Page 1
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)
1)
Mahasiswa Jurusan Fisika ITS-Surabaya.
*E-mail: [email protected] 2)
Staf Pengajar Jurusan Fisika FMIPA ITS-Surabaya.
2012
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
Page 2
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).
Page 3
2.3Ajax (Asynchronous JavaScript and
XML)
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/loop-
terbuka-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 – 100
0C
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).
Masukan Masuka
n
Prose
s
Keluaran
Alat Ukur
Page 4
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
gelombang dan frekuensinya.Panjang
gelombang dari cahaya tampak yakni
400nm hingga 800nm, dan ultraviolet
memiliki panjang gelombang lebih pendek
dari 400 nm [2]. Hubungan antara
frekuensi dan panjang gelombang dapat
dirumuskan dengan persamaan:
...................................................................... (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).
Gambar 4Diagram Blok Arsitektur SAPI
(Agustinus, 2004).
2.7 Light Dependent Resistors(LDR)
LDR adalah jenis Resistor yang
berubah hambatannya karena pengaruh
cahaya.Bila cahaya gelap nilai tahanannya
semakin besar, sedangkan cahayanya terang
nilainya menjadi semakin kecil. (William
D.C,1993).
Gambar 5 Light Dependent Resistor.
(http://www.radio-
electronics.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.
Page 5
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
Page 6
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
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:
Gambar 8Rangkaian driver motor stepper
3.4Perancangan Perangkat Lunak
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
TIP127
A
GND
+12 VVCCPort C.0
Port C.2Port C.1
Port C.3
6
5
4
1
2470
10k
TIP127
B
6
5
4
1
2470
10k
TIP127
C6
5
4
1
2470
10k
TIP127
D
6
5
4
1
2470
10k
1N
40
02
1N
40
02
1N
40
02
1N
40
02
Mik
ro
ko
ntr
ole
r
Mo
tor S
tep
pe
r
Page 7
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 9Flowchart Perangkat Lunak Sistem.
Gambar 10 Flowchart Data.
IV. Hasil dan Pembahasan
4.1 Kalibrasi Sensor Suhu
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
Page 8
Tabel 1 Data Kalibrasi Kenaikan Sensor Suhu
LM35DZ Thermometer
Alkohol
(Celcius)
Pengujian
1 Sensor
Suhu
LM35DZ
(mV)
Pengujian
2 Sensor
Suhu
LM35DZ
(mV)
Pengujian 3
Sensor
Suhu
LM35DZ
(mV)
Tegangan
Rata-rata
Sensor Suhu
LM35DZ
(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.
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
Kenaikan
y = 9.686x + 4.522
R² = 0.997
0
100
200
300
400
500
600
700
0 10 20 30 40 50 60 70T
egan
gan
LM
35 (
mV
)
Suhu Termometer Alkohol ( C)
Kenaikan Linear (Kenaikan)
Page 9
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
Tabel 2 Data Kalibrasi sensor LDR
Luxmeter
(Lux)
Pengujian
1 Sensor
LDR
(mV)
Pengujian
2 Sensor
LDR
(mV)
Pengujian
3 Sensor
LDR
(mV)
Rata-rata
Tegangan
Sensor
LDR
(mV)
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
Dari tabel diatas dapat diperoleh
nilai tegangan output rangkaian sensor
LDR yang terbaca oleh ADC
mikrokontroler. Dengan menggunakan
prinsip pembagi tegangan dan hukum
kirchhoff dapat diperoleh hubungan antara
resistansi LDR dan tegangan output sensor
sebagai berikut:
(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.
Page 10
Tabel 3 Nilai resistansi sensor LDR
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
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
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
y = 1E+06x-1.19
R² = 0.990
02000400060008000
10000120001400016000
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750
Res
ista
nsi
LD
R (
kΩ)
Iluminasi (Lux)Resistansi Power (Resistansi)
Iluminasi
(lux)
Resistansi
LDR (kΩ)
Iluminasi
(lux)
Resistansi
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
Page 11
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 Vcc
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
Page 12
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.
Page 13
DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri, ”Pemrograman
mikrokontroler AVR Atmega16”.
Informatika: Bandung, 2008
Budiharto, Widodo. 2008. ”Mikrokontroler
AVR Atmega16”. Jakarta : Elek Media
Komputindo dan Gramedia.
Iswanto, 2008. ”Antaarmuka Port Paralel dan
Port Serial”. Yogyakarta: Gaya Media
Ogata, Katsuhiko. 1997. “Teknik Kontrol
Automatik jilid 1 edisi
kedua”.Jakarta : Penerbit Erlangga
Renati, Rosari. 2008. “PHP & MySQL untuk
pemula”. Yogyakarta: Penerbit Andi
Syaryadhi, Mohd. Agus Adria, dan
Syukurullah. ”Sistem kendali keran
wudhuk menggunakan sensor pir
Berbasis mikrokontroler
AT89c2051”.Laboratorium
Elektronika Teknik Elektro
Universitas Syiah Kuala
Ogata,Katsuhiko Modern Control Engineering,
New Jersey : Prentice Hall, 1997.
Tooley, Mike.2002.”Rangkaian
Elektronik,Prinsip dan
Aplikasinya”.Jakarta: Penerbit
Erlangga.
……….LM35DZ Datasheet
http://www.national.com/ds/LM/LM35.p
df
……….ATMega16 Datasheet
http://www.atmel.com/dyn/resources/pro
d_documents/doc2466.pdf
……….Tutorial PHP & MySQL
http://blog.rosihanari.net/
……….Tutorial Chart & PHP
http://localhost80.wordpress.com/