RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KECEPAT

UDARA BERBASIS ARDUINO

Sub Judul

Pengukuran Tekanan Udara dan Komunikasi Zigbee Tugas Akhir

Disusun dan Diajukan untuk Melengkapi Syarat-Syarat Memperoleh Diploma III Politeknik

Oleh

Hilman Hadi

NIM 1311010019

Program Studi Teknik Elektronika Industri Jurusan Teknik Elektro POLITEKNIK NEGERI JAKARTA DEPOK

LEMBAR PERSETUJUAN MENGIKUTI UJIAN TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan dibawah ini adalah Pembimbing Tugas Akhir :

Nama Mahasiswa

: Hilman Hadi

NIM

Program Studi

: Teknik Elektronika Industri

Judul Tugas Akhir : Pengukuran Tekanan Udara dan Komunikasi Zigbee

Sesuai dengan persyaratan yang diatur dalam Pedoman Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Tahun 2012, maka dengan ini menyetujui mahasiswa tersebut di atas untuk mengikuti ujian tugas akhir pada periode kedua Tahun Akademik 2013/2014.

Depok, juli 2014 Pembimbing,

Benny, ST, MT. NIP: 19570108 198601 1002

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Rancang Bangun Sistem Monitoring Kecepatan Angin, Arah Angin dan

Tekanan Udara Berbasis Arduino

Tugas Akhir diajukan oleh : Nama

: HILMAN HADI

NIM

Program Studi : TEKNIK ELEKTRONIKA INDUSTRI Judul Tugas Akhir : Rancang Bangun Sistem Monitoring Kecepatan

Angin,

Arah Angin dan Tekanan Udara Berbasis Arduino

Telah diuji oleh tim penguji dalam Sidang Tugas Akhir pada Jum’at, 08 Agustus 2014 dan dinyatakan LULUS

Pembimbing I :

(Benny S.T, M.T.)

NIP. 19570108 198601 1002

Depok, Agustus 2014 Disahkan oleh Ketua Jurusan Teknik Elektro

Iwa Sudradjat, ST, MT.

KATA PENGANTAR

Puji syukur tak henti-hentinya penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul, “Rancang Bangun Sistem Monitoring Kecepatan Angin, Arah Angin dan Tekanan Udara Berbasis Arduino”. Dengan sub judul. “Pengukuran Tekanan Udara dan Komunikasi Zigbee”. yang merupakan penerapan ilmu yang diperoleh selama mengikuti perkuliahan dan menjadi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Diploma III di Politeknik Negeri Jakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Iwa sudradjat, S.T., M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

2. Rika Novita, S.T., M.T selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika Industri yang senantiasa memberikan dukungan dan berbagi ilmu kepada penulis.

3. Benny, S.T., M.T selaku pembimbing yang senantiasa memberikan dukungan dan berbagi ilmu kepada penulis.

4. Orang tua, yang tak hentinya memberikan dukungan baik doa, moril maupun materil.

5. Rekan satu tim Azis Priantoro, dan Arief Satriyo Sulistiyanto, yang senantiasa memberikan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih atas kerja sama dan bantuannya.

6. Teman terbaik Rita Aprilia yang selalu memberikan semangat dan doa. Penulis menyadari bahwa hasil yang dicapai belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi sempurnanya Tugas Akhir ini. semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi rekan-rekan mahasiswa dan umumnya bagi para pembaca.

Depok, Agustus 2014

ABSTRAK

Tekanan udara adalah suatu gaya yang timbul akibat berat dari lapisan udara. Untuk keperluan ilmu pengetahuan, khususnya mengenai Meteorologi dan Geofisika diperlukan suatu alat yang dapat mengukur tekanan udara. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini dibuat perangkat keras untuk mengukur tekanan udara. Pengukuran tekanan udara didapat dari sensor MPX4115AP . Data pengukuran tersebut diolah oleh mikrokontroler ATMega 328p lalu ditrasmisikan melalui modul Xbee. Tujuan pada pengukuran tekanan udara dan komunikasi Zigbee adalah untuk membuat suatu rancangan alat ukur elektronik yang dapat digunakan untuk mengukur tekanan udara yang ada di daerah sekitar penempatan alat ukur menggunakan komunikasi zigbee 2,4 GHz melalui media wireless sebagai pengganti penggunan kabel. Kinerja dari sistem komunikasi zigbee pada proses transmisi data dijelaskan sebagai berikut, data dari sensor dikirim ke mikrokontroler ATMega328p kemudian diolah, hasil pengolahan dikirim dengan modul Xbee transmitter dan diterima oleh modul receiver selanjutnya dikirim ke netbook melalui port serial dengan kecepatan 115200 bps dan ditampilkan dalam bentuk grafik dan text pada aplikasi labview . Modul Xbee ini mampu berkomunikasi dengan benar pada jarak maksimum 91 meter pada saat kondisi line of sight dan 30 meter pada saat kondisi penerimaan indor. Alat yang dibuat dapat menampilkan nilai hasil pengukuran pada labview dan akan menampilkan satuan tekanan dalam satuan miliBar dan meter.

Kata kunci : tekanan udara, MPX4115AP, zigbee, xbee, ATMega 329p.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dunia elektronika mempunyai ikatan kuat dengan perkembangan teknologi yang ada. Pesatnya kemajuan dalam dunia elektronika adalah bukti berkembangnya teknologi. Dengan meningkatnya perkembangan teknologi, maka akan menghadirkan kemudahan – kemudahan bagi manusia. Salah satu faktor penting dalam kehidupan manusia adalah keadaan alam, dimana beberapa aktivitas alamnya adalah cuaca dan iklim. Cuaca dan iklim adalah suatu keadaan yang terjadi di permukaan bumi yang dipengaruhi oleh kondisi udara, yaitu kecepatan angin, arah angin dan tekanan udara. (Robert J. Dan Roestam Syarief, 2010).

Pengukuran tekanan udara merupakan salah satu upaya untuk memperoleh informasi kondisi cuaca sebagai data pendukung untuk memprediksi kondisi udara yang akan datang. Kondisi tekanan udara mempengaruhi keadaan cuaca lingkungan tersebut. Ada beberapa besaran fisis yang mempengaruhi kondisi cuaca, diantaranya adalah kecepatan angin, arah angin dan tekanan udara. Sistem pemantau cuaca yang dilakukan dengan berbagai metode yang ada, yaitu secara real time dan telemetri. Telemetri tersebut dapat dikembangkan sehingga pengiriman data-data dapat lebih fleksibel dalam pengiriman.

Perkembangan teknologi yang pesat sekarang ini menuntut adanya sebuah efisiensi dalam sebuah proses penyampaian informasi. Dalam hal ini diperkenalkan sebuah teknologi baru yang dinamakan Zigbee. Zigbee termasuk dalam standar keluarga IEEE 802.15 bersama Bluetooth (802.15.1) dan Ultra Wide Band (UWB) dengan kode standar (802.15.3). Zigbee mempunyai kode standar tersendiri, yaitu IEEE 802.15.4. Dibandingkan Perkembangan teknologi yang pesat sekarang ini menuntut adanya sebuah efisiensi dalam sebuah proses penyampaian informasi. Dalam hal ini diperkenalkan sebuah teknologi baru yang dinamakan Zigbee. Zigbee termasuk dalam standar keluarga IEEE 802.15 bersama Bluetooth (802.15.1) dan Ultra Wide Band (UWB) dengan kode standar (802.15.3). Zigbee mempunyai kode standar tersendiri, yaitu IEEE 802.15.4. Dibandingkan

Jika dilihat sepintas, Zigbee hanya memiliki kecepatan komunikasi 250kbps, sementara Bluetooth sanggup melakukan komunikasi dengan kecepatan maksimal sampai 3Mbps dan terlebih UWB yang memiliki kecepatan komunkasi 480Mbps. Memang benar, Zigbee tidak mungkin digunakan untuk komunikasi-komunikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi seperti untuk transmisi multimedia suara, video atau data-data yang besar. Akan tetapi, di sisi lain manusia justru lebih sering bersentuhan pada hal-hal yang sifatnya pengontrolan informasi-informasi sensor yang tidak membutuhkan kecepatan pengiriman data yang tinggi, seperti aplikasi sensor- sensor yang umumnya digunakan saat ini. Misalnya sensor arah angin, kecepatan angin,dan tekanan.

Berdasarkan hal di atas, penulis tertarik untuk mengangkat permasalah tersebut untuk proyek tugas akhir dengan judul “Rancang bangun sistem

monitoring kecepatan angin, arah angin dan tekanan udara berbasis

arduino” dan dalam laporan tugas akhir ini hanya akan dibahas tentang sub judul “Pengukuran tekanan udara dan komunikasi zigbee”.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka permasalahan yang timbul dalam memonitor tekanan udara menggunakan Zigbee adalah sebagai berikut:

a. Merancang bangun modul tekanan udara, transmitter dan receiver agar dapat berkomunikasi menggunakan standar zigbee.

b. Pengukuran tekanan udara menggunakan dua buah Zigbee yaitu Zigbee Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim data dan Zigbee Receiver yang berfungsi sebagai penerima data.

c. Pada Zigbee Transmitter diprogram menggunakan Mikrokontroler

1.3 Batasan Masalah

Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini pembahasan masalah dibatasi pada:

a. Sensor Tekanan Udara yang digunakan adalah MPX4115AP

b. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATMega328P.

c. Sebagai komunikasi wireless 2,4 GHz digunakan X-Bee.

d. Data sensor dikirimkan ke transmitter melalui mikrokontroler ATMega328P.

e. Batasan sensor ini mampu mendeteksi tekanan sebesar 150 hPa sampai dengan 1150 hPa.

f. Sistem melakukan monitoring takanan udara tanpa adanya pengendalian atau kontrol.

g. Satuan pengukuran takanan udara berupa miliBar dan ketinggian (meter).

h. Pengiriman data berupa takanan udara dari Zigbee Transmitter ke Zigbee Receiver.

1.4 Tujuan

Tujuan dari pembuatan Rancang Bangun Sistem Monitoring Kecepatan Angin, Arah Angin dan Tekanan Udara Berbasis Arduino khususnya pada pengukuran tekanan udara dan komunikasi Zigbee adalah untuk membuat suatu rancangan alat ukur elektronik yang dapat digunakan untuk mengukur tekanan udara yang ada di daerah sekitar penempatan alat ukur menggunakan komunikasi zigbee 2,4 GHz melalui media wireless sebagai pengganti penggunan kabel.

1.5 Metode Penyelesaian Masalah

Untuk menyelesaikan masalah di atas, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut :

Mempelajari literatur, dokumen, catatan kuliah, katalog, dan mencari data-data di internet sebagai referensi yang berkaitan dengan permasalahan.

b. Konsultasi Berkonsultasi atau berdiskusi dengan dosen pembimbing untuk mendapatkan solusi / penyelesaian masalah yang tidak atau belum dapat penulis selesaikan.

c. Perancangan dan Pembuatan Hardware Perancangan sistem hardware pada sisi transmitter yang dibuat meliputi perancangan desain layout PCB modul RF (Radio Frequency) X-Bee dan pembuatan PCB itu sendiri sampai pemasangan komponen dan perancangan mekanik tekanan udara.

d. Pengujian X-Bee Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap modul X-Bee yang telah dibuat dengan cara mengkonfigurasi chip X-Bee melalui software X- CTU atau hyperterminal.

e. Pemrograman Mikrokontroler ATmega328p Pada tahap ini mikrokontroler Atmega328p diprogram agar dapat berkomunikasi dengan modul RF X-Bee pada sisi transmitter dalam menyampaikan data sensor.

f. Pengujian Transmisi Data Pengujian pengiriman data yang diperoleh sensor agar dapat mengetahui kinerja transmitter pada saat proses transmisi data dan menghimpun, mengolah, dan menganalisis data yang diperoleh dari pengujian.

g. Pembuatan Laporan Penyusunan hasil kegiatan Tugas Akhir.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tekanan Udara

Tekanan udara adalah suatu gaya yang timbul akibat berat dari lapisan udara atau merupakan tenaga yang bekerja untuk menggerakkan massa udara dalam setiap satuan luas tertentu. Satuan tekanan udara adalah milibar (mb).

2.2.1. Variasi Tekanan Udara

Tekanan udara dibatasi oleh ruang dan waktu. Artinya pada tempat dan waktu yang berbeda, besarnya juga berbeda. Tekanan udara secara vertikal yaitu makin ke atas semakin menurun. Hal ini dipengaruhi oleh:

 Komposisi gas penyusunnya makin ke atas makin berkurang.  Sifat udara yang dapat dimampatkan, kekuatan gravitasi makin ke atas

makin lemah.  Adanya variasi suhu secara vertikal di atas troposfer (>32 km) sehingga makin tinggi tempat suhu makin naik.

Tekanan udara secara horizontal yaitu variasi tekanan udara dipengaruhi suhu udara, bahwa daerah yang suhu udaranya tinggi akan bertekanan rendah dan daerah yang bersuhu udara rendah tekanannya tinggi. Pola penyebaran tekanan udara horizontal dipengaruhi: Lintang tempat, Penyebaran daratan dan lautan, Pergeseran posisi matahari tahunan.

Tekanan udara normal adalah tekanan kolom udara setinggi lapisan atmosfer bumi pada garis lintang 450 dan suhu 00C. besarnya tekanan udara tersebut dinyatakan sebagai 1 atm. Tekanan sebesar 1 atm ini setara dengan tekanan yang diberikan oleh kolom air raksa setinggi 760 mm. satuan tekanan selain dengan atm atau mmHg juga dapat dan sering dinyatakan dalam satuan

kg/m 2 . Konversi antara satuan tekanan udara tersebut adalah sebagai berikut 1 atm = 760 mmHg = 14,7 Psi = 1,013 mbar.

Hubungan antara tekanan udara dengan ketinggian dapat dilihat pada persamaan laplace sebagai berikut :

H = k(1+¥t)log(β 0/β h)

H= (18.400 + 6,7528 t) log (101,325 kPa/Hasil Pengukuran Sensor) H= (18501,292) log(101,325/x) 0,0063 Keterangan :

H = ketinggian tempat k = konstanta (18.400) ¥ = koefisien pemuaian udara (0,000367) t = suhu rata – rata antara permukaan laut sampai pada ketinggian h β 0 = tekanan udara pada permukaan laut β h = tekanan udara pada permukaan ketinggian h

Hubungan antara tekanan udara dengan ketinggian tempat itu dimanfaatkan dalam merancang alat untuk pengukuran ketinggian tempat yang disebut altimeter. Tekanan udara dipengaruhi oleh suhu.

Kepadatan udara tidak sepadat tanah dan air. Namun udara pun mempunyai berat dan tekanan. Berat atau kecilnya tekanan udara, dapat diukur dengan menggunakan barometer. Orang yang pertama kali mengukur tekanan udara adalah Torri Celli (1643). Alat yang digunakan adalah barometer raksa.

2.1.2 MPX4115AP

Tabel 2.1 Spesifikasi MPX4115AP

Spesifikasi

MPX4115AP

Tekanan Type Absolut Tekanan operasi

15 kpa – 115 kpa

Port Ukuran Laki-laki, 0.194 "(4.9276mm) Tabung Keluaran 0,2 V ~ 4,8 V Ketepatan ± 1,5% FSS Tegangan - Pasokan

4.85 V ~ 5,35 V

Pemutusan Style PCB Suhu Operasional -40 ° C ~ 125 ° C Paket / Case Modul 6-SIP Pengaturan Pabrik -

2.1 Sejarah Zigbee Secara Umum

2.1.1 Pengenalan Zigbee

Zigbee merupakan padanan dari kata Zig, yang berarti gerakan zig- zag, dan Bee, yang berarti lebah madu. Hal ini dikarenakan Zigbee memiliki sifat komunikasi yang mirip dengan lebah madu, yakni melakukan gerakan- gerakan tidak menentu dalam menyampaikan informasi dari lebah madu yang satu kepada lebah madu yang lainnya (Nico J.M, 2009).

Zigbee adalah spesifikasi untuk jaringan protokol komunikasi tingkat tinggi, menggunakan radio digital berukuran kecil dengan daya rendah, dan berbasis pada standar IEEE 802.15.4-2003 untuk jaringan personal nirkabel tingkat rendah, seperti saklar lampu nirkabel dengan lampu, alat pengukur listrik dengan inovasi In-Home Display (IHD), serta perangkat-perangkat elektronik konsumen lainnya yang menggunakan jaringan radio jarak dekat dengan daya transfer data tingkat rendah (Frans Ferdinand, 2009).

Teknologi yang memenuhi spesifikasi dari Zigbee dikarenakan perangkat ini pengoperasiannya yang mudah, sederhana, membutuhkan daya sangat rendah serta biaya yang murah jika dibandingkan dengan WPANs lainnya, yakni Bluetooth. Zigbee fokus pada aplikasi Radio Frequency (RF) yang membutuhkan data tingkat rendah, baterai tahan lama,

Hubungan antara IEEE 802.15.4 dengan Zigbee adalah serupa dengan antara IEEE 802.11 dengan aliansi Wi-Fi. Zigbee 1.0 telah disahkan pada tanggal 14 Desember 2004 dan telah tersedia untuk para anggota dari ZigBee. Tiga tahun setelah itu, hadir Zigbee 2007 yang diposting tepatnya pada tanggal 30 Desember 2007. Profil Aplikasi Zigbee yang pertama, yakni home-automation, diperkenalkan pada tanggal 2 November 2007. Sebagaimana telah diberlakukan oleh NIST, spesifikasi Smart Energy Profile 2.0 akan menghapus ketergantungannya dengan IEEE 802.15.4.

2.1.2 Modul Xbee

Gambar 2.2 Modul Xbee

2.1.3 Spesifikasi Xbee

Tabel 2.2 Spesifikasi Xbee

Indoor/Urban Range

Up to 100 ft (30 m)

Outdoor RF line-of-sight range Up to 300 ft (100 m) Transmit Power Output

1mW (0 dBm)

RF data rate

250,000 bps

Interface data rate

1200 – 115200 bps

Receive Current

50 mA (@3.3 V)

Power-down current

< 10 µA

General

Operting Frequency

ISM 2.4 GHz

Dimensions 0.960* X 1.087* (2.438cm x 2.761cm)

Operating Temperature

-40 to 85®c

Networking & Security

Supported Network Point-to-point, point-to- Topologies

Multipoint

Number of Chanels

16 Direct Sequence Channels Fitration Options

PAN ID, Channel and Source

2.1.4 Pin-pin Sinyal

Xbee juga memiliki pin-pin yang berfungsi untuk menghubungkan fungsi yang satu ke fungsi lainnya. Konfigurasi pin-pin sinyal tersebut dapat dilihat pada tabel 2.3 dibawah ini.

Tabel 2.3 Konfigurasi Pin-pin Sinyal untuk Modul Xbee

in Name

Power supply

2 DOUT Output UART Data Out

3 DIN / CONFIG

Input

UART Data in

4 CD*/DOUT_EN*/DO8* Output Carrer detect, TX_enable or digital Output 8

5 RESET

Input

Modul reset

6 PWMO/RSSI Output PWM output 0 or RX signal Strength indicator

7 (reserved)

Do not connect

8 (reserved)

Do not connect

9 DTR/SLEEP_RQ/DI8

Input

Pin sleep control line or digital input 8

10 GND

Ground

11 RF_TX*/AD4*/DIO4*

Either

Transmission indication, Analog input 4 or digital i/o 4

12 CTS*/DIO7*

Either

Clear-or send flow control or digital i/o 5 Clear-or send flow control or digital i/o 5

16 RTS*/AD6*/DIO6*

Either

Request-to-send flow control, analog input 6 or digital i/o 6 Analog input 3 or Digital

17 COORD_SEL*AD3*/DIO3*

Either

I/O 3 or coordinator select

18 AD2*/DIO2*

Either

Analog input 2 or Digital I/O 2

19 AD1*/DIO*

Either

Analog input 1 or Digital I/O 1

20 AD0*/DIO0*

Either

Analog input 0 or Digital I/O 0

2.1.5 Pengoperasian X-Bee

Modul XBee dapat dihubungkan dengan perangkat lain melalui port serial asinkron. Melalui port serial ini, modul XBee dapat berkomunikasi dengan logika dan tegangan yang kompatibel dengan UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) atau device serial, seperti RS- 232/485/422 atau USB. Device yang mempunyai UART interface dapat langsung dihubungkan secara langsung dengan pin-pin modul XBee seperti di tunjukkan gambar 2.5.

Gambar 2.3 Diagram Aliran Data X-Bee Data diterima oleh modul XBee melalui pin DIN (pin 3) sebagai

sinyal serial asinkron. Setiap byte data terdiri dari satu bit start (low), 8 bit data (dengan LSB terlebih dahulu), dan satu bit stop (high). Contoh format data adalah 8-N-1 (bits – parity – jumlah bit stop).

Gambar 2.4 Contoh Pola Bit Data Serial

2.1.6 Pengalamatan (Addressing)

Pengalamatan digunakan untuk membedakan antara XBee satu dengan lainnya dan mencegah duplikasi paket data. Setiap modul Xbee mempunyai source address (alamat asal) agar dapat mencegah pesan non- duplikat dianggap sebagai pesan duplikat. X-Bee mempunyai dua bentuk dasar pengalamatan, yaitu Broadcast dan Unicast. Pesan Broadcast adalah sebuah pesan yang akan diterima oleh semua modul yang mempunyai alamat PAN ID (Personal Area Network) yang sama. Pesan broadcast dikirim hanya sekali dan tidak diulang, sehingga tidak ada jaminan bahwa node-node yang dikirimi akan menerima pesan tersebut. Agar X-Bee bisa mengirim pesan broadcast, set DH=0x0 dan DL=0xFFFF. Dengan settingan tersebut, semua modul XBee yang berada dalam jangkauan jaringan akan menerima pesan.

Pesan unicast merupakan metode yang lebih handal dalam pengiriman data. Pesan unicast dikirim dari satu modul ke modul yang lain berdasarkan pengalamatan modul-modul tersebut. Jika pesan diterima dengan baik, Xbee penerima akan mengirim balik sebuah ACK (acknowlegdement). Jika Xbee pengirim tidak menerima ACK, XBee pengirim akan mengirim ulang data tersebut (maksimal 3 kali) sampai ACK

Ada 2 metode pengiriman data pada pesan unicast, yaitu menggunakan pengalamatan 16 bit dan pengalamatan 64 bit. Satu atau kedua metode tersebut dapat digunakan untuk mengkomunikasikan X-Bee, akan tetapi pengalamatan 16 bit bisa di-disable sedangkan pengalamatan 64 bit tidak bisa di-disable. Pengalamatan 16 bit lebih cocok digunakan untuk jaringan yang kecil atau jaringan yang mempunyai jumlah node yang tetap. Pengalamatan 16 bit menggunakan 16 bit bilangan heksa untuk menentukan source address atau destination address dari setiap modul X-Bee. Ketika membangun suatu jaringan, setiap modul X-Bee harus mempunyai source address yang unik. Parameter MY (secara default di-set 0, maka ketika menggunakan pengalamatan 16 bit, nilai tersebut harus diubah menjadi alamat yang unik karena menggunakan pengalamatan 16 bit, maka jaringan

akan mempunyai 2 16 atau 65536 alamat unik. Pada pengalamatan 16 bit, destination address (DL) X-Bee pengirim harus sesuai dengan source

address (MY) dari X-Bee penerima, sedangkan parameter DH harus di-set

0. Pengalamatan 64 bit cocok digunakan untuk jaringan yang besar dan openended dimana modul X-Bee dapat ditambahkan sewaktu-waktu.

64 Pengalamatan 64 bit mempunyai 2 18 atau 18,45 x 10 alamat unik. Nilai source address dapat ditentukan dengan membaca nilai SH dan SL dari

setiap modul XBee, agar dapat mengirim data ke modul X-Bee tertentu. Nilai DH dan DL dari X-Bee pengirim harus di-set menjadi nilai SH dan SL dari Xbee penerima (DH=SH dan DL=SL). Sementara itu, MY harus di-set 0xFFFF atau FFFE.

2.3 Xbee USB Adapter

Xbee USB adapter dirancang untuk parameter konfigurasi modul XBee untuk memfasilitasi dengan mudah terhubung ke PC melalui kabel Xbee USB adapter dirancang untuk parameter konfigurasi modul XBee untuk memfasilitasi dengan mudah terhubung ke PC melalui kabel

Gambar 2.5 Xbee USB Adapter

2.4 Regulator AZ1117T

AZ1117T merupakan regulator tegangan 3 pin yang memiliki akurasi tegangan output sebesar ±2%. IC regulator ini menyediakan tegangan output +3.3V dan mampu menyediakan arus sebesar 1A dengan batasan tegangan input sampai 12V.

Gambar 2.7 AZ1117T dalam rangkaian catu daya

Gambar 2.8 adalah bentuk fisik dari IC Regulator AZ1117T. Pada rangkaian catu daya AZ1117T terpasang seri seperti pada gambar 2.9 untuk menjaga stabilitas dan mencegah terjadinya osilasi maka ditambahkan kapasitor sebesar 1μ F pada sisi input dan 10μ F pada sisi output. AZ1117T sering digunakan sebagai regulator tegangan untuk CD-ROM Drivers, LAN Cards, Mikroprosessor dan sistem komunikasi wireless.

2.5 Definisi USB

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial yang berfungsi sebagai perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan dan ponsel. Sistem USB mempunyai desain asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus. Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI dan memperbaiki kemampuan plug-and-play dengan memperbolehkan peralatan- peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer.

USB yang diproduksi sekarang ini dibagi menjadi tiga berdasarkan tahun pembuatannya yaitu:

1. USB 1.0 (1996) dan 1.1 (1998)

- Kecepatan penuh berada pada 12Mbits/sec

2. USB 2.0 (2000) - “Hi-speed” dengan kecepatan 480 Mbits/sec

3. USB 3.0 (2008) - Secara teori, kecepatan maksimum 5 Gbits/sec

2.5.1 Antarmuka USB

Konektor USB hanya ada 2 macam, yakni konektor type A dan konektor type B. Konektor type A dipakai untuk menghubungkan kabel USB ke terminal USB yang ada pada komputer, sedangkan konektor type

B dipakai untuk menghubungkan kabel USB ke terminal USB yang ada pada peralatan. Dalam acuan baku ditentukan persyaratan yang sangat ketat untuk kabel USB, tidak sembarang kabel bisa dipakai, terlebih untuk USB dengan kecepatan transfer data penuh sampai 12Mbits/sec. Sehingga kabel USB selalu dijual dalam bentuk sudah jadi, ujung yang satu terpasang konektor type A dan ujung satunya terpasang konektor type B. Terminal USB pada komputer dinamakan sebagai root hub.

Tabel 2.4 Standar USB 1.x/2.0

Pin Name

Cable color

Tabel 2.5 USB mini/Micro 1.x/2.0

Pin Name

Cable color

Description

1 VBUS Red

+5V

2 D- White

Data -

3 D+ Green

Data + Permit distinction of host

4 ID None connection from slave connection

5 GND Black

Signal Ground

2.6 Arduino UNO Atmega328p

Gambar 2.9 Arduino UNO Atmega328p

Arduino UNO (“2010”) adalah papan mikrokontroler berbasis ATMega168 atau ATMega328p. Arduino UNO ini memiliki 14 pin digital input / output (6 diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin Arduino UNO (“2010”) adalah papan mikrokontroler berbasis ATMega168 atau ATMega328p. Arduino UNO ini memiliki 14 pin digital input / output (6 diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin

Skema Arduino UNO ATMega328p didasarkan pada diagram blok dari ATMega328p. Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah mikrokontroler 8 bit dengan merk ATMega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Coorporation.

Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah mikrokontroler, pada gambar berikut diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari mikrokontroler ATMega328p.

UART (antar muka serial) 2KB RAM

32 KB

(memory

RAM Flash

kerja)

memory (program)

1KB CPU

Gambar2 EEPROM

Port input/output

Gambar 2.10 Blok mikrokontroler ATmega328p Blok-blok diatas dijelaskan sebagai berikut:

o Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial pada RS-232, RS-422 dan RS-485.

o 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variable didalam program. o 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader.

o 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data

yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan arduino.

o Central processing unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program. o Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

2.6.1 Bagian-Bagian Papan Arduino

Gambar 2.11 Bagian-Bagian Papan Arduino

Bagian-bagian Arduino dapat dijelaskan sebagai berikut: •

14 Pin Input/Ouput Digital (0-13) : Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buath pin 3, 5, 6, 9, 10 dan

11, dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan outputnya dapat diatur. Nilai sebuat pin output analog dapat diprogram antara 0-255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0-5V.

• Universal Serial Bus (USB) Berfungsi untuk:

 Memuat program dari komputer ke dalam papan Arduino.

• Sambungan SV1 : Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan Arduino, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi Duemilanove karena pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.

• Q1 – Kristal (quartz crystal oscilator) : Jika mikrokontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantungnya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal ini dipilih yang memiliki detak (frekuensi) sebanyak 16 juta kali per detik (16MHz).

• S1 – Tombol Reset : Untuk mereset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau

mengosongkan mikrokontroler. • In-Circuit Serial Programming (ICSP) : Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram mikrokontroler secara langsung tanpa

melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.

• IC1 – Mikrokontroller ATMega : Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.

• X1 – Sumber Daya Eksternal : Jika hendak disuplai dengan sumber daya

eksternal, papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.

6 Pin Input Analog (0-5) : Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0-1023, dimana hal itu mewakili tegangan 0-5V.

2.6.2 Mikrokontroler ATMega328P

Komponen utama yang digunakan sebagai otak pada papan Arduino

Mikrokontroller ATMega328P memiliki fitur antara lain: • Memiliki peforma tinggi serta merupakan AVR (Alf and Vegard’s Risc

Processor) 8-bit berdaya rendah. • Memiliki 131 macam instruksi yang hampir keseluruhan dapat dieksekusi dalam satu siklus clock. • Memiliki 32x8-bit register serba guna. • Memiliki 32KB flash memory bersifat non-volatile yang digunakan untuk

menyimpan program dan bootloader. • Memiliki 1KB EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebagai tempat penyimpanan data semipermanen yang

tetap tersimpan meski catu daya dimatikan. • Memiliki 2KB SRAM (Static Random Access memory).

• Memiliki Serial USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter) yang dapat diprogram sehingga ATMega328 dapat berkomunikasi dengan komputer menggunakan port serial dari komputer seperti RS-232.

• Memiliki SPI (Serial Peripheral Interface) sehingga memungkinkan untuk pertukaran data antar dua perangkat, dimana yang satu biasa disebut Master sedangkan yang satu lagi disebut Slave.

Mikrokontroler ATMega328P merupakan mikrokontroler CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 8-bit berdaya rendah berbasis AVR dengan peningkatan arsitektur RISC. AVR menggunakan aritektur Harvard yang berguna untuk memisahkan antara memori kode program dengan memori data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan sistem paralel. Instruksi-instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Memori program tersebut berada pada dalam sistem

File register dengan akses cepat memiliki 32x8-bit register serbaguna dengan 1 siklus kerja yang memungkinkan operasi ALU (Arithmetic Logic Unit). Dalam operasi ALU yang khusus, dua operand merupakan output dari file register dimana operasi yang dieksekusi dan hasil dari proses eksekusi tadi dikembalikan dalam file register dalam 1 siklus kerja.

Enam dari register serbaguna diatas dapat digunakan sebagai tiga buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (R26-R27), register Y(R28-R29) dan register Z (R30-R31). Hampir seluruh instruksi AVR memiliki format 16-bit.

Selain register serbaguna, terdapat register lain yang disebut register I/O dengan lebar 64-bit. Register I/O digunakan sebagai Control Registers, SPI, dan fungsi I/O lainnya. I/O register dapat diakses secara langsung atau sebagai Data Space mengikuti alamat 0x20-0x5F pada file register.

2.6.3 Konfigurasi Pin Atmega328P

Tabel 2.6 Keterangan Konfigurasi pin ATMega 328P

Pin

Keterangan

VCC (pin 7) Sebagai pin input positif (+) catu daya GND (pin 8 & 22) Sebagai pin Ground. AREF (pin 21)

Sebagai pin input tegangan referensi. AVCC (pin 20)

Sebagai pin input tegangan untuk ADC. PB0-5 (pin 14 – 19) Sebagai pin untuk SS, SCK, ICP, CLKO, PB6-7(pin 9 – 10)

TOSC1-2, XTAL1-2, PCINT1-2, MISO- MOSI, OC1A-B dan PCINT0-7.

PC0-5 (pin 23 – 28) Sebagai pin untuk SCL, SDC, RESET, PC6 (pin 1)

ADC0-5 dan PCINT8-14.

PD0-4 (pin 2 – 6) Sebagai pin untuk XCK, T0-1, AIN0-1, PD5-7 (pin 11-13) OC0A-

B, OC2B, INT0-1, RXD-TXD, PCINT16-23.

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai TimerCounter 1 input capture pin.

b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).

c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).

d. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.

e. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.

input yang berupa tegangan analog menjadi data digital.

b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.

b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.

c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.

d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.

e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

BAB III PERENCANAAN DAN REALISASI

3.1 Perancangan Alat dan Program Aplikasi

3.1.1 Nama Sistem

Rancang Bangun Sistem Monitoring Kecepatan Angin, Arah Angin dan Tekanan Udara Berbasis Arduino.

3.1.2 Fungsi Sistem : Alat ini berfungsi untuk mengukur dan menampilkan keadaan perubahan cuaca dengan parameter kecepatan angin, arah angin dan tekanan udara.

3.1.3 Cara kerja

Dalam sistem ini, sensor dari masing- masing parameter yaitu tekanan udara dengan sensor MPX4115AP, arah angin dan kecepatan angin dengan sensor photodioda mendeteksi perubahan keadaan cuaca, kemudian sinyal tegangan dalam bentuk digital yang telah didapat diproses oleh Arduino UNO dengan mikrokontrol berupa ATMega328p yang memproses sinyal

tersebut kemudian ditransmisikan menggunakan

digital

media komunikasi zigbee. Data yang diterima ditampilkan di PC dengan menggunakan aplikasi

LabVIEW yang akan menampilkan seluruh parameter cuaca.

3.1.4 Desain sistem

a. Tampak depan :

Gambar 3.1 Desain tampak depan

b. Tampak samping : b. Tampak samping :

Gambar 3.3 Desain tampak atas

3.1.5 Konfigurasi Sistem

Kecepatan Angin (Sensor Photodioda )

Arah Angin Konverter level (Sensor Photodioda )

tegangan xbee

Xbee Pengirim Tekanan Udara

Arduino Uno

(Sensor MPX 4115AP)

Konverter level tegangan komputer

Xbee Penerima sebagai media

Komputer

USB to Serial

Converter

penampil

“ Pengukuran Tekanan Udara dan Komunikasi Zigbee “.

3.1.6 Nama Subsistem : Pengukuran Tekanan Udara dan

Komunikasi Zigbee.

3.1.7 Fungsi Subsistem

: Mengukur dan menentukan nilai tekanan udara menggunakan mikrokontroller ATmega 328p dan mengirimkan data secara wireless dengan menggunakan protokol zigbee untuk dikirim ke komputer melalui port serial.

3.1.8 Rancang Bangun

: Membuat alat untuk mengukur besaran tekanan udara menggunakan sensor MPX4115AP dan mengirim data secara wireless menggunakan zigbee.

3.1.9 Realisasi Program

: Dalam merealisasikan rancang bangun

Aplikasi

alat tekanan udara dan zigbee, maka langkah pertama adalah membuat suatu rancangan sebagai acuan dasar dalam pembuatan alat. Pada perancangan dilakukan desain rangkaian elektrik maupun

mekanik dan pemilihan komponen serta melakukan perhitungan sehingga dapat berkerja dengan baik sesuai

dengan

spesifikasi yang

diharapkan.

3.2 Spesifikasi Alat

3.2.1 Sumber tegangan

a. Komputer

: 220V AC, 60Hz

3.2.2 Input sistem

a. Tekanan udara

: Sensor MPX4115AP

b. Kecepatan angin

: Sensor Photodiode

c. Arah angin

: Sensor Photodiode

3.2.3 Output sistem

: Data cuaca (tekanan udara, arah angin dan kecepatan angin) di monitoring pada komputer.

3.2.4 Sistem kontrol

: Arduino UNO Atmega 328P

3.2.5 Interface

: Komunikasi Zigbee

3.2.6 Dimensi Alat

a. Panjang

: 15 cm

b. Lebar

: 80 cm

c. Tinggi

: 180 cm

d. Berat

: 10 Kg

3.2.7 Dimensi Tekanan udara

a. Panjang

: 9 cm

b. Lebar : 8 cm

c. Tinggi : 10 cm

3.2.8 Dimensi Transmiter

a. Panjang

: 11 cm

b. Lebar : 21 cm

c. Tinggi : 24 cm

3.2.9 Dimensi Receiver

a. Panjang

: 3,8 cm

b. Lebar : 3 m

3.2.10 Spesifikasi komputer

a. Processor

: Intel Pentiun 4

b. RAM

: 1 GB

c. Operating Sistem : Windows XP/Vista/Windows 7/8

d. Free Space Hardisk

: 80 GB

3.3 Diagram blok

Blok diagram rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan suatu alat, karena dari blok rangkaian ini dapat diketahui cara kerja rangkaian keseluruhan. Sehingga blok diagram rangkaian tersebut akan menghasilkan sistem yang dapat difungsikan atau dapat bekerja sesuai perancangan.

3.3.1 Blok diagram Tekanan Udara

Untuk Blok diagram Tekanan Udara menggunakan sensor MPX115AP dan mikrokontroler ATmega 328P

Gambar 3.5 Diagram Blok Tekanan Udara

Table 3.1 Daftar keterangan diagram blok tekanan udara

Blok Keterangan

o Sensor Tekanan udara o Mengubah fenomena tekanan udara

(UNO328p) mikrokontroller yang telah diprogram sehingga mengeluarkan output sesuai yang terdeteksi oleh sensor.

o Modul arduino to PC o Sebagai antarmuka antara mikrokontroller dengan PC menggunakan USB.

o Zigbee Transmitter o berfungsi sebagai wireless pengirim data ke (Tx)

receiver. Di dalam Tx terdapat LD1117T yang berfungsi sebagai peregulator tegangan agar mendapat tegangan 3,3 V.

o Zigbee Receiver (Rx) o berfungsi penerima data yang akan dideteksi melalui software X-CTU. Di sinilah jenis dan

model Zigbee akan terbaca. Jika sudah terbaca, maka data akan melakukan komunikasi serial.

o Personal computer o Sebagai monitoring tekanan udara.

3.3.2 Rancang Bangun Subsistem Rancang Desain mekanik Tekanan udara

Gambar 3.6 Desain Rancang Bangun Tekanan Udara

Gambar 3.7 Desain Atas Rancang Bangun Tekanan Udara

3.3.3 Pembuatan konstruksi mekanik tekanan udara

Pembuatan bagian mekanik terdiri dari : pembuatan alas, poros untuk udara,dan piringan.

3.3.4 Prinsip kerja tekanan udara

Prinsip kerja dari rangkaian sensor tekanan udara yaitu pada saat angin memasuki susunan piringan yang didalamnya terdapat sensor MPX4115AP. Kemudian sensor akan mendeteksi perubahan gejala fisis (tekanan udara) berupa data analog sehingga harus diumpankan terlebih dahulu ke ADC microkontroler agar menjadi bentuk digital.

Dengan demikian akan bisa didapatkan hasil output sensor dari alat tekanan udara dengan melakukan perbandingan dengan alat milik BMKG dengan alat tekanan udara yang dibuat.

3.3.5 Flowchart sistem tekanan udara

Gambar 3.8 Flowchart sistem kerja tekanan udara

3.3.6 Perancangan dan Pembuatan PCB

Rangkaian tekanan udara pada sensor MPX4115AP

Gambar 3.9 Skematik Rangkaian Modul Tekanan Udara

Gambar 3.10 Layout Rangkaian Modul Tekanan Udara

Gambar 3.11 Modul tekanan udara

3.3.7 Prinsip kerja rangkaian Tekanan Udara

Pada perancangan skematik rangkaian tekanan udara ini disebut sebagai rangkaian decoupling. Pada sensor MPX4115AP yang digunakan pada rangkaian diatas menggunakan 3 pin diantaranya pin 1 untuk VCC, pin 2 untuk Ground dan pin 3 untuk output. Pin 1 diberikan tegangan 5V DC kemudian Output sensor diteruskan ke mikrokontroler untuk di proses.

3.4 Modul Transmitter

Fungsi : Sebagai transmitter untuk mengirimkan data pengukuran. Spesifikasi

1. Fungsional

1. Dapat berfungsi sebagai level konverter .

2. Dapat memberikan indikator ketika Xbee sedang mengirim data.

3. Dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler Atmega 328P.

4. Dapat mentransmisikan data ke Xbee USB Adapter.

2. Elektronik

Skematik dari rangkaian Transmitter dapat dilihat pada gambar 3.12

IC AZ1117 T

IC AZ1117 T

IC AZ1117 T

Gambar 3.12 Skematik Rangkaian Modul Transmitter

Gambar 3.14 Modul Transmitter

3.4.1 Prinsip kerja rangkaian modul Transmitter

Pada perancangan ini Xbee disebut sebagai Transmitter dan hanya 6 pin yang digunakan untuk sistem komunikasi yaitu Vcc, Gnd, Din, Dout, RSSI dan Reset. Dimana Din dihubungkan ke pin Tx dari mikrokontroler, Dout dihubungkan dengan pin Rx dari mikrokontroler. Saat mengirim data modul Xbee ini akan membebani dengan arus 270mA.

Pin riset pada Xbee adalah aktif low, jika sebuah sinyal low diaplikasikan pada pin ini, maka xbee akan diriset. Sistem Reset pada gambar 3.15 terdiri dari sebuah push button, sebuah resistor 10KΩ dan sebuah kapasitor 10µF. Prinsip kerja rangkaian reset adalah proses pengisian kapasitor yang di tunda oleh sebuah resistor. Sehingga menjaga pin reset untuk tetap High kecuali diilakukan reset.

IC AZ1117T

Gambar 3.16 Rangkaian Level Konverter 3,3 V ke 5 V

Gambar 3.17 Rangkaian Level Konverter 5 V ke 3,3 V Karena Xbee bekerja pada level tegangan 3,3 V, sementara

itu mikrokontroler bekerja pada level tegangan 5 V maka jalur data pengiriman dari mikrokontroler harus disesuaikan dengan level tegangan Xbee. Untuk itu dibuat rangkaian level konverter yang akan mengkonversi tegangan 5 V menjadi 3,3 V dan sebaliknya. Rangkaian level konverter ditunjukan oleh gambar 3.16 dan gambar 3.17.

3.5 Modul Receiver (Xbee USB Adapter)

Fungsi : Sebagai receiver untuk menerima data pengukuran kemudian selanjutnya dikirimkan ke PC menggunakan kabel serial.

Spesifikasi :

1. Fungsional

a. Dapat menerima data serial yang dikirim secara wireless

b. Dapat digunakan untuk men-setting parameter Xbee

c. Dapat berkomunikasi dengan PC

Gambar 3.18 Modul Xbee USB Adapter

Pada Modul Xbee USB Adapter disebut sebagai Receiver dan didalam Xbee USB Adapter ini sudah terdapat perangkat komputer yang menggunakan rangkaian serial IC Max232 sebagai interface antara modul Receiver sehingga dapat berkomunikasi dengan perangkat komputer.

Gambar 3.19 Skematik Rangkaian Modul Xbee USB Adapter

Didalam Rangkaian Modul Xbee USB Adapter sudah terdapat rangkaian max232 yang menghubungkan dengan rangkaian konverter Xbee sebagai masukan data yang selanjutnya dikirim ke PC menggunakan kabel serial type mini A. Skematik dari rangkaian RS232 dapat dilihat pada gambar 3.20.

3.5.1 Pengaturan bagian transmisi Xbee

Sebelum digunakan, XBee perlu untuk dikonfigurasikan untuk memastikan ia beroperasi dengan benar. Rancang bangun ini menggunakan 2 buah XBee yang membentuk point-to-point yang sederhana, maka mode yang digunakan adalah mode transparent (AT) dengan sistem pengalamatan 16 bit. Software yang dapat digunakan untuk penyetingan Xbee antara lain adalah X-CTU. Software X-CTU merupakan software khusus yang disediakan oleh produsennya (Digi Internasional).

3.5.2 Flowchart sistem komunikasi Zigbee

3.5.3 Mengkonfigurasikan XBee

Berikut adalah cara menjalankan software X-CTU :

1. Jalankan software X-CTU. Tampilan awal software X-CTU.

Gambar 3.22 Tampilan awal software X-CTU

2. Sebelum melakukan koneksi dengan menekan tombol “Test/Query” terlebih dahulu harus diperhatikan comunication port (com) berapa dari komputer yang sedang terhubung dengan RF Module. Lalu baru klik Test /Query seperti yang ditampilkan oleh gambar 3.23

Gambar 3.23 Tekan Test/Query setelah setting

3. Apabila sukses maka akan muncul tulisan communication with moden OK.

4. Untuk mengkonfigurasi parameter Xbee klik modem konfiguration kemudian klik read untuk membaca pengaturan sebelumnya. Tampilan software X-CTU pada saat setting parameter ditunjukkan pada gambar 3.23.

a. Untuk Transmitter

Channel ID di-set C Konfigurasi parameter jaringan Xbee yang digunakan pada perancangan alat ini adalah sebagai berikut. PAN ID (Personal Area Network Identifier) adalah 1234 Source Address (MY) di-set33 artinya menggunakan sistem pengalamatan 16-bit dengan alamat pengiriman yang dituju adalah

33. DH (Destination Address High) = 0. DL (Destination Address Low) = 11.

b. Untuk Receiver

Channel ID di-set C PAN ID (Personal Area Network Identifier) adalah 1234 Source Address (MY) di-set 11 artinya menggunakan sistem pengalamatan 16-bit dengan alamat pengiriman yang dituju adalah

11. DH (Destination Address High) = 0. DL (Destination Address Low) = 33. Interface Data Rate di-set 115200.

Gambar 3.24 Setting Parameter Xbee

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALIS DATA

4.1.Pengujian

4.1.1. Deskripsi Pengujian

1. Tujuan pengujian : Mengetahui alat yang dibuat bekerja sesuai

dengan keinginan.

2. Target pengujian : Alat bekerja sesuai dengan keinginan dan hasilnya sesuai dengan alat yang dimiliki oleh BMKG.

3. Lingkungan pengujian

a) Lokasi 1 : Laboratorium Kalibrasi BMKG, Jl. Angkasa

I No.2 Kemayoran.

b) Tanggal

16 Juni 2014 dan 01 Juli 2014

c) Waktu

10.00 - 15.00 WIB

d) Pelaksana

:- Hilman Hadi

- Arief Satriyo S. - Azis Priantoro

e) Pembimbing : - Anto Hirrawan S.Si (Staff Kalibrasi BMKG)

4. Data pengujian Xbee

a) Lokasi 2 : Laboratorium Teknik Elektronika Industri, PNJ

b) Tanggal

27 Juni 2014 dan 08 Juli 2014

c) Waktu

: 7.00-10.00 WIB

d) Pelaksana

: - Hilman Hadi

- Arief Satriyo S. - Azis Priantoro

4.2 Pengujian AZ1117T pada Modul Transmitter

4.2.1 Deskripsi Pengujian

Pengujian ini merupakan pengujian rangkaian modul Trasmitter, khususnya terhadap komponen AZ1117T yang berfungsi men-supply tegangan input X-Bee dalam berkomunikasi secara wireless.

4.2.2 Tujuan Pengujian

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui atau memastikan apakah chip X-Bee sudah mendapatkan tegangan supply sebesar (±3,3V).

4.2.3 Prosedur Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap modul transmitter di titik yang telah ditentukan (test point) seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.1 Berikut urutan test point yang dibuat.

1. Kaki 3 (V out ) IC1 – AZ1117T

2. Kaki 3 (V out ) IC2 – AZ1117T

3. Kaki 3 (V out ) IC3 – AZ1117T

4. Pin 1 (VCC) – X-Bee

5. Pin 3 (Din) – X-Bee

4.2.4 Langkah Pengujian

1. Menyiapkan alat ukur, yaitu multimeter digital, posisikan switch untuk mengukur tegangan arus DC.

2. Menghubungkan kabel merah (+) ke port V,Ω , dan kabel hitam (-) ke port COM. (Pada sisi multimeter)

3. Menghubungkan kabel merah (+) multimeter dengan kaki 3 IC regulator 3,3V AZ1117T dan kabel hitam (-) dengan kaki 2 AZ1117T

4. Menghubungkan kabel merah (+) multimeter dengan kaki 1 (VCC) X-Bee, dan kabel hitam (-) dengan salah satu titik GND pada rangkaian.

(a) (b)

Gambar 4.1 (a) Tampilan pada multimeter digital (Fluke 87) (b)Test

Point pada Rangkaian Modul Transmitter

4.2.5 Data Hasil pengujian

Dari pengukuran terhadap test point dari modul Transmitter didapatkan data sebagai berikut:

Tabel 4.1. Hasil Pengujian AZ1117T pada Modul Transmitter Nomor Test Point

Hasil (volt) TP1

Komponen

3,32V TP2

Kaki 3, IC1 AZ1117T

3,32V TP3

Kaki 3, IC2 AZ1117T

3,32V TP4

Kaki 3, IC3 AZ1117T

3,32V TP5

Pin 1 X-Bee

Pin 3 X-Bee

3,32V

4.2.6 Analisis Data hasil pengujian

Hasil pengujian nilai tegangan output pada AZ1, AZ2, AZ3, pin 1 (VCC) dan Pin 3 (Din) menunjukkan nilai 3,32V. Nilai ini termasuk

4.3 Pengujian Komunikasi Data Xbee

4.3.1 Deskripsi Pengujian

Pengujian penerimaan data ini akan dilakukan dalam dua kondisi yaitu saat penerimaan di luar ruangan dan penerimaan di dalam ruangan (indoor). Inputan transmitter berasal dari mikrokontroler, yang diterima oleh rangkaian receiver yang terkoneksi dengan netbook. Penerimaan data pada netbook dilakukan menggunakan hyperterminal.

4.3.2 Tujuan pengujian

1. Memastikan data yang dikirim oleh transmitter dapat diterima dengan

baik dan benar oleh bagian receiver .

2. Mengetahui apakah indikator led hidup pada saat proses pengiriman dan penerimaan data.

4.3.3 Prosedur Pengujian Sistem

Konfigurasi Pengujian

Gambar 4.2 konfigurasi pengujian Modul Komunikasi Xbee.

4.3.4 Daftar alat dan bahan pengujian komunikasi data Xbee

Tabel 4.2 Peralatan pendukung pengujian komunikasi data Xbee

No Nama alat dan bahan Fungsi

Memonitoring output yang

1 komputer

4 Modul Transmitter

Pengirim

5 Modul Receiver

Penerima

4.3.5 Langkah Pengujian

 Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menyiapkan modul Tx dan Rx yang akan digunakan.

2. Siapkan netbook agar mudah dibawa.