ALAT UKUR SUHU, CAHAYA, DAN KEBISINGAN RUANG PEMBELAJARAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER UNTUK BADAN KENDALI MUTU AKADEMIK (BKMA-UMM) TUGAS AKHIR Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh :
ACHMAD SYARIEF 201110370311309
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
ALAT UKUR SUHU, CAHAYA, DAN KEBISINGAN RUANG PEMBELAJARAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER UNTUK BADAN KENDALI MUTU AKADEMIK (BKMA-UMM) TUGAS AKHIR Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh :
ACHMAD SYARIEF 201110370311309
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016 i
ii
iii
iv
ABSTRAK Dalam dunia pembelajaran tingkat universitas, sangatlah berbeda dengan tingkat sekolah menengah pertama ataupun sekolah menengah atas. Universitas Muhammadiyah Malang telah mendirikan Badan Kendali Mutu Akademik (BKMA) yang menangani pengendalian mutu maupun akademik. Untuk meningkatkan kualitas belajar mengajar, BKMA melakukan monitoring terhadap segala mutu yang harus dilakukan secara berkala termasuk untuk ruang belajar mengajar. Bagian yang harus dimonitoring termasuk didalam standart adalah suhu ruang, kelembapan, pencahayaan, dan juga kebisingan dari ruang pembelajaran. Untuk menerapkan sistem diatas dibutuhkan Board Arduino yang berfungsi sebagai sistem control pengambilan data oleh sensor dan terhubung ke jaringan melalui board ethernet shield yang dipasangkan pada board arduino. Terdapat sistem 4 sensor yang berfungsi untuk pengambilan data yaitu keypad sebagai pengambil data nama ruang yang akan dilakukan pengukuran, sensor DHT11 sebagai pengambil data suhu dan kelembapan ruang, sensor LDR sebagai pegambil data intensitas cahaya dalam ruang, dan juga sensor suara analog sebagai pengambil data kebisingan dari ruang.
Kata kunci: BKMA, Arduino Uno, monitoring, ethernet shiled, sensor DHT11, sensor LDR, sensor suara analog.
v
ABSTRACT
In the universities context of study, its totally different with Junior High School, or Senior High School. University of Muhammadiyah Malang has founded the academic of quality control agency or Badan Pengendali Mutu Akademik called as (BKMA), specially handles the academic quality control in the University. In order to increase the quality of teaching and learning process, BKMA is monitoring to all kinds of
quality that should be done regularly
includes the classroom. The special part must be monitored into the standart of quality are the room temperature, the humidity, the lighting, also the noise of the classroom sound. The topics of the discussion in this study are monitoring the room temperature, the humidity, the lighting, also automatically the noise of classroom which is directly recorded into databbase server which is reporting the results of evaluation of each classroom. There are 4 systems sensor function for loading the data which is the keypad as decision makers name data space will be done by measurement, DHT11 sensor as decision makers data space temperature and humidity, LDR sensors as decision makers in the light intensity data space, and also analog sound sensor as decision makers noise data from the classroom.
Keywords: BKMA, Arduino Uno, Ethernet shiled, DHT11 sensor, LDR sensors, analog sounds sensor.
vi
LEMBAR PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Maka dari itu saya menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Allah SWT. Sungguh besar kuasa-Mu yang telah menjadikanku hingga seperti ini.
2.
Rasulullah Muhammad SAW. sebagai imam dan penuntun menuju AlJannah.
3.
Kedua orang tua, Bapak Helmy dan Ibu Fatchiyah dan keluarga besar dengan do’a dan dukungannya yang tiada henti untuk saya.
4.
Bapak Agus Eko Minarno dan Bapak Galih Wasis Wicaksono selaku pembimbing tugas akhir.
5.
Bapak Yuda Munarko, M.Sc selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang.
6.
Teman-teman BKMA, mbak Krisdiana, mas Angga, mas Hendri, dan mas Hendra yang juga ikut membantu melancarkan proses pengerjaan tugas akhir ini.
7.
Bapak Ibu Dosen Teknik Informatika yang selalu memotivasi kami dan mengerjakan Tugas Akhir saya.
8.
Sahabat-sahabatku dari kelas “G” informatika angkatan 2011 yang namanya tak bisa disebutkan satu – persatu terima kasih banyak atas semua waktu, doa dan dukungannya.
9.
Teman-teman seperjuangan yang ikut membantu pengerjaan Tugas Akhir.
10. Sahabat karib sejak kecil, Moh.Farid yang ikut mengganggu dan mendoakan agar cepat selesai kuliah agar dapat segera menyusul menuju pelaminan. 11. Teman baik yang terpisah karena jarak jauh namun selalu dekat dalam do’a yang selalu mendukung dan memberikan semangat. 12. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir baik berupa bantuan dalam pengerjaan maupun bantuan melalui doa yang akhirnya tugas ini dapat terselesaikan dengan baik.
vii
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: “Alat Ukur Suhu, Cahaya, Dan Kebisingan Ruang Pembelajaran Menggunakan Mikrokontroller Untuk Badan Kendali Mutu Akademik (BKMA-UMM)”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi analisis kebutuhan sistem, perancangan sistem, implementasi sistem monitoring menggunakan Arduino Uno, melakukan pengujian pada sistem yang sudah dibangun dan direncanakan, dan juga membandingkan hasil yang didapat dari sensor yang dibangun dengan sensor pabrikan. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih ada kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan ke depan.
Malang, 30 Oktober 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ..................................... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iii ABSTRAK ............................................................................................................ iv ABSTRACT ........................................................................................................... v LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................. vii KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1
Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3
Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4
Tujuan ....................................................................................................... 3
1.5
Metodologi ............................................................................................... 3
1.5.1
Studi literatur..................................................................................... 3
1.5.2
Perancangan Sistem dan Analisa Kebutuhan .................................... 4
1.5.3
Implementasi ..................................................................................... 4
1.5.4
Pengujian sistem dan Analisa............................................................ 5
1.5.5
Pembuatan Laporan........................................................................... 5
1.6
Sistematika Penulisan ............................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 7 2.1
Standart Ruang Kelas/Ruang pembelajaran ............................................. 7
2.2
Penelitian Sensor ...................................................................................... 8
2.3
Arduino ................................................................................................... 10
2.1.1
Hardware Arduino .......................................................................... 11
2.1.2
Software .......................................................................................... 13
2.1.3
Arduino Shield ................................................................................ 14
2.1.4
LCD Display ................................................................................... 15
ix
2.1.5 2.2
Sensor .............................................................................................. 16
Komponen-komponen Elektronika ........................................................ 16
2.2.1
Resistor............................................................................................ 16
2.2.2
Sound Sensor................................................................................... 18
2.2.3.
Keypad 4x4 ..................................................................................... 19
BAB III PERANCANGAN SISTEM ................................................................ 21 3.1
Analisis Sistem ....................................................................................... 21
3.2
Analisis Kebutuhan Sistem..................................................................... 21
3.3
Perancangan Sistem ................................................................................ 22
3.3.1 3.4
Perancangan Perangkat Keras ......................................................... 22
Flowchart ................................................................................................ 26
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN .............................................. 28 4.1
Implementasi .......................................................................................... 28
4.1.1
Skema Pembuatan Sensor ............................................................... 28
4.1.2
Setup dan Deklarasi Sensor............................................................. 30
4.1.2
Implementasi Sensor ....................................................................... 32
4.2
Skenario Pengujian Sistem ..................................................................... 35
4.2.1
Pengujian Hasil Perbandingan Alat ................................................. 37
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 42 5.1
Kesimpulan ............................................................................................. 42
5.2
Saran ....................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 43
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1
Rancangan Sistem Sensor Ruangan .............................................................. 4
Gambar 2.1
Arduino Uno[11] ......................................................................................... 12
Gambar 2.2
Arduino Integrated Development Environment (IDE) ........................ 13
Gambar 2.3
Struktur Program Arduino .......................................................................... 14
Gambar 2.4
Arduino Ethernet Shield Tampak Depan[12] ....................................... 15
Gambar 2.5
LCD Display Arduino .............................................................................. 15
Gambar 2.6
Sensor DHT11[13] ................................................................................... 16
Gambar 2.7
Jenis Fixed Resistor[10] .......................................................................... 17
Gambar 2.8
Jenis LDR[14] ........................................................................................... 17
Gambar 2.9
Analog Sound Sensor............................................................................... 18
Gambar 2.10
Keypad 4x4 ................................................................................................. 20
Gambar 3.1
Rangkaian Perangkat/alat ........................................................................ 22
Gambar 3.2
Pemasangan Ethernet Shield pada Arduino Uno ................................. 23
Gambar 3.3
Rangkaian Arduino Uno dengan Keypad Shield ................................. 24
Gambar 3.4
Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor DHT11 ................................. 25
Gambar 3.5
Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor Cahaya ................................. 25
Gambar 3.6
Rangkaian sensor suara analog ............................................................... 26
Gambar 3.7
Flowchart .................................................................................................... 26
Gambar 4.1
Skema Rancangan Alat Sensor ................................................................... 28
Gambar 4.2
Deklarasi Keypad ........................................................................................ 30
Gambar 4.3
Setup Pada ethernet shield .......................................................................... 30
Gambar 4.4
Setup LCD .................................................................................................. 31
Gambar 4.5
Setup Sensor DHT11 .................................................................................. 31
Gambar 4.6
Setup LDR .................................................................................................. 31
Gambar 4.7
Program Void Setup .................................................................................... 32
Gambar 4.8
Program Void Loop .................................................................................... 33
Gambar 4.9
Perhitungan Sensor LDR ............................................................................ 33
Gambar 4.10
Deklarasi Sensor Suara ............................................................................... 34
Gambar 4.11
Perhitungan Kebisingan .............................................................................. 34
Gambar 4.12
Pembacaan Sensor DHT11 ......................................................................... 34
Gambar 4.13
Penulisan Hasil Output ke LCD .................................................................. 35
Gambar 4.14
Input ke Database ....................................................................................... 35
Gambar 4.15
Hasil Pengukuran Ruang 313 pada layar serial .................................... 36 xi
Gambar 4.16
Hasil pengukuran ruang 313 pada alat .................................................. 36
Gambar 4.17
Hasil yang telah dimasukkan dalam database ...................................... 37
Gambar 4.18
Sensor suhu dan kelembapan .................................................................. 38
Gambar 4.19
Sensor Cahaya ............................................................................................. 38
Gambar 4.20
Sensor kebisingan ..................................................................................... 39
Gambar 4.21
Hasil pengukuran cahaya saat pelapis dipindahkan. ............................ 40
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Ringkasan Arduino Uno[11] ................................................................. 12
Tabel 2.2
Ringkasan DHT11[13] .......................................................................... 16
Tabel 4.1
Hasil Pengujian Sensor Suhu dan Kelembapan .................................... 39
Tabel 4.2
Hasil Pengujian Sensor Cahaya ............................................................ 39
Tabel 4.3
Hasil Pengujian Sensor Kebisingan ...................................................... 40
xiii
DAFTAR PUSTAKA [1]
Krisno B, Moch. Agus., 2014. STANDAR MUTU SPMI Universitas Muhammadiyah Malang.
[2]
Aosong (Guangzhou) Electronics Co., 2011. “Temperature and Humidity Module. DHT11 Product Manual,” lembar data DHT11.
[3]
Aosong (Guangzhou) Electronics Co., 2011. “Temperature and Humidity Module. AM2302 Product Manual,” lembar data DHT22.
[4]
Hendra Saptadi, Arief ., 2014. "Perbandingan Akurasi Pengukuran Suhu dan Kelembaban Antara Sensor DHT11 dan DHT22 Studi Komparatif pada Platform ATMEL AVR dan Arduino" Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto.
[5]
Attar, Muhammad., 2014, "KENYAMANAN TERMAL RUANG KULIAH
DENGAN
PENGKONDISIAN
BUATAN"
Universitas
Hasanuddin Makassar. [6]
Sopacua, Venty., 2014. "Sistem Kontrol Entitas", Universitas Pattimura Ambon
[7]
Kharis,. 2013. “Rancang Bangun Sistem Deteksi Kebisingan Sebagai Media Kontrol Kenyamanan Ruangan Perpustakaan”, Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga Yogyakarta.
[8]
Kadir,
Abdul.
Mikrokontroler
2012. dan
Panduan
Praktis
Pemrogramannya
Mempelajari Menggunakan
Aplikasi Arduino.
Yogyakarta. C.V. ANDI OFFSET. [9]
Istiyanto, J. E. (2014). Pengantar Elektronika & Simulasi Instrumentasi. Yogyakarta: C.V ANDI OFFEST.
[10]
Solenoid. 2015. Solenoid Valve Information. Diakses 18 Desember 2015. http://www.solenoid-valve-info.com.
[11] Arduino. 2015. Arduino Uno. Diakses 30 Oktober 2015. https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno [12]
Arduino. 2015. Arduino ethernet shield. Diakses 30 September 2015. https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield
[13] Arduino. 2015. DHT11 Temperature and Humidity Sensor. Diakses 16 43
Desember 2015. http://playground.arduino.cc/main/DHT11Lib [14] KHO, Dickson. Pengertian LDR. teknikelektronika.com, 2016. [15]
Surjono, H. D. 2007. Elektronika : Teori dan Penerapan. Jember. Penerbit Cerdsas Ulet Kreatif.
[16]
Tooley,
Mike. 2003. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi.
Penerbit Airlangga. Jakarta.
44
