Sistem telemetri kualitas air kolam ikan menggunakan TX02-433D dan RX01-433D sebagai terminal unit.

(1)

viii

Kualitas air kolam ikan harus terjaga untuk menjamin kelangsungan hidup ikan. Air sungai yang masuk ke kolam menentukan kualitas air kolam. Kualitas air kolam tersebut dapat diukur dengan bantuan sensor seperti suhu, oksigen, keasaman, kekeruhan air serta konduktivitas. Permasalahan yang ada pemilik kolam perlu sering meninjau kondisi kolam. Penelitian ini bertujuan membuat sistem telemetri antara bagian pengukur sensor serta bagian penampil untuk mempermudah pemilik kolam dalam menjaga kualitas air kolam.

Sistem telemetri dilakukan dengan cara modul terminal unit melakukan pengukuran parameter kualitas air kolam serta menentukan posisi buka-tutup pintu air kolam. Informasi tersebut kemudian dikirimkan ke modul sentral unit yang bertugas sebagai penampil secara telemetri menggunakan modul RX01-433D dan RX02-433D. Mikrokontroler Atmega128 pada modul terminal unit digunakan untuk mengambil data-data pada sensor yang kemudian dikumpulkan menjadi satu paket data dan dikirimkan ke sentral unit. Terminal unit ini juga melakukan kendali dari nilai sensor yang didapat dan dibandingkan dengan batasan sensor yang telah ditentukan.

Pengiriman paket data dapat menempuh jarak lebih dari sama dengan 20 meter. Modul terminal unit telah berhasil menerima data sensor, terima data dan pengiriman data dari sentral unit serta terminal unit telah berhasil melakukan pengendalian sesuai perancangan. Pegiriman paket data dari terminal unit ke sentral unit telah bekerja sesuai dengan waktu yang ditentukan.

(2)

ABSTRACT

Fish pond water quality must be maintained to ensure the survival of fish. Water is the most important thing of that. The quality can be measurement with the sensor of temperature, oxygen, pH, turbidy and conductivity. The problem is the owners should frequently review to his fish pond. This study has the objective to make a telemetry system between the sensor and the screen to make the owners more easier in maintaining the quality of his fish pond water.

Telemetry system can be done by means of a terminal unit measuring the quality of the pool water and determine the position of opening and closing the door of the pool water. Data from the measurement will be sent to the central units that has the task of monitoring telemetry using TX02-433D and RX1-433D module. Microcontroller Atmega128 in the terminal units is used to retrieve the data from the sensor. Data that have been taken are collected into one data packet and sent to the central units. Terminal units will doing controlling by comparing the sensor value obtained and compared with a predetermined limit sensor.

Transmission of data packets can travel a distance equal to more than 20 meters. Terminal module unit has successfully send data from the sensors, receive data and transmission data from the central control unit and controlling. Data packets can be sent from the terminal unit to the central unit has been working with the specified time.

(3)

SISTEM TELEMETRI KUALITAS AIR KOLAM IKAN

MENGGUNAKAN TX02-433D DAN RX01-433D

SEBAGAI TERMINAL UNIT

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

JOHN FISHER JEFFERSON PAKPAHAN NIM : 115114010

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(4)

TUGAS AKHIR

SISTEM TELEMETRI KUALITAS AIR KOLAM IKAN

MENGGUNAKAN TX02-433D DAN RX01-433D

SEBAGAI TERMINAL UNIT

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

JOHN FISHER JEFFERSON PAKPAHAN NIM : 115114010

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(5)

THE TELEMETRY SYSTEM OF FISH POND WATER

QUALITY USING TX02-433D AND RX01-433D

AS A TERMINAL UNIT

Presented As Partial Fulfillment Of The Requirements To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

By:

JOHN FISHER JEFFERSON PAKPAHAN NIM : 115114010

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015

(6)

(7)

(8)

(9)

MOTTO :

Hidup itu adalah pilihan yang berat

Jadi hadapi hidup dengan penuh senyuman

Skripsi ini kepersembahkan untuk…..

Yesus Kristus,Bunda Maria,Saint Yohannes Fisher Pelindungku

Bapak Thomas Pakpahan dan Ibu Alquirina yang aku banggakan

Teman dan Sahabat yang ada pada saat proses skripsi ini berlangsung

Elektro 2011 atas bantuan candaan dan kenangan indah

(10)

(11)

viii

(12)

ABSTRACT

(13)

(14)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

... i

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

... xi

DAFTAR GAMBAR

... xvi

DAFTAR TABEL

... xxi

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

2.1. State of The Art... 4

2.1.1. Pengendalian Temperatur Air ... 5

2.1.2. Pengendalian Derajat Keasaman Air ... 5

2.1.3. Pengendalian Derajat Kekeruhan ... 7

2.1.4. Pengendalian Kandungan Oksigen ... 8

2.1.5. Pengendalian Konduktivitas Air ... 8

(15)

xii

2.2. Dummy Data ... 12

2.3. Mikrokontroler AVR ... 13

2.3.1. Port Input/Output ... 14

2.3.2. – Two-Wire Serial Communication ... 14

2.3.3. USART (Universal Synchronous and Asynchronou serial Receiver and Transmitter) ... 15

2.3.4. Serial Peripheral Interface (SPI) ... 16

2.3.5. External Interupt ... 18

2.3.5. EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory) ... 19

2.4. Modul Pemancar ... 20

2.4.1. RX01 - 433D ... 20

2.4.2. TX02 - 433D ... 22

2.5. LCD 16x2 ... 23

2.6. IC DS1307 – Real Time Clock (RTC) ... 24

2.7. Push Button ... 26

2.8. LED (Light-Emitting Diode) ... 26

BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Perangkat Keras ... 30

3.1.1. Rangkaian Minimum System ATmega128 ... 30

3.1.2. Rangkaian RTC – IC DS1307 ... 30

3.1.3. Rangkaian LCD ... 31

3.1.4. Rangkaian Sistem Pengendali ... 32

3.1.5. Modul Pemancar ... 32

3.2. Perancangan Perangkat Lunak ... 33

3.2.1. Diagram Alir Program Utama ... 33

3.2.2. Diagram Alir Setting Waktu Pengiriman Data ... 37

3.2.3. Diagram Alir Nilai Data Sensor ... 38

3.2.4. Diagram Alir Single Data Sensor ... 39

3.2.5. Diagram Alir Subrutin Menu... 40

(16)

xiii

3.2.7. Diagram Alir Subrutin Kontrol Sistem ... 43

3.2.8. Diagram Alir Subrutin Aksi ... 43

3.2.9. Diagram Alir Aksi Pengendalian ... 44

3.2.10. Diagram Alir Pengiriman Data ... 45

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Mekanik Kotak Sistem ... 47

4.2. Subsistem Elektronik ... 49

4.2.1. Rangkaian LCD 16x2... 50

4.2.2. Rangkaian TX02-433D dan RX01-433D ... 50

4.2.3. Rangkaian Mikrokontroler ... 51

4.3. Cara Penggunaan Alat ... 51

4.3.1. Pengaturan waktu RTC ... 52

4.3.2. Pengaturan jadwal pengiriman ... 53

4.3.3. Menu pengambilan salah satu data sensor ... 53

4.3.3.1. Pengambilan Data Suhu ... 53

4.3.3.2. Pengambilan data keasaman ... 54

4.3.3.3. Pengambilan data oksigen ... 54

4.3.3.4. Pengambilan data kekeruhan ... 55

4.3.3.5. Pengambilan data konduktivitas ... 56

4.3.4. Menu ambil paket data ... 56

4.3.5. Menu reset batasan kendali ... 57

4.3.6. Menu Metode Kendali ... 57

4.3.7. Pengaturan Kendali Manual ... 59

4.3.7.1. Pengendalian pintu masuk ... 59

4.3.7.2. Pengendalian pintu keluar ... 59

4.3.7.3. Pengendalian pompa air ... 60

4.3.7.4. Pengendalian pompa aerator ... 61

4.3.8. Pengaturan Kendali Otomatis ... 62

4.3.9. Tampilan Batasan Sensor ... 62

4.4. Pengujian Sistem ... 63

4.4.1. Pengujian Minimum Sistem Dan LCD 16x2 ... 63

(17)

xiv

4.5.1. Perubahan Perancangan Perangkat Lunak ... 66

4.5.1.1. Diagram Alir Utama ... 66

4.5.1.2. Diagram Alir Subrutin Data Masuk ... 68

4.5.1.3. Diagram Alir Subrutin Menu ... 70

4.5.1.4. Diagram Alir Subrutin Kendali Manual ... 71

4.5.1.5. Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data ... 73

4.5.2. Pengujian Pengambilan Data Sensor ... 74

4.5.3. Pengujian Kendali ... 76

4.5.3.1. Kendali Manual ... 76

4.5.3.2. Kendali Otomatis ... 78

4.5.4. Pengujian Kirim Paket Data Ke Sentral Unit ... 81

4.5.5. Pengujian Terima Paket Data dari Sentral Unit... 83

4.5.5.1. Pengaturan Jadwal Pengiriman ... 84

4.5.5.2. Pengaturan Batasan Sensor ... 85

4.5.5.3. Pengiriman Salah Satu Sensor ... 87

4.6. Pengujian Alat Terminal Unit ... 91

4.6.1. Pengujian Tombol ... 91

4.6.2. Pengujian waktu RTC ... 95

4.6.3. Pengujian Jadwal Kirim ... 97

4.6.4. Pengujian Reset Batasan Kendali ... 98

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 101

5.2. Saran…… ... 101

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

LAMPIRAN A Perancangan Keseluruhan Elektronik Sistem Pengendali ... L1 LAMPIRAN B Listing Program Utama Mikrokontroler 8535 ... L2 LAMPIRAN C Listing Program Utama Visual Basic ... L4 LAMPIRAN D Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L20

(18)

LAMPIRAN E Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L25 LAMPIRAN F Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L26 LAMPIRAN G Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L27 LAMPIRAN H Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L28 LAMPIRAN I Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L29 LAMPIRAN J Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L31 LAMPIRAN K Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L32 LAMPIRAN L Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L33 LAMPIRAN M Lembar Pengujian Modul Sentral Unit ... L34

(19)

xvi

Hal

Gambar 2.1. Gambar plan pengendalian air kolam ... 4

Gambar 2.2. Sensor Suhu ... 5

Gambar 2.3. Sensor Keasaman ... 6

Gambar 2.4. PCB Sensor keasaman ... 6

Gambar 2.5. Sensor Cahaya ... 7

Gambar 2.6. Konstruksi Ketinggian Sensor Konduktivitas ... 8

Gambar 2.7. Sensor Konduktivitas ... 9

Gambar 2.8. Konstruksi Bagian Master ... 10

Gambar 2.9. Hasil Pengujian ... 10

Gambar 2.10. Gambar konfigurasi pin ATmega 128 ... 13

Gambar 2.11. Register TWCR ... 15

Gambar 2.12. USART Data Register ... 16

Gambar 2.13. Hubungan antara Master-Slave dengan SPI ... 16

Gambar 2.14. SPI controlregister ... 17

Gambar 2.15. SPI Data Register ... 18

Gambar 2.16. Register EICRA ... 18

Gambar 2.17. Register EICRB ... 19

Gambar 2.18. Register EIMSK ... 19

Gambar 2.19. Konfigurasi Pin IC RX01-433D ... 20

Gambar 2.20. Schematic Pin RX01-433D ... 20

Gambar 2.21. Konfigurasi Pin IC TX02-433D ... 22

Gambar 2.22. Schematic Pin TX02-433D ... 23

Gambar 2.23. LCD 16x2 ... 24

Gambar 2.24. Rangkaian umum dari IC DS1307 ... 25

Gambar 2.25. Register Control IC DS1307 ... 26

Gambar 2.26. Gambar Push Button ... 26

Gambar 2.27. Konfigurasi LED ... 27

Gambar 2.28. Rangkaian indikator LED... 27

(20)

xvii

Gambar 3.2. Rangkaian RTC ... 31

Gambar 3.3. Rangkaian LCD 16x2 ... 31

Gambar 3.4. Rangkaian Sistem Pengendali ... 32

Gambar 3.5. Rangkaian Modul Pemancar ... 32

Gambar 3.6. Diagram Alir Utama ... 34

Gambar 3.7. Diagram Alir Setting Waktu Pengiriman Data ... 37

Gambar 3.8. Diagram Alir Setting nilai data sensor ... 38

Gambar 3.9. Diagram Alir Single Data Sensor ... 39

Gambar 3.10. Diagram Alir Subrutin Menu ... 40

Gambar 3.11. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data Suhu dan pH ... 41

Gambar 3.12. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data DO dan Kekeruhan ... 42

Gambar 3.13. Diagram Alir Subrutin Data Koduktivitas dan semua sensor ... 42

Gambar 3.14. Diagram Alir Kontrol Sistem ... 43

Gambar 3.15. Diagram Alir Subrutin Aksi ... 44

Gambar 3.16. Diagram Alir Aksi Pengendalian ... 44

Gambar 3.17. Diagram Alir Subrutin Kirim Data ... 45

Gambar 4.1. Mekanik kotak sistem tampak depan ... 46

Gambar 4.2. Mekanik kotak sistem tampak samping kanan ... 47

Gambar 4.3. Mekanik kotak sistem tampak samping kiri ... 47

Gambar 4.4. Mekanik kotak sistem tampak belakang ... 47

Gambar 4.5. Rangkaian LCD 16x2 ... 48

Gambar 4.6. Rangkaian TX02-433D dan RX01-433D... 48

Gambar 4.7. Rangkaian mikrokontroler... 49

Gambar 4.8. Tampilan Awal Alat Terminal Unit ... 50

Gambar 4.9. Tampilan menu RTC... 50

Gambar 4.10. Tampilan menu jadwal pengiriman paket data ... 51

Gambar 4.11. Tampilan menu ambil data suhu ... 54

Gambar 4.12. Tampilan menu ambil data Keasaman ... 54

Gambar 4.13. Tampilan menu ambil data oksigen ... 55

Gambar 4.14. Tampilan menu ambil data kekeruhan ... 55

Gambar 4.15. Tampilan menu ambil data konduktivitas ... 56

Gambar 4.16. Tampilan menu ambil semua data sensor ... 57

(21)

xviii

Gambar 4.19. Tampilan menu pilihan kendali otomatis ... 58

Gambar 4.20. Tampilan kendali pintu air masuk tertutup... 59

Gambar 4.21. Tampilan kendali pintu air masuk terbuka ... 59

Gambar 4.22. Tampilan kendali pintu air keluar tertutup ... 60

Gambar 4.23. Tampilan kendali pintu air keluar terbuka ... 60

Gambar 4.24. Tampilan kendali pompa air keadaan mati... 60

Gambar 4.25. Tampilan kendali pompa air keadaan hidup ... 61

Gambar 4.26. Tampilan kendali pompa aerator keadaan mati ... 61

Gambar 4.27. Tampilan kendali pompa aeratorkeadaan hidup ... 61

Gambar 4.28. Tampilan akses ditolak pada kendali otomatis ... 62

Gambar 4.29. Tampilan batasan sensor suhu dan keasaman ... 62

Gambar 4.30. Tampilan batasan sensor kekeruhan, konduktivitas dan oksigen ... 62

Gambar 4.31. Tampilan LCD 16x2 ... 63

Gambar 4.31. Tampilan LCD 16x2 kirim karakter ... 64

Gambar 4.32. Tampilan LCD 16x2 terima karakter ... 64

Gambar 4.33. Tampilan LCD 16x2 tidak terima data ... 64

Gambar 4.34. Diagram alir utama(1) ... 67

Gambar 4.34. Diagram alir utama(2) ... 68

Gambar 4.35. Diagram alir subrutin data masuk(1) ... 68

Gambar 4.35. Diagram alir subrutin data masuk(2) ... 69

Gambar 4.36. Diagram alir subrutin menu(1) ... 70

Gambar 4.36. Diagram alir subrutin menu(2) ... 71

Gambar 4.37. Diagram alir subrutin kendali manual ... 72

Gambar 4.38. Diagram alir subrutin pengiriman data ... 73

Gambar 4.39. Tampilan LCD 16x2 dummy sensor ... 74

Gambar 4.40. Tampilan LCD 16x2 data suhu ... 74

Gambar 4.41. Tampilan LCD 16x2 tidak terima data suhu ... 75

Gambar 4.42. Program Pengambilan data sensor ... 75

Gambar 4.43. Tampilan awal kendali LCD ... 76

Gambar 4.44. Tampilan awal kendali LED ... 76

Gambar 4.45. Tampilan LCD kendali pintu masuk keadaan hidup... 77

(22)

xix

Gambar 4.47. Program tampil status kendali pada LCD ... 77 Gambar 4.48. Tampilan status kendali pada LED ... 78 Gambar 4.49. Nilai sensor sebelum percobaan kendali otomatis ... 79 Gambar 4.50. Kendali sebelum percobaan kendali otomatis ... 79 Gambar 4.51. Status kendali sebelum percobaan kendali otomatis ... 79 Gambar 4.52. Nilai sensor yang telah diubah kendali otomatis ... 79 Gambar 4.53. Status kendali telah berubah pada kendali otomatis ... 80 Gambar 4.54. Status kendali telah berubah pada kendali otomatis ... 80 Gambar 4.55. Program kendali otomatis ... 80 Gambar 4.56. LCD 16x2 terima paket data di sentral unit ... 82 Gambar 4.57. LCD 16x2 data dummy sensor yang dikirim ke sentral unit ... 82 Gambar 4.58. Program paket data yang dikirim(1) ... 82 Gambar 4.58. Program paket data yang dikirim(2) ... 83 Gambar 4.59. Program penerimaan karakter dari sentral unit... 83 Gambar 4.60. Tampilan LCD 16x2 terima data waktu kirim paket data ... 84 Gambar 4.61. Tampilan LCD 16x2 jadwal waktu pengiriman paket data ... 84 Gambar 4.62. Program terima karakter J dari sentral unit ... 84 Gambar 4.63. Tampilan LCD 16x2 terima setting batasan suhu terminal unit ... 85 Gambar 4.64. Tampilan LCD 16x2 terima setting batasan keasaman terminal unit ... 86 Gambar 4.65. Tampilan LCD 16x2 batasan suhu dan keasaman di terminal unit ... 86 Gambar 4.66. Tampilan LCD 16x2 terima setting batasan oksigen terminal unit ... 86 Gambar 4.67. Tampilan LCD 16x2 terima setting batasan kekeruhan terminal unit ... 86 Gambar 4.68. Tampilan LCD 16x2 terima setting batasan konduktivitas terminal unit .... 86 Gambar 4.69. Tampilan LCD 16x2 batasan kekeruhan, konduktivitas dan oksigen... 87 Gambar 4.70. Program terima batasan sensor oksigen, kekeruhan dan konduktivitas ... 87 Gambar 4.71. Tampilan LCD 16x2 terima karakter sensor suhu ... 88 Gambar 4.72. Tampilan LCD 16x2 nilai suhu pada dummy sensor ... 89 Gambar 4.73. Tampilan LCD 16x2 kirim data suhu ke sentral unit ... 89 Gambar 4.74. Tampilan LCD 16x2 terima data suhu dari terminal unit ... 89 Gambar 4.75. Program pengiriman salah satu sensor ke sentral unit(1)... 90 Gambar 4.75. Program pengiriman salah satu sensor ke sentral unit(2)... 91 Gambar 4.77. Tampilan awal waktu RTC pada pengujian ... 95 Gambar 4.78. Tampilan atur waktu RTC pada mode menu ... 95

(23)

Gambar 4.80. Tampilan atur menit RTC ... 96 Gambar 4.81. Tampilan atur tanggal RTC ... 96 Gambar 4.82. Tampilan atur bulan RTC ... 96 Gambar 4.83. Tampilan atur tahun RTC ... 96 Gambar 4.84. Tampilan waktu RTC berhasil diubah ... 97 Gambar 4.85. Tampilan awal waktu RTC yang telah diubah ... 97 Gambar 4.86. Tampilan waktu sebelum pengiriman paket data ... 98 Gambar 4.87. Tampilan waktu jadwal pengiriman paket data ... 98 Gambar 4.88. Tampilan kirim paket data dari terminal unit ... 98 Gambar 4.89. Tampilan kirim paket data dari terminal unit ... 98 Gambar 4.90. Tampilan batasan suhu dan keasaman diubah sentral unit ... 99 Gambar 4.91. Batasan kekeruhan, konduktivitas dan oksigen diubah sentral unit ... 99 Gambar 4.92. Tampilan berhasil reset batasan kendali ... 99 Gambar 4.93. Batasan suhu dan keasaman setelah melakukan reset ... 99 Gambar 4.94. Batasan kekeruhan, konduktivitas dan oksigen setelah melakukan reset ... 100

(24)

xxi

DAFTAR TABEL

Hal Tabel.2.1. Aksi pengendalian ... 11 Tabel.2.2. Pengaturan Bit ISCn1 dan ISCn0 ... 18 Tabel.2.3. Fungsi Pin RX01-433D ... 21 Tabel.2.4. Fungsi Pin TX02-433D ... 23 Tabel.2.5. Tabel Konfigurasi PIN LCD 16x2 ... 24 Tabel.2.6. Memori IC DS1307 ... 25 Tabel.3.1. Tabel karakter Perintah dari sentral unit ... 35 Tabel.3.2. Tabel Karakter Data(1) ... 35 Tabel.3.2. Tabel Karakter Data(2) ... 36 Tabel.3.3. Format Data ... 36 Tabel.4.1. Pengujian komunikasi frekuensi 434Mhz ... 65 Tabel.4.2. Pengujian komunikasi frekuensi 435Mhz ... 65 Tabel.4.3. Contoh pengambilan data sensor ... 74 Tabel.4.4. Contoh paket data yang dikirim ... 81 Tabel.4.5. Pengujian kirim paket data ... 81 Tabel.4.6. Contoh terima data batasan sensor ... 85 Tabel.4.7. Contoh paket data ambil salah satu sensor ... 88 Tabel.4.8. Pengujian tombol pada tampilan awal ... 92 Tabel.4.9. Pengujian tombol pada menu RTC ... 92 Tabel.4.10. Pengujian tombol pada jadwal kirim... 93 Tabel.4.11. Pengujian tombol pada menu pengambilan data sensor ... 93 Tabel.4.12. Pengujian tombol pada menu reset batasan kendali ... 94 Tabel.4.13. Pengujian tombol pada menu metode kendali ... 94 Tabel.4.14. Hasil Pengujian waktu RTC ... 97

(25)

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Tidak dapat dipungkiri bahwa penggunaan bibit dan induk yang unggul akan meningkatkan produksi dan keuntungan budidaya ikan air tawar. Direktorat Jenderal Perikanan Budidaya Kementerian Kelautan dan Perikanan menyebutkan bahwa, produksi perikanan budidaya terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Selama periode 2010 – 2013, produksi perikanan budidaya meningkat sekitar 28,64% per tahun, yaitu 6,28 juta ton pada tahun 2010 dan mencapai 13,31 juta ton pada tahun 2013 (data sementara). Sedangkan nilai produksinya mengalami kenaikan sekitar 22,51 % per tahun dalam kurun waktu yang sama. Capaian peningkatan yang signifikan selain dari rumput laut, juga dari peningkatan jenis ikan air tawar, utamanya ikan nila, mas, dan lele. Ketiga jenis ikan tersebut semakin diandalkan, baik untuk mendukung pertumbuhan ekonomi dan perolehan devisa Negara, menyediakan lapangan kerja di pedesaan dan juga dapat dilakukan berkesinambungan dengan menerapkan budidaya ramah lingkungan [1].

Peningkatan produksi budidaya air tawar yang sangat signifikan ini merupakan hasil dari penggunaan induk dan benih unggul, pakan yang sesuai dan efisien, penerapan teknologi yang aplikatif dan inovatif serta intensifikasi budidaya yang ramah lingkungan dan ini merupakan bagian dari Total Akuakultur [1]. Hal penting lain adalah pengelolaan air kolam. Untuk mendapatkan hasil maksimal kualitas dan kuantitas air harus tetap terjaga. Kesesuaian lingkungan hidup untuk setiap ikan berbeda tergantung pada jenis ikan. Jenis ikan tertentu yang sesuai dengan kondisi lingkungannya dapat bertumbuh dan berkembang. Sebaliknya jika keadaan tidak sesuai akan menghambat pertumbuhan dan perkembangannya. Suhu, pH dan oksigen merupakan faktor yang paling sering ditemukan dalam khasus kematian ikan.

Dalam penelitian Payara, dkk (2014) telah berhasil dibuat alat untuk mengendalikan kualitas air kolam dengan parameter yang dikendalikan meliputi suhu, kandungan oksigen , pH, kekeruhan air serta konduktivitas air kolam. Sistem pengendalian kualitar air terdiri dari pengendalian pintu inlet, pengendalian pintu outlet, pengendalian aerator, dan penjernihan air. Sistem tersebut memiliki komunikasi jarak dekat yang dilengkapi dengan mikrokontroler dalam menentukan aksi yang akan dilakukan berdasarkan masukan hasil pengukuran [2]. Dari

(26)

hasil survey yang didapatkan, kebutuhan para petani kolam ikan ini ialah pengendalian dan monitoring jarak jauh dikarenakan keberadaan kolam ikan yang jauh sehingga dapat mempermudah para petani ikan memonitoring dan mengendalikan air kolam ikan dari jarak jauh tanpa harus melihat langsung kolam ikan tersebut.

Berdasarkan hal tersebut peneliti ingin mengembangkan penelitian tersebut dengan sistem telemetri antara pengendali utama sistem tersebut atau sebagai sentral unit dengan terminal unit yang bertugas mengumpulkan data-data dari sensor yang ada. Pada sistem ini penulis akan lebih berkonsentrasi pada bagian terminal unit, dimana tugas dari terminal unit ini sendiri adalah mengumpulkan data dari setiap sensor yang ada, kemudian data-data ini akan dijadikan satu paket data yang siap dikirimkan ke sentral unit. Bila parameter-parameter tersebut berada di luar standar maka secara otomatis terminal unit akan melakukan beberapa pengendalian atau aksi, antara lain : menutup saluran masuk air, mengurangi air kolam dengan membuka saluran air kolam ke pembuangan, menarik air dari sumber lain untuk mengendalikan kualitas air, mengaktifkan aerator saat DO berada di bawah standar. Pengendalian ini juga dapat dilakukan secara manual dari sentral unit ketika data yang di terima tidak sesuai dengan yang diinginkan.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dilakukan penelitian ini adalah Membuat alat monitoring dan kontrol sistem komunikasi yang dapat memudahkan dalam proses monitoring kualitas air pada kolam ikan sehingga dapat dikendalikan dari jarak jauh.

Manfaat dilakukan penelitian ini adalah:

1. Menjaga kualitas air kolam ikan untuk menghasilkan kualiatas ikan yang baik. 2. Mendukung pembudidayaan ikan.

3. Membantu peternak ikan air tawar memonitoring kolam ikan dari jarak jauh.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini berisikan tentang batasan komponen yang akan digunakan:

(27)

2. LCD 16X2 sebagai penampil menu dan waktu RTC.

3. Proses pengiriman perintah dan pengambilan paket data dilakukan secara bergantian atau half duplex.

4. Komunikasi antara terminal unit dengan dummy sensor menggunakan komunikasi USARTsedangkan komunikasi TX02-433D dan RX01-433D menggunakan SPI. 5. Data dari setiap sensor memiliki karakter khusus yang mewakili sensor tersebut. 6. TX02-433D sebagai pengirim paket data ke sentral unit dan RX01-433D sebagai

penerima intruksi dari sentral unit.

7. Pada proses percobaan kendali menggunakan LED, dengan push button sebagai masukan pengaturan kendali.

1.4. Metodologi Penelitian

Metode penulisan yang digunakan adalah :

1. Studi lineatur berupa pengumpulan referensi buku, internet, jurnal dan artikel. 2. Studi kasus terhadap alat yang sudah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan untuk

memahami prinsip kerja dari alat yang telah dibuat sebelumnya.

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

4. Pembuatan sistem hardware dan software. Sistem bekerja apabila, Terminal unit dapat menerima data dari dummy sensor yang telah disediakan dan melakukan aksi pengendalian dari hasil data sensor yang didapatkan. Kemudian data dari dummy sensor ini dikumpulkan menjadi satu paket data yang siap dikirimkan ke sentral unit sesuai jadwal waktu yang telah ditentukan. Paket data ini akan dikirimkan dua kali ke sentral unit.

5. Pengujian alat menggunakan LED sebagai keluaran kendali dan push button sebagai masukan, dimana hasil yang didapatkan menggunakan dummy variable. 6. Analisa dan pengambilan kesimpulan dilakukan dengan membandingkan data yang

(28)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. State of The Art

Faktor lingkungan seperti air, temperatur, derajat keasaman (pH), kandungan oksigen (DO), dan lain-lain sangat diperlukan untuk biota air tawar (ikan, plankton, ganggang, zooplankton, dll). Kesesuaian lingkungan hidup untuk setiap ikan berbeda tergantung pada jenis ikan. Jenis ikan tertentu yang sesuai dengan kondisi lingkungannya dapat bertumbuh dan berkembang[3]. Sebaliknya, jika keadaan tidak sesuai akan menghambat pertumbuhan dan perkembangannya.

Pada penelitian [11] yang sudah ada telah berhasil dibuat prototype model kolam ikan.

Gambar 2.1. Model Kolam Ikan

Pada gambar 2.1. ukuran bak prototype yang digunakan ialah ; panjang bak 51,5cm, lebar bak 36cm dan tinggi bak 31,5cm, dengan keterangan gambar; (1) bak sumber, (2) boks elektronik, (3) bak kolam, (4) penampang aerator, (5) bak pembuangan, (6) bak sumur (sumber lain).

Pengujian pengendalian air merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengendalikan kualitas air pada bak kolam. Pengujian dilakukan dengan menambahkan 1cm air ke bak kolam pada ketinggian minimum, penambahan air dilakukan sampai air keluar melalui jalur inlet.

(29)

2.1.1. Pengendalian Temperatur Air

Temperatur air sangat berpengaruh pada pertumbuhan dan perkembangan ikan. Temperatur air yang tidak cocok, misalnya terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menyebabkan ikan tidak dapat bertumbuh dengan baik. Temperatur yang cocok untuk pertumbuhan ikan adalah berkisar antara 15ºC - 30ºC dan perbedaan suhu antara siang dan malam kurang dari 5ºC. Perubahan suhu yang mendadak berpengaruh buruk pada kehidupan ikan karena ikan tidak dapat hidup dengan baik pada suhu yang telalu dingin atau terlalu panas[3]. Sensor suhu terdiri dari dua bagian yaitu bagian kerangka sensor dan sensor LM35. Sensor LM35 terletak di ujung kerangka sensor dan mengalami kontak langsung dengan sampel air seperti pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Sensor Suhu[4]

2.1.2. Pengendalian Derajat Keasaman Air

Derajat keasaman air dapat berpengaruh terhadap pertumbuhan ikan. Derajat keasaman air yang sangat rendah atau sangat asam dapat menyebabkan kematian ikan dengan gejala gerakannya tidak teratur, tutup insang bergerak sangat aktif, dan berenang sangat cepat pada permukaan air. Keadaan air yang sangat basa juga dapat menyebabkan pertumbuhan ikan terhambat. Kisaran derajat keasaman air cocok untuk budidaya ikan gurami adalah 6,5 – 8,0 dan untuk ikan nila 7 – 8. Namun, ikan nila masih dapat hidup pada pH air antara 5 – 11[3]. Sedangkan pH air yang cocok untuk ikan mas berkisar 7,5 – 8,5. Perairan yang asam juga sangat berpengaruh terhadap nafsu makan ikan (selera makan akan berkurang).

Pengujian pengendalian keasaman air dibagi menjadi 2 yaitu pengujian pengendalian potential of Hydrogen (pH) asam (dari pH di bawah normal ke normal), dan pengendalian pH

(30)

basa (dari pH di atas normal ke normal). Pengendalian pH asam dilakukan dengan mencampurkan air kolam dengan air sumur, air kolam yang memiliki pH 4,6 telah kurang dari batas normal pH air untuk ikan. Untuk mengendalikan pH air kolam maka dicampurkan dengan air sumur yang memiliki pH 6,3 untuk mendapatkan pH kurang dari 5. Pengendalian pH basa dilakukan dengan air kolam yang memiliki 8,7 telah kurang dari batas normal pH air untuk ikan maka air kolam dicampurkan dengan air sumur yang memiliki pH sebesar 6,3. Untuk mendapatkan pH yang lebih dari 8,7.

Gambar 2.3. Sensor pH

Mekanik sensor dapat dilihat dari gambar 2.4. dalam kotak mekanik sensor ini terdapat beberapa bagian (1) kipas DC, (2) rangkaian driver motor, (3) rangkaian sisterm mikrokontroler dan LCD, (4) rangkaian catu daya, (5) trafo 1 A.

(31)

2.1.3. Pengendalian Derajat Kekeruhan

Air yang terlalu keruh dapat menyebabkan ikan mengalami gangguan pernafasan (sulit bernafas) karena insangnya terganggu oleh kotoran. Di samping itu juga air keruh dapat menurunkan atau dapat melenyapkan selera makan karena daya penglihatan ikan terganggu. Batas kekeruhan dapat diukur dengan memasukan benda yang terang (berwarna putih) sampai kedalaman 40cm[3]. Jika masih kelihatan, maka kekeruhan air masih belum mengganggu kehidupan ikan.

Satuan yang biasa dipakai dalam kekeruhan ialah NTU (Nephelometric Turbidity Units). Kekeruahan juga sering digambarkan dengan dalam satuan TSS (Total Suspended Solids) atau mg/l (miligram per liter). Air murni memiliki NTU kurang dari 1 atau 0 mg/l. Standar kekeruhan air yang baik bagi ikan harus kurang dari 400 NTU[6], bila kekeruhan berada di atas 400 NTU maka akan mengganggu pertumbuhan ikan.

Dalam pengujian pengendalian kekeruhan air dilakukan dengan mencampurkan air sumur dengan air kolam. Air kolam yang dibuat keruh (434 NTU) dikendalikan dengan air sumur yang memiliki kekeruhan sebesar 104 NTU. Pada pengendalian ini menggunakan sensor cahaya untuk mendeteksi apakah air di dalam kolam berada pada kondisi keruh atau jernih, berikut adalah rangkaian sensor cahaya terdapat pada Fototransistor dalam pengujian derajat kekeruhan.

(32)

2.1.4. Pengendalian Kandungan Oksigen

Oksigen sangat diperlukan untuk pernapasan dan metabolisme ikan serta jasad – jasad renik dalam air. Kandungan oksigen yang tidak mencukupi kebutuhan ikan dan biota lainya dapat menyebabkan penurunan daya hidup ikan. 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 per liter air)[3]. Pengaliran air yang baik dan permukaan kolam yang selalu terbuka dapat meningkatkan kadar oksigen dalam air.

Peningkatan nilai kandungan oksigen dapat ditingkatkan dengan menggunakan aerator. Peningkatan kandungan oksigen dikarenakan kontak yang terjadi antara air dan udara, sehingga oksigen dalam air meningkat dari sebelumnya 0.07339% menjadi 0.33763%.

Gambar 2.6. Konstruksi Ketinggian Sensor Konduktivitas[8]

2.1.5. Pengendalian Konduktivitas Air

Nilai konduktivitas merupakan ukuran terhadap konsentrasi total elektrolit di dalam air. Kandungan elektrolit yang pada prinsipnya merupakan garam-garam yang terlarut dalam air, berkaitan dengan kemampuan air di dalam menghantarkan arus listrik. Standar

konduktivitas yang baik bagi ikan ialah kurang dari 5000μS (mikro simens) dengan suhu 25 ºC [9]. Bila konduktivitas berada di atas 5000μS maka akan mengganggu kehidupan ikan.

(33)

Pengendalian konduktivitas dilakukan dengan mencampurkan air kolam dengan air sumur. Air kolam yang memiliki konduktivitas 5548 uS/cm dengan suhu sebesar 250C, telah melewati batas normal konduktivitas air untuk ikan maka harus dikendalikan. Untuk mengendalikan konduktivitas air kolam, maka air kolam dicampurkan dengan air sumur yang memiliki konduktivitas sebesar 543 uS/cm. Untuk mendapatkan konduktivitas yang lebih dari 500uS/cm maka air kolam dicampurkan dengan garam.

Gambar 2.7. Sensor Konduktivitas[4]

2.1.6. Pengambilan Data Sensor

Pengambilan data dari sensor dilakukan menggunakan ATMega128, dimana master akan mengirimkan karakter ke slave (sensor), jika dapat diterima oleh slave, maka slave akan membalas kiriman tersebut dengan data. Pengambilan data dari sensor dilakukan secara bergantian dengan master mengirimkan karakter satu per satu ke setiap sensornya. Lalu data dari sensor tersebut dikumpulkan menjadi satu paket data yang akan siap dikirimkan ke komputer yang akan ditampilkan dalam bentuk grafik, namun telah disediakan tabel untuk mempermudah pengguna dalam melihat data. Berikut adalah gambar konstruksi bagian dari master.[3]

(34)

Gambar 2.8. Konstruksi Bagian Master

(35)

2.1.7. Aksi Pengendalian

Pada sistem ini digunakan beberapa aktuator yang diaktifkan berdasarkan data input bagian monitoring, aktuator yang digunakan adalah pintu inlet, pintu outlet, pompa sumur dan pompa aerator. Salah satu output diaktifkan berdasarkan perbandingan hasil pengukuran dari bagian monitoring dan standar yang telah ditentukan. Karena adanya perbedaan standar kualitas air untuk tiap jenis ikan, maka ditetapkanstandar air yang dikendalikan sistem. Hal ini ditetapkan agar sistem dapat digunakan untuk semua jenis ikan seperti pada tabel 2.1. Pada tabel tersebut juga ditentukan aksipengendalian berdasarkan standar yang ditentukan;

(36)

2.2. Dummy Data

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 [10]. Setiap sensor memiliki waktu pengukuran yang berbeda. Sensor kekeruhan, dan keasaman waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan data yang valid selama 5 setik [5]. Untuk sensor kadar oksigen waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan data yang valid sekitar 20 menit [8].

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 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.

(37)

2.3. Mikrokontroler ATmega 128

[12]

ATmega128 merupakan sebuah mikrokontroler CMOS 8-bit berdaya rendah yang berdasarkan arsitektur AVR RISC (Reduced Instruction Set Computing). Mikrokontroler ATmega 128 merupakan mikrokontroler buatan Atmel Corporation yang memiliki 53 pin dengan catu daya tunggal 4,5 – 5,5 volt..

a) Saluran I/O sebanyak 53 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D, Port E, Port F dan Port G.

b) ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. c) Internal SRAM sebesar 4 kbyte. d) Memori flash sebesar 128 kBytes. e) Interupsi Eksternal.

f) Port antarmuka SPI. g) EEPROM sebesar 4 kbyte.

h) Dua buah port USART untuk komunikasi serial.

(38)

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 dituju. Untuk mengatur sebuah pin I/O menjadi sebuah keluaran maka register DDR pada pin tersebut harus diberi logika tinggi, sedangkan agar berfungsi sebagai masukan, maka DDR pada pin tersebut diberi logika rendah [13].

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. –

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.

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).

(2.4)

Register TWCR digunaakn sebagai pengatur operasi TWI. Register ini terdiri dari 8-bit data seperti ditunjukkan gambar 2.11.

(39)

Gambar 2.11. Register TWCR

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.

2.2.3. Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and

Transmitter (USART)

Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki ATmega128. USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antara mikrokontroler maupun dengan modul modul eksternal termasuk PC yang mempunyai fitur UART.

USART memungkinkan transmisi data baik secara synchronous maupun asynchronous sehingga USART kompatibel dengan UART. Pada ATmega128 umumnya pengaturan mode komunikasi baik synchronous maupun asynchronous adalah sama. Perbedaannya terletak pada sumber clocknya. Pada mode synchronous mempunyai sumber clock sendiri sedangkan pada asynchronous menggunakan satu sumber clock secara bersamaan. Mode asynchronous secara

(40)

hardware hanya membutuhkan dua pin yaitu TXD dan RXD sedangkan untuk mode synchronous membutuhkan 3 pin yaitu RXD, TXD, dan SCK. Register yang digunakan adalah USART Data Register (UDR). Meskipun register UDR hanya menempati satu lokasi memori yaitu 0x0C (0x02C) tetapi sebenarnya register UDR mempunyai dua register I/O yaitu RXB sebagai buffer untuk menyimpan data yang diterima dan TXB sebagai buffer untuk menyimpan data yang dikirim. Bagan UDR dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. USART Data Register

2.2.4. Serial Peripheral Interface (SPI)

Transfer data pada SPI digunakan antara master dan slave dalam jarak dekat dengan kecepatan cukup tinggi. Terdapat empat buah pin yang mengatur komunikasi serial antara master dan slave yaitu:

1. SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock. 2. MOSI jalur data dari master yang masuk ke dalam slave. 3. MISO jalur data keluar dari slave dan masuk kedalam master.

4. SS (Slave Select) merupakan pin yang berfungsi mengaktifkan slave.

(41)

Setiap bit dari register yang berhubungan dengan SPI mempunyai fungsinya masing-masing. Dan untuk mengaktifkan SPI. Pada gambar 2.14. menunjukan register yang berhubungan dengan SPI.

Gambar 2.14. SPI control register

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.

SPIF (SPI Interrupt Flag) SPIF digunakan untuk mengetahui bahwa proses pengiriman data satu byte sudah selesai. Jika proses pengiriman data sudah selesai maka SPIF akan bernilai

(42)

satu (high). SPIF ini berada dalam SPI Status Register (SPSR). SPI Data Register (SPDR) SPDR merupakan register yang digunakan untuk menyimpan data yang akan dikirim atau diterima pada komunikasi SPI.

Gambar 2.15. SPI Data Register

2.2.5.

External Interupt

Mikrokontroler ATmega128 mempunyai delapan buah pin yang dapat digunakan sebagai external interupt. Empat register utama digunakan sebagai pengatur kerja external interupt.

Gambar 2.16. Register EICRA

Register EICRA digunakan untuk mengatur kerja pin INT0 sampai INT3. Bit ISCn1 dan ISCn0 digunakan sebagai pengatur sinyal yang dapat digunakan sebagai perintah interupsi

pada mikrokontroler, dengan huruf “n” menyatakan pin interupsi yang dituju.

Tabel 2.2. Pengaturan Bit ISCn1 dan ISCn0

ISCn1 ISCn0 Keterangan

0 0 Logika rendah pada pin INTn menyatakan interupsi

0 1 Reserved

1 0 Perubahan logika tinggi ke rendah pada pin INTn menyatakan interupsi

1 1 Perubahan logika rendah ke tinggi pada pin INTn menyatakan interupsi

(43)

Gambar 2.17. Register EICRB

Register EICRB digunakan untuk mengatur kerja pin INT4 sampai INT7. Bit ISCn1 dan ISCn0 digunakan sebagai pengatur sinyal yang dapat digunakan sebagai perintah interupsi

pada mikrokontroler, dengan huruf “n” menyatakan pin interupsi yang dituju. Sinyal pada pin

INTn akan diambil contohnya (sampling) sebelum dilakukan pengambilan keputusan interupsi. Sinyal yang panjangnya lebih besar dari sumber detak mikrokontroler akan digunakan sebagai sumber interupsi.

Gambar 2.18. Register EIMSK

Register EIMSK digunakan untuk mengaktifkan fungsi interupsi pada pin INTn. Apabila bit INTn pada register ini bernilai satu, maka pin INT pada mikrokontroler akan berfungsi sebagai sumber interupsi program.

2.2.6.

EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory)

Mikrokontroler ATmega128 mempunyai memori EEPROM sebesar 4 kBytes. Memori ini dapat dibaca dan ditulis melalui program dan data yang tersimpan tidak akan hilang walaupun mikrokontroler kehilangan catu daya. Alamat memori yang dituju oleh program sebelum membaca atau menulis data pada EEPROM ditunjukan oleh register EEARH dan EEARL. Register ini adalah register 11-bit yang menyimpan alamat EEPROM dari alamat 0 sampai alamat 4095. Register EEDR digunakan untuk membaca dan menulis data pada alamat yang ditunjukan oleh register EEAR.

(44)

2.4. Modul Pemancar

2.3.1 RX01 - 433D

RX01-433D merupakan modul receiver dimana modul tersebut bekerja menggunakan modulasi Frequency Shift Keying (FSK) dengan menggunakan frekuensi kerja 433 Mhz[14]. Untuk konfigurasi pin IC RX01-433D dapat dilihat pada gambar 2.19. sedangkan Schematic pin dapat dilihat pada gambar 2.20. Fungsi setiap pinnya dapat dilihat pada table 2.3.

Gambar 2.19. Konfigurasi Pin IC RX01-433D

(45)

Tabel 2.3. Fungsi Pin RX01-433D Pin Nama Tipe Fungsi

1 VDI DO Valid Data Indicator output

2 SDI DI Data input of serial control interface

3 nSEL DI Chip select input of three-wire control interface (active low) 4 NRES DO Reset output (active low)

5 nIRQ DO Interrupt request output, (active low)

6 FFIT DO FIFP IT (active low) FIFO empety function can be achieved when FIFO IT level is set to one

7 VDD S Digital VDD (connect to VDD) 8 SCK DI Clock input of serial control interface

9 SDO DO FIFO IT (active low) or serial data out for Status Read Command. Tristate with bushold cell if nSEL = H

10 VSS S Digital VSS (connect to VSS) 11 nFFS DI FIFO select input

12 CLK DO Clock output for the microcontroller RX01-433D memiliki spesifikasi, diantaranya sebagai berikut[14]:

a. Tidak membutuhkan tuning pada frekuensi. b. Menggunakan teknologi PLL.

c. Bit rate sampai 115.2 kbps saat mode digital dan 256 kbps saat mode analog. d. Differential antenna.

e. Tuning antena otomatis dilakukan oleh modul. f. Tegangan Supply 2.2 V sampai 5.4 V.

g. Bandwidth dapat diatur antara 67 KHz sampai 400 KHz. h. Automatic Frequency Control dan Data Quality Detection. i. Menggunakan Antarmuka SPI.

(46)

2.3.2 TX02 - 433D

TX02-433D merupakan modul transmitter dimana modul tersebut bekerja menggunakan modulasi Frequency Shift Keying (FSK) dengan menggunakan frekuensi kerja 433 Mhz[10]. Untuk konfigurasi pin IC TX02-433D dapat dilihat pada gambar 2.21. serta schematic pin pada TX02-433D dapat dilihat pada gambar 2.22. Fungsi setiap pinnya dapat dilihat pada table 2.4. TX02-433D memiliki spesifikasi, diantaranya sebagai berikut[15]: a. Tidak membutuhkan tuning pada frekuensi.

b. Menggunakan teknologi PLL.

c. Menggunakan modulasi FSK yang stabil dan akurat. d. Differential antenna.

e. Tuning antena otomatis dilakukan oleh modul. f. Tegangan Supply 2.2 V sampai 5.4 V.

g. Menggunakan Antarmuka SPI.

(47)

Gambar 2.22. Schematic Pin TX02-433D

Tabel 2.4. Fungsi Pin TX02-433D[15] Pin Nama Tipe Fungsi

1 FSK DI Serial data input for FSK modulation 2 VDD S Digital VDD (Connect to VDD) 3 SDI DI Data input of serial control interface 4 VSS S Digital VSS (Connect to VSS)

5 CLK DO Microcontroller clock (1 MHz-10 MHz)

6 NIRQ DO Interrupt request output for microcontroller (active low) and status read output

7 SCK DI Clock input of serial control interface

8 NSEL DI Chip select input of serial control interface (active Low)

2.5. LCD 16x2

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD tipe ini memiliki 2 baris dimana masing-masing baris memiliki 16 karakter. LCD yang digunakan dapat dilihat pada gambar 2.23

(48)

Gambar 2.23. LCD 16x2

Terdapat tiga register utama pada modul LCD karakter 16x2 yaitu register DDRAM (Display Data Random Access Memory), register CGRAM (Character Generator Random Access Memory), register CGROM (Character Generator Read Only Memory). Register DDRAM merupakan memori tempat karakter yang akan dikirimkan / ditampilkan. Register CGROM merupakan memori untuk menggambarkan sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan..[16]

Tabel 2.5. Tabel Konfigurasi PIN LCD 16x2 [17]

2.6. IC DS1307

–

Real Time Clock (RTC)

IC DS1307 bekerja dengan menggunakan komunikasi serial I2C yang dapat digunakan untuk menyimpan waktu, mulai dari detik, menit, jam, tanggal, hingga hari, bulan, tahun. Ketika catu utama tidak aktif maka IC ini secara otomatis akan berpindah ke catu dari baterai 3,2 V.

(49)

Gambar 2.24. Rangkaian umum dari IC DS1307 [18]

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.

Tabel 2.6. Memori IC DS1307 [18]

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 02h 24 AM/ PM 10 jam _jam _Jam 1-12

+AM/PM 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 -

(50)

Gambar 2.25. Register Control IC DS1307

Bit ini mengontrol tingkat output dari bit SQW / OUT ketika gelombang output dinonaktifkan. Jika bit SQW sama dengan satu maka tingkat logika pada bit SQW / OUT juga bernilai satu sedangkan jika bit SQW bernilai nol maka SQW / OUT juga bernilai nol. [18]

2.7. Push Button

Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi untuk menghubungkan atau memisahkan bagian – bagian dari suatu instalasi listrik satu sama lain (suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start. Stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open). Push button ini digunakan sebagai tombol menu dan pengaturan pada sistem. Push button dapat dilihat pada gambar 2.26.

Gambar 2.26. Gambar Push Button [19]

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.

(51)

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 2.27.

Gambar 2.27. Konfigurasi LED

Berdasarkan gambar 2.28, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hokum ohm adalah V = I.R, sehingga persamaan untuk mencari nilai resistor yang digunakan sebagai indikator adalah :

(2.7)

Gambar 2.28. Rangkaian indikator LED Dimana :

V = Tegangan I = Arus Listrik R = Resistor

(52)

Vs = Tegangan sumber = Tegangan LED

Tegangan kerja pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [20]: 1. Merah : 1,8 V – 2,1 V

2. Biru : 3,0 V – 3,5 V 3. Putih : 3,0 V – 3,6 V

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

(53)

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, RX01-433D dan TX02-433D, IC RTC DS1307, push button dan LCD. Gambar 3.1. menunjukkan blok diagram sistem yang akan dibuat.

2. Perancangan software yang terdiri dari pemograman utama, dan subrutin – subrutinnya seperti, IC RTC, dan LCD

Gambar 3.1. Konsep Perancangan

Berikut merupakan keterangan cara kerja sistem yang ditunjukan pada gambar 3.1.

1. RX01-433D dan TX02-433D digunakan untuk komunikasi pengiriman data antara sentral unit dan terminal unit, dimana terminal unit akan mengambil data dari sensor

(54)

yang telah ditentukan kemudian dijadikan dalam satu paket data dan dalam jangka waktu yang telah ditentukan data-data dari sensor akan dikirimkan ke sentral unit dengan dua kali pengiriman data yang sama. Sentral unit akan memproses dan menyesuaikan kedua paket data yang telah diterima, jika sesuai maka data-data tersebut akan langsung ditampilkan pada komputer, namun jika kedua data yang diterima sentral unit tidak sama, maka sentral unit akan mengirimkan perintah kepada terminal unit untuk mengirimkan data lagi. Jika sampai lima kali pengiriman data dan tidak sesuai, maka data kelima yang akan digunakan.

2. Push Button digunakan untuk memberikan masukan berupa pengaturan dari pengguna. Pengaturan ini memungkinkan pengguna untuk mengubah konfigurasi dan mode – mode pengendalian yang dilakukan sistem.

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

4. Mikrokontroler akan mengambil data dari setiap sensor yang kemudian di tampilkan di LCD sekaligus diubah menjadi paket data yang siap untuk dikirim ke Cental Unit.

3.1. Perancangan Perangkat Keras

3.1.1. Rangkaian Minimum System ATmega128

Minimum system merupakan pusat kontrol dan pengolahan data. Gambar 3.2. merupakan minimum sistem dengan IC mikrokontroler ATMEGA128 CPU sebagai komponen utama. Setiap pin dalam ATmega128 ini telah dihubungkan dengan konektor female yang terpasang di dalam board pcb, sehingga memudahkan dalam pemakaiannya.

3.1.2. Rangkaian RTC

–

IC DS1307

Pada datasheet IC DS1307 telah terdapat rangkaian standar IC ini. Rangkaian IC DS1307 ini menggunakan protokol I2C untuk berkomunikasi dengan mikrokontroller dan menggunakan input 5v. Pull up resistor yang digunakan 4.7K atau 10K agar tidak mengurangi masa pemakaian baterai. Kristal oscillator yang digunakan adalah Kristal yang memiliki frekuensi 32,768 kHz. Baterai menggunakan tipe CR2032 untuk sumber daya ketika catu utama tidak aktif. Berikut gambar rangkaian RTC dengan IC DS1307:

(55)

Gambar 3.3. Rangkaian RTC

3.1.3. Rangkaian LCD

LCD merupakan perangkat interface yang menampilkan data-data dari sensor yang telah dikumpulkan dan aksi yang akan dilakukan, LCD yang digunakan dalam perancangan ini adalah LCD 16x2. LCD ini memiliki lampu latar yang dapat dinyalakan dengan tegangan 4,2V pada pin A dan menyambungkan pin K pada jalur ground, namun tegangan kontras maksimum pada LCD ini adalah 5V sehingga diberikan variable resistor sebesar 10K agar lampu latar belakang LCD tidak menyala terlalu terang.

(56)

3.1.4. Rangkaian Sistem Pengendali

Rangkaian sistem pengendali ini dapat digunakan oleh pengguna dari terminal unit. Pada sistem pengendali ini menggunakan tombol sebagai masukan dan lampu sebagai keluarannya, satu tombol digunakan untuk satu aksi pengendalian dimana pengendalian yang dapat dilakukan terdiri dari pintu inlet, pintu outlet, pompa sumur dan pompa aerator. LED yang digunakan untuk pintu inlet yaitu merah, pintu outlet yaitu biru, pompa sumur yaitu hijau, pompa aerator yaitu putih. Resistor yang digunakan untuk LED sendiri menggunakan nilai 330ohm.

Gambar 3.7. Rangkaian Sistem Pengendali

3.1.5. Modul Pemancar

Modul pemancar ini digunakan sebagai komunikasi dari sentral dan terminal unit, modul pemancar ini menggunakan RX01 dan TX02 yang bekerja pada frekuensi 433MHz.

(57)

3.2.1. Diagram Alir Program Utama

Pada program utama ini terdapat dua masukan, yaitu setting pengguna dari sentral unit dan setting pengguna dari terminal unit. Setting waktu pengiriman data merupakan setting pengguna dari sentral unit, pada setting ini sentral unit dapat mengatur waktu pengiriman paket data yang akan dikirimkan dari terminal unit ke sentral unit. Setting parameter baru merupakan setting pengguna dari sentral unit, pada setting ini sentral unit akan mengganti nilai-nilai parameter yang sudah ditentukan sebelumnya. Subrutin pengiriman satu data merupakan setting pengguna dari sentral unit, pada setting ini sentral unit akan meminta data single dari terminal unit. Setting Menu, pada setting ini terdapat dua pilihan diantaranya setting RTC dan setting sistem pengendalian. Setting RTC dilakukan untuk mengatur pewaktuan dan tanggal untuk pewaktuan dalam pengiriman data dari terminal unit ke sentral unit. Pada sistem pengendalian digunakan agar pengguna dapat mengatur pintu inlet outlet, pompa sumur, dan aerator dari terminal unit secara manual untuk menentukan apakah akan dibuka atau ditutup, Subrutin ambil data dari sensor, pada subrutin ini terminal unit akan mengambil data dari setiap sensor dan data-data tersebut dikumpulkan menjadi satu paket data yang siap dikirimkan ke sentral unit. Subrutin kontrol sistem, pada kontrol sistem ini adalah aksi yang akan dilakukan jika data yang didapatkan dari sensor tidak sesuai dengan nilai yang telah ditetapkan maka sistem pengendali akan melakukan aksi seperti yang telah ditentukan. Subrutin kirim data, pada subrutin ini terminal unit akan mengirimkan paket data yang telah dikumpulkan dari sensor ke sentral unit, paket data akan dikirimkan sebanyak dua kali secara berurutan dan dua paket data yang telah dikirimkan ke sentral unit akan dibandingkan oleh sentral unit apakah sesuai atau tidak. Jika paket data yang dikirimkan tidak sesuai maka sentral unit akan mengirimkan perintah ke terminal unit untuk mengirim ulang paket data tersebut, jika paket data tersebut tidak sesuai hingga liman kali pengiriman paket data, maka paket data terakir yang akan digunakan atau disimpan oleh sentral unit

(58)

Gambar 3.9. Program Utama

Berikut adalah table karakter perintah yang akan digunakan dalam komunikasi sentral dan terminal unit, terminal unit dan sensor. Terdapat juga tabel karakter data dan format pengiriman data yang akan digunakan

(59)

Karakter Keterangan

A Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengirimkan data Suhu B Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengirimkan data pH C Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengirimkan data DO

D Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengirimkan data Kekeruhan E Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengirimkan data Kondukttivitas

J Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengubah waktu pengriman data U Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengirimkan ulang paket data V Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengubah nilai batasan Suhu W Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengubah nilai batasan DO

X Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengubah nilai batasan pH

Y Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengubah nilai batasan Kekeruhan Z Perintah dari sentral unit ke terminal unit untuk mengubah nilai batasan

Konduktivitas

a Perintah dari terminal unit ke sensor untuk mengambil data Suhu b Perintah dari terminal unit ke sensor untuk mengambil data pH c Perintah dari terminal unit ke sensor untuk mengambil data DO

d Perintah dari terminal unit ke sensor untuk mengambil data Kekeruhan e Perintah dari terminal unit ke sensor untuk mengambil data Konduktivitas

Tabel 3.2. Tabel Karakter Data Karakter Keterangan

S Karakter yang menunjukkan parameter Suhu P Karakter yang menunjukkan parameter pH D Karakter yang menunjukkan parameter DO

H Karakter yang menunjukkan parameter Kekeruhan O Karakter yang menunjukkan parameter Konduktivitas

(60)

Tabel 3.2. Tabel Karakter Data (lanjutan) K Karakter yang menunjukkan pintu inlet

L Karakter yang menunjukkan pintu outlet M Karakter yang menunjukkan pompa sumur N Karakter yang menunjukkan pompa aerator

Tabel 3.3. Format Data

Format Data Keterangan

“S”;”aaaa”;”#” Sensor Suhu

“P”;”bbbb”;”#” Sensor pH

“D”;”cccc”;”#” Sensor Do

“H”;”dddd”;”#” Sensor Kekeruhan “O”;”eeee”;”#” Sensor Konduktivitas

“J”;”ff”;”#” Mengubah waktu pengiriman data “V”;”gggg”;”hhhh”;”#” Mengubah parameter suhu

“W”;”gggg”;”hhhh”;”#” Mengubah parameter DO “X”;”kkkk”;”#” Mengubah parameter pH

“Y”;”kkkk”;”#” Mengubah parameter Kekeruhan “Z”;”kkkk”;”#” Mengubah parameter Konduktivitas “K”;”0”;”#” Pintu Inlet dalam keadaan mati “K”;”1”;”#” Pintu Inlet dalam keadaan Hidup “L”;”0”;”#” Pintu Outlet dalam keadaan mati “L”;”1”;”#” Pintu Outlet dalam keadaan hidup “M”;”0”;”#” Pompa Sumur dalam keadaan mati “M”;”1”;”#” Pompa Sumur dalam keadaan hidup “N”;”0”;”#” Pompa Aerator dalam keadaan mati “N”;”1”;”#” Pompa Aerator dalam keadaan hidup

(61)

pengambilan data sensor selalu dilakukan berulang – ulang selama sistem berjalan, dan pengiriman data akan dilakukan sesuai jadwal yang sudah ditentukan (default) kecuali ada perubahan jadwal pengiriman dari user sentral unit. Nilai pada parameter-parameter sudah ditentukan dari awal dan akan dikirimkan dalam bentuk satu paket data, namun user dapat mengubah nilai parameter sesuai dengan keinginan user, dan pada subrutin single data sendiri user dapat mengambil parameter satu per satu dan tidak dalam bentuk paket data.

Dalam diagram alir ini terdapat beberapa karakter yang akan digunakan untuk berkomunikasi antara sentral unit dan terminal unit, terdapat karakter perintah dan karakter yang menunjukan data. Dimana karakter perintah adalah karakter yang akan dikirimkan sentral unit ke sentral unit untuk meminta data satu per satu, perintah untuk mengubah nilai parameter yang ada, terdapat juga karakter perintah dari terminal unit untuk mengambil paket data dari sensor. Sedangkan untuk karakter data adalah karakter yang menunjukkan bahwa data tersebut suhu, pH, DO, kekeruhan dan konduktivitas, selain itu terdapat pula karakter yang menunjukkan pintu inlet, pintu outlet, pompa sumur dan pompa aerator.

3.2.2.

Diagram Alir Setting Waktu Pengiriman Data

Waktu pengiriman data dapat diatur oleh pengguna dari sentral unit setiap beberapa menit atau beberapa jam sekali, namun jika pengguna tidak mengatur waktu pengiriman data, maka pengiriman data tersebut akan menggunakan default yang telah ditentukan. Diagram alir setting waktu pengiriman data ditunjukan pada gambar 3.10.

(62)

3.2.3. Diagram Alir Nilai Data Sensor

Gambar 3.11. Diagram Alir Setting nilai data sensor

Pada gambar 3.11. menunjukan cara kerja dalam mengubah setting nilai untuk yang ada. Dimana pengguna dari sentral unit dapat merubah nilai sensor yang telah ditentukan, namun jika pengguna dari sentral unit tidak memberikan nilai untuk sensor ini maka nilai yang akan digunakan adalah nilai awal (default).

Parameter tersebut antara lain Suhu, Do, Ph, Kekeruhan, dan Konduktifitas. Saat melakukan perubahan batasan nilai pada sensor terdapat karakter yang membedakan antara sensor yang ada. “V” perintah untuk mengubah nilai batasan pada Suhu. “W” perintah untuk mengubah nilai batasan pada DO. “X” perintah untuk mengubah nilai batasan pada pH. “Y” perintah untuk mengubah nilai batasan pada Kekeruhan. “Z” perintah untuk mengubah nilai batasan pada Konduktifitas

(63)

Gambar 3.12. Diagram Alir Single Data Sensor

Pada gambar 3.12. merupakan penjelasan diagram alir saat user menginginkan pengambilan data pada salah satu sensor. Dalam pemilihan sensor terdapat instruksi yang diawali dengan beberapa karakter. “A” berarti data yang akan dikirim ke sentral unit adalah sensor Suhu. “B” berarti data yang akan dikirim ke sentral unit adalah sensor Do. “C” berarti data yang akan dikirim ke sentral unit adalah sensor Ph. “D” berarti data yang akan dikirim ke sentral unit adalah sensor Kekeruhan. “E” berarti data yang akan dikirim ke sentral unit adalah sensor Konduktivitas. Data yang dikirimkan ke sentral unit sejumlah dua kali pengiriman data yang sama. Kemudian data tersebut akan dibandingkan dimana bila data tersebut sama akan disimpan dan bila berbeda maka sentral unit akan meminta instruksi ulang untuk mengirim kembali. Jika terdapat lima kali perulangan dikarenakan data pertama dan kedua berbeda maka akan disimpan data yang terakhir.

(64)

3.2.5. Diagram Alir Subrutin Menu

Gambar 3.13. Diagram Alir Subrutin Menu

Pada gambar 3.13. merupakan penjelasan dari subrutin menu. Dimana didalam subrutin menu ini terdapat dua masukan yaitu setting RTC dan setting sistem pengendalian.

3.2.6. Diagram Alir Pengambilan Data

Pengambilan data sensor dilakukan dengan mengirimkan karakter ke slave yang mewakili sensor. Format data setiap 1 sensor yang dikirim sebanyak 8 karakter. Format data yang dikirim dari slave sebagai berikut: “S”0015”#”. Karakter pertama mewakili inisial sensor, karakter ke 3 sampai ke 6 adalah data sensor yang dikirimkan, dan karakter ke-8 adalah karakter pagar “#”. Sensor termperatur diwakili dengan karakter “S”, sensor pH diwakili dengan karakter “P”, sensor DO diwakili dengan karakter “D”, sensor kekeruhan diwakili dengan karakter “H”, dan sensor konduktivitas diwakili dengan karakter “O”. Kecepatan transfer data yang digunakan untuk komunikasi USART sebesar 9600 bps [21]. Dalam komunikasi data, 1 byte = 10 bit, karena terdiri dari 8 bit data dan 1 bit untuk start dan

(65)

dibulatkan menjadi8 ms, dihitung dari:

1 byte = 10 bit 6 karakter = 6 byte 6 karakter = 60 bit

Jika tidak ada data yang dikirimkan 7 ms, data yang ditampilkan adalah 0000. Berikut diagram alir subrutin pengambilan data sensor ditunjukkan gambar 3.14 dan 3.15, sedangkan subrutin pengambilan data setiap sensor ditunjukkan pada gambar 3.16.

(66)

Gambar 3.15. Diagram Alir Subrutin Pengambilan Data DO dan Kekeruhan

(67)

Gambar 3.17. Diagram Alir Kontrol Sistem

Pada gambar 3.17. dijelaskan nilai parameter pada batas atas dan batas bawah untuk parameter kualitas kolam air ikan yang digunakan dalam mengontrol sistem yang ada, dimana jika data yang didapatkan dari sensor tidak sesuai dengan nilai parameter yang ada, maka kontrol sistem akan melakukan aksi. Namun pada parameter DO, jika nilai tidak sesuai maka sistem akan menghidupkan pompa aerator.

3.2.8. Diagram Alir Subrutin Aksi

Aksi yang akan dilakukan dari kontrol sistem, dimana aksi ini akan bekerja jika data yang diterima dari sensor tidak sesuai dengan nilai parameter yang telah ditentukan. Aksi ini akan mematikan motor inlet, menghidupkan motor outlet dan pompa sumur jika nilai parameter Suhu, pH, DO, Kekeruhan dan Konduktivitas tidak sesuai dengan nilai yang telah ditentukan. Berikut adalah gambar aksi yang dilakukan.

(68)

Gambar 3.18. Diagram Alir Subrutin Aksi

3.2.9. Diagram Alir Aksi Pengendalian

(69)

dimana aksi pengendalian ini menggunakan push button untuk membuka pintu inlet, pintu outlet, pompa sumur dan pompa aerator. Aksi pengendalian ini sama dengan aksi pintu inlet dan outlet yang dikendalikan dari sentral unit, namun aksi pengendalian dari terminal unit ini lebih dominan dari aksi yang diperintahkan dari sentral unit. Pada aksi pengendalian ini juga menggunakan karakter untuk menentukan kondisi yang sedang berjalan, karakter yang digunakan adalah “K” sebagai pintu inlet, “L” sebagai pintu outlet, “M” sebagai pompa sumur, dan “N” sebagai pompa aerator. Dan karakter “0” untuk menentukan tidak aktif dan karakter “1” untuk menentukan aktif.

3.2.10. Diagram Alir Pengiriman Data

(70)

Pada gambar 3.20 merupakan penjelasan pengiriman data dari terminal unit ke sentral unit, pengiriman data ini dalam bentuk (paket data = paket 1 paket 2), yang akan dikirimkan dua kali dengan jeda antara pengiriman paket 1 dan paket 2. setelah paket data dikirimkan maka sentral unit akan membandingkan apakah data dari paket 1 dan paket 2 sesuai, jika tidak sesuai maka sentral unit akan mengirimkan perintah untuk mengirim ulang paket data. Dimana format paket data yang akan dikirimkan ke sentral unit adalah (“S”;”aaaa”;”#”;”P”;”bbbb”;”#”;”D”;”cccc”;”#”;”H”;”dddd”;”#”;”O”;”eeee”;”#”;”K”;”0”;”#” ;”L”;”0”;”#”;”M”;”0””#”;”N”;”0”;”#”). Format data yang dikirimkan meliputi data suhu, DO, pH, kekeruhan, konduktivitas serta status aksi pengendalian yang ada saat paket data dikirimkan ke sentral unit.

(71)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi gambar fisik hardware yang dibuat, pembahasan tentang perbagian hardware, hasil pengujian 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 atas pengambilan data dari terminal unit ke sensor dan paket data dari terminal unit ke sentral unit dan sebaliknya dengan komunikasi serial, serta pengujian tiap bagian hardware. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh untuk 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. Mekanik Kotak Sistem

Pada bagian ini, kotak sistem dirancang agar melindungi komponen yang ada di dalamnya serta dapat disusun secara rapi. Desain kotak sistem disesuaikan dengan banyaknya komponen yang ada di dalamnya serta memudahkan peneliti dalam memindahkan komponen tersebut. Pada mekanik kotak sistem terdapat beberapa bagian. Bagian atas terdiri dari LCD, dan tombol-tombol untuk pengoperasian alat terminal unit dimana tombol-tombol tersebut terdiri dari tombol MENU yang dapat digunakan untuk masuk ke bagian menu. Tombol OK digunakan untuk memilih menu yang diinginkan. Tombol BACK digunakan untuk kembali ke tampilan awal dan untuk mengganti sistem kendali pada saat sistem kendali dalam keadaan manual. Tombol UP digunakan untuk memilih menu selanjutnya pada saat keadaan menu. Tombol DOWN digunakan untuk memilih menu sebelumnya pada saat keadaan menu, tombol DOWN juga dapat digunakan untuk melihat batasan-batasan sensor jika tampilan LCD pada tampilan awal. Tombol RESET digunakan untuk kembali ke tampilan awal. Pada alat terminal unit ini juga terdapat LED atau lampu sebagai pengujian sistem kendali. K sebagai pintu masuk, L sebagai pintu keluar, M sebagai pompa air dan N sebagai pompa aerator. Bagian atas alat terminal unit ini dapat dilihat pada gambar 4.1.

(72)

Gambar 4.1. Mekanik kotak sistem tampak depan

Bagian kanan alat terminal unit. Pada bagian kanan alat terminal unit ini terdapat kabel RX dan TX yang digunakan sebagai komunikasi ke dummy sensor. Kabel berwarna biru adalah TX dan kabel berwarna ungu adalah RX. Bagian kiri alat terminal unit ini dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Mekanik kotak sistem tampak samping kanan

Bagian Kiri alat terminal unit. Pada bagian kiri alat terminal unit ini terdapat antenna RX01-433D dan TX02-RX01-433D. Antena ini digunakan sebagai komunikasi antara terminal unit dan sentral unit. Antena TX digunakan untuk mengirimkan data dari terminal unit dan antenna RX digunakan untuk menerima data dari terminal unit. Bagian kiri alat terminal unit dapat dilihat pada gambar 4.3.

(73)

Gambar 4.3. Mekanik kotak sistem tampak samping kiri

Bagian belakang alat terminal unit. Pada bagian belakang alat terminal unit ini terdapat socket power yang digunakan untuk daya pada alat terminal unit ini. Daya yang dibutuhkan untuk alat terminal unit ini adalah 5V. Bagian belakang alat terminal unit ini dapat dilihat pada gambar 4.4.

Gambar 4.4. Mekanik kotak sistem tampak belakang

4.2. Subsistem Elektronik

Subsistem elektronik alat terdiri atas rangkaian rangkaian sistem mikrokontroler, LCD 16x2, TX02-433D dan RX01-433D. Penulis membuat rangkaian sistem mikrokontroler dalam satu PCB serta rangkaian TX02-433D dan RX01-433D juga dalam satu PCB.

(74)

4.2.1. Rangkaian LCD 16x2

Rangkaian LCD 16x2 merupakan rangkaian yang digunakan untuk menghubungkan LCD 16x2 dengan minimum sistem serta pengaturan tingkat kecerahan LCD 16x2. Rangkaian LCD 16x2 dapat dilihat pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Rangkaian LCD 16x2 Keterangan Gambar 4.5.:

1. Input 5V 4. RW 7. D5

2. Ground 5. E 8. D6

3. RS 6. D4 9. D7

4.2.2. Rangkaian TX02-433D dan RX01-433D

Rangkaian TX02-433D dan RX01-433D merupakan rangkaian pemancar berupa transmitter atau pengirim data serta receiver atau penerima data. rangkaian TX dan RX dapat dilihat pada gambar 4.6.

(1)

Lampiran I

Pengujian Kendali Otomatis

Data Sensor Keasaman dalam Data Sensor kekeruhan dan

keadaan tidak normal oskigen dalam keadaan tidak normal

Status Kendali tidak normal Status Kendali dan pompa Aerator tidak normal

Kendali pada keadaan tidak normal Kendali dan Pompa Aerator Dalam keadaan tidak normal

(2)

Data Sensor Konduktivitas dalam keadaan tidak normal

Status Kendali tidak normal

(3)

Lampiran J

Pengujian Kedua Jadwal Kirim

Tampilan waktu sebelum Tampilan waktu jadwal Pengiriman paket data Pengiriman paket data

(4)

Lampiran K

Pengujian

Reset

Batasan Kendali

Tampilan batasan suhu dan keasaman Batasan kekeruhan, konduktivitas dan Yang telah diubah sentral unit Oksigen yang telah diubah sentral unit

Tampilan berhasil reset batasan kendali

Batasan suhu dan keasaman setelah Batasan kekeruhan, konduktivitas dan melakukan reset Oksigen setelah melakukan reset

(5)

Cara Penggunaan Alat

1. Pasang Adaptor ke 220V atau listrik rumah. 2. Pasang kabel Adaptor ke socket sensor.

3. Pasang kabel power dari sensor ke terminal unit .

4. Sambungkan kabel RX dan TX terminal unit dan sensor. 5. Tekan tombol menu dan atur waktu RTC

6. Tekan tombol up, pada pilihan edit jadwal tekan OK dan tentukan waktu pengiriman.

7. Tekan tombol up dan tekan OK untuk melihat apakah terminal unit sudah bisa mengambil data dari sensor.

8. Tekan tombol UP sampai pilihan ambil semua data sensor, kemudia tekan OK untuk melihat apakah paket data bisa di ambil dari sensor.

9. Tekan Up dan OK untuk me-reset batasan kendali.

10.Tekan tombol UP dan OK untuk mengubah kendali menjadi otomatis. 11.Tekan tombol BACK sampai kembali ke tampilan utama.

12.Jika kendali manual maka pada tampilan untuk tekan tombol BACK untuk mengubah kendali yang ada.

13.Pada menu utama tekan tombol DOWN untuk melihat batasan masing-masing sensor.

14.Pengiriman paket data akan dikirimkan secara otomatis sesuai dengan waktu jadwal yang ditentukan, jika paket data tidak terkirim maka sentral unit akan mengirimkan perintah kirim ulang paket data dan secara otomatis terminal unit akan mengirim ulang paket data.

15.Pada bagian modul sensor terdapat push button untuk mengubah mode otomatis atau manual, jika 1 maka sensor pada mode manual. Jika pada mode manual, user

dapat mengubahnya dengan memutar potensio yang telah disediakan. Namun jika 0 maka sensor pada mode otomatis dan sensor akan berubah secara otomatis. Pada mede otomatis ini potensio tidak bekerja.

(6)