Sistem Monitoring Kondisi Cuaca Dengan Menggunakan Modul Gsm Secara Real Time Berbasis WEB
20
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Umum
2.1.1 Sistem Monitoring
Monitoring didefinisikan sebagai siklus kegiatan yang mencakup pengumpulan,
peninjauan ulang, pelaporan, dan tindakan atas informasi suatu proses yang sedang
diimplementasikan (Mercy, 2005). Pada umumnya, monitoring digunakan dalam
checking antara kinerja dan target yang telah ditentukan.
Monitoring ditinjau dari hubungan terhadap manajemen kinerja adalah proses
terintegrasi untuk memastikan bahwa proses berjalan sesuai rencana. Monitoring
dapat memberikan informasi berupa proses untuk menetapkan langkah menuju ke arah
perbaikan yang berkesinambungan. Pada pelaksanaannya, monitoring dilakukan
ketika suatu proses sedang berlangsung. Level kajian sistem monitoring mengacu
pada kegiatan per kegiatan dalam suatu bagian (Wrihatnolo, 2008).
Pada dasarnya, monitoringmemiliki dua fungsi dasar yang berhubungan, yaitu
compliance monitoring dan performance monitoring (Mercy, 2005).Compliance
monitoring berfungsi untuk memastikan proses sesuai dengan harapan atau rencana.
Sedangkan, performance monitoring berfungsi untuk mengetahui perkembangan
organisasi dalam pencapaian target yang diharapkan.
Output monitoring berupa progress report proses. Output tersebut diukur
secara deskriptif maupun non-deskriptif. Output monitoring bertujuan untuk
mengetahui kesesuaian proses telah berjalan. Output monitoring berguna pada
perbaikan mekanisme proses ataupun kegiatan di mana monitoring dilakukan. Sistem
monitoringakan memberikan dampak yang baik bila dirancang dan dilakukan secara
efektif (Mercy, 2005). Berikut kriteria sistem monitoring yang efektif
Universitas Sumatera Utara
21
1. Sederhana dan mudah dimengerti. Monitoring harus dirancang dengan
sederhana namun tepat sasaran. Konsep yang digunakan adalah singkat, jelas,
dan padat. Singkat berarti sederhana, jelas berarti mudah dimengerti, dan padat
berarti bermakna (berbobot).
2. Fokus pada beberapa indikator utama. Indikator diartikan sebagai titik kritis
dari suatu cakupan tertentu. Banyaknya indikator membuat pelaku dan obyek
monitoring tidak fokus. Hal ini berdampak pada pelaksanaan sistem tidak
terarah. Maka itu, fokus diarahkan pada indikator utama yang benar-benar
mewakili bagian yang dipantau.
3. Perencanaan matang terhadap aspek-aspek teknis. Tujuan perancangan sistem
adalah aplikasi teknis yang terarah dan terstruktur. Maka itu, perencanaan
aspek teknis terkait harus dipersiapkan secara matang.
4. Prosedur pengumpulan dan penggalian data. Selain itu, data yang didapatkan
dalam pelaksanaan monitoring pada proses yang berjalan harus memiliki
prosedur tepat dan sesuai. Hal ini ditujukan untuk kemudahan pelaksanaan
proses masuk dan keluarnya data. Prosedur yang tepat akan menghindari
proses input dan output data yang salah.
2.1.2 Tujuan Sistem Monitoring
Terdapat beberapa tujuan sistem monitoring. Tujuan sistem monitoring dapat ditinjau
dari beberapa segi, misalnya segi obyek dan subyek yang dipantau, serta hasil dari
proses monitoring itu sendiri. Adapun beberapa tujuan dari sistem monitoring yaitu
(Amsler, dkk, 2009) yaitu:
1. Memastikan suatu proses dilakukan sesuai prosedur yang berlaku. Sehingga,
proses berjalan sesuai jalur yang disediakan.
2. Menyediakan probabilitas tinggi akan keakuratan data bagi pelaku
monitoring.
3. Mengidentifikasi hasil yang tidak diinginkan pada suatu proses dengan
cepat (tanpa menunggu proses selesai).
4. Menumbuh kembangkan motivasi dan kebiasaan positif pekerja.
Universitas Sumatera Utara
22
2.1.3 Konsep Dasar Sinyal
Sinyal adalah energi elektrik (arus atau gelombang) yang dapat menyimpan informasi
jika dibuat dalam variasi tertentu dan satuan waktu tertentu pula/intensitas.Variasi
energi disebut juga dengan sinyal terbagi atas 2 bagian. Yaitu:
a. Sinyal Analog
Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang
membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombang. Dua
parameter/ karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah
amplitude dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang
sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat
analog.(Kuswanto, 2014).
b. Sinyal Digital
Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami
perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Teknologi sinyal
digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah
terpengaruh oleh noise, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai
jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Sinyal digital juga biasanya
disebut juga sinyal diskret.(Kuswanto, 2014).
2.1.4 Physical computing
Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan
menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima
rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah
konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat
alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini
diaplikasikan dalam desain-desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor
dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software
untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan
sebagainya. Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat
Universitas Sumatera Utara
23
penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang
perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran,
parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh
kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang
akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain
sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses
mencoba dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang
sifatnya non-eksakta..Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel
dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan
mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan
demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses prototyping
menjadi mudah (Feri, 2011).
2.1.5 Database Management System (DBMS)
Database atau basis data adalah kumpulan atau koleksi terpadu dari data-data yang
Saling berkaitan dari suatu
enterprise yang didesain untuk
melakukan sharing data. Sedangkan
Database
mempermudah
Management
adalah koleksi terpadu dari sekumpulan program (utilitas)
yang
untuk
System (DBMS
digunakan untuk
mengakses dan merawat database. Pada awalnya DBMS hanya digunakan untuk
menyimpan dan mengambil data. Tetapi seiring dengan perkembangan teknologi
maka DBMS juga berkembang sehingga dapat melakukan aktivitas lain yang lebih
luas seperti penyediaan kesempatanyang
luas
untuk
akuisisi, diseminasi,
pengambilan dan pemformatan data(Mannino, 2001).
2.2 Perangkat Keras
2.2.1 Arduino
Arduinodikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open
source.Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi merupakan
kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development
Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan
untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam
Universitas Sumatera Utara
24
memory mikrokontroler. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh
akademisi dan profesional dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak
modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat
oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan Arduino.
2.2.2 Jenis-jenis Papan Arduino
Saat ini ada bermacam-macam bentuk papan Arduino yang disesuaikan dengan
kegunaannya seperti diperlihatkan berikut ini :
1. Arduino USB
Arduino ini menggunakan USB sebagai antar muka pemrograman atau
komunikasi komputer.Walaupun bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa
C/C++, tetapi dengan penambahan library dan fungsi-fungsi standar membuat
pemrograman Arduino lebih mudah dipelajari dan manusiawi. Berhubung
Arduino adalah opensource, maka library- library ini juga open source dan
dapat di-download secara gratis di website Arduino.Dengan bahasa yang lebih
mudah dan adanya library dasar yang lengkap, maka mengembangkan aplikasi
elektronik relatif lebih mudah (Feri Djuandi, 2011).
a. Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berdasarkan ATmega328
(datasheet). Ini memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat
digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz,
koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi semua
yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler; hanya menghubungkannya
ke komputer dengan kabel USB atau power itu dengan adaptor AC-DC atau
baterai untuk memulai menggunakannya.Uno berbeda dari semua papan
sebelumnya di bahwa itu tidak menggunakan chip driver FTDI USB to
serial.Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram
sebagai konverter USB to serial.Revisi ke 2 Uno memiliki resistor menarik
garis 8U2 HWB line to ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke
dalam mode DFU. Revisi ke 3 memiliki fitur-fitur baru seperti 1,0 pinout:
menambahkan SDA dan pin SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin
Universitas Sumatera Utara
25
baru lainnya ditempatkan dekat dengan pin RESET, yang IOREF yang
memungkinkan perisai untuk beradaptasi dengan tegangan yang tersedia dari
papan. Di masa depan, perisai akan kompatibel dengan kedua papan yang
menggunakan AVR yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Due yang
beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang
disediakan untuk tujuan masa depan. Adapun data teknis board Arduino UNO
sebagai berikut :
1. Mikrokontroler : Arduino UNO
2. Tegangan Operasi : 5 V
3. Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V
4. Tegangan Input (limit) : 6 - 20 V
5. Pin digital I/O : 14 ( 6 diantaranya pin PWM )
6. Pin analog input : 6
7. Arus DC per pin I/O : 40 mA
8. Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
9. Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader
10. SRAM : 2 KB
11. EEPROM : 1 KB
12. Kecepatan Pewaktu : 16 MHz
Gambar 2.1 Arduino Uno
Gambar 2.2 Konfigurasi pin Arduino Uno(ATMega 328)
Universitas Sumatera Utara
26
Sumber : www.arduino.cc
2.2.3 Modul GSM (SIM800L)
Modul GSM adalah peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi
komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Dalam aplikasi yang
dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan perintah kepada modul
GSM berupa AT command melalui RS232 sebagai komponen penghubung
(communication links). Fungsi Modul GSM adalah peralatan yang menghubungkan
antara mikrokontroler dengan jaringan GSM dalam suatu aplikasi nirkabel. Dengan
adanya sebuah modul GSM maka aplikasi yang dirancang dapat dikendalikan dari
jarak jauh dengan menggunakan jaringan GSM sebagai media akses, pada penelitian
ini menggunakan SIM800L yang merupakan salah satu Module GSM/GPRS
Serial yang dapat kita Gunakan bersama Arduino/AVRdan didalamnya terdapat
Micro SIM.(Syifaul, 2008).
Deskripsi:
a. Tegangan: 3.7-4.2V (datasheet = 3.4-4.4V)
b. Frekuensi: Quadband 850/900/1800 / 1900Mhz
c. Ukuran modul: 2.5cmx2.3cm
d. Daya transmisi :Kelas 4 (2W) di GSM 850 dan EGSM 900, Kelas 1 (1W) di
DCS1800 dan PCS 1900GPRS konektivitas
e. GPRS multi slot kelas 12 standar
f. GPRS multi slot kelas 1 - 12 (option)
g. Kisaran suhu normal: 40 ° C - + 85 ° C
Gambar. 2.3 Module SIM800L
Sumber : www.itead.cc
Universitas Sumatera Utara
27
Pada Module SIM800L memiliki 12 pinHeader,6 di sisi kanan dan 6 disisi
kiri,berikut adalah penjelasan pin nya
a. NET = Antena
b.VCC = +3.7-4.2V
c. RST = Reset
d. RXD = Rx Data Serial
e. TXD = Tx Data Serial
f. GND = Ground/0V
g. RING when call incoming
h. DTR
i. MICP = Microphone +
j. MICN = Microphone k. SPKP = Speaker +
l.SPKN = Speaker -
2.2.4 Sensor
Secara umum sensor adalah suatu alat detektor yang memiliki kemampuan untuk
mengukur beberapa kualitas fisik yang terjadi dan kemudian mengubah suatu besaran
fisik menjadi besaran listrik yang proporsional.Termasuk dalam golongan ini adalah
baik sensor yang sederhana maupun alat pemroses sinyal elektronik yang terhubung
sesudahnya.Termasuk dalam golongan ini juga komponen yang dapat mendeteksi
adanya gas dan kelembaban (Wolfgang, 1993). Sensor harus memenuhi persyaratan
kualitas sebagai berikut :
1. Linearitas
Konversi harus betul-betul proporsional, ajdi karakteristik konversi harus
linear
2. Tak tergantung Temperatur
Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada temperatur disekelilingnya,
kecuali sensor temperatur.
3. Kepekaan
Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nila-nilai masukan
yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.
Universitas Sumatera Utara
28
4. Waktu tanggapan
Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk
mencapai
nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara
mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem
tempat sensor tersebut berubah.
5. Batas frekuensi terendah dan tertinggi
Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan periodik terendah dan
Tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar.Pada
kebanyakan aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah 0 Hz.
6. Stabilitas waktu
Untuk nilai masukan tertentu sensor harus dapat memberikan keluaran yang
tetap nilainya dalam waktu yang lama.
7. Histeresis
Gejala histeresis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada
sensor.Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat
memberikan keluaran yang berlainan, tergantung pada keadaan apakah saat
itu temperatur sedang naik atau turun.
2.2.5 Elemen penting dalam sensor
Sistem instrumentasi yang digunakan untuk melakukan pengukuran memiliki
masukan berupa nilai sebenarnya dari variabel yang sedang diukur, dan keluaran
berupa nilai variabel yang terukur seperti gambar berikut :
Gambar 2.4 Diagram blok sistem pengukuran
Sebagai contoh, termometer dapat digunakan untuk memberikan nilai numerik
dari temperatur pada sebuah cairan. Namun harus dipahami karena berbagai
alasan, nilai numerik ini mungkin tidak merepresentasikan nilai variael yang
Universitas Sumatera Utara
29
sebenarnya. Jadi dalam kasus ini sangat mungkin terjadi eror dalam
pengukuran misalnya disebabkan oleh keterbatasan akurasi dalam kalibrasi
skala, eror pembacaan karena pembacaannya jatuh diantara dua tanda skala,
atau mungkin juga error yang muncul karena pencelupan termometer dari
cairan dingin ke cairan panas, yang menyebabkan terjadinya penurunan
temperatur cairan pada cairan panas, sehingga temperatur yang sedang diukur
pun berubah .
Dari fenomena-fenomena seperti ini lah, maka muncul istilah-istilah
atau terminologi yang menggambarkan unjuk kerja (performansi) pada suatu
sistem pengukuran dan elemen-elemen fungsionalnya seperti akurasi, error ,
jangkauan, presisi, repeatibility, reproduksibilitas, sensitivitas, dan stabilitas
yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik dinamik suatu sistem
pengukuran
sehingga
dapat
dilihat
formansinya
secara
menyeluruh.
Pembahasan mengenai istilah-istilah unjuk kerja ini, akan dibahas pada tulisan
berikutnya.Sistem instrumentasi yang digunakan untuk melakukan pengukuran
terdiri dari beberapa elemen-elemen yang digunakan untuk menjalankan
beberapa fungsi tertentu. Elemen-elemen fungsional ini adalah sensor,
prosesor sinyal, dan penampil data (Rafiuddin, 2013).
1. Sensor
Sensor adalah elemen sistem yang secara efektif berhubungan dengan proses
dimana suatu variabel sedang diukur dan menghasilkan suatu keluaran dalam
bentuk tertentu tergantung pada variabel masukannya, dan dapat digunakan
oleh bagian sistem pengukuran yang lain untuk mengenali nilai variabel
tersebut. sebagai contoh adalah sensor termokopel yang memiliki masukan
berupa temperatur serta keluaran berupa gaya gerak listrik (GGL) yang kecil.
GGL yang kecil ini oleh bagian sistem pengukuran yang lain dapat diperkuat
sehingga diperoleh pembacaan pada alat ukur.
2. Prosesor sinyal
Bagian ini merupakan elemen sistem instrumentasi yang akan mengambil
keluaran dari sensor dan mengubahnya menjadi suatu bentuk besaran yang
cocok untuk tampilan dan transmisi selanjutnya dalam beberapa sistem
Universitas Sumatera Utara
30
kontrol. Seperti pengondisi sinyal (signal conditioner) merupakan salah satu
bentuk prosesor sinyal.
Gambar 2.5 Input dan Output sistem pengukuran
Untuk contoh kasus termokopel seperti dijelaskan sebelumnya, elemen
prosesor sinyal ini dapat berupa penguat yang digunakan untuk meningkatkan
besar GGL yang dihasilkan sensor termokopel.
3. Panampil data
Elemen terakhir pada sebuah sistem instrumentasi pengukuran adalah
penampil data.Elemen ini menampilkan nilai-nilai yang terukur dalam bentuk
yang isa dikenali oleh pengamat, seperti melalui sebuah alat penampil
(display), misalnya sebuah jarum penunjuk (pointer) yang bergerak
disepanjang skala suatu alat ukur. Selain ditampilkan, sinyal tersebut juga
dapat direkam, misalnya pada kertas perekam diagram atau pada piringan
magnetik, ataupun ditransmisikan ke beberapa sistem yang lain seperti sistem
kontrol/kendali.
Dengan menampilkan ketiga elemen-elemen pembentuk sistem instrumentasi
pengukuran diatas, maka secara umum sistem pengukuran dapat digambarkan
sebagai berikut.
Gambar 2.6 Proses Pengukuran
Universitas Sumatera Utara
31
2.2.6 DHT11
DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di
sekitarnya. Sensor ini memiliki keluaran sinyal digital yang dikalibrasi dengan sensor
suhu dan kelembaban yang kompleks, pada sensor berisi data maksimal pengerjaan
tegangan yang dibutuhkan sensor juga kelembaban yang dapat digunakan sebagai
indikator. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino.Memiliki
tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat.Koefisien
kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor
mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam
kalkulasinya.
DHT11 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon,
pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil,
dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter (Rafiuddin, 2013).
Spesifikasi dari sensor DHT11 adalah sebagai berikut:
a. Tegangan : +5 V
b. Temperaturrange : 0-50 °C error of ± 2 °C
c. Kelembaban : 20-90% RH ± 5% RH error 44
d. Tampilan : Digital
e. Kabel Konektor 3 pin
Gambar 2.7 DHT11
Sumber : www.mysensors.org
Universitas Sumatera Utara
32
2.2.7 Optocoupler
Optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja
berdasarkan picu cahaya optic. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu :
a. Transmitter
Pada bagian transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika
dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki
ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang
dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.
b.
Receiver
Pada
bagian
receiver
dibangun
dengan
dasar
komponen
Photodiode.Photodiode merupakan suatu transistor yang peka terhadap
tenaga cahaya.Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu
pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek
panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka Photodiode lebih peka
untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah. Ditinjau dari
penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila
hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi
transmitter dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam
bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan Photodiode). Sehingga
sinyal listrik yang ada pada input dan output akan terisolasi. Dengan kata
lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.
Gambar 2.8 Rangkaian pada Optocoupler
Pada gambar 2.8 nilai dari R1 dan R2 didapatkan menggunakan rumus
hukum ohm:
�1=���−� �
Universitas Sumatera Utara
33
�2=� −� �
Dengan If adalah arus forward dioda dan Vd adalah tegangan pada
dioda. Saat transistor mengalami saturasi, tegangan output besarnya
mendekati nol. Saat Vin nol atau tidak ada arus pada LED, transistor
menjadi terbuka (open circuit), dan tegangan output meningkat
mendekati Vcc. Jumlah cahaya berubah-ubah sesuai dengan tegangan
input, artinya tegangan output bervariasi sesuai dengan tegangan input.
Kombinasi sebuah LED dan sebuah fototransistor kemudian disebut
optocoupler . Rangkaian ini dapat mengkopel sinyal input ke rangkaian
output (Yuri, 2016).
Prinsip kerja dari optocoupler adalah :
Jika antara Photodiode dan LED terhalang maka Photodiode tersebut
akan off sehingga output dari kolektor akan berlogika high. Sebaliknya
jika antara Photodiode dan LED tidak terhalang maka Photodiode dan
LED tidak terhalang maka Photodiode tersebut akan on sehingga
output-nya akan berlogika low. Rangkaian Optocoupler berfungsi
sebagai pemisah rangkaian pembangkit pulsa pada sisi masukan
dengan rangkaian keluaran.Sehingga jika terjadi gangguan pada
rangkaian keluaran tidak berpengaruh pada rangkaian pembangkit
pulsa.
Untuk rangkaian Optocoupler supplai tegangan harus beda
antara masukan dan keluaran rangkaian, sehingga mempunyai supplai
tegangan sendiri. Sedangkan untuk ground pada kaki nomor 2 dan
ground pada kaki nomor 4 harus dipisahkan. Hal- hal tersebut
dimaksudkan agar fungsi Optocoupler sebagai isolator electric dapat
berfungsi (Akhmad, 2011).
2.2.8 Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk
pembagi tegangan dapat disetel.Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu
terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel
atau Rheostat. Potensiometer ini digunakan untuk mendeteksi arah angin yang
Universitas Sumatera Utara
34
menampilkan angka desimal dalam bentuk derajat .Rangkaian pendeteksi arah digital
ini bekerja melalui pendeteksian sensor yang berupa potensiometer sebagai sensor
arah. Kemudian data yang diperoleh oleh sensor yang berupa sinyal analog diubah
oleh arduino menjadi sinyal digital dalam bentuk data biner yang kemudian
dikonversikan menjadi data desimal untuk ditampilkan di display (Wildan, 2011).
Gambar 2.9 Cara kerja Potensiometer
Sumber: www.mysensors.org
2.3 Perangkat Lunak
2.3.1 Software Arduino
Sehubungan dengan pembahasan untuk saat ini software Arduino yang akan
digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang
sangat berguna selama pengembangan Arduino (Feri, 2011).
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java.
IDE Arduino terdiri dari:
a. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengeditprogram dalam bahasa Processing.
b. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa
Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah microcontroller
tidak akan bisa memahami bahasaProcessing. Yang bisa dipahami oleh
Universitas Sumatera Utara
35
microcontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan
dalam hal ini.
c. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari Jomputer ke dalam
Memory di dalam papan arduino
2.3.2 PHP
PHP adalah bahasa server-side scripting yang didesain khusus untuk web.Pada
halaman HTML dapat ditempelkan kode PHP.Kode PHP kemudian dieksekusi di sisi
server bukan di komputer klien dan hasil yang ditampilkan adalah kode HTML.
Maksud dari server-side scripting adalah sintaks dan perintah-perintah yang diberikan
akan sepenuhnya dijalankan di server tetapi disertakan pada dokumen HTML biasa.
Pembuatan web ini merupakan kombinasi antara PHP sebagai bahasa pemrograman
dan HTML sebagai pembangun halaman web. PHP dikenal sebagai bahasa scripting
yang menyatu dengan tag HTML, dieksekusi di server dan digunakan untuk membuat
halaman web yagn dinamis. PHP merupakan software yang Open Source dan mampu
dijalankan dalam lintas platform.
PHP mampu berjalan di Windows NT dan beberapa versi UNIX, dan PHP
dapat dibangun sebagai modul pada web server Apache. PHP dapat mengirim HTTP
header,dapat mengeset cookies, mengatur authentication dan redirect users. PHP
menawarkan konektivitas yang baik dengan beberapa basis data antara lain Oracle,
Sybase, MYSQL, PostgreSQ dan tak terkecuali semua database ber-interface ODBC.
Selain itu ,PHP juga terintegrasi dengan beberapa library eksternal hingga dapat
membuat programmer melakukan segalanya dari dokumen PDF hingga mem-parse
XML. PHP juga mendukung komunikasi dengan layanan lain melalui protocol SNMP,
POP3 atau bahkan HTTP.
Konsep kerja PHP sebenarnya amat sederhana. Programmer hanya perlu
melakukan penterjemahan khusus untuk kode-kode PHP yang nantinya akan
diterjemahkan oleh mesin PHP ke kode HTML sebelum diterjemahkan browser untuk
ditampilkan di layar (Yudhaniristo, 2014).
2.3.3 MySQL
MySQL adalah sebuah open source software database SQL (Search Query Language)
yang menangani sistem manajemen database dan sistem manajemen database
Universitas Sumatera Utara
36
relational.MySQL didistribusikan secara gratis dibawah lisensi GPL (General Public
License).
MySQL mempunyai fitur-fitur yang sangat mudah dipelajari bagi para
penggunanya dan dikembangkan untuk menangani database yang besar dengan waktu
yang lebih singkat.Kecepatan, konektivitas dan keamanannya yang lebih baik
membuat MySQL sangat dibutuhkan untuk mengakses database di internet. Sebuah
perangkat lunak gratis untuk administrasi basis data MySQL berbasis web yang sangat
populer yaitu PHP My Admin.
Dalam penelitian ini penulis menggunakan database MySQL yang digunakan untuk
menyimpan data dari mikrokontroler (Yudhaniristo, 2014).
2.3.4 Web Server
Web server adalah sebuah software yang memberikan layanan berbasis data dan
berfungsi menerima permintaan dari HTTP atau HTTPS pada klien yang dikenal dan
biasanya kita kenal dengan nama web browser (Mozilla Firefox, Google Chrome) dan
untuk mengirimkan kembali yang hasilnya dalam bentuk beberapa halaman web dan
pada umumnya akan berbentuk dokumen HTML.
2.3.5 Fritzing
Fritzingmerupakan perangkat lunak gratis yang dapat dipergunakan untuk
pembelajarandalam bidang elektronika. Perangkat lunak ini bekerja pada lingkungan
sistem operasi GNU/Linux maupun Microsoft Windows.Fritzing memberikan
beberapa fasilitas untuk melakukan perancangan sistem di breadboard.Untuk
memudahkan bagi pengguna yang membutuhkan alat bantu perancangan atau
dokumentasi pada sistem yang menggunakan breadboard. Dengan begitu pengguna
akan semakin mudah untuk melakukan perancangan, terutama untuk perancangan
dengan menggunakan sistem papan seperti Arduin, Fritzing tidak hanya memiliki fitur
perancangan pada breadboard sebagai tambahan dari fitur perancangan schematic dan
PCB tetapi juga menyediakan tempat untuk melakukan coding seperti untuk system
Arduino. (Sunupradana, 2016).
Universitas Sumatera Utara
37
2.4 Penelitian Terdahulu
Adapun beberapa penelitian terdahulu berkaitan dengan penulisan ini adalah :
1. Desain dan Implementasi sistem pemantau cuaca transmisi nirkabel (Syahrul,
2012) Pada penelitian ini, penulis melakukan pemantauan cuaca melalui media
transmisi nirkabel menggunakan mikrokontroler AT89S51 dalam pemrosesan
data,serta modem TX FST-3 sebagai pengirim dan RX CZS-3 sebagai
penerima.
2. Design and Implementation of Weather Monitoring and Controlling System.
Pada penelitian ini dilakukan pemantauan terhadap kondisi lingkungan secara
nirkabel
dan
melakukan
pengendalian
perangkat
sistem
jarak
jauh
menggunakan remote control(Susmitha et al, 2014)
3. Weather Monitoring Station with Remote Radio Frequency Wireless
Communications. Pada penlitian ini dilakukan pengukuran sensor melalui
frekunsi radio dan Kyl-1020U yang dapat dipantau melalui Komputer(Iswanto,
2012).
4. Arduino Based Weather Monitoring System. Pada penelitian ini dilakukan
monitoring secara real time pada kondisi cuaca yang diproses oleh arduino
mikrokontroler dengan output tampilan berupa papan LCD untuk mendapatkan
sebuah analisa dari kondisi cuaca perkotaan dengan skala yang besar (Karthik
et al, 2015)
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Umum
2.1.1 Sistem Monitoring
Monitoring didefinisikan sebagai siklus kegiatan yang mencakup pengumpulan,
peninjauan ulang, pelaporan, dan tindakan atas informasi suatu proses yang sedang
diimplementasikan (Mercy, 2005). Pada umumnya, monitoring digunakan dalam
checking antara kinerja dan target yang telah ditentukan.
Monitoring ditinjau dari hubungan terhadap manajemen kinerja adalah proses
terintegrasi untuk memastikan bahwa proses berjalan sesuai rencana. Monitoring
dapat memberikan informasi berupa proses untuk menetapkan langkah menuju ke arah
perbaikan yang berkesinambungan. Pada pelaksanaannya, monitoring dilakukan
ketika suatu proses sedang berlangsung. Level kajian sistem monitoring mengacu
pada kegiatan per kegiatan dalam suatu bagian (Wrihatnolo, 2008).
Pada dasarnya, monitoringmemiliki dua fungsi dasar yang berhubungan, yaitu
compliance monitoring dan performance monitoring (Mercy, 2005).Compliance
monitoring berfungsi untuk memastikan proses sesuai dengan harapan atau rencana.
Sedangkan, performance monitoring berfungsi untuk mengetahui perkembangan
organisasi dalam pencapaian target yang diharapkan.
Output monitoring berupa progress report proses. Output tersebut diukur
secara deskriptif maupun non-deskriptif. Output monitoring bertujuan untuk
mengetahui kesesuaian proses telah berjalan. Output monitoring berguna pada
perbaikan mekanisme proses ataupun kegiatan di mana monitoring dilakukan. Sistem
monitoringakan memberikan dampak yang baik bila dirancang dan dilakukan secara
efektif (Mercy, 2005). Berikut kriteria sistem monitoring yang efektif
Universitas Sumatera Utara
21
1. Sederhana dan mudah dimengerti. Monitoring harus dirancang dengan
sederhana namun tepat sasaran. Konsep yang digunakan adalah singkat, jelas,
dan padat. Singkat berarti sederhana, jelas berarti mudah dimengerti, dan padat
berarti bermakna (berbobot).
2. Fokus pada beberapa indikator utama. Indikator diartikan sebagai titik kritis
dari suatu cakupan tertentu. Banyaknya indikator membuat pelaku dan obyek
monitoring tidak fokus. Hal ini berdampak pada pelaksanaan sistem tidak
terarah. Maka itu, fokus diarahkan pada indikator utama yang benar-benar
mewakili bagian yang dipantau.
3. Perencanaan matang terhadap aspek-aspek teknis. Tujuan perancangan sistem
adalah aplikasi teknis yang terarah dan terstruktur. Maka itu, perencanaan
aspek teknis terkait harus dipersiapkan secara matang.
4. Prosedur pengumpulan dan penggalian data. Selain itu, data yang didapatkan
dalam pelaksanaan monitoring pada proses yang berjalan harus memiliki
prosedur tepat dan sesuai. Hal ini ditujukan untuk kemudahan pelaksanaan
proses masuk dan keluarnya data. Prosedur yang tepat akan menghindari
proses input dan output data yang salah.
2.1.2 Tujuan Sistem Monitoring
Terdapat beberapa tujuan sistem monitoring. Tujuan sistem monitoring dapat ditinjau
dari beberapa segi, misalnya segi obyek dan subyek yang dipantau, serta hasil dari
proses monitoring itu sendiri. Adapun beberapa tujuan dari sistem monitoring yaitu
(Amsler, dkk, 2009) yaitu:
1. Memastikan suatu proses dilakukan sesuai prosedur yang berlaku. Sehingga,
proses berjalan sesuai jalur yang disediakan.
2. Menyediakan probabilitas tinggi akan keakuratan data bagi pelaku
monitoring.
3. Mengidentifikasi hasil yang tidak diinginkan pada suatu proses dengan
cepat (tanpa menunggu proses selesai).
4. Menumbuh kembangkan motivasi dan kebiasaan positif pekerja.
Universitas Sumatera Utara
22
2.1.3 Konsep Dasar Sinyal
Sinyal adalah energi elektrik (arus atau gelombang) yang dapat menyimpan informasi
jika dibuat dalam variasi tertentu dan satuan waktu tertentu pula/intensitas.Variasi
energi disebut juga dengan sinyal terbagi atas 2 bagian. Yaitu:
a. Sinyal Analog
Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang
membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombang. Dua
parameter/ karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah
amplitude dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang
sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat
analog.(Kuswanto, 2014).
b. Sinyal Digital
Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami
perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Teknologi sinyal
digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah
terpengaruh oleh noise, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai
jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Sinyal digital juga biasanya
disebut juga sinyal diskret.(Kuswanto, 2014).
2.1.4 Physical computing
Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan
menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima
rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah
konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat
alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini
diaplikasikan dalam desain-desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor
dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software
untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan
sebagainya. Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat
Universitas Sumatera Utara
23
penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang
perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran,
parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh
kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang
akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain
sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses
mencoba dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang
sifatnya non-eksakta..Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel
dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan
mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan
demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses prototyping
menjadi mudah (Feri, 2011).
2.1.5 Database Management System (DBMS)
Database atau basis data adalah kumpulan atau koleksi terpadu dari data-data yang
Saling berkaitan dari suatu
enterprise yang didesain untuk
melakukan sharing data. Sedangkan
Database
mempermudah
Management
adalah koleksi terpadu dari sekumpulan program (utilitas)
yang
untuk
System (DBMS
digunakan untuk
mengakses dan merawat database. Pada awalnya DBMS hanya digunakan untuk
menyimpan dan mengambil data. Tetapi seiring dengan perkembangan teknologi
maka DBMS juga berkembang sehingga dapat melakukan aktivitas lain yang lebih
luas seperti penyediaan kesempatanyang
luas
untuk
akuisisi, diseminasi,
pengambilan dan pemformatan data(Mannino, 2001).
2.2 Perangkat Keras
2.2.1 Arduino
Arduinodikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open
source.Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi merupakan
kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development
Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan
untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam
Universitas Sumatera Utara
24
memory mikrokontroler. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh
akademisi dan profesional dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak
modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat
oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan Arduino.
2.2.2 Jenis-jenis Papan Arduino
Saat ini ada bermacam-macam bentuk papan Arduino yang disesuaikan dengan
kegunaannya seperti diperlihatkan berikut ini :
1. Arduino USB
Arduino ini menggunakan USB sebagai antar muka pemrograman atau
komunikasi komputer.Walaupun bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa
C/C++, tetapi dengan penambahan library dan fungsi-fungsi standar membuat
pemrograman Arduino lebih mudah dipelajari dan manusiawi. Berhubung
Arduino adalah opensource, maka library- library ini juga open source dan
dapat di-download secara gratis di website Arduino.Dengan bahasa yang lebih
mudah dan adanya library dasar yang lengkap, maka mengembangkan aplikasi
elektronik relatif lebih mudah (Feri Djuandi, 2011).
a. Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berdasarkan ATmega328
(datasheet). Ini memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat
digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz,
koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi semua
yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler; hanya menghubungkannya
ke komputer dengan kabel USB atau power itu dengan adaptor AC-DC atau
baterai untuk memulai menggunakannya.Uno berbeda dari semua papan
sebelumnya di bahwa itu tidak menggunakan chip driver FTDI USB to
serial.Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram
sebagai konverter USB to serial.Revisi ke 2 Uno memiliki resistor menarik
garis 8U2 HWB line to ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke
dalam mode DFU. Revisi ke 3 memiliki fitur-fitur baru seperti 1,0 pinout:
menambahkan SDA dan pin SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin
Universitas Sumatera Utara
25
baru lainnya ditempatkan dekat dengan pin RESET, yang IOREF yang
memungkinkan perisai untuk beradaptasi dengan tegangan yang tersedia dari
papan. Di masa depan, perisai akan kompatibel dengan kedua papan yang
menggunakan AVR yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Due yang
beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang
disediakan untuk tujuan masa depan. Adapun data teknis board Arduino UNO
sebagai berikut :
1. Mikrokontroler : Arduino UNO
2. Tegangan Operasi : 5 V
3. Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V
4. Tegangan Input (limit) : 6 - 20 V
5. Pin digital I/O : 14 ( 6 diantaranya pin PWM )
6. Pin analog input : 6
7. Arus DC per pin I/O : 40 mA
8. Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
9. Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader
10. SRAM : 2 KB
11. EEPROM : 1 KB
12. Kecepatan Pewaktu : 16 MHz
Gambar 2.1 Arduino Uno
Gambar 2.2 Konfigurasi pin Arduino Uno(ATMega 328)
Universitas Sumatera Utara
26
Sumber : www.arduino.cc
2.2.3 Modul GSM (SIM800L)
Modul GSM adalah peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi
komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Dalam aplikasi yang
dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan perintah kepada modul
GSM berupa AT command melalui RS232 sebagai komponen penghubung
(communication links). Fungsi Modul GSM adalah peralatan yang menghubungkan
antara mikrokontroler dengan jaringan GSM dalam suatu aplikasi nirkabel. Dengan
adanya sebuah modul GSM maka aplikasi yang dirancang dapat dikendalikan dari
jarak jauh dengan menggunakan jaringan GSM sebagai media akses, pada penelitian
ini menggunakan SIM800L yang merupakan salah satu Module GSM/GPRS
Serial yang dapat kita Gunakan bersama Arduino/AVRdan didalamnya terdapat
Micro SIM.(Syifaul, 2008).
Deskripsi:
a. Tegangan: 3.7-4.2V (datasheet = 3.4-4.4V)
b. Frekuensi: Quadband 850/900/1800 / 1900Mhz
c. Ukuran modul: 2.5cmx2.3cm
d. Daya transmisi :Kelas 4 (2W) di GSM 850 dan EGSM 900, Kelas 1 (1W) di
DCS1800 dan PCS 1900GPRS konektivitas
e. GPRS multi slot kelas 12 standar
f. GPRS multi slot kelas 1 - 12 (option)
g. Kisaran suhu normal: 40 ° C - + 85 ° C
Gambar. 2.3 Module SIM800L
Sumber : www.itead.cc
Universitas Sumatera Utara
27
Pada Module SIM800L memiliki 12 pinHeader,6 di sisi kanan dan 6 disisi
kiri,berikut adalah penjelasan pin nya
a. NET = Antena
b.VCC = +3.7-4.2V
c. RST = Reset
d. RXD = Rx Data Serial
e. TXD = Tx Data Serial
f. GND = Ground/0V
g. RING when call incoming
h. DTR
i. MICP = Microphone +
j. MICN = Microphone k. SPKP = Speaker +
l.SPKN = Speaker -
2.2.4 Sensor
Secara umum sensor adalah suatu alat detektor yang memiliki kemampuan untuk
mengukur beberapa kualitas fisik yang terjadi dan kemudian mengubah suatu besaran
fisik menjadi besaran listrik yang proporsional.Termasuk dalam golongan ini adalah
baik sensor yang sederhana maupun alat pemroses sinyal elektronik yang terhubung
sesudahnya.Termasuk dalam golongan ini juga komponen yang dapat mendeteksi
adanya gas dan kelembaban (Wolfgang, 1993). Sensor harus memenuhi persyaratan
kualitas sebagai berikut :
1. Linearitas
Konversi harus betul-betul proporsional, ajdi karakteristik konversi harus
linear
2. Tak tergantung Temperatur
Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada temperatur disekelilingnya,
kecuali sensor temperatur.
3. Kepekaan
Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nila-nilai masukan
yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.
Universitas Sumatera Utara
28
4. Waktu tanggapan
Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk
mencapai
nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara
mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem
tempat sensor tersebut berubah.
5. Batas frekuensi terendah dan tertinggi
Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan periodik terendah dan
Tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar.Pada
kebanyakan aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah 0 Hz.
6. Stabilitas waktu
Untuk nilai masukan tertentu sensor harus dapat memberikan keluaran yang
tetap nilainya dalam waktu yang lama.
7. Histeresis
Gejala histeresis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada
sensor.Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat
memberikan keluaran yang berlainan, tergantung pada keadaan apakah saat
itu temperatur sedang naik atau turun.
2.2.5 Elemen penting dalam sensor
Sistem instrumentasi yang digunakan untuk melakukan pengukuran memiliki
masukan berupa nilai sebenarnya dari variabel yang sedang diukur, dan keluaran
berupa nilai variabel yang terukur seperti gambar berikut :
Gambar 2.4 Diagram blok sistem pengukuran
Sebagai contoh, termometer dapat digunakan untuk memberikan nilai numerik
dari temperatur pada sebuah cairan. Namun harus dipahami karena berbagai
alasan, nilai numerik ini mungkin tidak merepresentasikan nilai variael yang
Universitas Sumatera Utara
29
sebenarnya. Jadi dalam kasus ini sangat mungkin terjadi eror dalam
pengukuran misalnya disebabkan oleh keterbatasan akurasi dalam kalibrasi
skala, eror pembacaan karena pembacaannya jatuh diantara dua tanda skala,
atau mungkin juga error yang muncul karena pencelupan termometer dari
cairan dingin ke cairan panas, yang menyebabkan terjadinya penurunan
temperatur cairan pada cairan panas, sehingga temperatur yang sedang diukur
pun berubah .
Dari fenomena-fenomena seperti ini lah, maka muncul istilah-istilah
atau terminologi yang menggambarkan unjuk kerja (performansi) pada suatu
sistem pengukuran dan elemen-elemen fungsionalnya seperti akurasi, error ,
jangkauan, presisi, repeatibility, reproduksibilitas, sensitivitas, dan stabilitas
yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik dinamik suatu sistem
pengukuran
sehingga
dapat
dilihat
formansinya
secara
menyeluruh.
Pembahasan mengenai istilah-istilah unjuk kerja ini, akan dibahas pada tulisan
berikutnya.Sistem instrumentasi yang digunakan untuk melakukan pengukuran
terdiri dari beberapa elemen-elemen yang digunakan untuk menjalankan
beberapa fungsi tertentu. Elemen-elemen fungsional ini adalah sensor,
prosesor sinyal, dan penampil data (Rafiuddin, 2013).
1. Sensor
Sensor adalah elemen sistem yang secara efektif berhubungan dengan proses
dimana suatu variabel sedang diukur dan menghasilkan suatu keluaran dalam
bentuk tertentu tergantung pada variabel masukannya, dan dapat digunakan
oleh bagian sistem pengukuran yang lain untuk mengenali nilai variabel
tersebut. sebagai contoh adalah sensor termokopel yang memiliki masukan
berupa temperatur serta keluaran berupa gaya gerak listrik (GGL) yang kecil.
GGL yang kecil ini oleh bagian sistem pengukuran yang lain dapat diperkuat
sehingga diperoleh pembacaan pada alat ukur.
2. Prosesor sinyal
Bagian ini merupakan elemen sistem instrumentasi yang akan mengambil
keluaran dari sensor dan mengubahnya menjadi suatu bentuk besaran yang
cocok untuk tampilan dan transmisi selanjutnya dalam beberapa sistem
Universitas Sumatera Utara
30
kontrol. Seperti pengondisi sinyal (signal conditioner) merupakan salah satu
bentuk prosesor sinyal.
Gambar 2.5 Input dan Output sistem pengukuran
Untuk contoh kasus termokopel seperti dijelaskan sebelumnya, elemen
prosesor sinyal ini dapat berupa penguat yang digunakan untuk meningkatkan
besar GGL yang dihasilkan sensor termokopel.
3. Panampil data
Elemen terakhir pada sebuah sistem instrumentasi pengukuran adalah
penampil data.Elemen ini menampilkan nilai-nilai yang terukur dalam bentuk
yang isa dikenali oleh pengamat, seperti melalui sebuah alat penampil
(display), misalnya sebuah jarum penunjuk (pointer) yang bergerak
disepanjang skala suatu alat ukur. Selain ditampilkan, sinyal tersebut juga
dapat direkam, misalnya pada kertas perekam diagram atau pada piringan
magnetik, ataupun ditransmisikan ke beberapa sistem yang lain seperti sistem
kontrol/kendali.
Dengan menampilkan ketiga elemen-elemen pembentuk sistem instrumentasi
pengukuran diatas, maka secara umum sistem pengukuran dapat digambarkan
sebagai berikut.
Gambar 2.6 Proses Pengukuran
Universitas Sumatera Utara
31
2.2.6 DHT11
DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di
sekitarnya. Sensor ini memiliki keluaran sinyal digital yang dikalibrasi dengan sensor
suhu dan kelembaban yang kompleks, pada sensor berisi data maksimal pengerjaan
tegangan yang dibutuhkan sensor juga kelembaban yang dapat digunakan sebagai
indikator. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino.Memiliki
tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat.Koefisien
kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor
mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam
kalkulasinya.
DHT11 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon,
pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil,
dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter (Rafiuddin, 2013).
Spesifikasi dari sensor DHT11 adalah sebagai berikut:
a. Tegangan : +5 V
b. Temperaturrange : 0-50 °C error of ± 2 °C
c. Kelembaban : 20-90% RH ± 5% RH error 44
d. Tampilan : Digital
e. Kabel Konektor 3 pin
Gambar 2.7 DHT11
Sumber : www.mysensors.org
Universitas Sumatera Utara
32
2.2.7 Optocoupler
Optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja
berdasarkan picu cahaya optic. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu :
a. Transmitter
Pada bagian transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika
dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki
ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang
dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.
b.
Receiver
Pada
bagian
receiver
dibangun
dengan
dasar
komponen
Photodiode.Photodiode merupakan suatu transistor yang peka terhadap
tenaga cahaya.Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu
pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek
panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka Photodiode lebih peka
untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah. Ditinjau dari
penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila
hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi
transmitter dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam
bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan Photodiode). Sehingga
sinyal listrik yang ada pada input dan output akan terisolasi. Dengan kata
lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.
Gambar 2.8 Rangkaian pada Optocoupler
Pada gambar 2.8 nilai dari R1 dan R2 didapatkan menggunakan rumus
hukum ohm:
�1=���−� �
Universitas Sumatera Utara
33
�2=� −� �
Dengan If adalah arus forward dioda dan Vd adalah tegangan pada
dioda. Saat transistor mengalami saturasi, tegangan output besarnya
mendekati nol. Saat Vin nol atau tidak ada arus pada LED, transistor
menjadi terbuka (open circuit), dan tegangan output meningkat
mendekati Vcc. Jumlah cahaya berubah-ubah sesuai dengan tegangan
input, artinya tegangan output bervariasi sesuai dengan tegangan input.
Kombinasi sebuah LED dan sebuah fototransistor kemudian disebut
optocoupler . Rangkaian ini dapat mengkopel sinyal input ke rangkaian
output (Yuri, 2016).
Prinsip kerja dari optocoupler adalah :
Jika antara Photodiode dan LED terhalang maka Photodiode tersebut
akan off sehingga output dari kolektor akan berlogika high. Sebaliknya
jika antara Photodiode dan LED tidak terhalang maka Photodiode dan
LED tidak terhalang maka Photodiode tersebut akan on sehingga
output-nya akan berlogika low. Rangkaian Optocoupler berfungsi
sebagai pemisah rangkaian pembangkit pulsa pada sisi masukan
dengan rangkaian keluaran.Sehingga jika terjadi gangguan pada
rangkaian keluaran tidak berpengaruh pada rangkaian pembangkit
pulsa.
Untuk rangkaian Optocoupler supplai tegangan harus beda
antara masukan dan keluaran rangkaian, sehingga mempunyai supplai
tegangan sendiri. Sedangkan untuk ground pada kaki nomor 2 dan
ground pada kaki nomor 4 harus dipisahkan. Hal- hal tersebut
dimaksudkan agar fungsi Optocoupler sebagai isolator electric dapat
berfungsi (Akhmad, 2011).
2.2.8 Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk
pembagi tegangan dapat disetel.Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu
terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel
atau Rheostat. Potensiometer ini digunakan untuk mendeteksi arah angin yang
Universitas Sumatera Utara
34
menampilkan angka desimal dalam bentuk derajat .Rangkaian pendeteksi arah digital
ini bekerja melalui pendeteksian sensor yang berupa potensiometer sebagai sensor
arah. Kemudian data yang diperoleh oleh sensor yang berupa sinyal analog diubah
oleh arduino menjadi sinyal digital dalam bentuk data biner yang kemudian
dikonversikan menjadi data desimal untuk ditampilkan di display (Wildan, 2011).
Gambar 2.9 Cara kerja Potensiometer
Sumber: www.mysensors.org
2.3 Perangkat Lunak
2.3.1 Software Arduino
Sehubungan dengan pembahasan untuk saat ini software Arduino yang akan
digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang
sangat berguna selama pengembangan Arduino (Feri, 2011).
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java.
IDE Arduino terdiri dari:
a. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengeditprogram dalam bahasa Processing.
b. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa
Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah microcontroller
tidak akan bisa memahami bahasaProcessing. Yang bisa dipahami oleh
Universitas Sumatera Utara
35
microcontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan
dalam hal ini.
c. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari Jomputer ke dalam
Memory di dalam papan arduino
2.3.2 PHP
PHP adalah bahasa server-side scripting yang didesain khusus untuk web.Pada
halaman HTML dapat ditempelkan kode PHP.Kode PHP kemudian dieksekusi di sisi
server bukan di komputer klien dan hasil yang ditampilkan adalah kode HTML.
Maksud dari server-side scripting adalah sintaks dan perintah-perintah yang diberikan
akan sepenuhnya dijalankan di server tetapi disertakan pada dokumen HTML biasa.
Pembuatan web ini merupakan kombinasi antara PHP sebagai bahasa pemrograman
dan HTML sebagai pembangun halaman web. PHP dikenal sebagai bahasa scripting
yang menyatu dengan tag HTML, dieksekusi di server dan digunakan untuk membuat
halaman web yagn dinamis. PHP merupakan software yang Open Source dan mampu
dijalankan dalam lintas platform.
PHP mampu berjalan di Windows NT dan beberapa versi UNIX, dan PHP
dapat dibangun sebagai modul pada web server Apache. PHP dapat mengirim HTTP
header,dapat mengeset cookies, mengatur authentication dan redirect users. PHP
menawarkan konektivitas yang baik dengan beberapa basis data antara lain Oracle,
Sybase, MYSQL, PostgreSQ dan tak terkecuali semua database ber-interface ODBC.
Selain itu ,PHP juga terintegrasi dengan beberapa library eksternal hingga dapat
membuat programmer melakukan segalanya dari dokumen PDF hingga mem-parse
XML. PHP juga mendukung komunikasi dengan layanan lain melalui protocol SNMP,
POP3 atau bahkan HTTP.
Konsep kerja PHP sebenarnya amat sederhana. Programmer hanya perlu
melakukan penterjemahan khusus untuk kode-kode PHP yang nantinya akan
diterjemahkan oleh mesin PHP ke kode HTML sebelum diterjemahkan browser untuk
ditampilkan di layar (Yudhaniristo, 2014).
2.3.3 MySQL
MySQL adalah sebuah open source software database SQL (Search Query Language)
yang menangani sistem manajemen database dan sistem manajemen database
Universitas Sumatera Utara
36
relational.MySQL didistribusikan secara gratis dibawah lisensi GPL (General Public
License).
MySQL mempunyai fitur-fitur yang sangat mudah dipelajari bagi para
penggunanya dan dikembangkan untuk menangani database yang besar dengan waktu
yang lebih singkat.Kecepatan, konektivitas dan keamanannya yang lebih baik
membuat MySQL sangat dibutuhkan untuk mengakses database di internet. Sebuah
perangkat lunak gratis untuk administrasi basis data MySQL berbasis web yang sangat
populer yaitu PHP My Admin.
Dalam penelitian ini penulis menggunakan database MySQL yang digunakan untuk
menyimpan data dari mikrokontroler (Yudhaniristo, 2014).
2.3.4 Web Server
Web server adalah sebuah software yang memberikan layanan berbasis data dan
berfungsi menerima permintaan dari HTTP atau HTTPS pada klien yang dikenal dan
biasanya kita kenal dengan nama web browser (Mozilla Firefox, Google Chrome) dan
untuk mengirimkan kembali yang hasilnya dalam bentuk beberapa halaman web dan
pada umumnya akan berbentuk dokumen HTML.
2.3.5 Fritzing
Fritzingmerupakan perangkat lunak gratis yang dapat dipergunakan untuk
pembelajarandalam bidang elektronika. Perangkat lunak ini bekerja pada lingkungan
sistem operasi GNU/Linux maupun Microsoft Windows.Fritzing memberikan
beberapa fasilitas untuk melakukan perancangan sistem di breadboard.Untuk
memudahkan bagi pengguna yang membutuhkan alat bantu perancangan atau
dokumentasi pada sistem yang menggunakan breadboard. Dengan begitu pengguna
akan semakin mudah untuk melakukan perancangan, terutama untuk perancangan
dengan menggunakan sistem papan seperti Arduin, Fritzing tidak hanya memiliki fitur
perancangan pada breadboard sebagai tambahan dari fitur perancangan schematic dan
PCB tetapi juga menyediakan tempat untuk melakukan coding seperti untuk system
Arduino. (Sunupradana, 2016).
Universitas Sumatera Utara
37
2.4 Penelitian Terdahulu
Adapun beberapa penelitian terdahulu berkaitan dengan penulisan ini adalah :
1. Desain dan Implementasi sistem pemantau cuaca transmisi nirkabel (Syahrul,
2012) Pada penelitian ini, penulis melakukan pemantauan cuaca melalui media
transmisi nirkabel menggunakan mikrokontroler AT89S51 dalam pemrosesan
data,serta modem TX FST-3 sebagai pengirim dan RX CZS-3 sebagai
penerima.
2. Design and Implementation of Weather Monitoring and Controlling System.
Pada penelitian ini dilakukan pemantauan terhadap kondisi lingkungan secara
nirkabel
dan
melakukan
pengendalian
perangkat
sistem
jarak
jauh
menggunakan remote control(Susmitha et al, 2014)
3. Weather Monitoring Station with Remote Radio Frequency Wireless
Communications. Pada penlitian ini dilakukan pengukuran sensor melalui
frekunsi radio dan Kyl-1020U yang dapat dipantau melalui Komputer(Iswanto,
2012).
4. Arduino Based Weather Monitoring System. Pada penelitian ini dilakukan
monitoring secara real time pada kondisi cuaca yang diproses oleh arduino
mikrokontroler dengan output tampilan berupa papan LCD untuk mendapatkan
sebuah analisa dari kondisi cuaca perkotaan dengan skala yang besar (Karthik
et al, 2015)
Universitas Sumatera Utara