T1 672011110 Full text

Perancangan Sistem Pemantau Suhu Ruangan Berbasis
Wireless Sensor Network

Artikel Ilmiah

Sergio Marphy Junan Lawalata (672011110)
Indrastanti R. Widiasari., M.T.

Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Oktober 2015

Perancangan Sistem Pemantau Suhu Ruangan Berbasis
Wireless Sensor Network

Artikel Ilmiah

Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi

untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti :
Sergio Marphy Junan Lawalata (672011110)
Indrastanti R. Widiasari., M.T.

Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Oktober 2015

Perancangan Sistem Pemantau Suhu Ruangan Berbasis
Wireless Sensor Network
1)

Sergio Marphy Junan Lawalata, 2)Indrastanti R. Widiasari

Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
E-mail : 1) [email protected], 2) [email protected]

Abstract
Temperature is one factor to consider in various human activities. In the industrial
world, temperature is very important information to determine the eligibility conditions
of a room. The number of rooms with different temperature requirements resulting many
different temperature measuring device should be available in every room, while for the
temperature monitoring should be done together in real time. One of technology that
could be used to solve these problems is Wireless Sensor Network (WSN). Wireless
sensor network is used for monitoring a sensor system that is spread quite widely and do
not possible data communication over the cable network so that is the necessary of
wireless network for data communication. Results of this research is a room temperature
monitoring system design that can work effectively in monitoring more than one room at
the same time.
Keywords: ZigBee, XBee, Arduino, LM35
Abstrak
Suhu merupakan salah satu faktor yang perlu diperhatikan dalam berbagai aktivitas
manusia. Pada dunia industri, suhu merupakan informasi yang sangat penting dalam

menentukan kelayakan kondisi sebuah ruangan. Banyaknya ruangan dengan kebutuhan
suhu yang berbeda – beda mengakibatkan banyak pula alat pengukur suhu yang harus
tersedia pada setiap ruang sedangkan untuk pemantauan suhu harus dilakukan bersama –
sama secara real time. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk menjawab
masalah tersebut yakni dengan menggunakan Wireless Sensor Network (WSN). Wireless
sensor network merupakan salah satu teknologi yang digunakan untuk memantau
suatu sistem sensor yang tersebar cukup luas dan tidak memungkinkan dilakukan
komunikasi data melalui jaringan kabel sehingga diperlukan jaringan nirkabel untuk
komunikasi datanya. Hasil dari penelitian ini berupa sebuah rancangan sistem pemantau
suhu ruangan yang dapat bekerja secara efektif dalam memantau lebih dari satu ruangan
dalam waktu yang bersamaan.
Kata Kunci : ZigBee, XBee, Arduino, LM35

1)

Mahasiswa Fakultas Teknologi Informasi Jurusan Teknik Informatika, Universitas Kristen Satya
Wacana Salatiga.
2)
Staff Pengajar Fakultas Teknologi Infomasi, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.


1.

Pendahuluan
Suhu atau temperatur merupakan salah satu faktor yang perlu diperhatikan
dalam berbagai aktivitas manusia. Pada dunia industri, suhu merupakan informasi
yang sangat penting dalam menentukan kelayakan kondisi sebuah ruangan.
Banyaknya ruangan dengan kebutuhan suhu yang berbeda – beda mengakibatkan
banyak pula alat pengukur suhu yang harus tersedia pada setiap ruang sedangkan
untuk pemantauan suhu harus dilakukan bersama – sama secara real time [1].
Pemantauan suhu ruangan membutuhkan sistem yang dapat terintegrasi pada
suatu titik pusat dimana setiap sensor mengirimkan data tiap ruangan pada satu
node yang telah ditentukan untuk dipantau. Maka dari itu dibutuhkan teknologi
yang dapat mengakomodasi kerja sistem agar bisa bekerja sesuai dengan yang
diharapkan.
Wireless sensor network (WSN) merupkan salah satu teknologi yang
berkembang pada awal abad ini untuk memantau suatu sistem sensor yang
tersebar cukup luas dan tidak memungkinkan dilakukan komunikasi data melalui
jaringan kabel sehingga diperlukan jaringan nirkabel untuk komunikasi datanya.
Teknologi yang ada saat ini telah banyak mendukung untuk pembuatan sebuah
jaringan sensor nirkabel seperti modul XBee yang menggunakan protokol ZigBee

802.15.4 untuk mendukung komunikasi nirkabel berupa frekuensi radio sehingga
kekurangan yang ada pada jaringan sensor dengan menggunakan kabel pada
sistem yang luas dapat diatasi dengan WSN [2].
Wireless sensor network atau jaringan sensor nirkabel merupakan jaringan
yang terdiri dari node – node yang tersebar di berbagai tempat dalam jangkauan
area jaringan tersebut dan memiliki perannya masing – masing. Setiap node dapat
melakukan tugasnya untuk mengirim data, menerima data, dan merasakan data /
sensing data seperti data suhu, kelembaban, tekanan udara, kadar oksigen, dan
sebagainya. Meskipun pada dasarnya setiap besaran – besaran tersebut sudah
memilik alat ukurnya masing – masing, namun alat ukur tersebut tidak dapat
ditanam sebuah program yang mampu mengatur alat ukur tersebut bekerja seperti
apa yang kita inginkan. Sebagai contoh kita sering menggunakan termometer
untuk mengukur suhu suatu ruangan. Tetapi kita pun harus berada pada ruangan
itu untuk mengetahui suhu ruangan tersebut. Hal ini tentu dapat menimbulkan
masalah jika pada suatu ruangan harus memiliki range suhu tertentu dan jika nilai
dari suhu ternyata diluar dari range yang telah ditentukan, maka akan menggangu
kegiatan atau aktivitas yang berlangsung pada ruang tersebut.
Air conditioner (AC) merupakan alat yang paling sering digunakan untuk
mengendalikan suhu ruangan. Pemakaian AC secara terus – menerus akan
memerlukan energi listrik yang cukup besar. Hal ini tentu dapat menimbulkan

kerugian yaitu pemborosan energi listrik sendiri serta biaya pengeluaran untuk
pembayaran rekening listrik. Oleh karena itu dengan menggunakan teknologi
WSN dapat dirancang sebuah sistem pemantau suhu ruangan yang diharapkan bisa
menjaga suhu ruangan pada range tertentu serta meminimalisir pemakaian energi
listrik.
Berdasarkan latar belakang masalah, maka dilakukan penelitian dengan
tujuan merancang sistem pemantau suhu ruangan yang mampu bekerja secara
terintegrasi dan dapat memberikan informasi suhu tiap ruangan secara real time
2

serta menganalisis perubahan suhu agar sesuai dengan range yang ditentukan
berdasarkan pemakaian AC.

2.

Tinjauan Pustaka
Perkembangan teknologi khususnya di bidang jaringan nirkabel atau
wireless network memacu para peneliti untuk mengupas lebih dalam tentang
wireless sensor network. Telah banyak penelitian terdahulu mengenai kinerja tiap
sensor maupun wireless sensor network itu sendiri. Penelitian terhadap suhu

ruangan pun menyatakan standar range yang berbeda – beda tergantung apa
fungsi ruangan tersebut dan kegiatan atau aktivitas yang terjadi pada ruangan itu.
Pada penelitian yang dibahas oleh Nelis Imanningsih mengenai pengaruh
suhu ruangan terhadap kualitas susu bubuk [3] bahwa penyimpanan susu bubuk
kemasan dalam suhu ruang 40 ºC dapat meningkatkan kadar oksigen sebanyak
200 kali bagi susu yang kemasannya tidak utuh dan hanya 18 kali bagi susu
yang kemasannya utuh. Untuk susu bubuk yang disimpan dalam suhu ruang
25 ºC, hanya mencapai 34 kali untuk susu yang kemasannya tidak utuh, dan hanya
5 kali bagi susu yang kemasannya utuh. Berbeda pula dengan suhu ruangan kamar
tidur yang rata – rata berkisar 20 – 25 ºC.
Penelitian juga dilakukan oleh Eky Pratama Halim tentang Rancang
Bangun Aplikasi Pemantauan Suhu Ruang Server Menggunakan Pengendali
Mikro Sensor Suhu [4] membahas bagaimana mewujudkan solusi dari
permasalahan eksistensi server dengan menjaga suhu ruang server secara
berkelanjutan melalui sensor suhu LM35 yang terhubung dengan salah satu
server pada ruang tersebut. Dikatakan bahwa sensor suhu LM35 memiliki dimensi
yang kecil tetapi memiliki kinerja yang baik dan menjalankan semua fungsi secara
keseluruhan. Kalibrasi sensor suhu LM35 yang telah dilakukan berulang - ulang
memastikan suhu yang didapat adalah suhu yang valid. Keabsahan suhu pada
ruang server tergantung dari tata letak sensor suhu. Range suhu ruangan server

menurut The American Society of Heating, Refrigerator, and Air Conditioning
Engineers (ASHRAE) TC 9.9 merekomendasikan kisaran suhu untuk
pengoperasian peralatan IT adalah 20 - 25 ºC dengan rentang suhu toleransi 15 32 ºC [5].
Wireless Sensor Network sendiri telah diteliti oleh Nabila Mahastika
Priadana pada penelitian yang berjudul Desain dan Implementasi Wireless Sensor
Network Untuk Smart Home Berbasis SMS Gateway [6]. Pada penelitian tersebut
sistem akan mendeteksi aman atau tidaknya keadaan rumah menggunakan sensor
gerak. Sistem akan mengirimkan trigger kepada user melalui sms gateway jika
keadaan rumah terdeteksi dalam keadaan bahaya atau tidak aman.
Penelitian tentang wireless sensor network juga telah diteliti oleh Azfar’
Aizat bin Mohd Isa pada penelitian yang berjudul Smart Home Using Wireless
Sensor Network and Android Powered Devices [7]. Pada penelitian ini sistem
smart home system berbasis wireless sensor network dibangun menggunakan
Raspberry Pi processor, Cloud Storage dan Android Powered Device. Raspberry
Pi digunakan sebagai server dan telah diatur agar dapat menjadi access point dan
router. Manfaat lain dari Raspberry Pi yaitu memiliki harga yang lebih terjangkau
3

dan ukuran yang lebih minimalis. Alat yang digunakan sebagai sensor node
adalah XBee yang merupakan keluaran dari ZigBee dengan menggunakan

protokol WIFI 802.11. Pengguna pun dapat mengakses sistem dari mana saja
dengan cara yang mudah memakai android. Jika pengguna berada dalam
jangkauan area access point, maka pengguna bisa langsung mengakses server
Raspberry Pi. Namun jika pengguna berada diluar jangkauan access point,
pengguna masih bisa mengakses sistem melalui internet menggunakan teknologi
cloud. Di sisi lain, user interface pada android menggunakan web framework dan
dropbox. Jadi sistem pun compatible dengan berbagai jenis smartphone. Untuk
pengembangan lebih lanjut, smart home sistem dapat diterapkan untuk berbagai
macam kegunaan. Smart home system mampu untuk memonitoring dan
mengontrol keadaan rumah. Tentu saja hal ini dapat meningkatkan keamanan dari
penghuni rumah tersebut.
Perbedaan dari penelitian yang dilakukan terletak pada protokol yang
digunakan untuk wireless sensor network. Protokol yang digunakan pada
penelitian – penelitan tentang wireless sensor network sebelumnya adalah
protokol WIFI 802.11. Pada penelitian ini, penulis menggunakan protokol ZigBee
802.15.4 yang telah ditetapkan oleh IEEE sebagai standar dari protokol
komunikasi untuk wireless sensor network. Berdasarkan pada jenis sensor suhu
yang digunakan yaitu sensor LM35 sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya, penelitian lebih dikhususkan pada ruangan dimana manusia
melakukan aktivitas pada umumnya seperti ruang kerja, ruang belajar, ruang

kamar tidur, dan sebagainya.
Wireless Sensor Network (WSN) merupakan suatu sistem yang melakukan
proses sensing, komputasi dan komunikasi yang memberikan kemampuan bagi
administrator untuk mengukur, mengobservasi, dan memberikan reaksi terhadap
kejadian-kejadian dan fenomena pada lingkungan tertentu [8].
Teknologi WSN pada dasarnya adalah menggabungkan proses sensing,
pengendalian, dan komunikasi menjadi satu alat yang disebut dengan sensor node.
Perbedaan WSN dengan sistem komunikasi yang lainnya adalah tidak
diperlukannya komunikasi secara langsung dengan Sink Node / Base Station
Controller (BSC), tetapi hanya berhubungan melalui lokal peer dalam jaringan
node-nodenya sendiri dalam berinteraksi dengan fisik lingkungan. Ketika
sebuah node akan mengirimkan data ke BSC, tetapi jarak jangkau transmisi
tidak memungkinkan maka node tersebut mengirimkan data ke node tetangga
terdekat untuk dikirimkan lagi ke node lain yang terdekat dan seterusnya sehingga
data akhirnya sampai di BSC. Kemudian data tersebut barulah dikirimkan ke
sebuah BSC. Pada BSC, data-data dari setiap aplikasi WSN mengalami proses
akusisi data sehingga menghasilkan informasi yang dapat dikirimkan kepada
user melalui berbagai macam jaringan distribusi informasi baik melalui jaringan
nirkabel (wireless) maupun wireland (Ethernet, WLAN ataupun optik). Gambar 1
menjelaskan tentang arsitektur dasar dari WSN.


4

Gambar 1 Arsitektur Dasar WSN [8]

Sebuah sensor node terdiri dari komponen pengendali (controller),
sensor/actuator, memori, perangkat komunikasi dan catu daya (power supply).
Karena komponen - komponenya tersebut maka sensor node pada WSN ini
disebut juga dengan smart/intelligent sensor. Gambar 2 menggambarkan sebuah
sensor node beserta komponen pendukungnya.

Gambar 2 Komponen Sensor Node [8]

Sebuah pengendali akan memproses semua data yang relevan dan
berkemampuan untuk mengeksekusi semua kode - kode, sedangkan beberapa
memori digunakan untuk menyimpan program dan data yang nantinya akan
dikirimkan ke controller board (gateway). Sensor atau actuator merupakan
interface terhadap parameter – parameter fisik dari lingkungan. Perangkat
komunikasi digunakan sebagai peralatan jaringan dalam mengirimkan dan
menerima informasi melalui kanal nirkabel. Power supply digunakan sebagai
sumber energi untuk mengaktifkan komponen - komponen utama yang lainnya.
Agar setiap node pada sistem WSN dapat terhubung satu sama lain,
maka dibutuhkan satu sistem komunikasi nirkabel (wireless communication).
Aplikasi nirkabel untuk node - node ini memerlukan data rate yang kecil,
konfigurasi sistem yang sederhana, daya baterai yang kecil dan bertahun - tahun
lamanya, serta beroperasional pada frekuensi bebas lisensi secara internasional.
5

Untuk memenuhi kebutuhan aplikasi nirkabel tersebut, IEEE (Institute of
Electrical and Electronic Engineers) telah mengembangkan sebuah standar baru
yaitu IEEE 802.15.4 dan protokol yang termasuk dalam standar tersebut adalah
protokol ZigBee. Nama ZigBee sebenarnya merupakan kependekan dari dua
kata yaitu zigzag dan bee, yang berarti lebah yang terbang dengan perubahan
arah. Namun secara teknik sendiri, ZigBee merupakan sebuah spesifikasi untuk
protokol komunikasi tingkat tinggi yang mengacu pada standar IEEE 802.15.4
yang berhubungan dengan Wireless Personal Area Networks (WPANs) [9].
ZigBee mempunyai kecepatan transmisi sekitar 250 Kbps, di mana masih lebih
rendah dibandingkan dengan teknologi jaringan personal lainnya seperti
Bluetooth yang mempunyai kecepatan transmisi hingga 1 Mbps. Sedangkan jarak
jangkau ZigBee sekitar 200 meter, lebih jauh dibandingkan dengan Bluetooth.
ZigBee bekerja pada frekuensi 2,4 GHz, 868 MHz dan 915 MHz, dimana ketiga
rentang frekuensi ini merupakan rentang frekuensi yang gratis yaitu 2.4 – 2.4835
GHz, 868 – 870 MHz, dan 902 - 928 MHz. Setiap lebar frekuensi tersebut dibagi
menjadi 16 channel.
Secara fungsinya, setiap node pada komponen ZigBee dapat dijadikan
tiga tipe node yaitu Coordinator, Router, dan End device. Jaringan ZigBee harus
mempunyai satu Coordinator sesuai dengan jenis topologi jaringannya. Tugas
dari sebuah Coordinator adalah menyeleksi kanal frekuensi yang akan
digunakan oleh jaringan setidaknya satu yang dapat dideteksi secara aktif,
memulai inisialisasi awal pada sistem kerja jaringan, menginjinkan node - node
yang lain untuk melakukan koneksi terhadapnya bergabung dengan jaringan
bertugas untuk menyediakan pesan routing, manajemen keamanan dan pelayanan
lainnya. Tugas dari Router adalah merelay pesan-pesan dari satu node ke node
yang lainnya dan mengijinkan node – node lain untuk melakukan koneksi
terhadapnya. Adapun tugas utama dari sebuah End device adalah mengirimkan
dan menerima pesan serta merasakan data / sensing. Pada End device biasanya
catu dayanya berupa baterai dan ketika tidak mengirimkan atau menerima pesan
dapat diset ke sleep mode untuk menghemat daya. Kelebihan pada jaringan
ZigBee ini adalah pada pengoperasiannya yang sangat mudah, bentuknya kecil,
dan membutuhkan daya yang sangat rendah. Saat ini banyak berbagai macam
otomatisasi dan pengendalian yang lengkap dan terintegrasi menggunakan
jaringan ZigBee sebagai standar protokol komunikasi sistem tersebut.
Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler yang dibuat oleh
perusahaan Atmel Corporation [10]. Berbagai papan Arduino menggunakan tipe
ATmega yang berbeda - beda tergantung dari spesifikasinya. Mikrokontroler yang
digunakan pada Arduino Uno sendiri jenis ATmega328, sebagai otak dari
pengendalian sistem alat. Arduino Uno sendiri merupakan kesatuan perangkat
yang terdiri dari berbagai komponen elektronika dimana penggunaan alat sudah
dikemas dalam kesatuan perangkat yang dibuat oleh pemroduksi untuk di
perdagangkan. Arduino dapat digunakan untuk membuat sebuah sistem atau
perangkat fisik menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif,
yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Konsep
untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat
alaminya adalah analog dengan dunia digital disebut dengan physical computing.
6

Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain alat atau proyek - proyek
yang menggunakan sensor dan mikrokontroler untuk menerjemahkan input analog
ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat - alat elektro - mekanik.
Arduino dikatakan open source karena sebuah platform dari physical computing.
Platform di sini adalah sebuah alat kombinasi dari hardware dengan bahasa
pemrograman dan IDE (Integrated Development Environment ) yang canggih.
IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program,
mengkompilasi menjadi kode biner dan mengupload ke dalam memori
mikrokontroler. Selain itu juga ada banyak modul - modul pendukung (sensor,
tampilan, penggerak dan sebagainya) untuk bisa disambungkan dengan Arduino
LM35 adalah sensor suhu yang paling banyak digunakan untuk praktek
karena selain harganya cukup murah, LM35 juga bekerja sangat efektif [11].
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35
adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor. Komponen yang
sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 ºC. Dengan
tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per
1 ºC, maka komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai bahan
eksperimen, atau bahkan untuk aplikasi - aplikasi seperti termometer ruang
digital, mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital.

3.

Metode Penelitian
Dalam penelitian ini metodologi yang digunakan yakni metodologi

penelitian PPDIOO (Prepare, Plan, Design, Implement, Operate, Optimize).

Gambar 3 Skema Metodologi PPDIOO [12]

Tahap pertama dalam penelitian ini adakah fase prepare yang terdiri dari
analisis masalah yaitu dengan melakukan studi literatur mengenai wireless sensor
network untuk mengidentifikasi masalah yang ada serta sistem seperti apa yang
dibutuhkan untuk mengatasi masalah tersebut. Pada fase plan dilakukan analisis
kebutuhan sehingga sistem yang akan dibuat nanti sesuai dengan kriteria dan
kebutuhan yang telah ditetapkan. Pada fase plan juga rencana kerja disusun agar
penelitian dapat terorganisir dengan baik.
Tahap selanjutnya merupakan fase design dimana tahap ini adalah tahap
pembuatan alat yang dipakai dalam penelitian. Dalam tahap ini juga kerangka
7

awal yang berupa diagram elektronik serta alur kerja sistem disusun sebagai dasar
agar sistem dapat bekerja secara terstruktur. Tahap berikutnya adalah tahap
implement. Tahap implement merupakan tahap pengaturan setiap hardware dan
software yang akan digunakan, penulisan kode program sesuai dengan alur kerja
sistem yang telah dibuat, serta merangkai alat yang telah dirancang sebelumnya
sesuai dengan kerangka awal yang dibuat pada tahap design.
Pada tahap operate alat yang telah dirancang diuji coba langsung pada
objek penelitian mulai dari pengukuran perbandingan nilai alat yang telah dibuat
dengan alat yang telah terstandarisasi, serta pengujian sistem yang meliputi
perubahan suhu ruangan dan respon alat yang dibuat terhadap perubahan tersebut.
Data yang didapatkan pada tahap ini merupakan data yang menentukan apakah
sistem yang dibuat telah menjawab permasalahan yang dihadapi atau tidak.
Tahap optimize dilakukan untuk meningkatkan performa dari kerja sistem
serta penambahan – penambahan komponen yang diperlukan. Pada penelitian ini
topologi yang dipakai adalah topologi star dengan satu Coordinator dan dua End
device. Diagram elektronik Coordinator dan End Device ditunjukkan oleh
Gambar 4 dan Gambar 5.

Gambar 4 Kerangka Dasar Coordinator Node

Gambar 5 Kerangka Dasar End device Node

Pada Coordinator node, Arduino digunakan sebagai pusat atau otak dari
setiap proses yang terjadi pada sistem. Pada Arduino dipasang sebuah ethernet
shield dimana terdapat slot SD card yang akan digunakan untuk menyimpan
datalog sedangkan waktu dalam datalog yang dibuat oleh Arduino ditentukan
oleh RTC. LCD digunakan untuk menampilkan data yang telah diproses oleh
Arduino dan LED berfungsi untuk memberikan trigger apabila suhu berada diluar
batas range yang telah ditentukan. XBee sendiri digunakan sebagai media
komunikasi antar node.
Pada End device, baterai digunakan sebagai catu daya untuk menyediakan
sumber energi melalui breadboard power supply agar node dapat bekerja karena
End device dan Coordinator terhubung secara nirkabel sehigga End device
membutuhkan sumber energi sendiri. Sensor suhu LM35 digunakan sebagai
sensor untuk mengambil data yang akan dikirim dan diteliti pada Coordinator.
XBee pada End device berfungsi sebagai kontroler, memori, dan media
8

komunikasi antar node. Selanjutnya Gambar 6 menjelaskan rancangan topologi
dari sistem yang dibuat.

Gambar 6 Topologi Jaringan

Terdapat dua jenis alamat yang digunakan pada topologi ini yaitu PAN
(Personal area network) ID yang mengidentifikasikan alamat dari satu jaringan.
Setiap node yang dikonfigurasi pada jaringan harus memiliki PAN ID yang sama
agar dapat terkoneksi dengan node yang lain dalam jaringan. Jaringan pada
penelitian kali ini menggunakan PAN ID 2906. Selain PAN ID alamat yang
digunakan adalah alamat fisik atau alamat MAC (Media Access Control) dari
masing – masing node yang sudah tertanam pada tiap perangkat keras XBee dari
pabrik pembuatan XBee. Panjang alamat MAC adalah 64 bit. Alamat MAC inilah
yang menentukan identitas tiap node dengan alamat pada masing – masing node
dijelaskan pada Tabel 1.
Tabel 1 Alamat MAC Tiap Node

NODE

ALAMAT

Coordinator

0013A20040CAAAD3

End device (Ruangan 1)

0013A20040D6AB9A

End device (Ruangan 2)

0013A20040D6AC09

Pada coordinator node data – data dalam jaringan akan dikomputasi oleh
Arduino Uno. Suhu pada tiap ruangan akan ditampilkan oleh modul LCD yang
telah diprogram oleh Arduino. Data suhu ruangan satu akan ditampilkan dengan

9

variabel R1 dan data ruangan dua akan ditampilkan oleh variabel R2 pada LCD.
Besaran suhu yang dipakai adalah celcius (ºC).
Berdasarkan skema desain jaringan yang sudah dijelaskan sebelumnya,
maka selanjutnya dijelaskan tentang alur kerja dari sistem pemantau suhu ruangan
yang dibuat. Alur kerja sistem dijelaskan pada flowchart yang digambarkan oleh
Gambar 7.

Gambar 7 Flowchart Alur Kerja Sistem

Pemrograman C berbasis Arduino terbagi menjadi dua bagian yaitu setup
dan loop. Pada bagian setup setiap variabel diinisialisasikan nilainya. Kemudian
program memeriksa status RTC dan SD card. Jika RTC dan SD card tidak
ditemukan, program tetap bisa berjalan hanya saja data yang diperoleh tidak akan
tersimpan dalam datalog.
Pada bagian loop adalah bagian dimana setiap proses menangkap data /
capturing berlangsung.Coordinator node akan menunggu inputan dari End device
dan kemudian memproses data tersebut. Pengiriman data dari End Device ke
Coordinator dilakukan tiap detik agar dapat dipastikan bahwa sistem berjalan
secara real time. Data tetap dikirim tiap detik meskipun suhu berada pada range
normal dikarenakan sama halnya seperti keterangan waktu, suhu merupakan
faktor yang perlu untuk diketahui saat nilai berada pada range normal ataupun
nilai berada diluar range yang ditentukan. Hanya saja sistem akan memberikan
trigger ketika suhu berada diluar range normal. Coordinator akan membandingkan
alamat dari pengirim dengan alamat yang telah ditentukan saat inisialisasi awal
10

sebagai alamat node End device pada ruangan satu atau alamat node End device
pada ruangan dua. Setelah melakukan sensing, program akan memeriksa apakah
suhu berada dalam range normal atau tidak yaitu diantara 20 – 25 º C. Jika suhu
berada pada range normal, maka program akan langsung menampilkan nilai suhu
di LCD dan menyimpan data suhu pada SD card. Jika suhu kurang dari sama
dengan 20 ºC, maka lampu LED akan mati yang menandakan suhu ruangan terlalu
dingin dan AC harus dalam keadaan OFF. Jika suhu lebih dari sama dengan 25
ºC, maka sebaliknya LED akan menyala yang menandakan suhu ruangan terlalu
panas dan AC harus dalam keadaan ON agar suhu kembali pada range normal.
Pada inisialisasi awal lampu LED dalam keadaan nyala sampai suhu ruangan
kurang dari sama dengan 20 ºC.
Setiap pemrosesan data yang berlangsung akan disimpan pada memori SD
card yang telah diinisialisasi di awal program jika sistem mengindikasi
ketersediaan SD card. Data disimpan sesuai dengan timestamp yang diatur oleh
Real Time Clock (RTC). Tahap pemrosesan data berlangsung selama setiap node
masih mendapatkan sumber energi. Pada end device, sumber energi yang dipakai
yaitu baterai 9V sehingga menghemat energi yang dikeluarkan. Jika sumber
energi pada end device habis, sistem tidak akan terganggu. Hanya ruangan dimana
node tersebut berada tidak bisa mengirim data suhu ruangan tersebut tetapi
ruangan yang lain masih bisa beroperasi dengan baik.
Pada node coordinator tidak bisa mengandalkan baterai sebagai sumber
energi dikarenakan node coordinator adalah pusat dari sistem yang berlangsung.
Seluruh sistem akan mati dan tidak berfungsi apabila coordinator node kehabisan
energi. Oleh karena itu coordinator node dengan mikrokontroler Arduino Uno
membutuhkan sumber energi dengan aliran listrik yang konstan sehingga sistem
dapat terus berjalan dengan baik.
4.

Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan perancangan yang telah dibuat pada fase design, penelitian
dilanjutkan dengan fase implement. Hal pertama yang harus dilakukan pada tahap
ini adalah mengatur peran dari setiap node baik Coordinator maupun End device
menggunakan software X-CTU. Pada coordinator kita memilih function set
dengan ZigBee coordinator API dan memasukan nilai PAN ID yaitu 2906. Hal
yang sama dilakukan pada tiap end device yaitu memasukan nilai PAN ID dengan
2906. Namun untuk function set yang dipilih adalah ZigBee end device API. Pada
end device juga diatur pin mana yang akan menerima data sensing serta interval
waktu tiap berapa lama data sensing akan dikirim ke coordinator. Pin yang akan
memproses data sensing adalah pin 0 menggunakan mode ADC dengan interval
waktu setiap 1 detik.
Setelah melakukan pengaturan peran pada masing – masing node. XBee
dipasang pada tempatnya serta Coordinator dan End device dirangkai sesuai
dengan kerangka dasar yang telah dibuat pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Rangkaian Coordinator dan End device ditunjukan oleh Gambar 8 dan Gambar 9.

11

Gambar 8 Rangkaian Coordinator Node

Gambar 9 Rangkaian End device Node

Setelah semua hardware dipersiapkan, selanjutnya adalah proses
pembuatan kode program yang akan ditanam pada Arduino Uno sebagai
Coordinator node. Program dibuat dengan menggunakan Arduino IDE. Program
dibuat sesuai dengan alur kerja sistem yang digambarkan oleh flowchart pada
Gambar 7. Untuk setiap pemrosesan data sensor, data yang dikirim oleh End
device menggunakan format API frame dengan tipe I/O data sample RX indicator.
Kode Program 1 Cek RTC dan SD Card
void setup() {
delay(5000);
pinMode(LED1,OUTPUT);
pinMode(LED2,OUTPUT);
digitalWrite(LED1, HIGH);
digitalWrite(LED2, HIGH);

Serial.begin(9600);
Wire.begin();
RTC.begin();
lcd.begin(16,2);
if (!RTC.isrunning()) {
Serial.println("RTC is NOT running!");

}
pinMode(10,OUTPUT);
digitalWrite(10,HIGH);

Serial.println("Initializing SD card...");
if (!SD.begin(4)) {
Serial.println("initialization failed!");
return;
}
Serial.println("initialization done.");

12

Bagian setup adalah bagian yang hanya akan diproses satu kali yaitu saat
Arduino pertama kali dinyalakan. Pada bagian ini proses – proses dimulai serta
pengecekan RTC dan SD Card. Jika RTC dan SD Card tidak ditemukan program
hanya akan memberikan pemberitahuan pada serial monitor namun tidak akan
menghentikan jalannya program karena sistem tetap data bekerja hanya saja tidak
dapat membuat datalog.

Kode Program 2 Menangkap Data Sensor dan Mengidentifikasi Alamat Pengirim
void loop() {
alamatNode="";
if (Serial.available() >= 21) {
// look for the start byte
if (Serial.read() == 0x7E) {
for (int i = 1; i