JURNAL TUGAS AKHIR (SF 091321)
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM PENGENDALI DAN MONITORING SECARA ”LIVE STREAMING” PADA GERBANG DAN PERALATAN LISTRIK RUMAH BERBASIS WEB Achmad Arif Alfin1), Lila Yuwana2) Mahasiswa Jurusan Fisika ITS-Surabaya. *E-mail:
[email protected] 2) Staf Pengajar Jurusan Fisika FMIPA ITS-Surabaya. 2012 1)
Abstrak Telah dilakukan pembuatan sistem pengendalian dan monitoring secara ”live streaming” pada gerbang dan peralatan listrik rumah berbasis web. Pada tugas akhir ini dirancang sebuah mini plant untuk memodelkan bangunan dan kelengkapan rumah yang terdiri dari lampu, kipas, dan pintu gerbang. Sistem pemantauan dan pengendalian dirancang secara nirkabel dengan memanfaatkan teknologi internet.Data monitoring pada tugas akhir ini berupa suhu ruang, pencahayaan ruang, dan video live streaming. Data Keluaran sensor suhu dan pencahayaan ruang akan diproses oleh mikrokontroler ATMega16 yang selanjutnya dikirim melalui komunikasi serial dengan usb yang disambungkan ke computer server sehingga dapat ditampilkan ke halaman web user. Data recording video dikirim langsung ke database sever melalui komunikasi usb. Berdasarkan hasil penelitian, sistem ini dapat bekerja dengan baik. Kata Kunci:Internet, Komunikasi Serial, USB , Web.
I.Pendahuluan Pada saat ini, kemajuan di bidang teknologi dan informasi sangatlah pesat, sehingga banyak hal-hal baru berkembang dalam bidang teknologi dan informasi.Beberapa contohnya adalah mengenai sistem kendali dan internet.Sistem kendali merupakan suatu kumpulan alat untuk mengendalikan dan mengatur keadaan dari suatu sistem.Sedangkan internet sudah bukan menjadi hal yang baru lagi, dengan internet
kita bisa mengakses dan mengetahui apapun dan dimanapun. Dengan memanfaatkan kemajuan teknologi yang ada saat ini, kita dapat memadukan kedua hal tersebut untuk pengendalian pada pintu gerbang dan peralatan listrik rumah seperti lampu, dan kipas serta melakukan monitoring dengan kamera secara live streaming meskipun dari jarak yang sangat jauh sekalipun selama kita masih terhubung dengan internet. Hal ini dilakukan selain untuk alasan kemudahan, juga untuk alasan
keamanan, sehingga kita tidak perlu takut lagi ketika akan meniggalkan rumah untuk waktu yang lama, karena kita tetap dapat memantau kondisi rumah dan mengendalikannya dari jarak jauh. Banyak sekali kemajuan teknologi yang berkembang untuk memberikan kemudahan dalam pengamatan dan pengaturan pada kondisi rumah. Dalam tugas akhir ini dibuatlah sistem pengendalian dan monitoring secara “Live Streaming” pada gerbang dan peralatan listrik rumah berbasis webyang dapat diakses melalui jaringan internet dengan media web browser. II. Tinjauan Pustaka 2.1 Prinsip kerja web server Web server merupakan mesin di mana tempat aplikasi atau software beroperasi dalam medistribusikan web page ke user, tentu saja sesuai dengan permintaan user.Hubungan antara Web Server dan Browser Internet merupakan gabungan atau jaringan Komputer yang ada di seluruh dunia.Setelah terhubung secara fisik, Protocol TCP/IP (networking protocol) yang memungkinkan semua komputer dapat berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Pada saat browser meminta data web page ke server maka instruksi permintaan data oleh browser tersebut di kemas di dalam TCP yang merupakan protocol transport dan dikirim ke alamat yang dalam hal ini merupakan protocol berikutnya yaitu Hyper Text Transfer Protocol (HTTP). Berikut ini adalah skema pengiriman data pada protokol HTTP.
Gambar 1Diagram cara kerja web.(http://tower22.files.wordpress.co m/2008/10/web1.gif?w=495)
Proses pengiriman data pada web dimulai dari permintaan webclient (browser), diterima web server, diproses, dan dikembalikan hasil prosesnya oleh web server ke web client lagi dilakukan secara transparan. Setiap orang dapat dengan mudah mengetahui apa yang terjadi pada tiap-tiap proses. Secara garis besarnya web server hanya memproses semua masukan yang diperolehnya dari web client.(Kasiman Peranginangin,2006). 2.2PHP (PHP Hypertext Preprocessor, bahasa interpreter yang mempu) PHP adalah bahasa pemrograman script yang paling banyak dipakai saat ini. PHP banyak dipakai untuk memprogram situs web dinamis, walaupun tidak tertutup kemungkinan digunakan untuk pemakaian lain. (Kasiman Peranginangin,2006). PHP merupakan kependekan dari PHP Hypertext Preprocessor, bahasa interpreter yang mempunyai kemiripan dengan C dan Perl.PHP dapat digunakan bersama dengan HTML sehingga memudahkan dalam membuat aplikasi web dengan cepat.Dapat digunakan untuk menciptakan dynamic website baik itu yang memerlukan penggunaan database ataupun tidak. (Kasiman Peranginangin,2006). Contoh terkenal dari aplikasi PHP adalah forum (phpBB) dan MediaWiki (software di belakang Wikipedia). PHP juga dapat dilihat sebagai pilihan lain dari ASP.NET/C#/VB.NET Microsoft, ColdFusion Macromedia, JSP/Java Sun Microsystems, dan CGI/Perl. Contoh aplikasi lain yang lebih kompleks berupa CMS yang dibangun menggunakan PHP adalah Mambo, Joomla!, Postnuke, Xaraya, dan lain-lain. (Kasiman Peranginangin,2006).
2.3Ajax (Asynchronous JavaScript and XML)
Masukan
Masuka
Prose
Keluaran
s
n Alat Ukur
AJAX adalah singkatan dari “Asynchronous JavaScript and XML”, yang dibuat dari serangkaian teknologi dengan berbagai kemampuan : JavaScript, XML dan sebuah method komunikasi asinkron antara client dan server. Ajax dapat digunakan untuk melakukan banyak hal, seperti loading halaman HTML tanpa refresh halaman web, validasi form dan banyak lagi yang bisa dilakukan dengan ajax. Pada banyak hal seringkali Ajax dipadukan dengan bahasa pemrograman PHP yang sangat powerfull. Ajax bertugas melakukan request ke web server dan PHP yang berada di server akan melakukan apa yang diminta oleh Ajax, mengirim hasilnya ke web browser dan Ajax menampilkannya kepada user. (Kasiman Peranginangin,2006). 2.4Sistem Kontrol Loop Tertutup Sistem kontrol dapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan. Jadi harus ada yang dikendalikan, yang merupakan suatu sistem fisis, yang biasa disebut juga dengan plant. (Ogata,1997). Sistem kendali umpan balik seringkali disebut sebagai Sistem kendali loop tertutup. Pada Sistem kendali loop tertutup, sinyal umpan balik (yang biasanya sinyal keluarannya sendiri atau fungsi dari sinyal keluaran dan turunannya), disajikan ke pengendali sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki. (Ogata,1997). Pada sistem kendali loop tertutup, sinyal kesalahan yang bekerja, yaitu perbedaan antara sinyal input dan sinyal umpan balik diinputkan ke kontroller sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan. (Ogata,1997).
Gambar 2 Diagram Blok Sistem Loop
Tertutup.(http://iwansugiyarto.bl ogspot.com/2011/11/loopterbuka-loop-tertutup.html). 2.5Sensor Suhu Sensor suhu merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis berupa suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan sebagai outputnya. Sensor suhu ini akan merubah besaran panas menjadi besaran listrik sehingga dapat dengan mudah dianalisis besarannya. Tegangan ini kemudian dapat digunakan untuk pengukuran temperatur dengan memanfaatkan perubahan tegangan terhadap temperatur. Dalam sistem pengendalian ini, sensor suhu yang digunakan adalah LM35DZ yang memiliki karakteristik : 1. Memiliki perubahan yang linier 10 mV/0C, 2. Tegangan supply 4 sampai 30 Volt, 3. Range kerja antara 0 0C – 1000C 4. Akurasi 0.50C pada suhu ruang 5. Current Drain < 60µA (National Data Acquitition Datasheet, National Semiconductor,November 2000).
Gambar 3 Sensor Suhu LM35DZ.(National Data Acquitition Datasheet, National Semiconductor, November 2000).
2.6Sensor Passive Infrared (PIR) Cahaya merupakan suatu bentuk radiasi dari gelombang elektromagnetik yang pada prinsipnya sama dengan gelombang radio, misalnya infrared, ultraviolet, dan sinar-X. Pada dasarnya yang membedakannya adalah panjang Gambar 4Diagram Blok Arsitektur SAPI gelombang dan frekuensinya.Panjang (Agustinus, 2004). gelombang dari cahaya tampak yakni 400nm hingga 800nm, dan ultraviolet 2.7 Light Dependent Resistors(LDR) memiliki panjang gelombang lebih pendek LDR adalah jenis Resistor yang dari 400 nm [2]. Hubungan antara berubah hambatannya karena pengaruh frekuensi dan panjang gelombang dapat cahaya.Bila cahaya gelap nilai tahanannya dirumuskan dengan persamaan: semakin besar, sedangkan cahayanya terang ...................................................................... (2.1) Dimana : c = kecepatan cahaya 3.108 m/s λ = panjang gelombang dalam meter ƒ = frekuensi dalam Hertz Infra merah dapat digunakan baik untuk memancarkan data maupun sinyal suara. Keduanya membutuhkan sinyal carier untuk membawa sinyal data maupun sinyal suara hingga sampai pada receiver.Untuk transmisi sinyal suara biasanya digunakan rangkaian voltage to frekwensi converter yang berfungsi untuk mengubah tegangan sinyal suara menjadi frekuensi. (William D.C,1993).
nilainya menjadi semakin kecil. (William D.C,1993).
Gambar 5 Light Dependent Resistor. (http://www.radioelectronics.com/info/data/resistor/ldr/ light_dependent_resistor.php).
III.Metodologi 3.1 Perancangan Sistem Secara umum sistem dijelaskan oleh Gambar 6 dalam bentuk diagram blok.
Gambar 6 Diagram Blok Sistem.
Pada Perancangan dan pembuatan sistem Pengendali dan Monitoring Secara “Live Streaming” pada Gerbang dan Peralatan Listrik Berbasis Web ini terdiri dari perangkat mekanik, perangkat keras, dan perangkat lunak. Perangkat mekanik terdiri dari mini plant bangunan yang dilengkapi dengan objek yang akan dikendalikan, yaitu pintu gerbang dan kamera yang dihubungkan dengan motor stepper untuk penggeraknya, lampu, dan kipas. Perangkat keras yang digunakan terdiri dari sensor Passive Infrared (PIR),sensor LM35,Light Dependent Resistor (LDR), mikrokontroler ATmega 16, driver motor stepper, computer server, webcam, dan sumber tegangan atau catudaya. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan adalah untuk pembuatan web design, web server pada computer server, dan server database. Pada Perancangan dan Pembuatan Sistem Pengendali dan Monitoring Secara “Live Streaming” pada Gerbang dan Peralatan Listrik Berbasis Web ini mikrokontroler telah terhubung dengan komputer server menggunakan komunikasi usb to serial, sedangkan untuk client (user) supaya bisa mengakses komputer server harus sudah tersambung dengan komputer server
melalui jaringan internet, setelah user (client) tersambung dengan server, user bisa mengendalikan atau memonitoring sistem dengan mengakses menu yang telah tersedia pada website sistem. Proses pengiriman perintah pada menu pengendalian pada web dimulai ketika user menekan salah satu button pada website sistem, data yang dikirim ke server berupa data string yang kemudian oleh server diteruskan ke mikrokontroler lewat komunikasi serial. 3.2 Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras yang digunakan terdiri dari catudaya sebagai sumber tegangan DC untuk mengaktifkan relay yang digunakan untuk menyalakan lampu, dan juga sebagai sumber tegangan motor stepper, sistem minimum mikrokontroler ATMega16 untuk pusat pengendali sistem termasuk membaca data sensor suhu LM35DZ, data intensitas cahaya oleh LDR dan untuk pengontrol pada Motor Stepper yang dikendalikan oleh Mikrokontroler ATmega8, serta data pada sensor PIR. Sedangkan perangkat keras yang digunakan sebagai inti dari penerima perintah dari web browser adalah sebuah
1N4002
PC yang digunakan sebagai server. Untuk catudaya pada sistem selain rangkaian relay, menggunakan supply dari port USB laptop yang sudah mempunyai level tegangan DC +5volt. Hal ini dilakukan agar sistem lebih praktis dan lebih sedikit kabel yang digunakan. Pada gambar 7 merupakan diagram perancangan perangkat keras sistem VCC Port C.0 Port C.1 Port C.2 Port C.3
1 470 2
6 5 4
1 470 2
470 2
TIP127
10k
6 5 4
1
10k
Motor Stepper
4
TIP127
1N4002
5
1N4002
Mikrokontroler
470 2
6
TIP127
10k
+12 V A B C D GND
1N4002
1
6 5 4
TIP127
10k
Gambar 8Rangkaian driver motor stepper
3.4Perancangan Perangkat Lunak
Gambar 7Diagram blok perangkat keras
3.3Driver Motor Stepper Rangkaian Driver motor stepper yang terlihat pada gambar 8 berfungsi sebagai penggerak motor stepper, tetapi untuk menggerakkan dibutuhkan rangkaian penguat, penguat disini adalah penguatan tegangan dan arus. Pada prinsip kerjanya motor stepper yang akan dikendalikan membutuhkan catu daya tegangan ataupun aarus yang sesuai dengan datasheet motor stepper. Jika arus atau tegangan yang diberikan pada motor stepper kecilmaka motor tidak dapat berputar, maka diperlukan driver motor untuk menguatkan arus agar motor stepper dapat berputar. Rangkaian driver motor stepper adalah sebagai berikut:
Flowchart Perancangan perangkat lunak seperti yang tertera pada gambar 9 terdiri dari konfigurasi web server dan juga konfigurasi database server, pemrograman mikrokontroler ATMega8 pada sistem ini berfungsi untuk mengontrol putaran motor stepper pada pintu gerbang dan kamera, sedangkan pemrograman pada mikrokontroler ATMega 16 berfungsi untuk membaca data dari sensor LM35DZ, sensor LDR, dan sensor PIR, serta untuk mengontrol putaran motor stepper melalui mikrokontroler ATMega8. Hasil pembacaan melalui port USB (Universal Serial Bus) dengna menggunakan bahasa C untuk mikrokontroler AVR (CodevisionAVR). Data yang telah dibaca melalui port USB (Universal Serial Bus) computer disimpan ke dalam database MySql pada computer server, data ini dibaca dan diolah dengan bahasa pemrograman PHP pada computer server. Data yang telah disimpan ke dalam database kemudian dibaca dengan PHP sebagai bahasa pemrograman server, data
hasil pembacaan PHP ini kemudian akan ditampilkan ke halaman web. Data yang tersimpan pada database server dapat dilihat oleh user melalui halaman browser, dan data tersebut bersifat realtime.Selain dalam bentuk data, data tersebut juga ditampilkan dalam bentuk grafik realtime.Pada live video realtime, user selain dapat melihat video tersebut secara realtime, juga dapat melihat hasil perekaman video pada menu galeri video, hal ini berfungsi untuk dokumentasi apabila sewaktu-waktu ada problem, user tetap dapat memiliki dokumentasi berupa rekaman file video dengan format .avi. Alur selengkapnya untuk diagram pengiriman data seperti yang tertera pada gambar 10
Gambar 10 Flowchart Data.
IV. Hasil dan Pembahasan 4.1 Kalibrasi Sensor Suhu
Gambar 9Flowchart Perangkat Lunak Sistem.
Proses kalibrasi sensor suhu LM35DZ dilakukan dengan membandingkan data keluaran sensor yang terbaca dalam nilai mVolt pada web dengan data temperatur dari Thermometer alkohol. Pengambilan data dilakukan sebanyak 1 kali untuk setiap data kenaikan suhu setiap 1°C. Data yang diambil mulai dari temperatur Thermometer alkohol menunjukkan angka 30°C sampai 54°C. Cara pengambilan data kalibrasi dilakukan dengan mencelupkan thermometer alkohol dan sensor ke dalam bejana air, dan kemudian dipanaskan sampai suhu thermometer alkohol menunjukkan angka 54°C. Dari kalibrasi yang telah dilakukan, diperoleh hasil kalibrasi sensor ketika kenaikan suhu seperti pada Tabel 1
LM35DZ Thermometer
Pengujian
Pengujian
Pengujian 3
Alkohol
1 Sensor
2 Sensor
Sensor
Tegangan Rata-rata
(Celcius)
Suhu
Suhu
Suhu
Sensor Suhu
LM35DZ
LM35DZ
LM35DZ
LM35DZ
(mV)
(mV)
(mV)
(mV)
30
290.764
290.7058
290.8803
290.7834
31
298.869
298.8092
298.9885
298.8889
32
307.495
307.4335
307.618
307.5155
33
317.586
317.5225
317.713
317.6072
34
326.375
326.3097
326.5056
326.3968
35
337.606
337.5385
337.741
337.6285
36
346.68
346.6107
346.8187
346.7031
37
354.126
354.0552
354.2677
354.1496
38
369.629
369.5551
369.7769
369.6536
39
378.988
378.9122
379.1396
379.0133
40
384.725
384.6481
384.8789
384.7506
41
395.589
395.5099
395.7472
395.6154
42
405.273
405.1919
405.4351
405.3
43
418.66
418.5763
418.8275
418.6879
44
429.687
429.6011
429.8589
429.7156
45
433.024
432.9374
433.1972
433.0529
46
448.12
448.0304
448.2992
448.1499
47
456.177
456.0858
456.3595
456.2074
48
470.744
470.6499
470.9323
470.7754
49
479.248
479.1522
479.4397
479.2799
50
485.189
485.092
485.3831
485.2213
51
497.436
497.3365
497.635
497.4692
52
502.93
502.8294
503.1312
502.9635
53
519.613
519.5091
519.8208
519.6476
54
527.791
527.6854
528.0021
527.8262
Dari nilai rata-rata pada Tabel 1 dapat diketahui hasil kalibrasi sensor dalam bentuk tegangan sangat mendekati nilai tegangan output sensor yang tertulis pada datasheet, yaitu setiap kenaikan suhu 1°C maka tegangan output sensor juga naik sebesar 10mV. Jumlah data yang diambil sebanyak 25 data untuk kenaikan suhu.Data temperatur ini adalah data kenaikan dan penurunan temperatur.Pengambilan data temperatur untuk kalibrasi hanya sampai temperatur 54°C. Hal ini dilakukan karena dalam tugas akhir ini sensor disimulasikan berada dalam ruangan, yang mana untuk warning sistem jika temperatur sebesar 40°C saja sudah bisa diperkirakan bahwa
ada sesuatu yang terbakar. Maka dari itu pengambilan data kalibrasi hanya sampai 54°C. Untuk mempermudah analisa sensor, maka dibuat grafik kalibrasi dengan bantuan software Microsoft Excel 2010.Software ini cukup handal digunakan untuk membuat grafik dan analisanya.Grafiknya adalah seperti pada Gambar 11. 700 600 500 400 300 200 100 0
Tegangan LM35 (mV)
Tabel 1 Data Kalibrasi Kenaikan Sensor Suhu
Kenaikan y = 9.686x + 4.522 R² = 0.997 0
10
20
30
40
50
60
70
Suhu Termometer Alkohol ( C) Kenaikan
Linear (Kenaikan)
Gambar 9Grafik Kalibrasi Sensor suhu LM35DZ
Dari grafik pada Gambar 4.1 bisa diketahui kepresisian sensor suhu LM35DZ mendekati temperatur thermometer alkohol.Untuk legenda biru menunjukkan nilai rata-rata untuk kenaikan suhu. Keseksamaan sensor sebesar 99,9% terhadap thermometer alkohol. Dari hasil kalibrasi ini sudah cukup membuktikan bahwa sensor suhu LM35DZ mempunyai nilai temperatur yang presisi. 4.2 Kalibrasi Sensor LDR Proses kalibrasi sensor LDR dilakukan dengan meletakkan sensor LDR dan Luxmeter berdekatan, kemudian diberi cahaya lampu, variasi yang digunakan adalah variasi jarak antara lampu dengan LDR dan Luxmeter, gambar lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran, kemudian dibandingkan data keluaran sensor yang terbaca pada web dengan data intensitas penerangan dari Luxmeter dan Luxmeter disetting untuk sumber cahaya fluorescent, hal ini dikarenakan dalam proses kalibrasi
ini lampu yang digunakan adalah lampu neon. Dari kalibrasi yang telah dilakukan, diperoleh hasil kalibrasi sensor dalam bentuk tegangan dan hambatan seperti pada Tabel 2 berikut
mikrokontroler. Dengan menggunakan prinsip pembagi tegangan dan hukum kirchhoff dapat diperoleh hubungan antara resistansi LDR dan tegangan output sensor sebagai berikut:
Tabel 2 Data Kalibrasi sensor LDR Luxmeter
Pengujian
Pengujian
Pengujian
Rata-rata
(Lux)
1 Sensor
2 Sensor
3 Sensor
Tegangan
LDR
LDR
LDR
Sensor
(mV)
(mV)
(mV)
LDR
0
0
0
0
0
50
102.743
102.8355
102.5375
102.7053
60
144.45
144.58
144.1611
144.397
70
182.739
182.9035
182.3735
182.672
80
234.334
234.5449
233.8653
234.2481
90
273.437
273.6831
272.8901
273.3367
100
295.41
295.6759
294.8192
295.3017
110
346.639
346.951
345.9457
346.5119
120
356.405
356.7258
356.0486
356.3931
130
386.393
386.7408
386.0066
386.3801
140
429.81
430.1968
429.3802
429.7957
150
470.825
471.2487
470.3542
470.8093
160
510.905
511.4159
510.3941
510.905
170
546.875
547.4219
546.3281
546.875
180
618.408
619.0264
617.7896
618.408
190
619.588
620.2076
618.9684
619.588
200
651.326
651.9773
650.6747
651.326
210
668.131
668.7991
667.4629
668.131
220
683.268
683.9513
682.5847
683.268
230
706.706
707.4127
705.9993
706.706
240
747.03
747.777
746.283
747.03
250
778.971
779.75
778.192
778.971
260
815.43
816.2454
813.7991
815.1582
270
848.429
849.1926
846.7321
848.1179
280
874.715
875.5022
872.9656
874.3943
290
901.489
902.3003
899.686
901.1585
300
908.284
909.1015
906.4674
907.951
310
917.399
918.2247
915.5642
917.0626
320
933.35
934.19
931.4833
933.0078
350
952.596
953.4533
950.6908
952.2467
400
1148.071
1149.104
1145.775
1147.65
450
1272.42
1273.692
1271.275
1272.462
500
1410.075
1411.485
1408.806
1410.122
(mV)
Dari tabel diatas dapat diperoleh nilai tegangan output rangkaian sensor LDR yang terbaca oleh ADC
(4.1) Nilai Vout diperoleh dari nilai tegangan rata-rata dari sensor yang tertera pada tabel 1, sedangkan nilai Vcc merupakan tegangan Vcc dari sensor yang besarnya 5 Volt DC. Dari persamaan 4.1diatas diperoleh nilai resistansi seperti pada tabel 3 Jumlah data yang diambil sebanyak 26 data intensitas penerangan.Data tersebut merupakan data kenaikan dan penurunan intensitas penerangan. Pengambilan data untuk kalibrasi hanya sampai 1684 Lux. Hal ini dilakukan karena dalam tugas akhir ini sensor disimulasikan berada dalam ruangan, yang mana intensitas penerangan terbesar yang mungkin didapat hanya terjadi ketika sensor berada pada jarak kurang dari 5cm dari lampu, selain itu range pencahayaan yang cocok untuk aktivitas pada ruangan berada pada range tersebut . Selanjutnya untuk mempermudah analisa sensor, maka dibuat grafik kalibrasi dengan bantuan software Microsoft Excel 2007.Grafiknya adalah seperti pada Gambar 10.
Tabel 3 Nilai resistansi sensor LDR Resistansi
Iluminasi
Resistansi
(lux)
LDR (kΩ)
(lux)
LDR (kΩ)
0
Tak Hingga
220
2084.52
50
14992.66
230
2008.75
60
10606.09
240
1889.53
70
8341.90
250
1803.85
80
6461.17
260
1714.25
90
5508.59
270
1639.80
100
5083.98
280
1584.51
110
4303.07
290
1531.51
120
4179.68
300
1518.56
130
3839.77
310
1501.48
140
3431.70
320
1472.40
150
3115.33
350
1438.62
160
2855.24
400
1159.62
170
2654.29
450
1026.75
180
2324.12
500
906.99
190
2319.32
200
2196.56
210
2136.28
Resistansi LDR (kΩ)
Iluminasi
16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
menunjukkan nilai tegangan sedangkan legenda merah menunjukkan nilai resistansi, dari data pada grafik dan table diatas diperoleh kesimpulan semakin besar nilai luxmeter maka nilai resistansi menjadi semakin rendah. Berdasarkan grafik diatas diperoleh nilai persamaan Dari hasil kalibrasi ini sudah cukup membuktikan bahwa sensor LDR mempunyai nilai Lux yang hampir presisi. 4.3 Pengujian Sistem Pada tugas akhir ini secara keselurahan dilakukan dengan menggabungkan cara kerja pada perangkat keras dan perangkat lunak. Pengujian ini dilakukan ketika miniplan diberi perlakuan tertentu, seperti panas, atau diberi kondisi gelap, ataupun diberi gerakan pada tempat disekitar kamera, karena segala perlakuan yang diberikan pada plant akan dikirim ke server, dan server mengirim ke web browser, sehingga user dapat melakukan pengendalian pada setiap reaksi tersebut. Selain itu, data dari sensor LM35DZ dan LDR akan ditampilkan dalam bentuk grafik realtime. Dan data-data tersebut juga disimpan ke database, sehingga user dapat melihat data-data tersebut sewaktu-waktu. 4.4 Pembahasan
y = 1E+06x-1.19 R² = 0.990
0
250 500 750 1000 1250 1500 1750
Iluminasi (Lux) Resistansi Power (Resistansi) Gambar 10 Grafik Kalibrasi Sensor LDR
Dari grafik pada Gambar 10 bisa diketahui kepresisian sensor LDR dengan nilai luxmeter, pada table 3 diatas secara keseluruhan nilai resistansi pada LDR berbanding terbalik dengan nilai intensitas penerangan pada Luxmeter. Legenda biru
Sistem terpadu pada tugas akhir ini memanfaatkan jaringan internet untuk pengendalian, pengamatan data sensor suhu LM35DZ dan LDR serta monitoring secara live streaming.Secara keseluruhan sistem ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari miniplan rumah, sensor LM35DZ, sensor LDR, sensor pir, catudaya, webcam, mikrokontroler atmega 16, atmega 8, driver motor stepper dan motor stepper tipe unipolar. Perangkat keras pada sensor LM35DZ dan LDR berfungsi untuk mendeteksi perubahan suhu dan tingkat penerangan pada sistem, sedangkan perangkat keras pada pir berfungsi untuk mendeteksi adanya gerakan pada sistem
khusunya pada pintu gerbang. Untuk pengolahan data sensor LM35DZ, LDR dan pir menggunakan mikrokontroler atmega16 dan diprogram menggunakan bahasa untuk AVR, sedangkan motor stepper disini berfungsi sebagai penggerak atau actuator sistem, adapun lebih khusus yang digerakkan dalam sistem adalah pintu dan kamera untuk monitoring. Motor stepper unipolar digerakkan oleh rangkaian eksternal yaitu melalui driver motor stepper yang berfungsi sebagai penguat arus dan pengatur sinyal fase yang diberikan pada motor stepper, untuk pergerakan motor stepper diatur oleh mikrokontroler atmega8, sedangkan catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan pada mikrokontroler atmega16, atmega8, dan driver motor stepper. Perangkat lunak pada sistem berfungsi untuk proses data yang dideteksi oleh perangkat keras sehingga dapat ditampilkan pada display LCD dan web browser. Bahsa yang digunakan pada mikrokontroler ATmega 8 dan ATmega 16 adalah bahasa C sedangkan untuk halaman webnya menggunakan pemrograman PHP. Sensor yang digunakan dalam tugas akhir ini menggunakan sensor suhu LM35DZ dan LDR yang memiliki karakteristik elektronika tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1 Volt DC dengan tegangan operasi sensor LM35DZ yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt DC. Pada datasheet juga dituliskan bahwa akurasi tegangan keluaran untuk setiap kenaikan suhu 1°C adalah 10 ± 0.2 mV. Pada tugas akhir ini, tegangan kerja sensor yang digunakan adalah 5 V agar tegangan output sensor sinkron dengan V cc alat. Proses karakterisasi dari sensor LM35DZ ini menggunakan Thermometer alkohol sebagai alat kalibrator temperatur dengan pengambilan data dilakukan sebanyak 1 kali untuk setiap kenaikan dan penurunan 1°C dan data yang diambil mulai dari range temperatur 30°C sampai 54°C. Kalibrasi yang dilakukan
menghasilkan data tegangan output sensor. Proses kalibrasi ini bertujuan untuk membandingkan keseksamaan data yang terbaca oleh sensor LM35DZ dengan alat ukur besaran fisis temperatur yang standar yaitu dengan menggunakan Thermometer alkohol sebagai alat kalibrator temperatur. Untuk data kalibrasi lebih lengkapnya dapat dilihat dalam Tabel 1 serta Gambar 9. Cara pengambilan data kalibrasi dilakukan dengan mencelupkan thermometer raksa dan sensor LM35DZ ke dalam bejana yang diberi pemanas air listrik, kemudian setiap kenaikan suhu 1˚C dicatat kenaikan tegangannya. Sedangkan untuk karakterisasi sensor LDR ini menggunakan alat untuk mengkur tingkat pencahayaan ruangan yaitu Lux Meter, sedangkan variasi yang digunakan adalah variasi tegangan yang dihasilkan oleh LDR, setiap mengalami perubahan tegangan pada LDR, nilai Lux pada Luxmeter dicatat perubahannya. Pengukuran dilakukan di sebuah ruang yang telah dikondisikan gelap, dan hanya ada sebuah sumber cahaya dari lampu saja, untuk data kalibrasi dapat dilihat pada tabel 2, tabel 3 dan gambar 10. Pengambilan data pada web dilakukan saat sistem mulai dinyalakan dan menerima data data dari sensor LDR dan LM35DZ, data tersebut akan dikirimkan ke database server sehingga dapat ditampilkan pada web sesuai dengan permintaan user (dalam hal ini sebagai client). Pada halaman web ditampilkan data secara realtime, dan pengambilan data dilakukan setiap 3 detik, kemudian data tersebut juga ditampilkan dalam bentuk grafik realtime, untuk LM35DZ grafik yang dibandingkan yaitu antara waktu pengabilan dengan nilai suhu, sedangkan untuk LDR yang dibandingkan yaitu antara tingkat penerangan cahaya dengan waktu pengambilan data. Uji coba sistem menggunakan jaringan local server dan kabel LAN (UTP). Pada masing-masing uji coba tersebut, delay yang diterima kurang dari 1 detik untuk kontroling data maupun waktu
pembacaan data. Sedangkan ujicoba untuk live streaming video delay yang diperoleh adalah ± 1 detik, hal ini kemungkinan diakibatkan oleh besarnya data yang ditransfer dari kamera ke web browser. Delay ini dapat diantisipasi dengan hasil perekaman video, sehingga apabila terjadi sesuatu, user tetap memiliki data recording video tersebut. Alur komunikasi data serial terpusat pada sebuah komputer yang difungsikan sebagai sever. Perangkat keras sistem (yang terdiri dari minimum sistem Atmega 16 dan Atmega 8)terhubung dengan komputer menggunakan bantuan USB to serial converter. Tugas akhir ini menggunakan simulasi ruangan berupa miniplan berupa kotak dengan tutup diatasnya berukuran panjang x lebar x tinggi berturut-turut adalah 37 cm x 30 cm x 22 cm. Lampu neon kecil diletakkan di atas tutup kotak untuk simulasi peralatan listrik yang akan dikontrol. Kipas diletakkan disamping kotak untuk simulasi aktuator apabila terjadi kebakaran. Sedangkan sensor berada disisi berhadapan dengan kipas. Dibawah sensor diletakkan lampu bohlam 15 watt yang berfungsi sebagai simulasi kenaikan panas dalam ruangan yang mengindikasikan adanya bahaya berupa kebakaran. Lampu bohlam ini dikontrol manual untuk menaikkan temperatur sensor. Jika temperatur atau tingkat penerangan sama dengan set point maka sistem akan mengirimkan data, kemudian user dapat menyalakan kipas atau menyalakan lampu. Kipas & lampu akan mati sampai user melakukan pengendalian langsung, sedangkan untuk sensor PIR, user dapat mengamati melalui webcam apabila ada objek hendak masuk kedalam rumah, karena PIR disini digunakan sebagai sensor pendeteksi gerakan, apabila ada gerakan, maka webcam otomatis webcam akan menyorot ke pusat gerakan tersebut sehingga user dapat mengetahui kondisi tersebut.
V. Penutup 5.1 Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1. Sistem yang dibuat bekerja dengan baik dan bisa mengendalikan serta monitoring miniplant dari jarak jauh 2. Pengiriman data serial melalui web browser dapat berjalan dengan baik, dengan ditampilkannya data dan grafik secara realtime. 3. Sensor LM35DZ dan sensor LDR dapat digunakan sebagai sensor suhu dan sensor cahaya dengan sangat baik. 4. Sensor LM35DZ merupakan sensor yang bersifat linier. 5. Sensor PIR dapat dimanfaatkan sebagai sensor pendeteksi gerakan dengan baik 6. Pemanfaatan motor stepper sebagai aktuator pintu bekerja dengan baik 7. Monitoring secara Live Streaming dapat bekerja dengan sangat baik. 8. Pengintegrasian kamera dengan sensor PIR dapat bekerja dengan baik dengan otomatisasi kamera mengarah ke sumber gerakan ketika ada gerakan. 5.1 Saran Untuk penelitian selanjutnya disarankan dibuat dalam sebuah sistem embedded server, atau dibuat suatu mobile web, agar lebih memudahkan user dalam mengendalikan sistemnya.
DAFTAR PUSTAKA Andrianto, Heri, ”Pemrograman mikrokontroler AVR Atmega16”. Informatika: Bandung, 2008 Budiharto, Widodo. 2008. ”Mikrokontroler AVR Atmega16”. Jakarta : Elek Media Komputindo dan Gramedia.
Ogata,Katsuhiko Modern Control Engineering, New Jersey : Prentice Hall, 1997. Tooley, Mike.2002.”Rangkaian Elektronik,Prinsip dan Aplikasinya”.Jakarta: Penerbit Erlangga.
Iswanto, 2008. ”Antaarmuka Port Paralel dan Port Serial”. Yogyakarta: Gaya Media
……….LM35DZ Datasheet http://www.national.com/ds/LM/LM35.p df
Ogata, Katsuhiko. 1997. “Teknik Kontrol Automatik jilid 1 edisi kedua”.Jakarta : Penerbit Erlangga
……….ATMega16 Datasheet http://www.atmel.com/dyn/resources/pro d_documents/doc2466.pdf
Renati, Rosari. 2008. “PHP & MySQL untuk pemula”. Yogyakarta: Penerbit Andi
……….Tutorial PHP & MySQL
Syaryadhi, Mohd. Agus Adria, dan Syukurullah. ”Sistem kendali keran wudhuk menggunakan sensor pir Berbasis mikrokontroler AT89c2051”.Laboratorium Elektronika Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala
http://blog.rosihanari.net/ ……….Tutorial Chart & PHP http://localhost80.wordpress.com/
