk sensor kadar oksigen waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan data yang valid sekitar 20 menit [15].

Dalam pengujian, data yang digunakan mengikuti data yang sudah pernah didapat dari tugas akhir Charles Wilianto yang berjudul Sistem Komunikasi Pengendalian Kualitas Air Kolam Ikan Berbasis Atmega128. Setiap mikro mewakili 1 sensor yang memiliki

(57)

jumlah data yang berbeda. Mikro yang mewakili sensor suhu memiliki 17 data dari 15ºC - 39ºC dengan perbedaan data setiap 1,5º, untuk mikro yang mewakili sensor keasaman memiliki 14 data dari 4 pH – 10,5 pH dengan perbedaan data setiap 0,5 pH, sedangkan mikro yang mewakili sensor kekeruhan mimiliki 19 data dari 25 NTU – 475 NTU dengan perbedaan data sebesar 25 NTU, dan untuk mikro yang mewakili sensor DO memiliki 14 data dari 3 ppm – 9,5 ppm dengan perbedaan data setiap 0,5 ppm.

Setiap mikro menampilkan data yang sudah disimpan di eeprom ke LCD yang terhubung ke mikro tersebut. Mikro yang mewakili sensor kekeruhan dan keasaman data yang ditampilkan berubah setiap 5 detik, untuk mikro yang mewakili sensor DO datanya berubah setiap 20 menit. Waktu tersebut mengikuti waktu sebenarnya yang diperlukan sensor untuk mendapatkan data yang valid. Untuk mikro yang mewakili sensor suhu, data yang ditampilkan berubah setiap 5 detik mengikuti waktu dari sensor kekeruhan dan keasaman karena tidak ada referensi yang menunjukan waktu untuk mendapatkan data yang valid.

(58)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi gambar fisik hardware yang dibuat, pembahasan tentang perbagian hardware, hasil pengujian rangkaian, hasil pengambilan data, pembahasan tentang data yang diperoleh, dan pembahasan tentang program yang digunakan di mikrokontroler. Data yang akan dibahas terdiri dari data hasil pengambilan data sensor dan pengiriman paket data ke cental unit. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh dapat memperlihatkan bahwa hardware atau software yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak. Berdasarkan data-data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang kemudian dapat digunakan untuk menarik kesimpulan akhir.

4.1. Bentuk Fisik Remote Unit dan Hardware Elektronik

4.1.1. Bentuk Fisik Remote Unit

Bentuk fisik remote unit secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 4.1 sampai gambar 4.4. Bentuk fisik remote unit ini terdiri dari 1 box yang bertujuan untuk melindungi dan merapikan rangkaian elektronik di dalamnya.

Gambar 4.1. Kotak Sistem Tampak Atas Gambar 4.2. Kotak Sistem Tampak Belakang

(59)

4.1.2. Subsistem Elektonik Alat

Subsistem elektronik alat terdiri atas rangkaian pengontrol waktu, rangkaian sistem mikrokontroler, LCD karakter, rangkaian tombol, indikator sistem kendali, rangkaian pemancar, rangkaian antena, dan catu daya. Penulis membuat rangkaian sistem mikrokontroler, LCD karakter, dan pengontrol waktu dalam 1 PCB, rangkaian tersebut bisa dilihat pada gambar 4.5, sedangkan untuk rangkaian pemancar, rangkaian antena, dan catu daya ditampilkan pada gambar 4.6 dan gambar 4.7.

Gambar 4.5. Rangkaian Pengontrol Waktu, Sistem Mikrokontroler, dan LCD karakter

Gambar 4.6. Rangkaian Pemancar dan Antena

(60)

4.2. Pengujian Alat

4.2.1. Pengujian Rangkaian Catu Daya

Pengujian rangkaian catu daya ini bertujuan mengetahui tegangan keluaran yang dihasilkan dan menguji kemampuan catu daya sudah bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran pada pin keluaran IC LM7805 dan dibandingkan dengan nilai tegangan pada datasheet.

Pada pengujian rangkaian catu daya mendapatkan tegangan keluaran sebesar 4,93 volt, sedangkan keluaran dari IC LM7805 pada datasheet sebesar 4,75-5,25 volt. Pengujian catu daya dapat berkerja dengan baik.

4.2.2. Pengujian Pengontrol Waktu

Pengontrol waktu berfungsi untuk menjaga agar waktu alat kontrol sesuai dengan waktu sesungguhnya. Hal ini berhubungan dengan pengandaiian yang bersifat real-time. Pada bagian ini terdiri dari IC DS1307 dan sebuah baterai yang digunakan sebagai sumber energi IC saat sumber listrik utama tidak tersedia. Berikut gambar rangkaian pengontrol waktu:

Gambar 4.8. Rangkaian Pengontrol Waktu

Pengujian dilakukan dengan mematikan semua sistem beberapa kali selama 10 detik. Setelah 10 detik, sistem dinyalakan kembali, dan waktu yang ditunjukkan oleh sistem bertambah 10 detik. Dari pengujian ini didapat kesimpulan bahwa sistem pengontrol waktu sudah dapat bekerja dan mempertahankan waktu dari sistem.

4.2.3. Pengujian Program Pengambilan dan Penggabungan Data Sensor

Pengujian program pengambilan dan penggabungan data sensor dilakukan untuk mengetahui keberhasilan dari program ini. Pengujian dilakukan dengan membuat program pengambilan data setiap sensor secara otomatis ketika tombol “OK” ditekan dan data yang diterima ditampilkan di LCD. Setiap sensor dilakukan maksimal 3 kali pengambilan data secara otomatis apabila tidak ada data masuk, tetapi jika setelah 3 kali tetap tidak ada data

masuk, nilai dari data tersebut ditampilkan menjadi “0000”. Dalam pengambilan data ini, penulis tidak menggunakan sensor sebenarnya, tetapi menggunakan mikrokontroler

(61)

ATMega8535 yang berisi berisi data dummy dan pengambilan data dilakukan setiap 10 detik sekali dengan mengubah data pada mikrokontroler ATMega8535 menggunakan potensio yang berada pada ATMega8535 sebelum dilakukan pengambilan data. Hasil pengujian pengambilan dan penggabungan data sensor ditampilkan pada gambar 4.9, dan tabel 4.1.

Tabel 4.1. Pengambilan Paket Data

No Data Sensor Data Terima

Suhu Keasaman Kekeruhan DO

1 15,0 4,00 0025 3,00 S15,0#K4,00#H0025#D3,00# 2 16,5 4,50 0050 3,50 S16,5#K4,50#H0050#D3,50# 3 18,0 5,00 0075 4,00 S18,0#K5,00#H0075#D4,00# 4 19,5 5,50 0100 4,50 S19,5#K5,50#H0100#D4,50# 5 21,0 6,00 0125 5,00 S21,0#K6,00#H0125#D5,00# 6 22,5 6,50 0150 5,50 S22,5#K6,50#H0150#D5,50# 7 24,0 7,00 0175 6,00 S24,0#K7,00#H0175#D6,00# 8 25,5 7,50 0200 6,50 S22,5#K7,50#H0200#D6,50# 9 27,0 8,00 0225 7,00 S27,0#K8,00#H0225#D7,00# 10 28,5 8,50 0250 7,50 S285#K8,50#H0250#D7,50# 11 30,0 9,00 0275 8,00 S30,0#K9,00#H0275#D8,00# 12 31,5 9,50 0300 8,50 S31,5#K9,50#H0300#D8,50# 13 33,0 10,0 0325 9,00 S33,0#K10,0#H0325#D9,00# 14 34,5 10,5 0350 9,50 S34,5#K10,5#H0350#D9,50# 15 36,0 4,00 0375 3,00 S36,0#K4,00#H0375#D3,00# 16 37,5 4,50 0400 3,50 S37,5#K4,50#H0400#D3,50# 17 39,0 5,00 0425 4,00 S39,0#K5,00#H0425#D4,00# 18 15,0 5,50 0450 4,50 S15,0#K5,50#H0450#D4,50# 19 16,5 6,00 0475 5,00 S16,5#K6,00#H0475#D5,00#

(62)

Berdasarkan tabel 4.1 tampak bahwa pengambilan paket data setiap sensor dapat bekerja karena hasil penerimaan paket data sudah sesuai dengan data yang dikirimkan setiap sensor yang ditampilkan pada LCD dan tidak ada kesalahan yang didapat.

4.2.4. Pengujian Komunikasi RFM12-433S 1 Arah

Pengujian komunikasi RFM12-433S 1 arah dilakukan untuk mengetahui jarak maksimum dari modul pemancar tersebut. Pengujian dilakukan pada ruang terbuka dengan cara mengirimkan 1 karakter “O” secara terus menerus dari pemancar ke penerima, apabila penerima dapat menerima karakter tersebut, penerima akan menampilkan tulisan “Koneksi

OK”, tetapi apabila tidak LCD penerima akan menampilkan karakter “Koneksi Gagal”.

Pada pengujian ini dilakukan dengan 3 frekuensi berbeda dan 3 kecepatan transfer data yang berbeda. Frekuensi yang digunakan untuk pengujian ini adalah 432MHz, 435MHz, dan 437MHz, sedangkan kecepatan transfer data yang digunakan adalah 1kbps, 2kbps, dan 5kbps. Hasil pengujian komunikasi RFM12-433S 1 arah ditampilkan pada dan tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil Pengujian RFM12-433S 1 Arah

No. Frekuensi (MHz)

Kecepatan (kbps)

Jarak maksimum

(m)

1 432 1 122

2 432 2 120

3 432 5 118

4 435 1 120

5 435 2 115

6 435 5 110

7 437 1 122

8 437 2 119

9 437 5 118

Berdasarkan tabel 4.2, frekuensi yang digunakan pada 432MHz mampu mencapai jarak maksimum pengiriman 1 byte sejauh 120 meter, sedangkan untuk frekuensi 435MHz jarak terjauh sebesar 120 meter dan untuk frekuensi 437MHz jarah terjauh untuk pengiriman 1 byte sebesar 122 meter. Berdasarkan tabel 4.2, jarak terjauh dapat dicapai dengan menggunakan baudrate terkecil yaitu sebesar 1kbps, sedangkan untuk baudrate terbesar yaitu sebesar 5kbps hanya mencapai jarak paling pendek.

(63)

Hal tersebut dikarenakan semakin besar baudrate yang digunakan atau semakin jauh jarak jangkauan pengiriman data, maka semakin besar juga noise yang didapat, sehingga mengakibatkan kemungkinan pembacaan data yang diterima salah. Berikut gambar pengaruh baudrate dengan sinyal yang diterima ditampilkan pada gambar 4.10 – 4.12 dengan jarak pengiriman sejauh 40 meter, sedangkan pengaruh jarak pengiriman data dengan sinyal yang diterima ditampilkan pada gambar 4.13 - 4.16 yang menggukan pengaturan frekuensi 432MHz dan baudrate 5kbps.

Gambar 4.10. Sinyal Diterima Central Unit Untuk Pengiriman 1 Byte dengan Baudrate 1kbps

Gambar 4.11. Sinyal Diterima Central Unit Untuk Pengiriman 1 Byte dengan Baudrate 2kbps

(64)

Gambar 4.12. Sinyal Diterima Central Unit Untuk Pengiriman 1 Byte dengan Baudrate 5kbps

Gambar 4.13. Sinyal Diterima Central Unit Dengan Jarak Pengujian 1 Meter

(1)

201.

202. // Global enable interrupts 203. #asm("sei")

204. 205.

206. logika=1;

207. keadaan=simpankeadaan;

208. n=1;

209. 210.

211. while (1)

212. {

213. tampildata();

214. if (UCSRA.7==1)

215. { 216. ambil(); 217. }

218. }

219. }

Listing Program Kandungan Oksigen

1. /*****************************************************

2. This program was produced by the

3. CodeWizardAVR V2.05.3 Standard

4. Automatic Program Generator

6. http://www.hpinfotech.com

8. Project : Sistem Telemetri Kualitas Air Kolam Ikan Dengan RFM12-433S Sebagai

Remote Unit

9. Version :

10. Date : 5/11/2015

11. Author : ANDREAS BAGUS SADEWO

12. Company : Universitas Sanata Dharma

13. Comments: Sensor Kandungan Oksigen

14. 15.

16. Chip type : ATmega8535 17. Program type : Application

18. AVR Core Clock frequency: 12.000000 MHz

19. Memory model : Small 20. External RAM size : 0 21. Data Stack size : 128

22. *****************************************************/

23.

24. #include <mega8535.h> 25.

(2)

26. // Alphanumeric LCD functions 27. #include <alcd.h>

28.

29. #include <stdlib.h> 30. #include <delay.h> 31. #include <stdio.h> 32.

33. unsigned char temp[16], temp1[16],tampilkeadaan[16];

34. int data[]={ 3,0,3,5,4,0,4,5,5,0,5,5,6,0,6,5,7,0,7,5,8,0,8,5,9,0,9,5}; 35. unsigned char a, n, nn, z;

36. bit logika, keadaan;

37. eeprom unsigned int simpankeadaan;

38. int second, input, i; 39.

40.

41. #define ADC_VREF_TYPE 0x20

42.

43. // Read the 8 most significant bits

44. // of the AD conversion result

45. unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)

46. {

47. ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

48. // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

49. delay_us(10);

50. // Start the AD conversion

51. ADCSRA|=0x40;

52. // Wait for the AD conversion to complete

53. while ((ADCSRA & 0x10)==0);

54. ADCSRA|=0x10;

55. return ADCH;

56. }

57.

58. // Timer 1 overflow interrupt service routine

59. interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void)

60. {

61. TCNT1H=0xD23A >> 8;

62. TCNT1L=0xD23A & 0xff;

63. second++; //setelah 1 detik increament data

64. }

65. // Declare your global variables here 66.

67. void tampildata()

68. {

69. lcd_gotoxy(0,0); 70. lcd_putsf("DO");

71. sprintf(tampilkeadaan,"K%d",keadaan); 72. lcd_gotoxy(14,0);

73. lcd_puts(tampilkeadaan); 74. if(PINA.7==1)

(3)

75. {

76. delay_ms(400);

77. keadaan=logika^keadaan; 78. lcd_clear();

79. simpankeadaan=keadaan; 80. }

81. if (keadaan==1) 82. {

83. n=read_adc(0); 84. n=n/10;

85. second=0; 86. TIMSK=0x00; 87. if(n>14){n=14;} 88. if(n<1){n=1;} 89. }

90. else if (keadaan==0) 91. {

92. if(second==1200) 93. {

94. n++; second=0; 95. } 96. TIMSK=0x04;

97. sprintf(temp,"T:%d",second); 98. lcd_gotoxy(7,0);

99. lcd_puts(temp);

100. if((n<1)||(n>14)){n=1;lcd_clear();} 101. }

102. 103. z=0;

104. for (a=1; a<n; a++) 105. {

106. z=z+2; 107. }

108.

109. if(n!=nn){ lcd_clear(); } 110.

111. nn=n; 112.

113. sprintf(temp,"Data ke-%d",n); 114. lcd_gotoxy(6,1);

115. lcd_puts(temp); 116.

117. if (data[z]>=10) {sprintf(temp1,"%d.%d",data[z],data[z+1]);} 118. if (data[z]<10) {sprintf(temp1,"%d.%d0",data[z],data[z+1]);} 119. lcd_gotoxy(0,1);

120. lcd_puts(temp1);

121. }

122.

(4)

124. {

125. input = getchar(); 126. if(input=='d') 127. {

128. UCSRB=0x08;

129. delay_ms(10); 130. for(i=0;i<=3;i++) 131. {putchar(temp1[i]);} 132. putchar('#');

133. UCSRB=0x10;

134. } 135.

136. }

137. 138.

139. void main(void)

140. {

141.

142. DDRA=0x80;

143. // ADC initialization

144. // ADC Clock frequency: 750.000 kHz

145. // ADC Voltage Reference: AREF pin

146. // Only the 8 most significant bits of 147. // the AD conversion result are used

148. ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

149. ADCSRA=0x84;

150.

151. // Timer/Counter 1 initialization

152. // Clock source: System Clock

153. // Clock value: 11.719 kHz

154. // Mode: Normal top=FFFFh

155. // OC1A output: Discon.

156. // OC1B output: Discon.

157. // Noise Canceler: Off

158. // Input Capture on Falling Edge 159. // Timer 1 Overflow Interrupt: On 160. // Input Capture Interrupt: Off

161. // Compare A Match Interrupt: Off

162. // Compare B Match Interrupt: Off

163. TCCR1A=0x00;

164. TCCR1B=0x05;

165. TCNT1H=0xD2;

166. TCNT1L=0x3A;

167. ICR1H=0x00;

168. ICR1L=0x00;

169. OCR1AH=0x00;

170. OCR1AL=0x00;

171. OCR1BH=0x00;

(5)

173.

174. // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

175. TIMSK=0x04;

176.

177. // USART initialization

178. // Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity

179. // USART Receiver: On

180. // USART Transmitter: Off

181. // USART Mode: Asynchronous

182. // USART Baud Rate: 9600

183. UCSRA=0x00;

184. UCSRB=0x10;

185. UCSRC=0x86;

186. UBRRH=0x00;

187. UBRRL=0x4D;

188.

189. // Alphanumeric LCD initialization

190. // Connections are specified in the

191. // Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

192. // RS - PORTC Bit 0

193. // RD - PORTC Bit 1

194. // EN - PORTC Bit 2

195. // D4 - PORTC Bit 4

196. // D5 - PORTC Bit 5

197. // D6 - PORTC Bit 6

198. // D7 - PORTC Bit 7

199. // Characters/line: 16 200. lcd_init(16);

201.

202. // Global enable interrupts 203. #asm("sei")

204. 205.

206. logika=1;

207. keadaan=simpankeadaan;

208. n=1;

209. DDRD.2=1;

210. PORTD.2=0;

211. 212.

213. while (1)

214. {

215. tampildata();

216. if (UCSRA.7==1)

217. { 218. ambil(); 219. }

220. }

(6)