T1__BAB III Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Monitoring pada Akuarium Ikan Symphysodon Discus Berbasis Android Smartphone T1 BAB III
BAB III
PERANCANGAN
Pada bab ini penulis akan menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem
monitoring pada aquarium ikan Symphysodon Discus berbasis android smartphone. Bahasan
perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara keseluruhan yaitu penjelasan singkat
bagaimana alat bekerja.
Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan perangkat keras meliputi
sistem elektronik dari alat. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler sebagai pengendali
utama sistem serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Kemudian pembahasan
akan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat lunak berupa program pada
mikrokontroler serta perancangan antarmuka pada aplikasi user interface yang akan dibuat.
3.1.
Gambaran Alat
Sistem yang dirancang oleh penulis adalah alat untuk memantau pemeliharaan ikan
Symphysodon Discus untuk mempermudah pemeliharaan dari jenis ikan tersebut dan sebuah
antarmuka pengguna dalam bentuk aplikasi android pada android smartphone dimana pengguna
dapat melihat perubahan suhu dan pH, memberi makan dan menguras baik secara manual ataupun
otomatis, serta menerima pemberitahuan dari alat jika terjadi perubahan parameter air pada
aquarium serta setelah pemberian makan secara otomatis maupun manual dan setelah pengguna
mengirimkan perintah nyala lampu.
Pada sistem yang dirancang penulis terdapat dua sistem, yaitu antarmuka pengguna dalam
bentuk aplikasi android smartphone dan sistem pada aquarium. Penulis menggunakan cordova
dalam membuat dan mengembangkan aplikasi antarmuka android smartphone yang dirancang.
Pada sistem aquarium terdapat modul ESP8266 sebagai perantara komunikasi antara sistem
antarmuka dan sistem aquarium.
18
Gambar 3.1. Diagram Blok Keseluruhan Sistem
3.2.
Perancangan Perangkat Keras
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan perangkat keras pada sistem aquarium.
Perancangan perangkat keras pada sistem aquarium terdiri dari bagian-bagian utama sebagai
berikut:
Sistem Aquarium
Mikrokontroler jenis Arduino Mega2560 sebagai pengendali utama.
Modul WIFI ESP8266 yang digunakan sebagai media komunikasi antara
aplikasi antarmuka android dengan sistem aquarium.
3.2.1. Pengendali Utama Sistem Aquarium
Pengendali utama untuk sistem aquarium menggunakan Arduino Mega2560 dengan IC
mikrokontroler ATmega2560. Sebagai pengendali utama pada sistem aquarium,
mikrokontroler memiliki tugas antara lain:
19
Menerima data dari aplikasi antarmuka android berupa perintah lampu,
makan, dan kuras secara manual.
Mengolah data yang diperoleh dari aplikasi antarmuka android dan sensor.
Mengolah data dari sensor yang kemudian akan dikirimkan ke aplikasi
antarmuka android melalui modul ESP8266.
Mengirimkan data balikan dari sensor ke aplikasi antarmuka android berupa
data balikan nilai suhu, pH dan pemberitahuan apabila terjadi perubahan
pada parameter air.
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Arduino Mega2560
Nama Pin
Fungsi
A0
Terhubung dengan pin data modul PH sensor SEN0161
D2
Terhubung dengan pin data modul DS18B20
D10
Terhubung dengan pin data HIGH sensor ketinggian air
D11
Terhubung dengan pin data LOW sensor ketinggian air
D31
Terhubung dengan pin In1 modul relay
D33
Terhubung dengan pin In2 modul relay
D35
Terhubung dengan pin In3 modul relay
D37
Terhubung dengan pin In4 modul relay
D39
Terhubung dengan pin In5 modul relay
D41
Terhubung dengan pin In6 modul relay
D43
Terhubung dengan pin In7 modul relay
D45
Terhubung dengan pin In8 modul relay
20
3.2.2. Modul ESP8266
Untuk komunikasi data antara aplikasi antarmuka android dengan sistem aquarium
penulis menggunakan komunikasi data melalui WIFI. Modul yang digunakan untuk
komunikasi data secara wireless adalah modul ESP8266. ESP8266 adalah sebuah chip
mikrokontroler yang mendukung stack TCP/IP. ESP8266 memiliki format data berupa
string yang akan dikirimkan ke arduino pada saat antarmuka android mengirim perintah,
begitu pula sebaliknya pada saat arduino mengirim data balikan berupa suhu dan ph.
Pemilihan modul ini dibanding dengan komunikasi tanpa menggunakan modul ESP8266
adalah bahwa modul ESP8266 dapat melakukan komunikasi data secara wireless atau
tanpa menggunakan kabel. Jarak jangkauan komunikasi data dengan menggunakan
modul ini dapat mencapai lebih dari 15 meter serta modul lebih banyak dijual di pasaran.
Gambar 3.2. Konfigurasi Arduino Mega2560 dengan modul ESP8266
3.2.3. Sensor Suhu DS18B20
Untuk pembacaan nilai suhu didalam air aquarium penulis menggunakan sensor
suhu DS18B20 buatan Dallas Semiconductor. Penulis menggunakan DS18B20 pada
tugas akhir ini, dikarenakan sensor ini dapat bekerja didalam air. Penggunaan sensor suhu
ini hanyalah menggunakan satu buah pin pada Arduino Mega2560 sebagai jalur
komunikasi. Agar sensor dapat bekerja dengan baik, pada perancangan untai sensor suhu
21
DS18B20 ditambahkan sebuah resistor pull up pada pin ‘data’ di sensor suhu dengan nilai
resistor pull up yang disarankan pada datasheet sebesar 4.7 kΩ. sensor suhu DS18B20 ini
bekerja pada tegangan 5 V. data dari sensor akan dikirim dalam bentuk string ke arduino
dan kemudian diolah dan dikirimkan ke antarmuka android.
Gambar 3.3. Untai Sensor Suhu DS18B20
Gambar 3.4. Konfigurasi Arduino Mega2560 dengan Modul DS18B20
3.2.4. Fish Feeder
Untuk pemberian makan pada tugas akhir ini penulis menggunakan sebuah wadah
yang telah terpasang motor DC dan poros ulir cacing. Alat ini berfungsi memberi makan
ikan secara otomatis pada waktu yang telah ditentukan. Alat ini juga dapat memberi
makan secara manual jika pengguna ingin memberi makan sesuai keinginan melalui
kontrol smartphone. Wadah yang digunakan memiliki panjang 25 cm, lebar 14 cm dan
22
tinggi 19 cm. wadah ini memiliki rumah poros ulir cacing yang digunakan sebagai tempat
mengeluarkan makanan ikan. Agar makanan ikan dapat dikeluarkan, maka motor DC
akan bergerak memutar poros ulir cacing selama lima detik dan mendorong makanan
keluar dari ujung poros ulir cacing sebanyak lima gram. Setelah lima detik, motor DC
akan berhenti menyala dan makanan ikan akan berhenti keluar.
Gambar 3.5. Motor DC 12V
Gambar 3.6. Fish Feeder tampak samping
Autofeeder yang dibuat oleh penulis memiliki tiga bagian utama. Bagian-bagian
tersebut memiliki fungsi antara lain:
23
1. Food container
:
berfungsi sebagai tempat penyimpanan makanan
dalam jumlah tertentu untuk suplai pemberian makan.
2. Motor DC
:
berfungsi sebagai penggerak poros ulir cacing untuk
mendorong makanan yang jatuh ke dalam rumah poros ulir cacing keluar.
3. Poros ulir cacing :
berfungsi sebagai pendorong makanan ikan yang
jatuh ke dalam rumah poros ulir cacing sehingga makanan akan terdorong
keluar dan jatuh ke aquarium.
3.2.5. Real Time Clock (RTC)
Sebagai acuan waktu arduino secara real time, pada tugas akhir ini penulis
menggunakan modul RTC yang nantinya akan digunakan oleh Arduino Mega2560 untuk
menentukan waktu pemberian makan ikan. Modul RTC merupakan komponen I2C
dengan osilator Kristal yang memiliki fungsi waktu nyata dan memiliki penyuplai daya
terpisah yaitu baterai, sehingga dapat tetap berfungsi pada saat sumber daya utama
terputus. Pada perancangan tugas akhir ini RTC yang digunakan oleh penulis adalah IC
DS3231.
Gambar 3.7. Konfigurasi RTC DS3231 dengan Arduino Mega2560
3.2.6. Sensor Ketinggian Air
Untuk pengatur pengurasan secara otomatis, pada tugas akhir ini penulis
menggunakan sensor ketinggian air yang terdiri dari 3 buah kawat tembaga yang
tersambung ke rangkaian transistor sebagai saklar. Rangkaian bekerja pada dua kondisi,
24
dimana pada saat ujung tembaga berada didalam air maka transistor akan berada pada
kondisi saturasi. Sedangkan pada saat ujung tembaga tidak berada didalam air, transistor
akan berada pada kondisi cut off. Pada perancangan tugas akhir ini sensor ketinggian air
berfungsi sebagai pembatas ketinggian air pada saat pengurasan dan pengisian air didalam
aquarium serta sebagai pengatur mati dan nyalanya aktuator yang berfungsi menguras
dan mengisi air didalam aquarium.
Gambar 3.8. Untai Sensor Ketinggian Air
3.2.7. Relay
Untuk pengatur nyala aktuator, pada tugas akhir ini penulis menggunakan modul
relay 8 channel. Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara elektrik dan
merupakan komponen elektromekanikal. Relay menggunakan prinsip elektromagnetik
untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus yang kecil, dapat
menghantarkan tegangan yang lebih tinggi. Pada perancangan tugas akhir ini relay
digunakan sebagai pengatur nyala aktuator.
25
Gambar 3.9. Konfigurasi 8-Channel Relay Module HL-58S
3.2.8. Analog PH Meter SEN0161
Sebagai pengambil data nilai pH, pada tugas akhir ini penulis menggunakan modul
Analog PH meter SEN0161. Analog PH meter SEN0161 akan mengambil data nilai pH
dalam bentuk tegangan yang kemudian akan dikonversi oleh modul pH meter V1.1 yang
kemudian akan dikirim dalam format string dan diolah oleh Arduino Mega2560. Analog
pH Meter SEN0161 ini bekerja pada tegangan 5V dan mampu mengukur nilai pH dari 014. Analog pH Sensor SEN0161 memiliki ralat 0.1 pH dan memiliki respon waktu ≤ 6
menit untuk pembacaan nilai pH. Keluaran dari elektroda dalam milivolt dengan jarak
dari -414,12 mV hingga +414,12 mV. Pada perancangan tugas akhir ini, Analog PH meter
SEN0161 digunakan sebagai pengambil data nilai pH dan sebagai pengatur kuras
otomatis.
Gambar 3.10. Konfigurasi Analog PH Meter SEN0161 dengan arduino Mega2560
26
3.2.9. Heater
Sebagai penyetabil suhu didalam aquarium, pada tugas akhir ini penulis
menggunakan heater aquarium. Heater menggunakan prinsip termodinamika pertama
dan kedua, dimana energi listrik dikonversi / diubah menjadi energi panas. Heater ini
bekerja pada tegangan 220 V dengan arus 0,34 A dan daya 75 W. Pada perancangan tugas
akhir ini, heater digunakan sebagai penyetabil suhu didalam aquarium agar tidak terjadi
penurunan suhu yang signifikan.
Gambar 3.11. Konfigurasi heater aquarium
3.2.10. Lampu
Sebagai penerangan dan sebagai pengganti matahari untuk fotosintesis tanaman,
pada tugas akhir ini penulis menggunakan lampu HPL (High Power Led) 1 watt. Lampu
dibutuhkan dikarenakan umumnya aquarium diletakkan didalam ruangan, serta digunakan
sebagai penyuplai cahaya untuk tanaman berfotosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses
sintesis makanan yang dimiliki oleh tumbuhan hijau dan beberapa mikroorganisme
fotosintetik. Pada prinsipnya komponen yang dibutuhkan dalam reaksi fotosintesis adalah
CO2 yang berasal dari udara dan H2O yang diserap dari dalam tanah, selain itu sesuai
dengan namanya yaitu foto ‘cahaya’, reaksi ini membutuhkan cahaya sebagai energi dalam
pembuatan atau sintesis produk (senyawa gula dan oksigen). Reaksi fotosintesis dapat
27
diartikan bahwa enam molekul karbondioksida dan enam molekul air bereaksi dengan
bantuan energi cahaya untuk dirubah menjadi satu molekul glukosa dan enam molekul
oksigen. Berdasarkan hal tersebut, cahaya penting agar tanaman yang berfungsi sebagai
habitat buatan didalam aquarium ikan discus dapat hidup selain itu nyala lampu juga dapat
disesuaikan dengan keinginan pengguna melalui kontrol antarmuka android.
Gambar 3.12. Lampu HPL 1 Watt
Gambar 3.13. Untai Lampu HPL 1 Watt
3.3.
Perancangan Antarmuka
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang
digunakan untuk membuat tugas akhir ini. Perancangan perangkat lunak pada tugas akhir
ini dibagi menjadi dua bagian yaitu perangkat lunak pada sistem aquarium dan pada
aplikasi antarmuka android.
3.3.1. Sistem Aquarium
Sistem aquarium menggunakan Arduino Mega2560. Pada Arduino
Mega2560 dirancang sistem yang dapat menerima data yang berasal dari antarmuka
28
android. Sistem aquarium juga dapat mengirimkan data ke antarmuka android. Data
yang dikirimkan ke aplikasi antarmuka android berupa data balikan saat antarmuka
android mengirimkan data makan, nyala lampu dan kuras manual, serta data suhu
dan pH. Data lampu akan dikirimkan saat sistem menerima data lampu dari aplikasi
antarmuka android, data makan akan dikirimkan saat sistem menerima data makan
dari aplikasi antarmuka android, data kuras akan dikirimkan pada saat sistem
menerima data kuras manual dari aplikasi antarmuka android dan data suhu dan pH
yang akan dikirim secara otomatis setiap lima detik ke antarmuka android. Berikut
adalah diagram alir dari perangkat lunak untuk sistem aquarium:
Gambar 3.14. Diagram Alir Sistem Aquarium
29
3.3.2. Sistem Aplikasi Antarmuka Android
Untuk memantau perubahan parameter air akuarium seperti suhu dan pH
serta mengontrol sistem akuarium, penulis merancang suatu aplikasi antarmuka
android. Pada aplikasi antarmuka android yang penulis rancang terdapat menu
utama yang memiliki beberapa tampilan. Tampilan pada menu utama antara lain
terdapat tampilan dari nilai suhu, pH dan terdapat beberapa tombol yang memiliki
fungsi tersendiri.
Gambar 3.15. Antarmuka Pengguna Pada Android Smartphone
30
Berikut adalah beberapa tombol yang terdapat pada menu utama beserta
fungsi:
: mengatur nyala lampu pada aquarium
1. Lights
dengan tiga pilihan yaitu ‘terang’, ‘sedang’ dan ‘redup’ yang
dapat dipilih sesuai dengan keinginan dan kebutuhan pengguna.
: mengatur jumlah pemberian makan dalam
2. Feed
sehari yang terbagi menjadi tiga pilihan yaitu ‘2x’ untuk
pemberian makan dua kali sehari, ‘3x’ untuk pemberian makan
tiga kali sehari serta ‘manual’ untuk pemberian makan secara
langsung sesuai keinginan pengguna.
3. Kuras
: menguras dan mengganti air didalam
akuarium secara manual.
4. Notifikasi
: tampilan ini berfungsi sebagai tempat
pemberitahuan apabila telah terjadi sesuatu seperti nyala lampu,
pemberian makan dan pengurasan.
5. Suhu dan PH
: tampilan ini berfungsi sebagai penunjuk
nilai suhu dan pH didalam akuarium.
6. Lihat RTC
: tombol ini berfungsi untuk melihat waktu
dari sistem akuarium.
Saat pengguna ingin mengetahui nilai suhu, pH dan juga pemberian makan,
maka antara aplikasi antarmuka android dan sistem aquarium harus terhubung
terlebih dahulu. Setelah itu aplikasi antarmuka android akan menampilkan nilai pH
dan juga suhu, pemberitahuan apabila terjadi perubahan parameter air didalam
aquarium dan jika alat telah memberi makan ikan.
31
Berikut adalah diagram alir untuk aplikasi antarmuka android:
Gambar 3.16. Diagram Alir Aplikasi Antarmuka Android
32
PERANCANGAN
Pada bab ini penulis akan menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem
monitoring pada aquarium ikan Symphysodon Discus berbasis android smartphone. Bahasan
perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara keseluruhan yaitu penjelasan singkat
bagaimana alat bekerja.
Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan perangkat keras meliputi
sistem elektronik dari alat. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler sebagai pengendali
utama sistem serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Kemudian pembahasan
akan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat lunak berupa program pada
mikrokontroler serta perancangan antarmuka pada aplikasi user interface yang akan dibuat.
3.1.
Gambaran Alat
Sistem yang dirancang oleh penulis adalah alat untuk memantau pemeliharaan ikan
Symphysodon Discus untuk mempermudah pemeliharaan dari jenis ikan tersebut dan sebuah
antarmuka pengguna dalam bentuk aplikasi android pada android smartphone dimana pengguna
dapat melihat perubahan suhu dan pH, memberi makan dan menguras baik secara manual ataupun
otomatis, serta menerima pemberitahuan dari alat jika terjadi perubahan parameter air pada
aquarium serta setelah pemberian makan secara otomatis maupun manual dan setelah pengguna
mengirimkan perintah nyala lampu.
Pada sistem yang dirancang penulis terdapat dua sistem, yaitu antarmuka pengguna dalam
bentuk aplikasi android smartphone dan sistem pada aquarium. Penulis menggunakan cordova
dalam membuat dan mengembangkan aplikasi antarmuka android smartphone yang dirancang.
Pada sistem aquarium terdapat modul ESP8266 sebagai perantara komunikasi antara sistem
antarmuka dan sistem aquarium.
18
Gambar 3.1. Diagram Blok Keseluruhan Sistem
3.2.
Perancangan Perangkat Keras
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan perangkat keras pada sistem aquarium.
Perancangan perangkat keras pada sistem aquarium terdiri dari bagian-bagian utama sebagai
berikut:
Sistem Aquarium
Mikrokontroler jenis Arduino Mega2560 sebagai pengendali utama.
Modul WIFI ESP8266 yang digunakan sebagai media komunikasi antara
aplikasi antarmuka android dengan sistem aquarium.
3.2.1. Pengendali Utama Sistem Aquarium
Pengendali utama untuk sistem aquarium menggunakan Arduino Mega2560 dengan IC
mikrokontroler ATmega2560. Sebagai pengendali utama pada sistem aquarium,
mikrokontroler memiliki tugas antara lain:
19
Menerima data dari aplikasi antarmuka android berupa perintah lampu,
makan, dan kuras secara manual.
Mengolah data yang diperoleh dari aplikasi antarmuka android dan sensor.
Mengolah data dari sensor yang kemudian akan dikirimkan ke aplikasi
antarmuka android melalui modul ESP8266.
Mengirimkan data balikan dari sensor ke aplikasi antarmuka android berupa
data balikan nilai suhu, pH dan pemberitahuan apabila terjadi perubahan
pada parameter air.
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Arduino Mega2560
Nama Pin
Fungsi
A0
Terhubung dengan pin data modul PH sensor SEN0161
D2
Terhubung dengan pin data modul DS18B20
D10
Terhubung dengan pin data HIGH sensor ketinggian air
D11
Terhubung dengan pin data LOW sensor ketinggian air
D31
Terhubung dengan pin In1 modul relay
D33
Terhubung dengan pin In2 modul relay
D35
Terhubung dengan pin In3 modul relay
D37
Terhubung dengan pin In4 modul relay
D39
Terhubung dengan pin In5 modul relay
D41
Terhubung dengan pin In6 modul relay
D43
Terhubung dengan pin In7 modul relay
D45
Terhubung dengan pin In8 modul relay
20
3.2.2. Modul ESP8266
Untuk komunikasi data antara aplikasi antarmuka android dengan sistem aquarium
penulis menggunakan komunikasi data melalui WIFI. Modul yang digunakan untuk
komunikasi data secara wireless adalah modul ESP8266. ESP8266 adalah sebuah chip
mikrokontroler yang mendukung stack TCP/IP. ESP8266 memiliki format data berupa
string yang akan dikirimkan ke arduino pada saat antarmuka android mengirim perintah,
begitu pula sebaliknya pada saat arduino mengirim data balikan berupa suhu dan ph.
Pemilihan modul ini dibanding dengan komunikasi tanpa menggunakan modul ESP8266
adalah bahwa modul ESP8266 dapat melakukan komunikasi data secara wireless atau
tanpa menggunakan kabel. Jarak jangkauan komunikasi data dengan menggunakan
modul ini dapat mencapai lebih dari 15 meter serta modul lebih banyak dijual di pasaran.
Gambar 3.2. Konfigurasi Arduino Mega2560 dengan modul ESP8266
3.2.3. Sensor Suhu DS18B20
Untuk pembacaan nilai suhu didalam air aquarium penulis menggunakan sensor
suhu DS18B20 buatan Dallas Semiconductor. Penulis menggunakan DS18B20 pada
tugas akhir ini, dikarenakan sensor ini dapat bekerja didalam air. Penggunaan sensor suhu
ini hanyalah menggunakan satu buah pin pada Arduino Mega2560 sebagai jalur
komunikasi. Agar sensor dapat bekerja dengan baik, pada perancangan untai sensor suhu
21
DS18B20 ditambahkan sebuah resistor pull up pada pin ‘data’ di sensor suhu dengan nilai
resistor pull up yang disarankan pada datasheet sebesar 4.7 kΩ. sensor suhu DS18B20 ini
bekerja pada tegangan 5 V. data dari sensor akan dikirim dalam bentuk string ke arduino
dan kemudian diolah dan dikirimkan ke antarmuka android.
Gambar 3.3. Untai Sensor Suhu DS18B20
Gambar 3.4. Konfigurasi Arduino Mega2560 dengan Modul DS18B20
3.2.4. Fish Feeder
Untuk pemberian makan pada tugas akhir ini penulis menggunakan sebuah wadah
yang telah terpasang motor DC dan poros ulir cacing. Alat ini berfungsi memberi makan
ikan secara otomatis pada waktu yang telah ditentukan. Alat ini juga dapat memberi
makan secara manual jika pengguna ingin memberi makan sesuai keinginan melalui
kontrol smartphone. Wadah yang digunakan memiliki panjang 25 cm, lebar 14 cm dan
22
tinggi 19 cm. wadah ini memiliki rumah poros ulir cacing yang digunakan sebagai tempat
mengeluarkan makanan ikan. Agar makanan ikan dapat dikeluarkan, maka motor DC
akan bergerak memutar poros ulir cacing selama lima detik dan mendorong makanan
keluar dari ujung poros ulir cacing sebanyak lima gram. Setelah lima detik, motor DC
akan berhenti menyala dan makanan ikan akan berhenti keluar.
Gambar 3.5. Motor DC 12V
Gambar 3.6. Fish Feeder tampak samping
Autofeeder yang dibuat oleh penulis memiliki tiga bagian utama. Bagian-bagian
tersebut memiliki fungsi antara lain:
23
1. Food container
:
berfungsi sebagai tempat penyimpanan makanan
dalam jumlah tertentu untuk suplai pemberian makan.
2. Motor DC
:
berfungsi sebagai penggerak poros ulir cacing untuk
mendorong makanan yang jatuh ke dalam rumah poros ulir cacing keluar.
3. Poros ulir cacing :
berfungsi sebagai pendorong makanan ikan yang
jatuh ke dalam rumah poros ulir cacing sehingga makanan akan terdorong
keluar dan jatuh ke aquarium.
3.2.5. Real Time Clock (RTC)
Sebagai acuan waktu arduino secara real time, pada tugas akhir ini penulis
menggunakan modul RTC yang nantinya akan digunakan oleh Arduino Mega2560 untuk
menentukan waktu pemberian makan ikan. Modul RTC merupakan komponen I2C
dengan osilator Kristal yang memiliki fungsi waktu nyata dan memiliki penyuplai daya
terpisah yaitu baterai, sehingga dapat tetap berfungsi pada saat sumber daya utama
terputus. Pada perancangan tugas akhir ini RTC yang digunakan oleh penulis adalah IC
DS3231.
Gambar 3.7. Konfigurasi RTC DS3231 dengan Arduino Mega2560
3.2.6. Sensor Ketinggian Air
Untuk pengatur pengurasan secara otomatis, pada tugas akhir ini penulis
menggunakan sensor ketinggian air yang terdiri dari 3 buah kawat tembaga yang
tersambung ke rangkaian transistor sebagai saklar. Rangkaian bekerja pada dua kondisi,
24
dimana pada saat ujung tembaga berada didalam air maka transistor akan berada pada
kondisi saturasi. Sedangkan pada saat ujung tembaga tidak berada didalam air, transistor
akan berada pada kondisi cut off. Pada perancangan tugas akhir ini sensor ketinggian air
berfungsi sebagai pembatas ketinggian air pada saat pengurasan dan pengisian air didalam
aquarium serta sebagai pengatur mati dan nyalanya aktuator yang berfungsi menguras
dan mengisi air didalam aquarium.
Gambar 3.8. Untai Sensor Ketinggian Air
3.2.7. Relay
Untuk pengatur nyala aktuator, pada tugas akhir ini penulis menggunakan modul
relay 8 channel. Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara elektrik dan
merupakan komponen elektromekanikal. Relay menggunakan prinsip elektromagnetik
untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus yang kecil, dapat
menghantarkan tegangan yang lebih tinggi. Pada perancangan tugas akhir ini relay
digunakan sebagai pengatur nyala aktuator.
25
Gambar 3.9. Konfigurasi 8-Channel Relay Module HL-58S
3.2.8. Analog PH Meter SEN0161
Sebagai pengambil data nilai pH, pada tugas akhir ini penulis menggunakan modul
Analog PH meter SEN0161. Analog PH meter SEN0161 akan mengambil data nilai pH
dalam bentuk tegangan yang kemudian akan dikonversi oleh modul pH meter V1.1 yang
kemudian akan dikirim dalam format string dan diolah oleh Arduino Mega2560. Analog
pH Meter SEN0161 ini bekerja pada tegangan 5V dan mampu mengukur nilai pH dari 014. Analog pH Sensor SEN0161 memiliki ralat 0.1 pH dan memiliki respon waktu ≤ 6
menit untuk pembacaan nilai pH. Keluaran dari elektroda dalam milivolt dengan jarak
dari -414,12 mV hingga +414,12 mV. Pada perancangan tugas akhir ini, Analog PH meter
SEN0161 digunakan sebagai pengambil data nilai pH dan sebagai pengatur kuras
otomatis.
Gambar 3.10. Konfigurasi Analog PH Meter SEN0161 dengan arduino Mega2560
26
3.2.9. Heater
Sebagai penyetabil suhu didalam aquarium, pada tugas akhir ini penulis
menggunakan heater aquarium. Heater menggunakan prinsip termodinamika pertama
dan kedua, dimana energi listrik dikonversi / diubah menjadi energi panas. Heater ini
bekerja pada tegangan 220 V dengan arus 0,34 A dan daya 75 W. Pada perancangan tugas
akhir ini, heater digunakan sebagai penyetabil suhu didalam aquarium agar tidak terjadi
penurunan suhu yang signifikan.
Gambar 3.11. Konfigurasi heater aquarium
3.2.10. Lampu
Sebagai penerangan dan sebagai pengganti matahari untuk fotosintesis tanaman,
pada tugas akhir ini penulis menggunakan lampu HPL (High Power Led) 1 watt. Lampu
dibutuhkan dikarenakan umumnya aquarium diletakkan didalam ruangan, serta digunakan
sebagai penyuplai cahaya untuk tanaman berfotosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses
sintesis makanan yang dimiliki oleh tumbuhan hijau dan beberapa mikroorganisme
fotosintetik. Pada prinsipnya komponen yang dibutuhkan dalam reaksi fotosintesis adalah
CO2 yang berasal dari udara dan H2O yang diserap dari dalam tanah, selain itu sesuai
dengan namanya yaitu foto ‘cahaya’, reaksi ini membutuhkan cahaya sebagai energi dalam
pembuatan atau sintesis produk (senyawa gula dan oksigen). Reaksi fotosintesis dapat
27
diartikan bahwa enam molekul karbondioksida dan enam molekul air bereaksi dengan
bantuan energi cahaya untuk dirubah menjadi satu molekul glukosa dan enam molekul
oksigen. Berdasarkan hal tersebut, cahaya penting agar tanaman yang berfungsi sebagai
habitat buatan didalam aquarium ikan discus dapat hidup selain itu nyala lampu juga dapat
disesuaikan dengan keinginan pengguna melalui kontrol antarmuka android.
Gambar 3.12. Lampu HPL 1 Watt
Gambar 3.13. Untai Lampu HPL 1 Watt
3.3.
Perancangan Antarmuka
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang
digunakan untuk membuat tugas akhir ini. Perancangan perangkat lunak pada tugas akhir
ini dibagi menjadi dua bagian yaitu perangkat lunak pada sistem aquarium dan pada
aplikasi antarmuka android.
3.3.1. Sistem Aquarium
Sistem aquarium menggunakan Arduino Mega2560. Pada Arduino
Mega2560 dirancang sistem yang dapat menerima data yang berasal dari antarmuka
28
android. Sistem aquarium juga dapat mengirimkan data ke antarmuka android. Data
yang dikirimkan ke aplikasi antarmuka android berupa data balikan saat antarmuka
android mengirimkan data makan, nyala lampu dan kuras manual, serta data suhu
dan pH. Data lampu akan dikirimkan saat sistem menerima data lampu dari aplikasi
antarmuka android, data makan akan dikirimkan saat sistem menerima data makan
dari aplikasi antarmuka android, data kuras akan dikirimkan pada saat sistem
menerima data kuras manual dari aplikasi antarmuka android dan data suhu dan pH
yang akan dikirim secara otomatis setiap lima detik ke antarmuka android. Berikut
adalah diagram alir dari perangkat lunak untuk sistem aquarium:
Gambar 3.14. Diagram Alir Sistem Aquarium
29
3.3.2. Sistem Aplikasi Antarmuka Android
Untuk memantau perubahan parameter air akuarium seperti suhu dan pH
serta mengontrol sistem akuarium, penulis merancang suatu aplikasi antarmuka
android. Pada aplikasi antarmuka android yang penulis rancang terdapat menu
utama yang memiliki beberapa tampilan. Tampilan pada menu utama antara lain
terdapat tampilan dari nilai suhu, pH dan terdapat beberapa tombol yang memiliki
fungsi tersendiri.
Gambar 3.15. Antarmuka Pengguna Pada Android Smartphone
30
Berikut adalah beberapa tombol yang terdapat pada menu utama beserta
fungsi:
: mengatur nyala lampu pada aquarium
1. Lights
dengan tiga pilihan yaitu ‘terang’, ‘sedang’ dan ‘redup’ yang
dapat dipilih sesuai dengan keinginan dan kebutuhan pengguna.
: mengatur jumlah pemberian makan dalam
2. Feed
sehari yang terbagi menjadi tiga pilihan yaitu ‘2x’ untuk
pemberian makan dua kali sehari, ‘3x’ untuk pemberian makan
tiga kali sehari serta ‘manual’ untuk pemberian makan secara
langsung sesuai keinginan pengguna.
3. Kuras
: menguras dan mengganti air didalam
akuarium secara manual.
4. Notifikasi
: tampilan ini berfungsi sebagai tempat
pemberitahuan apabila telah terjadi sesuatu seperti nyala lampu,
pemberian makan dan pengurasan.
5. Suhu dan PH
: tampilan ini berfungsi sebagai penunjuk
nilai suhu dan pH didalam akuarium.
6. Lihat RTC
: tombol ini berfungsi untuk melihat waktu
dari sistem akuarium.
Saat pengguna ingin mengetahui nilai suhu, pH dan juga pemberian makan,
maka antara aplikasi antarmuka android dan sistem aquarium harus terhubung
terlebih dahulu. Setelah itu aplikasi antarmuka android akan menampilkan nilai pH
dan juga suhu, pemberitahuan apabila terjadi perubahan parameter air didalam
aquarium dan jika alat telah memberi makan ikan.
31
Berikut adalah diagram alir untuk aplikasi antarmuka android:
Gambar 3.16. Diagram Alir Aplikasi Antarmuka Android
32