Implementasi Low Power Multi Sensor Node pada Wireless Sensor Network

  Vol. 2, No. 6, Juni 2018, hlm. 2007-2016 http://j-ptiik.ub.ac.id

  

Implementasi Low Power Multi Sensor Node pada Wireless Sensor Network

_{1 2}

  3 Muhammad Fatikh Hidayat , Barlian Henryranu Prasetio , Rizal Maulana

  Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya _{1 2 3} Email: m.fatikh24@gmail.com, barlian@ub.ac.id, rizal_lana@ub.ac.id

  

Abstrak

  Sumber daya listrik merupakan salah satu masalah penting yang tidak luput untuk diperhatikan dalam pengaplikasian WSN pada lingkup wilayah luas, dengan keterbatasan jarak pengiriman data serta batasan jarak monitoring yang dapat dilakukan oleh modul sensor pada sensor

  

node maka diperlukan jumlah kebutuhan sensor node yang tidak sedikit. Terlebih apabila sensor node

  yang digunakan hanya dapat melakukan monitoring satu jenis kondisi lingkungan saja, sedangkan pada kebutuhan monitoring diperlukan untuk dapat melakukan monitoring lebih dari satu jenis kondisi, dalam studi kasus tersebut diperlukan jumlah sensor node dan sumber daya listrik lebih banyak sesuai dengan jumlah sensor node dan berapa jenis kondisi yang akan di monitoring. Untuk dapat menyelesaikan masalah tersebut penulis mengimplementasikan sensor node yang dilengkapi dengan multi sensor serta dilengkapi dengan mekanisme low power yang berguna untuk menentukan kapankan sensor node akan memasuki mode sleep ataupun mode normal. Sensor node tersebut dirancang dengan menggunakan mikrokontroler ATmega328P dengan modul komunikasi wireless NRF24L01, dibekali dengan modul RTC sebagai sumber data waktu yang berfungsi sebagai time

  

stamp berjalannya sistem. Dengan mekanisme low power pada sensor node dapat melakukan

  penghematan konsumsi arus hingga 65,3%, sehingga dapat memperpanjang masa aktif dari sensor node dibandingkan dengan tanpa adanya mekanisme low power.

  WSN, Atmega328P, Multi Sensor, RTC, Low Power Kata kunci:

  

Abstract

The power source is one of the important things that have to be noticed at the application of WSN

on wide area scope, data transmission and monitoring scope of sensor module that used by sensor

node cause high amounts of sensor node required. Especially if the node only use to monitor a type of

environmental condition, while the monitoring needs are required to be able to monitor many type of

condition, on those case more amounts and also power sources needed according to the area and the

type of environmental condition to be monitored by sensor nodes. To be able to solve the problem, the

authors implement a sensor node equipped with multi sensors and including a low power mechanism

that is useful to determine when the sensor node will activating sleep mode or not. The sensor node is

designed using ATmega328P as microcontroller with NRF24L01 as wireless communication module,

equipped RTC module as time data source which use as time stamp of running system. With the low

power mechanism inside the sensor nodes reduces current consumption up to 65,3%, so as to extend

the active life of the sensor node compared with the absences of the low power mechanism.

  Keywords: WSN, ATmega328P, Multi Sensor, RTC, Low Power sumber daya akan semakin besar 1.

   PENDAHULUAN berbanding lurus dengan jumlah sensor

  Wireless Sensor Network merupakan node , disisi lain Birra (2016) menuliskan sebuah teknologi nirkabel yang diperlukan bahwa 75 persen sumber listrik berasal dari untuk keperluan pemantauan kondisi batu bara, minyak bumi, dan gas sedangkan lingkungan sekitar, yang terdiri dari bahan cadangan energi tersebut khususnya beberapa sensor node yang dapat saling di Indonesia akan habis pada tahun 2040. berkomunikasi dan memproses informasi Pada beberapa tahun terakhir telah satu sama lain (Nikolic, 2014). Berdasarkan dilakukan berbagai penelitian untuk pada kondisi tersebut tentu kebutuhan akan menemukan teknologi penghematan energi Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya

  

2007 dalam bidang WSN (Wireless Sensor Network ), seperti yang dilakukan oleh Nikolic (2014) yang menganalisa penggunaan teknik power saving dengan melakukan simulasi pada MATLAB, dan oleh Sonavane (2009) yang merancang sensor node dengan low power home network menggunakan algoritma Adaptive Power Control .

  Pada penelitian sebelumnya dengan melakukan penghematan daya menggunakan mekanisme sleep mode dengan hasil penghematan hingga 6.83 mAh dan 1.16 watt (Nureselandis, 2017). Namun pada penelitian tersebut masih terdapat kekurangan yakni kurang efektifnya penggunaan hanya satu modul sensor pada sebuah sensor node. Di sisi lain kebutuhan dalam pengaplikasian WSN (Wireless Sensor Network) pada suatu wilayah tidak cukup hanya dengan menggunakan satu buah modul sensor pada sebuah sensor node karena pengaplikasian sistem low power sensor node tersebut dapat menyebabkan tingginya kebutuhan sumber daya.

  Apabila dilakukan penerapan sistem pada coverage area yang luas, maka dibutuhkan lebih dari satu sensor node untuk dapat memenuhi coverage area tersebut. Dan apabila data sensing yang akan diambil lebih dari satu jenis data maka dibutuhkan jumlah sensor node dikalikan dengan jumlah jenis data sensing yang diperlukan, tentunya sumber daya yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan tersebut juga semakin tinggi.

  Berdasarkan latar belakang tersebut pada penelitian kali ini dilakukan implementasi sistem low power sensor node dengan menggunakan mikrokontroler ATmega328P dengan modul wireless nRF24L01 sebagai komunikasi datanya. Pada penerapan perancangan transmitter sensor node yang mana sensor node tersebut dilengkapi dengan multi sensor yang terdiri dari sensor suhu DHT11, sensor intensitas cahaya LDR (Light Dependent Resistor ), dan sensor kelembaban tanah Soil Moisture. Kemudian satu sensor node yang lain menggunakan mikrokontroler ATmega328P dan dilengkapi modul wireless nRF24L01 sebagai receiver sensor node yang di hubungkan dengan PC (Personal Computer ).

  Multi sensor merupakan salah satu poin utama yang menjadi alasan mendasar dilakukannya penelitian, yakni merupakan bagian dimana pada transmitter sensor node akan dilengkapi dengan lebih dari satu modul sensor. Kebutuhan multi sensor tersebut tidak lain adalah bertujuan untuk memenuhi kebutuhan akuisisi multi data hanya dengan menggunakan satu node saja.

  Selain itu dengan diaplikasikannya lebih dari satu modul sensor akan dapat mengatasi masalah pembengkakan biaya ketika sistem ini di terapkan pada lingkungan dengan coverage area yang cukup luas.

  Metode penghematan daya yang akan diterapkan adalah dengan menggunakan mekanisme low power yang mana mekanisme tersebut berisikan pengkondisian sleep mode pada mikrokontroler ATMega328p. Mekanisme tersebut merupakan pengkondisian sensor node agar dapat berada pada kondisi aktif dan sleep secara bergantian sesuai dengan hasil sensing dari setiap sensor. Ketika sedang berada pada kondisi sleep mode, mikrokontroler akan berada pada mode power down serta memutuskan tegangan pada ADC (Analog Digital Converter) dan juga mematikan BoD (Brown-out Detection ) sehingga dapat meringankan beban konsumsi arus pada sensor node.

  Dalam penerapannya, sensor node dilengkapi dengan modul RTC (Real Time Clock ) yang berfungsi sebagai time stamp dari hasil sensing dan ketika sensor node mulai memasuki kondisi sleep mode maupun ketika mengirimkan data.

  Berdasarkan latar belakang tersebut diharapkan terwujudnya sebuah node multi sensor dengan mengaplikasikan mekanisme low power yang mampu menentukan mikrokontroler untuk memasuki mode sleep dan mode normal sesuai dengan kondisi hasil sensing-nya. Diharapkan node multi sensor ini dapat lebih hemat apabila dibandingkan dengan node single sensor sehingga dapat berkontribusi dalam upaya penghematan energi khususnya dalam bidang wireless sensor network.

  Pada penelitian digunakan beberapa pustaka sebagai landasan dilakukannya penelitian, diantara pustaka tersebut adalah sebagai berikut.

  network.

  Pada jurnal tersebut peneliti mendesain sensor node menggunakan kontroller Texas Instrument MSP430 dan komunikasi wireless-nya menggunakan RF. Sebagai metode low power-nya menggunakan algoritma Adaptive Power Control menghasilkan hasil perhitungan life time dari sensor node hingga 4,42165486 tahun. (Sonavane,2009) 3.

2. LANDASAN KEPUSTAKAAN

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

2.1 Rancang Bangun Low Power Sensor

NRF24L01

  power . Sensor node tersebut berguna untuk monitoring suhu dan dapat berjalan dengan

  ATmega328P berbasis modul wireless nRF24L01 yang dapat bekerja secara low

  Skripsi yang berisi tentang rancang bangun

  Pada perancangan transmitter sensor node terdiri dari beberapa modul yang dirangkai menjadi satu agar sistem dapat berjalan sesuai dengan tujuan.. Perancangan, implementasi rangkaian dan flowchart diagram perangkat lunak pada tahap ini dapat dilihat pada Gambar

  3.1. Perancangan dan Implementasi Transmitter Sensor Node

  Sedangkan untuk alur kerja sistem secara garis besar disajikan dalam bentuk diagram blok sistem yang terdiri dari tiga bagian, yakni blok input, proses, dan output seperti pada Gambar 1.

  sensor node.

  Pada tahap perancangan ini menjelaskan terkait tahapan perancangan sensor node meliputi perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak agar sistem tersebut dapat bekerja dengan tepat. Perancangan sistem terdiri dari dua bagian, yaitu transmitter sensor node dan receiver

  Gambar 1. Diagram Blok Sitem

  sensor node dengan mikrokontroler

  Sebuah jurnal internasional berisi tentang rancangan sensor node dengan low Power home

  daya rendah. Sensor node di desain agar dapat mengaktifkan sleep mode pada ATmega328P.

   MSP430 and nRF24L01 based Wireless Sensor Network with Adaptive Power Control

  melakukan percobaan dengan mengaplikasikan dua teknik power saving dengan melakukan simulasi pada MATLAB. (Nicolic, 2014) 2.3.

  Node dengan ATmega328P berbasis

  berisi tentang analisa penggunaan teknik power

  ”Wireless Sensor Node with Low Power Sensing” oleh Goran Nikolic pada tahun 2014,

  Sebuah jurnal internasional dengan judul

   Wireless Sensor Node with Low Power Sensing

  bertahan lama meskipun dengan sumber daya yang terbatas. Menghasilkan nilai rata-rata konsumsi arus serta daya masing-masing sebesar 60,45182mA dan 5,44 watt. (Nuresalandis, E., 2017) 2.2.

  sleep mode sehingga sensor node tersebut dapat

  data waktu untuk diproses oleh mikrokontroler guna menentukan waktu untuk mengaktifkan

  Node juga dibekali dengan modul RTC (Real Time Clock ) yang berfungsi untuk memberikan

  saving dengan dua cara yaitu duty-cycle dan power-gating . Pada jurnal tersebut peneliti

  2., Gambar 3., dan Gambar 4.

  Gambar 2. Skematik Diagram Transmitter Sensor Node

  Pada rangkaian transmitter sensor node terdapat beberapa komponen diantaranya adalah mikrokontroler ATmega328P, modul USB to TTL FTDI Break-out, modul NRF24L01, modul sensor DHT11, modul sensor LDR, modul sensor Soil Moisture, modul RTC

  16MHz crystal, 1 buah capasitor 0,1µf ,1 buah capasitor 10µf , 2 buah capasitor 22pf , dan 2 buah resistor 10k .

  Ω Gambar 4. Flowchart Diagram Transmitter Sensor

  Node

  Sedangkan dalam implementasi sistem pada bagian perangkat lunak, diperlukan Arduino

  IDE yang mendukung bahasa pemrograman C, selain itu juga dibutuhkan beberapa library yang menunjang berjalannya

  Gambar 3. Implementasi Rangkaian Transmitter

  setiap fungsi modul pada sensor node. Library

  Sensor Node

  tersebut adalah Arduino Mirf Library+SPI.h Implememtasi sistem pada transmitter untuk menunjang penggunaan modul

  sensor node dilakukan sesuai dengan

  NRF24L01, Arduino RTClib+Wire.h untuk perancangan pada skematik diagram sistem, menunjang penggunaan modul RTC, Arduino yang mana rangkaian tersebut terdiri dari DHTlib untuk menunjang penggunaan sensor mikrokontroler Atmega328P, modul USB-to- modul DHT11, dan Arduino Lightweight Low

  TTL FTDI Break-out, modul komunikasi Power untuk menunjang pengaplikasian

  nirkabel NRF24L01, modul RTC sebagai mekanisme low power pada sistem. penyedia data waktu dan penanggalan, modul sensor DHT11, modul sensor LDR, dan modul

  3.2. Perancangan dan Implementasi Receiver sensor soil moisture.

  Sensor Node

  Pada perancangan receiver sensor node terdiri dari beberapa modul yang dirangkai menjadi satu agar sistem dapat berjalan sesuai dengan tujuan.. Perancangan, implementasi rangkaian dan flowchart diagram perangkat lunak pada tahap ini dapat dilihat pada Gambar 5., Gambar 6., dan Gambar 7.

  Gambar 5. Skematik Diagram Receiver Sensor Node

  Gambar 7. Flowchart Diagram Receiver Sensor Node 3.3.

  upload pada transmitter sensor node. Agar

  mekanisme low power beserta library-nya di-

  sleep mode . Program yang telah berisi

  program agar sensor node dapat menjalankan

  power , dibutuhkan Arduino Lightweight Low Power library yang diaplikasikan ke dalam

  Untuk dapat menerapkan mekanisme low

  Mikrokontroler berada pada sleep mode dengan durasi satu menit sejak mekanisme low power menghasilkan keputusan agar sensor node memasuki sleep mode.

  sleep mode atau akan mengirimkan data.

  sebelumnya, yang kemudian menghasilkan keputusan apakah sensor node akan memasuki

  low power yakni dengan membandingkan hasil sensing terbaru dengan hasil sensing

  Perancangan mekanisme low power bertujuan untuk mengaplikasikan sleep mode serta meminimalisir beban kerja dan panjang durasi aktif sensor node. Cara kerja mekanisme

   Perancangan dan Implementasi Mekanisme Low Power

  sensor node hanya untuk menerima dan menampilkan data.

  Secara garis besar dalam perancangan

  , hal tersebut disebabkan fungsi utama

  node

  sehingga aktifitas penerimaan data dapat dipantau melalui serial monitor. Perangkat keras pada receiver sensor node lebih sedikit jika dibandingkan dengan transmitter sensor

  personal computer dengan sensor node,

  sumber daya, modul FTDI juga digunakan sebagai media komunikasi serial antara

  sensor node selain digunakan sebagai penyalur

  Pada transmitter sensor node modul FTDI hanya digunakan sebagai penyalur sumber daya bagi sensor node, sedangkan pada receiver

  skematik diagram sistem, yang mana perangkat keras yang digunakan hanya mikrokontroler ATmega328P, modul komunikasi nirkabel NRF24L01, dan modul USB-to-TTL FTDI Break-out .

  node dilakukan sesuai dengan perancangan

  Implementasi sistem pada receiver sensor

  Gambar 6. Implementasi Rangkaian Receiver Sensor Node

  pada modul RTC dan modul sensor yang mana pada transmitter sensor node dilengkapi dengan modul RTC dan juga tiga buah modul sensor, sedangkan pada receiver sensor node ini tidak.

  receiver sensor node tidak jauh beda dengan transmitter sensor node , perbedaannya terletak

  dapat diaktifkan maka didalam program yang di-upload diperlukan fungsi untuk membandingkan hasil sensing dari masing masing sensor node , menginisialisasi penggunaan library yang dibutuhkan, dan memanggil fungsi “LowPower” dengan pilihan mode “poweDown” yang dijalankan selama 4 detik dengan menonaktifkan ADC (Analog to

  Digital Converter

  18

  96

  36

  18

  3

  93

  32

  2

  20

  95

  30

  20

  1

  Tabel 3. Hasil sensing kelembaban tanah Percobaan ke - Kering (%) Lembab (%) Basah (%)

  intensitas cahaya dengan menggunakan modul sensor LDR (Light Dependent Resistor) didapatkan hasil rata-rata pada kondisi terang (luar ruangan siang hari) sebesar 912lx, pada kondisi sedang (dalam ruangan siang hari) sebesar 305lx, dan kondisi gelap (dalam ruangan dengan lampu kamar 15 watt) sebesar 24lx.

  4

  32

  22 Rata-rata 912 305

  4.2. Pengujian Kesesuaian Mode

  59.7 Normal mode

  15:01:00

  Tabel 4. Pengujian Kesesuaian Mode Waktu (WIB) Besar arus (mA) Keterangan (mode)

  dan mode sleep yang disesuaikan dengan kondisi hasil sensing . Hasil pengujian kesesuaian mode dapat dilihat pada Tabel 4.

  node ketika sedang berada pada mode normal

  Pengujian ini berfungsi untuk mengetahui apakah mekanisme low power dapat berjalan dengan baik yang ditandai dengan perbedaan nilai arus yang dikonsumsi transmitter sensor

  menggunakan modul sensor soil moisture didapatkan hasil rata-rata pada media tanah kering (tidak disiram air + 3 hari) sebesar 19%, pada media tanah lembab (tidak disiram air + 1 hari) sebesar 33%, pada media tanah basah (baru saja disiram air + 1 jam) sebesar 95%.

  96

  95 Berdasarkan hasil pengujian hasil sensing persentase kelembaban tanah dengan

  33

  19

  95 Rata-rata

  35

  19

  5

  24 Berdasarkan pengujian hasil sensing

  23 2 971 303 24 3 934 310 28 4 880 308 23 5 817 315

  ) dan BOD (Brown-out

  1 955 289

  Tabel 2. Hasil sensing intensitas cahaya Percobaan ke - Terang (lx) Sedang (lx) Gelap (lx)

  sensing suhu, didapatkan hasil rata-rata persentase akurasi sebesar 93,59%.

  Detection ) sehingga ketika fungsi tersebut

  diulang selama 15 kali, maka akan menempatkan mikrokontroler pada mode power

  down dengan ADC dan BOD yang dinonaktifkan selama satu menit.

  Tahapan implementasi mekanisme low

  power diterapkan kedalam implementasi perangkat lunak pada transmitter sensor node.

  4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

  Pengujian pada penelitian ini dibagi menjadi beberapa bagian yaitu:

  1. Pengujian hasil sensing.

  2. Pengujian kesesuaian mode.

  3. Pengujian konsumsi arus dengan mengaplikasikan mekanisme low power.

  4. Pengujian performa sinkronisasi waktu pengiriman data.

4.1. Pengujian Hasil Sensing

  3 25 25,8 96,9

  7 25 25,7 97,3

  100) (1) Setelah dilakukan perhitungan akurasi hasil

  | ℎ − 11| ℎ

  % = 100 − (

  Persentase akurasi hasil sensing dapat dihitung dengan menggunakan rumus pada Persamaan (1).

  Rata-rata Akurasi (%) 93,59

  10 24 25,7 93,4

  9 23 25,7 89,5

  8 25 25,8 96,9

  6 23 25,8 89,1

  2 24 25,7 93,4

  5 25 25,8 96,9

  Pengujian ini untuk mengetahui hasil

  sensing dari setiap modul sensor berdasarkan

  beberapa kondisi, apakah modul sensor yang digunakan dapat mendukung berjalannya sistem ataukah tidak. Hasil pengujian sensing suhu, intensitas cahaya, dan persentase kelembaban tanah dapat dilihat pada Tabel 1., Tabel 2., dan Tabel 3.

  Tabel 1. Hasil pengujian sensing suhu Percobaan ke - DHT11 (

  C) Thermometer Ruangan (

  C) Akurasi (%)

  4 24 25,8 93,0

  1 23 25,7 89,5

  15:02:00

  21.4 Sleep mode 15:49:00

  21.1 Sleep mode 15:56:00

  60.8 Normal mode 15:54:00

  20.9 Sleep mode 15:53:00

  61.0 Normal mode 15:52:00

  20.8 Sleep mode 15:51:00

  61.3 Normal mode 15:50:00

  61.8 Normal mode 15:48:00

  21.0 Sleep mode 15:58:00

  21.2 Sleep mode 15:47:00

  61.4 Normal mode 15:46:00

  21.2 Sleep mode 15:45:00

  61.1 Normal mode 15:44:00

  20.7 Sleep mode 15:43:00

  60.9 Normal mode 15:42:00

  61.6 Normal mode 15:57:00

  20.8 Sleep mode 15:59:00

  20.8 Sleep mode 15:40:00

  (mA) Non-Low Power

  power sebesar 21,025 mA, dan tanpa mekanisme low power sebesar 60,54 mA.

  Pada hasil pengukuran konsumsi arus pada transmitter node multi sensor didapatkan nilai rata-rata arus dengan mekanisme low

  Rata Rata 21,025 60,54

  11 20,9 59,3 12 21,0 62,3 13 21,1 61,2 14 20,9 61,5 15 21,1 62,3 16 21,1 61,7 17 21,0 59,5 18 20,9 59,9 19 20,9 59,5 20 21,0 61,1

  1 21,2 59,7 2 21,1 60,4 3 21,1 58,9 4 21,0 59,6 5 21,1 61,5 6 21,0 59,9 7 21,2 61,2 8 20,9 58,7 9 21,1 59,4 10 20,9 63,2

  (mA)

  Percobaan ke- Low Power

  60.9 Normal mode 16:00:00

  Tabel 5. Hasil Pengukuran Konsumsi Arus pada Transmitter Node Multi Sensor

  node multi sensor dapat dilihat pada Tabel 5.

  dalam upaya penghematan daya. Hasil pengukuran konsumsi arus pada transmitter

  node multi sensor , transmitter node single sensor , dan efektifitas mekanisme low power

  Pengujian ini untuk dapat mengetahui besaran nilai konsumsi arus pada transmitter

  4.3. Pengujian Konsumsi Arus

  61.3 Normal mode Berdasarkan hasil pengujian kesesuaian mode dapat dilihat bahwa selama satu jam didapatkan hasil bahwa transmitter sensor node 24 kali memasuki mode normal dan 36 kali memasuki mode sleep, setiap perubahan mode sesuai dengan hasil pengolahan pada mekanisme low power.

  20.9 Sleep mode 15:41:00

  18.8 Sleep mode 15:39:00

  21.1 Sleep mode 15:03:00

  20.8 Sleep mode 15:12:00

  60.4 Normal mode 15:18:00

  21.1 Sleep mode 15:17:00

  61.2 Normal mode 15:16:00

  21.1 Sleep mode 15:15:00

  60.7 Normal mode 15:14:00

  60.2 Normal mode 15:13:00

  20.8 Sleep mode 15:11:00

  21.1 Sleep mode 15:20:00

  20.7 Sleep mode 15:10:00

  20.5 Sleep mode 15:09:00

  20.6 Sleep mode 15:08:00

  21.0 Sleep mode 15:07:00

  20.9 Sleep mode 15:06:00

  58.6 Normal mode 15:05:00

  20.9 Sleep mode 15:04:00

  20.9 Sleep mode 15:19:00

  20.7 Sleep mode 15:21:00

  21.5 Sleep mode 15:38:00

  20.8 Sleep mode 15:31:00

  61.6 Normal mode 15:37:00

  20.7 Sleep mode 15:36:00

  61.1 Normal mode 15:35:00

  21.6 Sleep mode 15:34:00

  20.9 Sleep mode 15:33:00

  60.7 Normal mode 15:32:00

  61.9 Normal mode 15:30:00

  61.2 Normal mode 15:22:00

  21.1 Sleep mode 15:29:00

  20.9 Sleep mode 15:28:00

  61.5 Normal mode 15:27:00

  20.9 Sleep mode 15:26:00

  21.6 Sleep mode 15:25:00

  60.8 Normal mode 15:24:00

  20.8 Sleep mode 15:23:00

  Sedangkan hasil pengukuran konsumsi arus pada transmitter node single sensor dapat dilihat pada Tabel 6.

  

Tabel 6. Hasil Pengukuran Konsumsi Arus pada Transmitter Node Single Sensor

Percobaan ke-

  (3) % adalah persentase penghematan konsumsi arus

  % = ̅− ̅ ̅

  × 100

  (2) % adalah persentase perbedaan konsumsi arus ̅ adalah rata-rata konsumsi arus

  transmitter node single sensor , diukur

  dalam milliampere ̅ adalah rata-rata konsumsi arus

  transmitter node multi sensor , diukur

  dalam milliampere Untuk mengetahui persentase penghematan konsumsi arus pada transmitter

  node multi sensor antara penggunaan

  mekanisme low power dan tanpa mekanisme

  low power , dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus pada Persamaan (3).

  % = ̅− ̅ ̅

  × 100

  ̅ adalah rata-rata konsumsi arus Low

  transmitter node multi sensor dan transmitter node single sensor , dilakukan perhitungan

  Power , diukur dalam milliampere

  ̅ adalah rata-rata konsumsi arus Non-

  Low Power , diukur dalam milliampere

  Berdasarkan data hasil pengujian dan dengan menggunakan rumus pada Persamaan (2), didapakan hasil bahwa transmitter node single

  sensor mengalami pemborosan konsumsi arus

  sebesar 125,1% dengan mekanisme low power, dan 132,7% tanpa menggunakan mekanisme

  low power apabila dibandingkan dengan nilai konsumsi arus transmitter node multi sensor.

  Sedangkan persentase penghematan arus dihitung dengan Persamaan(3), transmitter

  node multi sensor dengan menggunakan

  mekanisme low power mendapatkan hasil persentase penghematan arus hingga 65,3%.

  4.4. Pengujian Performa Sinkronisasi Waktu Pengiriman Data

  Pengujian ini untuk mengetahui performa sinkronisasi waktu pengiriman data berdasarkan pada jarak tertentu pada pengiriman data. Pengujian ini dilakukan dengan memanfaatkan

  dengan menggunakan rumus pada Persamaan (2) baik dalam mode low power ataupun tidak.

  Untuk mengetahui persentase perbedaan nilai konsumsi arus antara

  Low Power (mA)

  48 43,8 43,7 54,6 142,1

  Non-Low Power (mA) DHT 11 LDR Soil Moisture Total DHT 11 LDR Soil Moisture Total

  1 13,0 14,6 18,9 46,5 43,2 42,1 53,9 139,2 2 12,9 14,5 19,0 46,4 43,3 42,6 54,2 140,1 3 13,4 14,6 19,2 47,2 43,8 43,2 54,6 141,6 4 13,2 14,7 19,4 47,3 44,0 44,0 54,1 142,1 5 13,5 14,5 19,1

  47,1

  43,2 43,7 54,8

  141,7

  6 13,2 14,7 19,4

  47,3

  43,5 42,1 53,9

  139,5

  7 13,8 14,9 19,1 47,8 43,2 42,7 53,8 139,7 8 14,1 14,2 19,7

  48 43,7 42,6 54,2 140,5

  9 14,0 14,5 19,6 48,1 44,1 43,3 53,8 141,2 10 13,5 14,6 19,9

  11 14,0 14,5 20,1 48,6 43,4 43,5 54,1 141 12 13,7 14,4 18,7

  48 43,0 42,6 53,8 139,4

Rata-Rata 13,48 14,57 19,27 47,33 43,47 43,13 54,31 140,92

  46,8

  43,6 44,0 54,8

  142,4

  13 13,9 14,6 19,0 47,5 43,5 42,9 55,2 141,6 14 13,2 14,7 19,1

  47 43,7 43,2 54,1 141

  15 12,9 14,5 19,0 46,4 43,3 42,7 54,7 140,7 16 13,4 14,8 18,8

  47 43,5 43,6 54,6 141,7

  17 13,6 14,6 19,4 47,6 43,3 44,1 54,1 141,5 18 13,1 14,4 19,1 46,6 43,1 43,2 54,0 140,3 19 13,4 14,6 19,4

  47,4

  43,3 42,9 54,9

  141,1

  20 13,8 14,6 19,6

  millis pada receiver sensor node, terkait hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 7.

  

Tabel 7. Hasil Pengujian Performa Aplikasi

Jarak Pengiriman Data Ruang Bebas Ada Penghalang (m) (m) Percobaan ke -

  1

  5

  10

  15

  20

  25

  1

  5

  10

  15

  20

  25 T T T T T T T T T T T T (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms)

  1

  1

  2

  9

  21

  54

  1

  4

  7

  18

  80

• 3

  2

  1

  1

  2

  10

  19 -

  60

  1 -

  4

  6

  19

  3

  1

  1

  2

  9

  22 1 - -

  3

  6 23 -

  4

  1

  1

  2

  9

  20

  65

  1

  3

  7

  18

  87

  98

  5

  1

  1

  2

  9

  21

  58

  1

  3 7 -

  18

  86 Rata-Rata Waktu

  1 1,2 2,2 9,2 20,6 59,25 1 3,4 6,6 19,2 84,3

  98 (ms) Prosentase Keberhasilan 100 100 100 100 100 80 100 100 100 100

  60

  20 (%)

  mode sleep sebanyak 36 kali serta setiap Dari hasil pengujian pengiriman data mode yg dijalankan telah sesuai dengan yang dilakukan dengan melakukan 5 kali kondisi hasil sensing. pengiriman dengan jarak tertentu pada ruang 3.

   Berdasarkan pada pengujian konsumsi

  bebas didapatkan hasil jarak optimal arus didapatkan hasil yang dapat pengiriman datanya adalah + 20m dengan rata- disimpulkan bahwa penggunaan rata waktu pengiriman 20,6ms, dan pada jarak +

  transmitter node single sensor lebih

  25m pengiriman data masih dapat dilakukan boros konsumsi arus sebesar 125,1% namun persentase keberhasilan pengiriman ketika menggunakan mekanisme low datanya hanya 80%.

  power , dan 132,7% tanpa mekanisme low

  Sedangkan pada ruang dengan adanya power . Serta dengan menggunakan halangan berupa dinding didapatkan hasil jarak rumus perhitungan persentase optimal pengiriman data yakni + 15m dengan penghematan konsumsi arus pada rata-rata waktu pengiriman 19,2ms, dan pada transmitter node multi sensor didapatkan jarak mulai + 20m persentase keberhasilan nilai penghematan hingga 65,3%. pengiriman datanya mulai turun hingga 60%.

  4. Berdasarkan pada hasil pengujian

  sinkronisasi waktu pengiriman data dari 5.

   KESIMPULAN transmitter sensor node menuju receiver

  Berdasarkan rumusan masalah yang ada,

  sensor node didapatkan hasil jarak

  hasil perancangan, implementasi dan pengujian optimal pengiriman datanya adalah + yang dilakukan, maka dapat diambil

  20m dengan rata-rata waktu pengiriman kesimpulan sebagai berikut : 20,6ms pada ruang bebas, dan pada ruang 1.

   Berdasarkan pada pengujian akurasi hasil dengan hambatan berupa dinding jarak sensing , mendapatkan hasil akurasi

  optimal pengiriman datanya + 15m

  sensing suhu hingga 93,59%, untuk hasil

  dengan rata-rata waktu pengiriman

  sensing nilai intensitas cahaya dengan 19,2ms.

  nilai pada kondisi pencahayaan terang adalah 912lx, pada kondisi pencahayaan

DAFTAR PUSTAKA

  sedang adalah 305lx, dan pada kondisi ASA, Nordic Semiconductor, nRF24L01 pencahayaan gelap adalah 24lx,

  Product Specification V2.0 . 2007. Tersedia

  sedangkan hasil sensing nilai persentase di: http://www.nordicsemi.com/eng/nordic/ kelembaban tanah pada tanah kering download_resource/8041/1/ 62435711 adalah 19%, pada tanah lembab adalah

  [Diakses l 18 April 2017] 33%, dan pada tanah basar adalah 95%. Atmel, Datasheet atmega328P. 2016. Tersedia 2.

   Berdasarkan pengujian mode yang

  di : http://www.atmel.com/Images/Atmel- dilakukan selama satu jam dengan 42735-8-bit-AVR-Microcontroller- frekuensi pengamatan sebanyak 60 kali ATmega328-328P_Datasheet.pdf [diakses didapatkan hasil bahwa transmitter

  27 April 2017]

  sensor node dapat berada pada mode

  Birra, F.A., 2016. 2040, Indonesia Krisis normal sebanyak 24 kali, dan memasuki

  . Tersedia di :

  Energi Listrik

  http://www.jawapos.com/read/2016/10/05/5 5397/2040-indonesia-krisis-energi-listrik [Diakses l 15 April 2017]

  D-Robotics, DHT11 Humidity & Temperature Sensor datasheet. 2010. Tersedia di: http://www.micropik.com/PDF/dht11.pdf [diakses 1 Mei 2017]

  Elec Freaks, 2.4G Wireless Nrf24l01p. Tersedia di : http://www.elecfreaks.com/wiki/ index.php?title=2.4G_Wireless_nRF24L01 [diakses 8 Mei 2017] Maxim, Integrated DS1307 datasheet. 2015. Tersedia di : https://datasheets.maximintegrated.com/en/ ds/DS1307.pdf [diakses 22 April 2017] Nikolic, G., Stojcev,M., Stamenkovic,z. 2014.

  Wireless Sensor node With Low-Power Sensing . Electronics and Energetics Vol.

  27, pp. 435 - 453 Nuresalandis, E., 2017. Rancang Bangun Low-

  Power Sensor Node dengan ATMEGA328P berbasis NRF24L01 . Skripsi. FILKOM,

  Teknik Informatika, Universitas Brawijaya. Rocket Scream, Lightweight Low Power

  Arduino Library . 2011. Tersedia di :

  http://www.rocketscream.com/blog/2011/0 7/04/lightweight-low-power-arduino-

  library / [diakses 11 Mei 2017]

  Sonavane, S. S., Kumar.V., Patil B. P. Patil., 2008. MSP430 and nRF24L01 based

  Wireless Sensor Network Design with Adaptive power control. Computer

  Networks and Internet Research Journal, pp 11-15 Sunrom, Light Dependent Resistor Datasheet.

  2008. Tersedia di : http://www.sunrom.com/get/443700 [diakses 1 Mei 2017]