Membaca dan Merekam Data dari Sensor

  Membaca dan Merekam Data dari Sensor    Pendahuluan  Pada bagian ini akan dibahas mengenai contoh akuisisi data secara real time dari sensor yang  terhubung dengan komputer melalui jalur USB. Pada contoh kasus ini digunakan sensor DHT11  yang  akan  mengirimkan  data  suhu  dan  kelembaban  udara  (RH)  secara  berkala.  Data  yang  dikirim kemudian akan dibaca dan disimpan menggunakan program visual basic dan selanjutnya  data akan ditampilkan dalam bentuk grafik untuk visualisasi.    Skema Rangkaian  Gambar  1    menunjukkan  skema  rangkaian  sensor  DHT11  yang  terhubung  dengan  mikrokontroler  Arduino  Uno.  Sensor  ini  memiliki  4  pin/kaki  yaitu  Vcc,  Data‐signal,  GND1,  dan  GND2.  Pin  Vcc  dihubungkan  dengan  sumber  tegangan  3.3  Volt,  pin  GND1  dan  GND2  dihubungkan dengan ground, dan pin Data‐signal dihubungkan pada digital pin yang akan kita  gunakan untuk membaca data dari sensor. Selanjutnya mikrokontroler Arduino akan terhubung  dan berkomunikasi dengan komputer melalui jalur USB.   

    Gambar 1. Skema rangkaian untuk pembacaan sensor DHT11.    1   

Program pada mikrokontroler Arduino  Berikut  ini  adalah  list  program  pada  mikrokontroler  Arduino.  Untuk  sensor  DHT11  ini  telah  tersedia  library  program  DHT11.h.  Sebagaimana  ditunjukkan  pada  skema  rangkaian  pada  Gambar  X,  pada  contoh  ini  digunakan  pin  digital  4  untuk  pembacaan  data.  Untuk  update  pembacaan  data  dilakukan  setiap  3  detik.  Untuk  mengubahnya  bisa  dilakukan  dengan  mengubah  nilai  variable  ‘update_time’sesuai  dengan  interval  yang  diinginkan  (dalam  millisecond).   /* Program pembacaan suhu dan RH dengan sensor DHT11 */ #include int pin=4; DHT11 dht11(pin); long cur_time, time0; int update_time=3000; float cur_Temp, cur_RH; void setup(){ Serial.begin(9600); cur_time=millis(); time0=millis(); } void loop(){ int err; float temp, humi; while ((millis()-cur_time)< update_time){ if((err=dht11.read(humi, temp))==0){ cur_Temp=temp; cur_RH=humi; } delay(DHT11_RETRY_DELAY); //delay for reread } // Update Sensor Data: Serial.print(millis()-time0); Serial.print(","); Serial.print(cur_Temp); Serial.print(","); Serial.print(cur_RH); Serial.println(); cur_time=millis(); } 2   

Program Visual Basic pembacaan dan perekaman data dari sensor    Pemrograman  dengan  Visual  Basic  diawali  dengan  membuat  desain  layout  tampilan  seperti  pada  Gambar 2 untuk menampilkan data hasil pembacaan  dari sensor DHT11 yang dikirim dalam format text.   Tampilan  antarmuka    terdiri  dari  TextBox  untuk  menampilkan  data  Kelembaban  dan  Suhu  ,  sebuah  tombol    CommandButton    untuk  mengakhiri  program,  dan  MsChart  untuk  menampilkan  grafik  secara  real time.  

  Gambar 2. Desain layout untuk menampilkan data pembacaan sensor  Langkah  selanjutnya  adalah  penulisa  kode  program  sesuai  kebutuhan  fungsional  tampilan.  Pada  saat  program dijalankan VB akan mengaktifkan jalur komunikasi serial melalui Port Comm 4 dengan perintah  sebagai berikut :                   

Private Sub Form_Load() With MSComm1 If .PortOpen Then .PortOpen = False .CommPort = 4 .Settings = "9600,N,8,1" .DTREnable = True .RTSEnable = True .RThreshold = 1 .SThreshold = 0 .PortOpen = True End With With Text1 .BackColor = vbWhite .Locked = True .Text = "" End With End Sub

 

3   

Selanjutnya  diperlukan  perintah  untuk  membaca  data  dari  file  dengan  nama  “dataku.txt”    dan  menampilkannya dalam bentuk grafik dengan kode program berikut :  Private Sub MSComm1_OnComm() Dim strInput As String Dim str() As String Dim nfile As String Static strBuffer As String Dim boComplete As Boolean Dim intPos As Integer Dim t(1000), h(1000), s(1000), jr, j '------------Membaca data untuk grafik---------------------jr = 0 Open App.Path + "\dataku.txt" For Input As #1 Do Until EOF(1) jr = jr + 1 Input #1, t(jr), h(jr), s(jr) Loop Close #1 '-------------Menampilkan Grafik----------------------------Grafik.Visible = True With Grafik .Refresh .RowCount = jr .ColumnCount = 2 For j = 1 To jr .Row = j: .RowLabel = "" .Column = 1: .Data = h(j): .ColumnLabel = "Kelembaban" .Column = 2: .Data = s(j): .ColumnLabel = "Suhu" Next j End With Open App.Path + "\dataku.txt" For Append As #3 With MSComm1 '-----------------test data masuk--------------Select Case .CommEvent Case comEvReceive ' Pembacaan data ' Terima dan tambahkan ke buffer strInput = .Input strBuffer = strBuffer & strInput Do ' Pengecekan apakah input ke buffer sudah lengkap ' NOTE: pengirim data berhenti tiap ada code Carriage Return intPos = InStr(strBuffer, vbCrLf) If intPos <> 0 Then  

4   

' Rekord data lengkap ' Ekstrak data ke buffer strInput = Mid$(strBuffer, 1, intPos - 1) str = Split(strInput, ",") Text1.Text = CInt((Val(str(0) - 521) / 1000)) Text2.Text = str(1) Text3.Text = str(2) Write #3, Val(Text1.Text), Val(Text2.Text),Val(Text3.Text) ' Pengecekan keberadaan data lain di buffer If intPos + 1 < Len(strBuffer) Then ' Pengiriman data ke awal buffer ' kembali ke looping strBuffer = Mid(strBuffer, intPos + 2) Else ' tidak ada data di buffer ' selesai strBuffer = "" boComplete = True End If Else ' Pembacaan rekord selesai ' Keluar boComplete = True End If Loop Until boComplete = True End Select End With 'MSComm1 Close #3 End Sub  

Perintah untuk menghentikan program yang tersimpan pada tombol dengan tulisan STOP. Private Sub Save_Click() End End Sub

5   

Perintah penambahan data bila TextBox penampil suhu nilainya berubah.

Private Sub Textbox1_Change() If InStr(Textbox1.Text, Chr(42)) = 0 Then Open "dataku.txt" For Append As #1 Print #1, Textbox1.Text Close #1 Else End If End Sub   Setelah  seluruh  kode  program  selesai  diketik  selanjutnya  adalah  menjalankan  program  untuk  mengetahui apakah desain layout telah sesuai dengan rancangan tampilan yang diharapkan.  Gambar 3  menunjukkan tampilan program pada saat dijalankan. 

  Gambar 3. Tampilan program pada saat berjalan (Running mode)   

 

6   

 

Mengirim Perintah dari Komputer ke  Aktuator    Pendahuluan  Pada bagian ini akan dibahas mengenai komunikasi computer dengan perangkat (device) lain.  Dalam contoh kasus ini, komputer akan dihubungkan dengan Mikrokontroler Arduino Uno dan  beberapa LED. Komputer akan mengirimkan perintah sehingga dapat mengatur penyalaan LED  sesuai dengan pola‐pola tertentu yang telah ditetapkan sebelumnya.    Skema Rangkaian  Gambar  4  menunjukkan  rangkaian  yang  digunakan  dalam  contoh  ini.  Tiga  buah  LED  (kuning,  hijau dan merah) dihubungkan dengan pin digital (2,3, dan 4) sebagai output. Untuk membatasi  arus  bisa  ditambahkan  resistor  220  –  330  ohm.  Perlu  dipastikan  bahwa  polaritas  (positif  dan  negatif)  dari  LED  tidak  terbalik.  Selanjutnya  mikrokontroler  Arduino  akan  terhubung  dan  berkomunikasi dengan komputer melalui jalur USB.   

    Gambar 4. Skema rangkaian penyalaan LED sesuai perintah dari komputer.  7   

  Program pada mikrokontroler Arduino  Pada  contoh  ini,  Mikrokontroler  Arduino  diprogram  agar  ketika  menerima  perintah  dari  computer,  maka  Arduino  akan  mengatur  penyalaan  LED  sesuai  dengan  pola  yang  telah  ditetapkan sebalumnya. Ada 6 (enam) nilai input dan pola penyalaan LED yang digunakan dalam  contoh ini sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel XI.    Tabel 1. Input dan pola penyalaan LED  Input  ‘1’ – (angka 1)  ‘2’ – (angka 1)  ‘3’ – (angka 1)  ‘4’ – (angka 1)  ‘5’ – (angka 1) 

Pola penyalaan LED  LED merah ON; LED lainnya OFF  LED merah ON; LED lainnya OFF  LED merah ON; LED lainnya OFF  Semua LED ON  Semua LED ON dan OFF secara serentak dalam interval tertentu   (berkedip atau blinking)  Semua LED OFF 

Karakter lain    Berikut ini list program yang digunakan pada mikrokontroler Arduino.   

/* Program Penyalaan LED berdasarkan perintah dari Komputer */ int led_Red = 4; int led_Green = 3; int led_Yellow = 2; void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode (led_Red, OUTPUT); pinMode (led_Green, OUTPUT); pinMode (led_Yellow, OUTPUT); } void loop(){ while (Serial.available() == 0); int command = Serial.read()-'0'; switch (command){ case 1 : //Input ‘1’ --> Red LED ON while (Serial.available() == 0) { digitalWrite(led_Red,HIGH); } digitalWrite(led_Red,LOW); break; 8   

case 2 :

// Input ‘2’ --> Green LED ON while (Serial.available() == 0) { digitalWrite(led_Green,HIGH); } digitalWrite(led_Green,LOW); break;

case 3 :

// Input ‘3’ --> Yellow LED ON while (Serial.available() == 0) { digitalWrite(led_Yellow,HIGH); } digitalWrite(led_Yellow,LOW); break;

case 4 :

// Input ‘4’ --> All LED ON while (Serial.available() == 0) { digitalWrite(led_Red,HIGH); digitalWrite(led_Green,HIGH); digitalWrite(led_Yellow,HIGH); } digitalWrite(led_Red,LOW); digitalWrite(led_Green,LOW); digitalWrite(led_Yellow,LOW); break;

case 5 :

//Input ‘5’ -->Yellow LED Blinking Blinking_LED(); break;

default : // for other Input --> All LED Off digitalWrite(led_Red,LOW); digitalWrite(led_Yellow,LOW); digitalWrite(led_Green,LOW); command = 0; } } void Blinking_LED() { while (Serial.available() == 0) { digitalWrite(led_Red,HIGH); digitalWrite(led_Green,HIGH); digitalWrite(led_Yellow,HIGH); delay (100); digitalWrite(led_Red,LOW); 9   

digitalWrite(led_Green,LOW); digitalWrite(led_Yellow,LOW); delay(100); } digitalWrite(led_Red,LOW); digitalWrite(led_Yellow,LOW); digitalWrite(led_Green,LOW); return; }

    Program Visual Basic pembacaan data dari sensor    Pemrograman  dengan  Visual  Basic  diawali  dengan  membuat  desain  layout  tampilan  kontrol  aktuator  seperti  pada  Gambar  5.  Combo  Box  digunakan  untuk  memilih  jalur  komunikasi  yang  digunakan  oleh  program VB sesuai dengan jalur komunikasi yang aktif pada Arduino.  Beberapa tombol  lain disediakan  untuk    mengaktifkan  aktuator  yang  terhubung  dengan  3  buah  lampu  LED.    Sebuah  tombol  dengan  tulisan  CLOSE  disediakan  untuk  menutup  komunikasi,  dan  tombol  dengan  tulisan  SELESAI  digunakan  untuk mengakhiri program. 

  Gambar 5. Desain layout untuk tampilan komunikasi kontrol aktuator    Langkah awal saat program dijalankan adalah pencarian jalur komunikasi serial yang tersedia. Perintah  untuk mencari dan menghubungkan jalur komunikasi serial adalah sebagai berikut :                  10   

    ' -----------------Mencari Port COM yang aktif-------------    Dim InBuffStr As String   Dim flagBlink As Boolean       Private Sub Form_Load()   For i = 1 To 40 On Error Resume Next   MSComm1.CommPort = i   On Error Resume Next   MSComm1.PortOpen = True   On Error Resume Next   MSComm1.PortOpen = False     If Err.Number = 0 Then   cmbComPort.AddItem ("COM" + Str(i))   End If   Next i     With MSComm1   .Handshaking = comNone .InputMode = 0   .InputLen = 0   .RThreshold = 1   .RTSEnable = False   .Settings = "9600,n,8,1"   .SThreshold = 1   .PortOpen = False   End With   For i = 0 To 5   lblLED(i).BackColor = vbWhite   Next i   MSComm1.Output = "*"   disableButton   End Sub         Private Sub MSComm1_OnComm()   Dim InBuff As String Select Case MSComm1.CommEvent   Case comEvReceive ' Menerima RThreshold # char.   End Select   End Sub           11   

  '-------------Membuka koneksi ke PORT : COM--------------    Private Sub cmdOpenCom_Click()   PortNum = Val(Mid$(cmbComPort.Text, 4))   If cmdOpenCom.Caption = "OPEN" Then If PortNum > 0 Then   MSComm1.CommPort = PortNum   MSComm1.PortOpen = True   cmdOpenCom.Caption = "CLOSE"   enableButton   End If   Else   If cmdOpenCom.Caption = "CLOSE" Then   MSComm1.PortOpen = False   cmdOpenCom.Caption = "OPEN"   disableButton End If     End If   End Sub       ' -----------------Tombol SELESAI   Private Sub Command1_Click()   Call cmdLED_Click(5)   End   End Sub     Kode program untuk mengatur  fungsi masing‐masing tombol kontrol  adalah sebagai berikut :         '--------------- Me-Nonaktifkan semua tombol lampu     Public Sub disableButton() For i = 0 To 5   cmdLED(i).Enabled = False   Next i   End Sub         '--------------- Mengaktifkan semua tombol lampu     Public Sub disableButton() For i = 0 To 5   cmdLED(i).Enabled = True   Next i   End Sub       12   

    ‘------------Tombol pengatur nyala lampu LED--------------  Private Sub cmdLED_Click(Index As Integer)   Dim x   MSComm1.Output = Str(Index + 1)   If Index = 0 Then 'Bila tombol merah ditekan   lblLED(0).BackColor = vbRed   lblLED(1).BackColor = vbWhite   lblLED(2).BackColor = vbWhite   End If 'Bila tombol hijau ditekan   If Index = 1 Then   lblLED(0).BackColor = vbWhite   lblLED(1).BackColor = vbGreen   lblLED(2).BackColor = vbWhite   End If 'Bila tombol kuning ditekan   If Index = 2 Then lblLED(0).BackColor = vbWhite   lblLED(1).BackColor = vbWhite   lblLED(2).BackColor = vbYellow   End If   If Index = 3 Then 'Bila semua LED dinyalakan   lblLED(0).BackColor = vbRed   lblLED(1).BackColor = vbGreen   lblLED(2).BackColor = vbYellow   End If 'Bila Semua LED berkedip   If Index = 4 Then     lblLED(0).BackColor = vbRed   lblLED(1).BackColor = vbGreen lblLED(2).BackColor = vbYellow     End If   If Index = 5 Then 'Bila semua LED dimatikan   lblLED(0).BackColor = vbWhite   lblLED(1).BackColor = vbWhite   lblLED(2).BackColor = vbWhite   End If   End Sub         Gambar 6 menunjukkan tampilan program pada saat dijalankan.  Gambar 6(a) menunjukkan  tampilan  pada  saat  tombol    “LED  2”    (lampu  hijau)  diaktifkan,  sedangkan  Gambar  6(b)  menunjukkan  tampilan  pada  saat    tombol  “Semua  Menyala”  diaktifkan.    Tampilan  pada  antar  muka  VB  menampilkan  kondisi  nyata  status  lampu  LED  yang  terhubung  dengan  Arduino  (kecuali    tampilan  pada  menu  “Semua  Berkedip”).    13   

   

  (a) 

  (b)  Gambar 6. Tampilan antar muka kontrol lampu LED pada mode berjalan. 

 

14