ABSTRAK
Pengamatan cuaca dan kualitas udara pada
lingkungan menjadi suatu hal yang perlu diperhatikan.
terutama pada lingkungan perkotaan ,untuk mengantisipasi fluktuasi cuaca yang
selalu berubah dari waktu ke waktu serta dari satu tempat ke tempat lainnya.
Keberadaan polusi udara memberikan dampak yang sangat buruk terhadap kesehatan
makhluk hidup. Diperlukan peralatan yang dapat mengukur cuaca dan tingkat
kualitas udara suatu daerah seperti suhu, kelembaban, tekanan udara dan polusi udara yang berbentuk gas maupun
partikel seperti CO, NO2, SO2, O3 dan PM10.
Sistem yang telah dibangun dengan Arduino Mega2560 sudah bisa melakukan
pengamatan pada suatu lingkungan. Dimana pengamatan dilakukan berbasis
webserver. Sensor yang dimiliki mempunyai tingkat keakuratan pengukuran yang
cukup bagus dan memiliki fitur kalibrasi masing-masing sensor.
Kata Kunci : Cuaca, Kualitas Udara, CO, NO2, SO2, O3
, PM10 , Arduino Mega2560 ,webserver
1.1 PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Di zaman dewasa ini cuaca dan kualitas udara menjadi
suatu hal yang paling berpengaruh dalam kehidupan, untuk mengantisipasi
fluktuasi cuaca dan kualitas udara yang berubah dari waktu ke waktu serta dari
satu tempat ke tempat lainnya, diperlukan suatu alat pengukuran. Pengukuran
cuaca dan kualitas udara biasanya dilakukan oleh BMKG umumnya masih secara
manual. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu alat pengamatan cuaca dan kualitas
udara yang dapat di monitoring setiap saat. Adapun material dari pencemaran
atau polusi udara dibedakan atas partikel dan gas. Partikel diantaranya (
PM10,PM2.3) pada gas (CO, NO2,SO2,O3).
Kualitas lingkungan yang baik merupakan komponen yang
sangat penting bagi kehidupan manusia. Udara sebagai salah satu komponen
lingkungan yang sangat penting dalam kehidupan, kualitasnya perlu untuk dijaga
dan ditingkatkan sehingga dapat mendukung makhluk hidup terutama manusia
bekerja secara optimal. Pencemaran udara saat ini sudah dalam kondisi
memprihatinkan. Sumber pencemaran udara umumnya berasal dari berbagai kegiatan
manusia antara lain industri, transportasi, perkantoran, dan perumahan.
Pencemaran udara oleh zat-zat ini memberikan dampak buruk berupa menurunya kualitas
udara yang berdampak negatif pada kesehatan manusia. Mengingat pentingnya
kualitas lingkungan yang baik maka pelestarian lingkungan dianggap perlu untuk
dilakukan sebagai upaya untuk mengendalikan kegiatan yang berpotensi
menimbulkan pencemaran atau kegiatan yang dapat merusak lingkungan hidup.
Inilah suatu konsekunsi yang harus dihadapi transformasi dari masyarakat agrari
ke masyarakat industri terutama didaerah perkotaan dan sub perkotaan. Dengan
merancang sebuah alat yang diintegrasikan dengan sensor parameter cuaca dan
kualitas udara., maka keadaan tersebut dapat kita ukur, tentukan, serta
prediksi yang lazimnya akan dilakukan oleh badan BMKG, dari data yang dikoleksi
akan di dikirim web server sehingga
tidak perlu lagi menunggu informasi dari instansi tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun perumusan masalah dari
tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana
membuat sebuah alat yang mampu memantau
keadaaan cuaca dan kualitas udara.
2.
Bagaimana merancang dan mengorganisir data
informasi sensor kedalam sistem database.
3. Bagaimana
sistem memberikan informasi secara langsung mengenai keadaan lingkungan
sehingga tidak perlu lagi menunggu informasi dari instansi terkait.
4. Bagaimana
membuat suatu tampilan layout website yang diintegrasikan dengan alat.
1.3
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini sebagai berikut :
Adapun manfaat dari penelitian ini sebagai berikut :
1. Hasil
penelitian dapat dijadikan sebagai literatur dan parameter untuk penelitian
yang akan datang.
2. Sistem
pengamatan dapat secara langsung diketahui mengenai keadaan cuaca dan kualitas
udara.
3. Memberikan
semacam peringatan kepada masyarakat, sehingga sejak dini dapat meminalisir
pencemaran lingkungan hidup.
4. Dapat
membantu pelayanan publik dari pemerintah terkhusus dibidang sosial dan
kesehatan.
Tujuan
Penelitian
1.4
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
Adapun tujuan penelitian pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Mampu
memfungsikan sensor yang dipakai pada penelitian sehingga memeberikan data
informasi.
2. Mampu
merancang sebuah alat yang dapat memantau keadaan cuaca dan kualitas udara pada
lingkungan berbasis webserver.
3. Mampu
merancang dan mengorganisir data informasi dari sensor yang difungsikan pada
database.
4. Mampu
merancang dan menampilkan data informasi sensor pada website.
1.5
Ruang Lingkup
Untuk kemudahan dan lebih terperincinya pembahasan pada Tugas Akhir ini, adapun ruang lingkup dari penelitian ini sebagai berikut:
Untuk kemudahan dan lebih terperincinya pembahasan pada Tugas Akhir ini, adapun ruang lingkup dari penelitian ini sebagai berikut:
1. Menggunakan
Arduino Mega 2560 sebagai pengontrol utama.
2. Mnggunakan
sensor MQ (7, 131, 135, 136), sensor Sharp Dust
GPY, DHT11, BMP180.
3. Pengamatan
data cuaca dan kualitas udara seperti suhu, tekanan udara, kelembapan, karbon monoksida, nitrogen dioksida, sulfur
dioksida, ozon, partikulat matter (asap/debu).
4. Pemilihan
jenis sensor kualitas udara merujuk pada datasheet sensor sebagai acuan dari
pengkalibrasian keterbatasan alat pengujian sebagai data pembanding.
5. Menggunakan
GSM/GPRS SIM900A untuk mengirim data ke server.
6. Menggunakan
library yang tersedia pada GitHub untuk beberapa sensor seperti DHT11,BMP180.
7. Tidak
membahas proses reaksi kimia pada sensor
gas MQ, hanya sebatas pembacaan data sensor.
8. Tidak
membahas mengenai besar konsumsi daya pada sistem.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air Quality
Indeks (AQI)
Indeks
Kualitas Udara (Air Quality Indeks) adalah
standar yang digunakan dalam pengukuran pencemaran udara. Setiap suatu
Negara memiliki standar yang berbeda dalam pengukuran pencemaran udara di
Indonesia ISPU (Indeks standar Pencemaran Udara),di Beijing Air Quality Indeks
(AQI), di Singapore Pollutant Standards Index (PSI), di Korea Selatan
Comprehensive Air Quality Indeks (CSI), di United Kingdom Air Pollutan Banding
(APB) , di Eropa Common Air Quality Index (CAQI) dan lainnya. Di Indonesia Indeks Standar Pencemaran Udara (ISPU) atau
Air Quality Indeks (AQI) diatur berdasarkan Keputusan Badan Pengendalian Dampak
Lingkungan (Bapedal) Nomor KEP-107/Kabapedal/11/1997 dan setiap Negara memiliki
badan atau instansi terkait yang mengelola pemcemaran lingkungan.
Adapun bahan material hasil dari
pencemaran atau polusi udara dibedakan atas partikel dan gas. Material partikel
diantaranya Partikulat Matter debu, asap kebakaran, timbal dan lainya. Pada gas
(CO, NO2, SO2, O3). Dari beberapa material pencemar udara tersebut sangat
berdampak buruk terhadap pada kesehatan jadi jika orang terpapar dalam waktu
yang lama dari material tersebut dapat menyebabkan gangguan pernapasan, ispa,
keracunan gas, dan lainnya.
2.2 Jenis Polutan Pencemar Udara Beserta
Dampaknya
Dalam
perhitungan pencemaran udara satuan yang biasa digunakan ialah PPM (Part Per Milion), bagian per juta
adalah sebuah satuan untuk konsentrasi larutan di mana konsentrasi partikel
yang dimaksud sangat kecil dibandingkan dengan partikel yang menjadi
pelarutnya. Komposisi gas di atmosfer dapat mengalami perubahan karena polusi
udara akibat dari aktivitas alam maupun dari berbagai aktivitas manusia. Sumber
pencemaran udara dapat berasal dari kebakaran hutan, debu, industri dan alat
transportasi seperti kendaraan bermotor, mobil dll. Pencemaran udara oleh
berbagai jenis polutan dapat menurunkan kualitas udara. Penurunan kualitas
udara untuk respirasi semua organisme (terutama manusia) akan menurunkan
tingkat kesehatan masyarakat. Beberapa gas polutan yang berbahaya terhadap
kesehatn sebagai berikut
a.
Gas Karbon
Monoksida
b. Gas Nitrogen Dioksida
c.
Gas Sulfur
Dioksida
d.
Gas Ozone
e.
Partikulat
Matter 10 (PM10)
2.3 MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2560 Arduino Mega 2560 adalah modul mikrokontroler dengan IC ATMega 2560. Modul ini mempunyai 54 digital pin I/O yaitu 14 pin output PWM, 16 pin Analog, 4 UART, komunikasi I2C (sda-scl) 16 MHZ Osilator Kristal, Voltage Operating 5V, Input Voltage (7-20 Volt),Flash Memory 8 kb dari 256 kb,SRAM 8 kb,EEPROM 4 kb, koneksi USB, sumber tegangan, ICSP header, dan tombol reset
2.4 SENSOR
Sensor secara umum didefinisikan
sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian
mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus listrik ataupun tegangan. Sensor
merupakan transducer yang digunakan untuk mendeteksi kondisi suatu proses. Pada
Tugas Akhir ini digunakan beberapa jenis sensor, antara lain sebagai berikut:
2.4.1 DHT 11Gambar 2.2 Sensor DHT11
Sensor DHT11 adalah sensor digital yang dapat
mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. 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 sensor
menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. DHT11 termasuk sensor
yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat,
dan kemampuan anti-interference.
2.4.2 BMP180
Gambar
2.3 Sensor BMP180
BMP180 adalah
sensor tekanan barometrik (digital barometric pressure sensor) dari Bosch
Sensortec yang berkinerja sangat tinggi yang dapat diaplikasikan pada
berbagai perangkat bergerak seperti smart phone, komputer tablet, dan peralatan
olah raga portabel. BMP180 adalah upgrade
dari BMP085 dengan banyak peningkatan yang signifikan, seperti ukuran yang
lebih kecil (lebih hemat energi dengan konsumsi energi sangat rendah, kurang
dari 3 μA) dan penambahan antarmuka digital yang baru.
2.4.3 SENSOR GAS MQ
Sensor MQ merupakan suatu sensor
untuk mengukur kadar konsentrasi gas dan memiliki tingkat sensivitas terhadap
perubahan konsentrasi sangat cocok untuk digunakan dalam pemantaun tingkat
konsentrasi polusi suatu Daerah. Sensor ini mengualarkan sinyal analog sehingga
bisa digunakan dan dikonversi oleh mikrokontroler. Terdapat beberapa jenis dari
sensor MQ, setiap jenis sensor MQ mempunyai karakteristik masing tergantung
jenis penggunaan dan kebutuhan jenis yang diamati. Sensor ini terdiri dari
keramik Al2O3 , lapisan tipis SnO2 , elektroda
serta heater yang digabungkan dalam suatu lapisan kerak yang terbuat dari
plastic dan stainless. Pada sensor terdapat nilai resistansi sensor (Rs) yang
dapat berubah bila terkena gas. Sensor ini menggunakan catu daya heater 5V
AC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian 5VDC satuan dari pengukuran sensor
MQ-7 ialah ppm (part per million).
2.4.3.4 SENSOR GAS MQ-7
Sensor gas MQ-7 adalah sebuah
sensor gas yang dapat mendeteksi gas monoksida (CO) dengan sensitivitas yang
tinggi dan respon yang cepat, berfungsi untuk mengetahui konsentrasi gas karbon
monoksida (CO).
Gambar 2.4 Konfigurasi pin sensor MQ-7
Gambar 2.5 Kurva karakteristik sensor MQ-7
2.4.3.5 SENSOR GAS MQ-135
Sensor gas MQ-135 adalah suatu sensor gas yang dapat mendeteksi gas diantaranya, NOx, NH3, alkohol , Benzene , asap , CO2 .Tingkat sensvitasnya tinggi dan respon yang cepat, satuan dari pengukuran sensor ini ppm.
Gambar 2.6 Konfigurasi pin sensor MQ-135
Gambar 2.7 Kurva karakteristik sensor MQ-135
2.4.3.5 SENSOR GAS MQ-131
Sensor gas MQ-131 adalah sensor
suatu sensor gas yang sensivitas baik terhadap gas Ozone (O3).
Gambar 2.8 Konfigurasi dari sensor MQ-131
Gambar 2.9 Kurva sensivitas sensor MQ-131
2.4.3.6 SENSOR GAS MQ-136
Sensor
gas MQ136 memiliki sensivitas tinggi untuk SO2 , juga bisa digunakan untuk
mendeteksi uap lain yang mengandung
Sulfur, satuan pengukurannya
ppm.
Gambar 2.10 Konfigurasi dari sensor MQ-136
Gambar 2.11 Kurva sensivitas sensor MQ-136
2.4.3.7 SENSOR SHARP DUST GP2Y1010AU0F
Sensor Sharp dust GP2Y1010AU0F adalah
sensor debu dengan sistem
penginderaan
optik.Led dioda memancarkan infra
merah ( IRED ) dan phototransistor yang
diagonal diatur dalam perangkat ini . Mendeteksi
cahaya yang dipantulkan dari debu
di udara . Sangat efektif untuk mendeteksi
partikel yang sangat halus seperti
asap pembakaran seperti rokok, hutan . Selain itu dapat membedakan asap dari debu
rumah oleh pulsa tegangan output.
Gambar 2.12 Konfigurasi pin dari
Sensor Sharp dust GPY
Gambar 2.13 Kurva karakteristik perbandingan Vo
terhadap sensivitas partikel debu
2.5 RTC DS1307 (REAL TIME CLOCK)
Gambar 2.14 RTC DS1307
Real Time Clock adalah suatu
chip (IC) yang memiliki fungsi sebagai penyimpanan waktu dan tanggal. DS1307
Serial adalah RTC daya rendah, dengan jam/kalender dapat dikonversi ke desimal
kode-biner (BCD).
2.6 SD Module (SKU DFR0071)
Gambar 2.15 SD Module
SD
Card Module adalah suatu chip (IC) yang dapat menyimpan data berupa informasi
kedalam memory. Pinout dapat secara langsung dihubungkan dengan Arduino,juga
dapat digunakan dengan mikrokontroler lainnya. Hal ini
memungkinkan untuk dimanfaatkan untuk penyimpanan data besar dan data logging. Module ini
memiliki slot untuk memory card.
2.7
GSM/GPRS SIM900 A
Gambar 2.16 Modul GSM/GPRS SIM900a
Modul
komunikasi GSM GPRS SIM900A mini modul ini menggunakan core ICSIM900A. Modul
ini mendukung komunikasi dual band pada frekuensi 900 / 1800 MHz (GSM900 dan
GSM1800) sehingga fleksibel untuk digunakan bersama
kartu SIM dari berbagai operator telepon seluler. Operator GSM yang beroperasi
di frekuensi dual band 900 MHz dan 1800 MHz .Modul ini dapat dikendalikan
menggunakan perintah AT Command.
3.
PEMBUATAN DAN PERANCANGAN SISTEM
Dalam perancangan dan pembuatan sistem
berdasarkan dari hasil studi literatur, studi lapangan, diskusi dan konsultasi.
Secara garis besar rancangan dan pembuatan sistem dibedakan atas dua
perancangan yaitu sebagai berikut yakni perancangan perangkat keras (Hardware) dan perancangan perangkat
lunak (Software).
3.1 DESKRIPSI UMUM SISTEM
Adapun gambar
secara umum dari blok diagram arsitektur sistem dapat dilihat gambar :
Gambar 3.1 Blok diagram sistem
Dari gambar blok diagram diatas dijelaskan Arduino Mega
2560 sebagai pengontrol utama. Inputan berasal dari beberapa sensor, output
berupa display LCD, user interface WEB. Digunakan modul GSM SIM900A sebagai
pengirim data ke server internet. Pada sistem juga terdapat datalogging pada
perangkat menggunakan SD Card untuk perekaman atau penyimpanan data ,terdapat
juga RTC module untuk penyimpanan waktu dan tanggal, sehingga data dapat diolah
kembali. Hasil informasi akan ditampilkan dalam website sehingga masyarakat
secara lansung dapat melihat dan mengamati kondisi secara real megenai kondisi
terkini lingkungan.
3.2 Perancangan Perangkat
Keras (Hardware)
Dalam perancangan perangkat keras,
peneliti membutuhkan beberapa perangkat keras. Pemilihan spesifikasi perangkat
keras sangatlah penting seperti mikrokontroler, sensor, dan perangkat lainnya,
untuk mendukung kinerja dari sistem. Skema rangkain elektronika secara umum
dapat dilihat pada gambar dibawah ini untuk memudahkan dalam proses perancangan
perangkat keras.
Gambar 3.2 Skema Rangkain Elektronika Sistem
3.2.1
Perancangan Mikrokontroler
Pada proses pengontrolannya
menggunakan arduino mega 2560 karena memiliki pin out yang banyak, kapasitas
memori yang digunakan besar, memiliki
fitur-fitur lainnya. Penggunaanya cukup mudah karena sudah dirancnag dalam
bentuk board dan lebih murah, untuk wiring dapat dilihat pada gambar 3.2 gambar
rangkain elektronika sistem. Dari gambar
3.3 dibawah arduino mega 2560 memilki pin out yang banyak, terdapat juga fitur
khusus yang dapat dimanfaatkan yakni komunaksi UART, I2c, pin digital analog. Sehingga sangat
cocok untuk digunakan pada sistem yang dibangun.
Gambar
3.3 Arduino Mega 2560
3.2.2
Perancangan Kalibrasi dan Pembacaan Sensor
Pada perancangan sensor digunakan beberapa jenis sensor diantaranya sensor MQ
(7,135,131,136 ), sensor Sharp gpy. Sensor tersebut dihubung ke pin analog pada
Arduino berturut-turut. Untuk sensor
DHT11 dihubung ke pin digital arduino, BMP180 dihubung ke pin SDA/SCL. Setiap sensor memiliki fitur kalibrasi
masing-masingpada sensor MQ dan sharp dust GPY pengkalibrasiannya berdasarkan datasheet
masing-masing setiap sensor. Untuk sensor DHT11 dan BMP180 cara
pengkalibrasiannya hanya memanfaatkan library sensor tersebut pada github.com
& adafruit.com dengan akurasi pembacaan sensor sangat baik hasil pembacaan
akan dibandingkan dengan alat pembanding. Peniliti mengalami kesulitan
mendapatkan alat pembanding pada sensor kualitas udara karena harga sensor
tersebut mahal dan sensor tersebut belum ada di kantor BMKG .
3.2.2.1
Perancangan dan Kalibrasi Sensor Gas MQ
Ada beberapa jenis sensor gas MQ yang di
gunakan diantaranya MQ-7 untuk CO, MQ-131 untuk O3, MQ-135 untuk NO2, MQ-136
untuk SO2. Dari beberapa jenis sensor tersebut memiliki fitur dan kalibrasi
yang sama, perbedaan terdapat pada sensivitas terhadap jenis konsentrasi jenis
gasnya karena perbedaan bahan pembentuk sensor. Dalam perancangannya terdapat
RL pada output sensor.
Skema
rangkaian sensor gas MQ
Gambar 3.4
Skema Rangkain Sensor MQ
Untuk mencari nilai Rs dan Ro,
Rs adalah besar nilai resistansi pada berbagai
kosentrasi gas dan Ro adalah resistansi sensor pada udara bersih.
VRL
= (Output Analog)* 5 /1023………. (pers.
1)
Rs
= (5 - VRL) * RL / VRL ……….. (pers. 2)
Ro
= Rs/ (Rs/RoAwal) , …………. (pers. 3)
Untuk mencari kadar konsentrasi gas
dari ppm ke mg/m3
………… (pers. 4)
Molar volume 1 atm and 25 Celcius
adalah 24.25 L, untuk mencari massa gas dapat melihat table periodik. Untuk
mencari nilai ppm suatu sensor MQ, terlebih dahulu melihat kurva karakteristik
sensivitas sensor tersebut sehingga didapat rumus persamaan linearitasnya dari
hasil komputasi Microsoft excel .
•
Sensor MQ-7 (CO)
•
Sensor MQ-135
•
Sensor MQ-131
•
Sensor MQ-136
35.095(
3.2.2.2
Perancangan dan Kalibrasi Sensor Sharp Dust GP2Y1010AU0F
Pada perancangan Sensor sharp
Dust GP2Y1010AU0F membutuhkan
kalibrasi sensor terlebih dahulu, dimna Output sensor berupa Sinyal Analog.
Dimna semakin besar nilai Output Analog maka semakin besar nilai tegangan. Satuan
untuk mengukur PM10 adalah ug/m3
Tabel 2.1 Penjelasan hubungan
pin sensor
Untuk menghitung tingkat
kepadatan PM10 terlebih dahulu mencari persamaan rumus dari grafik kurva
sensivitasnya. Didapatkan persamaaan linearitas sensor.
y = 0.0172 * x - 0.1
Setelah
didapatkan persamaanya, maka y = dustDensity, x = voltage. Jadi kenaikan tegangan sebanding
dengan dust density.
3.2.2.3
Perancangan Sensor DHT11
Sensor ini mudah untuk dioperasikan dimnaa pin digital
output pada sensor dihubungkan ke pin digital arduino, dengan memanfaatkan
library sensor tersebut sensor dapat
terbaca dan tidak membutuhkan proses kalibrasi terlebih dahulu Sensor DHT11
berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembapan, untuk lebih jelanya dapat dilihat
pada skema rangkain elektronika.
3.2.2.4 Perancnagan Sensor BMP180
Sensor ini
mengguunakan pin SDA/SCL pembacaan cukup mudah, dengan memanfaatkan library
sensor tersebut sensor dapat terbaca.
Perancangan dapat dilihat pada gambar III.3 pin SDA/SCL sensor dihubung ke pin
SDA/SCL pada Arduin Mega 2560. Sensor ini dapat membaca tekanan udara, suhu,
dan ketinggian suatu tempat. Supply sensor ini 3,3 volt jangan sekali-kali
menggunakan 5 volt karena dapat merusak sensor. Untuk lebih jelasnya dapat
melihat gambar skema rangkaian elektronika.
3.2.3
Perancangan Datalogger Sistem
Datalogger
ialah suatu metode perekaman atau penyimpanan data informasi dalam suatu
perangkat sehingga data yang direkam dapat kembali diolah. Pada perancangan
datalogger digunakan SD card module untuk tempat perekaman data informasi dari
sensor dan modolue RTC digunakan untuk pewaktuan sehingga data yang terekam
dapat dioleh sesuai waktu perekamannya. Untuk SD Card Module dihubung ke pin
MISO, MOSI, SCK, CS pin 50, 51, 52, 53 secara berturut-turut. Pin SDA/SCL pada
RTC module dihubung ke pin SDA/SCL pada Arduino Mega 2560. Dalam pengujian
datalogger, pada saat alat di hidupkan data akan otomatis tersimpan pada SD
Modolue sehingga peniliti dapat mengakses atau mengolah data yang telah
tersimpan. Data informasi sensor tersimpan dalam bentuk TextDocument.txt yang
bisa dibuka dengan notepad, notepad++.
Gambar
3.6 Hasil
pengujian datalogger sistem
3.2.4
Perancangan GSM/GPRS SIM900A
Pada
perancangan GSM/GPRS SIM900A pinnya
RX/TX dihubung ke Serial1 RX1/TX1
Arduino Mega 2560 . RX ke TX1 dan TX ke RX1. Penggunaan GSM/GPRS SIM900A dengan
AT Command. Pengujian perangkat ini dapat dilihat pada gambar III.11 dibawah
ini. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui kinerja GSM/GPRS SIM900A. Modul
dapat berfungsi dengan baik saat pengujian dengan serial monitor.
Gambar 3.7 Hasil
pengujian datalogger sistem
3.3 Perancangan Perangkat
Lunak
Setelah
proses perancangan sistem secara hardware, setelah tahap tersebut dilakukan
tahap perancangan perangkat lunak sistem. Ada beberapa bagian dalam perancangan
perangkat lunak.
Adapun
flowchart atau alur kerja sistem dapat
dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 3.8 Flowchart sistem
3.3.1 Perancangan Pemrograman Mikrokontroler.
Pemrograman
mikrokontroler digunakan bahasa C dalam membuat kode program IDE (Integrated
Development Environment) Arduino versi 1.6.6. Dengan memanfaatkan program IDE
Arduino Versi 1.6.6
Gambar 3.9 : Arduino IDE versi
1.6.6
3.3.2 Perancangan Webserver
Pada
perancangan website digunakan beberapa jenis bahasa pemrograman web diantaranya
aplikasi XMPP, notepad++, bahasa pemrograman MySql, HTML, PHP, jQuery, CSS
dimana setiap bahasa pemrogram tersebut memiliki penggunaan masing-masing. Database
adalah kumpulan informasi yang disimpan didalam komputer secara sistematik
sehingga dapat diperiksa menggunakan suatu program komputer untuk memperoleh
informasi dari basis data tersebut.
Gambar 3.10 : Blok diagram perancangan web server
3.3.3
Perancangan Pembuatan Database Server
Pada pembuatan database server
pada hal ini menggunakan perangkat lunak Phpmyadmin yang mana adalah sebuah
aplikasi open source yang berfungsi untuk memudahkan manajemen MySQL. Dengan
menggunakan phpmyadmin, anda dapat membuat database, membuat tabel, menginsert,
menghapus dan mengupdate data dengan GUI dan terasa lebih mudah.Adapun hasil
perancangan database server dapat dilihat pada gambar 3.11 dibawah ini dimana
terdapat beberapa kolom pada database
Gambar 3.11: Tampilan database server
3.3.2.3
Pembuatan Tampilan Layout Website
Pada perancangan website ada
beberapa aplikasi dan bahasa pemrograman yang digunakan seperti aplikasi XAMPP,
notepad++, bahasa pemrograman HTML, PHP, mySql, jQuery, JavaScript. Untuk
mengkases website diakses pada http://www.envimonitor.elvislab.com.
Gambar 3.12 : Tampilan layout website
4.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam implementasi atau
pengujian sistem dilakukan secara terpisah, bertahap dan dilakukan secara
keseluruhan. Pada tahap ini ada beberapa pengujian yang dilakukan antara lain sebagai berikut :
4.1
PENGUJIAN DAN KALIBRASI SENSOR
4.1.1 Sensor DHT11
4.1.1 Sensor DHT11
Pengujian
kalibrasi sensor DHT11 dilakukan untuk melihat sensor apakah sudah sesuai
dengan pembacaan, dimna sensor DHT11 membaca suhu dan kelembapan. Pengujian
dilakukan dengan membandingkan dengan alat pemanding sensor DHT11. Pengambilan
data dilakukan setiap selang waktu 1 menit, dengan menempatkan sensor pada
kondisi dan tempat yang sama. Pengujian dilakukan sebnayak 10 kali. Adapun
hasil pengujian sensor dapat diihat pada tabel 4.1 dibawah ini.
Tabel 4.1 Pengujian kalibrasi dan pembacaan sensor DHT11
Dari
hasil pengujian yang didapatkan sensor DHT11 dengan alat pembanding sudah
sesuai dilihat dari persentase kesalahan suhu dan kelembapan tidak terlalu
besar dan jauh selisihnya. Hal ini menuunjukkan bahwa sensor sudah dapat berfungsi dan bekerja dengan baik.
Gambar 4.1 : Pengujian sensor DHT11
4.1.2 Sensor BMP180
Pengujian kalibrasi sensor
BMP180 untuk melihat apakah dapat berfungsi dengan baik. Pengujian dilakukan
setiap selang 1 menit, dengan menempatkan sensor dan alat pembanding pada kondisi dan tempat yang sama, sensor BMP180 berfungsi untuk mengukur tekanan
udara. Pengujiannya kami lakukan di kantor BMKG Kota Makassar. Adapun hasil pengujian dari sensor BMP180
dapat dilihat pada tabel 4.2
Tabel 4.2 Tabel hasil pengujian sensor BMP180
Dari
hasil pengujian yang didapatkan berdasarkan dengan tabel 4.2, nilai pressure
yang didapatkan pada sensor BMP180 berkisar
1010.50-1010.75 hPa dan pada alat BMKG 1010,73-1010,75 hPa. Dari nilai
persentase kesalahan yang didapatkan
sangat kecil berkisar 0-0,2%. Hal ini menunjukkan sensor BMP180 yang
dikalibrasi sudah berfungsi dan bekerja dengan baik.
4.1.3 Sensor Gas MQ
Pengujian kalibrasi sensor gas
MQ dilakuakan apakah sensor dapat bekerja dan berfungsi dengan baik. Pengujian
bertujuan untuk melihat perubahan konsentrasi
sensor terhadap emisi kendaraan bermotor. Pengujian sensor dilakukan
dengan menempatkan semua sensor gas pada suatu ruangan dimana ruangan tersebut
berukuran 3x4x3 meter ruangan dibuat tertutup. Sensor gas MG berfungsi untuk
mengukur kadar konsentrasi gas dimana satuannya ppm. Karena kesulitan
mendapatkan alat pembanding dan harga setiap alat mahal dan kantor BMKG
Makassar belum juga mempunyai alat tersebut. Pengambilan data dilakukan dengan
memanfaatkan hasil pembuangan emisi dari kendaraan bermotor, untuk menimbulkan
gas emisi pencemaran udara.Adapun hasil pengujian kalibrasi sensor MQ sesuai
pada tabel 4.3 sebagai berikut :
Tabel 4.3 Pengujian kalibrasi dan
pembacaan sensor MQ
Pengambilan
data diambil setiap selang waktu 30 detik, pada saat kendaraan dinyalakan dan
dilakukan pengujian sebanyak 4 kali pada
kondisi dan tempat yang sama. Dari hasil pengujian pada tabel 4.3 respon
perubahan konsentrasi sensor MQ terhadap emisi dari kendaraan bermotor terjadi
kenaikan konsentrasi selama motor terus dinyalakan . Dari hasil pengujian
terlihat dari tabel respon setiap sensor berbeda terhadap emisi pembuangan
motor dimna gas CO memiliki perubahan grafik yang tinggi, lalu NO2, SO2 dan
terkecil gas O3 . Hal ini menunjukkan bahwa sensor sudah mampu bekerja dengan
baik.Gambar 4.2 : Pengujian Sensor MQ
4.1.4 Sensor Dust Sharp GP2Y1010AU0F
Pengujian sensor tersebut sama
dengan sensor MQ tetapi disini bukan motor yang digunakan untuk dimanfaatkan
emisinya tetapi asap pembakaran kertas, digunakan kertas karton. Pembakaran
kertas katon disesuaikan banyaknya pada saaat pengujian dan dilakukan sebanyak
5 kali, untuk mengukur kadar konsentrasi asap
satuannya ug/m3 .Pengujian ini bertujuan untuk melihat perubahan
konsentrasi sensor terhadap banyaknya kepekatan asap. Adapun hasil pengujian
kalibrasi sensor tersebut dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4.4 Pengujian kalibrasi dan pembacaan sensor dust sharp GPY
Dari hasil pengujian yang didapatkan
sesuai dengan tabel 4.4 jadi semakin
lama pembakaran maka konsentrasi sensor akan meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa
sensor sudah mampu bekerja dengan baik dan sesuai yang diharapkan.
Gambar 4.3 : Pengujian Sensor Dust Sharp GP2Y1010AU0F
4.2 PENGUJIAN KESELURUHAN SISTEM
Setelah melakukan berbagai tahapan
perancangan selanjutnya dalam implementasi
atau pengujian sistem pada
lingkungan perkotaan secara langsung. Dimana dalam pengujian ada beberapa
pengujian yang akan dilihat apa sistem berjalan secara baik. Pengujian
dilakukan di Pintu I Kampus Universitas Hasanuddin, sesuai dengan letak alat
pada website, lokasi sensor dapat dilihat pada website, pada saat alat dihidupkan data sensor yang telah
diolah oleh mikrokontroler Arduino mega
2560 akan disimpan pada SD Card Module lalu data akan dikirim ke database
server dan data sensor akan ditampilkan pada website (website bisa diakses pada http://www.envimonitor. elvislab.com).
Pada
saat alat dihidupkan sensor mulai membaca dan mikrokontroler mulai mengolah
data, hasilnya akan ditampilkan pada Display
LCD , data akan disimpan pada SD Card
Module ini bertujuan untuk perekaman data agar data dapat kembali diolah
sehingga jika terjadi gangguan pada jaringan data pengamatan tidak akan hilang
, setelah itu data akan dikirim ke database
server dan data akan ditampilkan pada webserver.
Setelah dilakukan pengujian alat dapat bekerja dengan baik dan dapat menyajikan
data informasi pada area yang diletakkan alat.
• 
Hasil database pada saat pengiriman
Hasil database pada saat pengirimanGambar 4.1 Hasil database saat pengiriman data
Dari hasil pengujian yang
dilakukan terlihat bahwa alat dapat megirim data ke server dan data sensor
masuk ke sistem database terlihat pada gambar 4.1, data masuk database berkisar
3-6 detik tergantung kecepatan jaringan GSM/GPRS, data juga masuk kedalam
sistem datalogger alat dan terlihat juga pada webserver data pada database
dapat ditampilkan dalam bentuk grafik. Setelah dilakukan pengujian sistem dapat
bekerja dengan baik dan dapat menyajikan data informasi pada area yang
diletakkan alat.
Berikut
hasil tampilan pada data sensor pada website
selama pengujian sistem sebagai berikut :
Gambar 4.2 Hasil Suhu Sensor DHT11
Gambar 4.3
Hasil Kelembapan Sensor DHT11
Gambar
4.4 Hasil Tekanan Udara sensor BMP180
Gambar 4.5
Hasil Partikulat Matter 10
Gambar 4.6
Hasil gas CO MQ-7
Gambar 4.7 Hasil Gas NO2 MQ-135
Gambar 4.8
Hasil gas SO2 MQ-136 Gambar 4.9 Hasil gas 03 MQ-131
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Setelah
melakukan perancangan dan pembuatan sistem, kemudian dilakukan pengujian dan
analisa, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Hasil
perancangan dan pengkalibrasian sensor yang telah diperoleh dapat bekerja
dengan baik dan nilai dari setiap sensor dapat ditampilkan pada website sebagai
sistem pengamatan.
2. Hasil
perancangan sistem database server dan sistem datalogger pada alat dapat
berfungsi dengan baik. Sehingga data dapat direkam untuk bisa diolah kembali dan juga untuk
meminilasir kehilangan data pada saat kehilangan jaringan komputer.
3. Sistem
yang telah dibuat dapat sudah difungsikan secara keseluruhan dan dapat
diimplementasikan di lingkungan perkotaan.
5.2 SARAN
Adapun saran dari peniliti untuk
memperbaiki kinerja dari sistem pemanataun indeks kualitas udara dan profil
cuaca berbasis web sebagai berikut :
1.
Penggunaan alat sebaiknya
diimplementasikan keseluruh area dikota yang dianggap perlu untuk dilakukan
pengamatan.
2.
Tampilan casing dari alat
sebaiknya dirancang dengan baik sehingga alat dapat tahan terhadap panas dan
air, sehingga tidak merusak alat.
3.
Sistem perlu ditambah
lagi sensor-sensor agar sistem dapat mengolah semua parameter cuaca dan
kualitas udara.
4.
Untuk penelitian
kedepannya pengujian sensor gas dibandingkan lagi dengan alat sebenarya.
Daftar Pustaka
[1] Bagus, Hari S.2012.Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C. Yogyakarta: Andi
Yogyakarta.
[2] Firmansyah,
Saftari.2015.Proyek Robotik Keren dengan Mikrokontroler
Arduino.Jakarta: PT. Gramedia
[3] Foenadioen dan
Prakoso, Samuel.2007.Pengembangan Aplikasi Web
Database Menggunakan Java Server Page. Yogyakarta:Andi Yogyakarta.
[4] Irwanto,
Djon.2007.Membangun Oriented Software
dengan Java dan Object Database.Jakarta: Gramedia.
[5] Syahwil,Muhammad.2013.Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino.Yogyakarta: Andi
Yogyakarta.
[6] Sudjadi.2005. Teori dan Aplikasi Mikrokontroler. Yogyakarta:
Graha Ilmu.
[7] http://thepolyscope.com/en/weather-station-powered-with-arduino.html
diakses pada 11 November 2015 pukul 20.15 wita
[8] http://baskarapunya.blogspot.jp/2013/05/mq-7-sensor-gas-co.html diakses pada 27 November 2015 pukul 14.20
wita
[11] http://forum.mysensors.org/topic/147/air-quality-sensor diakses pada 27 Desember 2015 pukul 15.00
[12] http://www.lenntech.com/calculators/ppm/converter-parts-per-million.htm diakses pada 2 Januari 2016 pukul 21.00
wita
[13] http://sensorapp.net/sharp-dust-sensor-and-arduino/ diakses pada 3 Januari 2016 pukul 20.05
wita
[14] http://blog.iteadstudio.com/sim908-module-gpsgsm-starting-guide/ diakses pada 17 Januari 2016 pukul 12.04
Muanzir Yusuf-D41111295
Fakultas Teknik
Jurusan Elektro
Teknik Komputer
Kendali & Elektronika
 |
Muhammad Zaid Bachtiar
Fakultas Teknik Jurusan Elektro
Teknik
Komputer Kendali & Elektronika
0 komentar:
Posting Komentar