Journal of Control and Network Systems

Transkripsi

1 JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : PENERAPAN SLEEP MODE PADA MONITORING SUHU DAN KELEMBABAN TANAMAN JARAK DENGAN SISTEM JARINGAN SENSOR NIRKABEL Rifandy Syahril Ramadhan 1) Harianto 2) Heri pratikno 3) Program Studi/Jurusan Sistem Komputer Fakultas Teknologi dan Informatika Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, )Syahril1203@gmail.com, 2) hari@stikom.edu, 3) heri@stikom.edu Abstract: Wireless sensor network now become an interesting discussion because of a wide range of its application. One of them is power-saving sensor nodes in wireless sensor network applications. Power consumption is one of WSN weakness, since each WSN node should have its own resources. This final project will discuss about how to create a system in WSN nodes that can save power consumption by creating the sleep mode in microcontroller and delivery timer. Sleep mode works by stopping the microcontroller CPU, but still run most of the existing modules on the microcontroller like SPI, USART, timers / counters. Sleep mode can be stopped by an external or internal interrupt. This final project used an external interrupt to wake the microcontroller in the sleep mode, so when there is a signal coming through on every XBee node, microcontroller will immediately wake up and process the incoming data. The overall result of using sleep mode and sending time in a sensor node can save power by ± 19% and ± 15% on the coordinator node, compared with a system that does not use the sleep mode. In testing data transmission there is an average error of 13:33% and for average percentage error at the temperature sensor is 2.5%, while the average soil moisture sensor error is 4.9%. Keyword: Microcontroller, sleep mode, WSN. Pengembangan energi alternatif semakin mendesak untuk dilakukan. Alasannya adalah makin meningkatnya harga minyak bumi di pasaran dunia dan subsidi bahan bakar minyak yang secara perlahan mulai dilepas oleh pemerintah, akibatnya harga mi nyak menjadi mahal. Oleh karena itu, diperlukan perealisasian penggunaan energi terbarukan biodiesel untuk mengganti BBM. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang berasal dari minyak nabati sehingga ramah lingkungan dan tidak beracun. Tumbuhan yang bisa digunakan sebagai bahan baku biodiesel salah satunya adalah jarak pagar. Untuk mendapatkan kandungan minyak yang besar pada tanaman jarak maka harus diperhatikan suhu dan kelembaban air disekelilingnya. Selama ini proses monitoring suhu dan kelembaban tanah dilakukan secara manual. Untuk memudahkan para petani dalam melakukan monitoring suhu dan kelembaban tanah disekitar perkebunan jarak yang begitu luasnya, maka diperlukannya suatu alat yang dapat menginformasikan keadaan tersebut secara terus menerus (real time) yaitu Wireless sensor network. Dengan begitu para petani tidak perlu berkeliling mengecek satu persatu lokasi lahan tanaman jarak. Wireless Sensor Network (WSN) merupakan jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa alat sensor yang saling bekerja sama untuk memonitor fisik dan kondisi lingkungan seperti temperature, air, suara, getaran atau gempa, polusi udara dan lain-lain ditempat yang berbeda. Perkembangan wireless sensor pada awalnya digunakan oleh pihak militer sebagai aplikasi untuk keperluan pengawasan (Arduino, 2011). Pada perkembangan teknologi node sensor, konsumsi daya merupakan salah satu hal penting untuk diteliti. Hal ini dikarenakan pada penerapan WSN, node sensor akan diletakan tersebar di sebuah lingkungan yang jauh dari pusat pemantau JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 31

2 dan diharapkan dapat aktif dalam waktu yang lama. Pengolahan konsumsi daya dapat dilakukan dengan mengatur waktu pengiriman data dan menggunakan fitur sleep mode pada mikrokontroler. Pada penelitian ini merupakan sebuah pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yaitu Rancang bangun WSN untuk monitoring suhu dan kelembaban pada lahan tanaman jarak ( Wisnu Prambudi, Jusak, & Susanto, 2014) dan penelitian Rancang Bangun Aplikasi dan Gateway Wireless Sensor Network untuk Pemantauan Lahan Tanaman Jarak (Nofianto, Jusak, & Susanto, 2014). Dari kedua penelitian tersebut dikembangkan bagaimana merancang sistem monitoring berbasis WSN yang dapat menghemat daya. sehingga menambah masa waktu pakai. METODE Perancangan Sistem Dari data-data yang diperoleh maka disusun perancangan rangkaian perangkat keras. Dalam pengujian perangkat keras ini dilakukan pengujian yang didukung dengan program yang telah dibuat. Selanjutnya tahapan pembuatan perangkat lunak. Terakhir adalah perakitan perangkat keras dengan kerja perangkat lunak yang telah selesai dibuat. Untuk proses keseluruhan sistem secara garis besar tergambarkan pada blok diagram pada gambar 1. Mikrokontroler yang terhubung dengan xbee serta beberapa inputan sensor dan RTC. Fungsi keduanya untuk mengirimkan hasil sensor suhu dan kelembaban dan waktu menuju node router melalui perantara node coordinator. Perancangan Perangkat Keras Mikrokontroler Pada perancangan perangkat keras penelitian ini, perangkat keras yang utama sebagai pengendali dan pengolah data pada setiap node adalah mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 16. Tugas dari mikrokontroler ini adalah sebagai mengolah data dari sensor dan memproses data yang akan dikirim maupun yang akan diterima dari node lain. Mikrokontroler sebagai node sensor bertugas untuk melaporkan data suhu, kelembaban tanah, dan waktu kepada komputer monitoring. Sebelum proses tersebut mikrokontroler dalam keadaan sleep. Mikrokontroler akan bekerja jika hanya ada perintah untuk mengambil data. Data-data yang telah diambil akan dikrimkan ke komputer monitoring melalui node coordinator. Gambar 1. Blok Diagram Sistem. Dari gambar 1 menggambarkan blok diagram sistem, yang terdiri dari 4 buah node dan 1 komputer yang berfungsi sebagai monitoring suhu dan kelembaban tanaman jarak. untuk node router terdiri dari xbee yang langsung terhubung dengan komputer, fungsi dari node router adalah sebagai monitoring data yang dikirim dari node sensor. Node coordinator terdiri dari Mikrokontroler yang terhubung dengan xbee dan RTC, coordinator berperan sebagai jembatan untuk meneruskan paket data dari node endpoint 1 dan 2. Node endpoint 1 dan endpoint 2 terdiri dari Gambar 2. Knfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega16. Mikrokontroler ini harus dilengkapi dengan minimum sistem agar dapat bekerja dengan baik, untuk mengaktifkannya hanya menggunakan tegangan 5V. Jika memilik tegangan lebih dari itu, maka dapat diturunkan dengan rangkaian penurun tegangan. Pada perancangan ini membahas koneksi sensor dengan mikrokontroler yang menggunakan kabel sebagai penghubung,. Sensor yang digunakan JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 32

3 adalah soil moisture sebagai sensor kelembaban tanah dan DHT11 sebagai sensor suhu, untuk penunjuk waktu menggunakan RTC. Sebelum sensor terhubung pada mikrokontroler harus menentukan pin dengan benar pada mikrokontroler. Agar dalam pengiriman data dari sensor dapat terdeteksi dengan baik. dengan jangkauan 30 meter indoor dan 100 meter outdoor. 2. Xbee ZB Series 2 Xbee series 2 dapat digunakan untuk komunikasi point to point, point to multipoint dan topologi star, dan topologi mesh dengan jangkauan 40 meter indoor dan 100 meter outdoor. Xbee ini dapat digunakan sebagai pengganti serial /usb atau dapat memasukkannya ke dalam command mode dan mengkonfigurasinya untuk berbagai macam jaringan broadcast dan mesh. Xbee dapat dikonfigurasi sesuai dengan peran yang akan dibutuhkan menggunakan X CTU (Arduino, 2011). Gambar 3. Perancangan Mikrokontroler dengan Sensor. Pada gambar 3.2 ditunjukan ada dua buah sensor yang terhubung dengan mikrokontroler dan RTC. Berikut adalah konfigurasi pin antara sensor dengan mikrokontroler : 1. Pin out VCC pada sensor kelembaban tanah dengan pin 5V pada mikrokontroler. 2. Pin out GND pada sensor kelembaban tanah dengan pin GND pada mikrokontroler. 3. Pin out data pada sensor kelembaban tanah dengan pin A7 pada mikrokontroler. 4. Pin out VCC pada sensor suhu dengan pin out 5V pada mikrokontroler. 5. Pin out GND pada sensor suhu dengan pin GND pada mikrokontroler. 6. Pin out data pada sensor suhu tanah pada pin B0 pada mikrokontroler. 7. Pin out VCC pada RTC dengan pin 5V mikrokontroler. 8. Pin out GND pada RTC dengan pin GND mikrokontroler. 9. Pin out SDA pada RTC dengan pin D6 mikrokontroler. 10. Pin out SCL pada RTC dengan pin D7 mikrokontroler. Xbee dan Xbee Adapter Xbee merupakan perangkat yang menunjang komunikasi data tanpa kabel (wireless). Ada 2 jenis xbee yaitu : 1. Xbee (Xbee Series 1) Xbee series 1 hanya dapat digunakan untuk komunikasi point to point dan topologi star Untuk mengkonfigurasi xbee sebagai router adalah PAN ID = 1234, DH = 13A200, DL = 4092D708 (id xbee coordinator). Untuk coordinator konfigurasinya adalah PAN ID = 1234, DH = 0, DL = FFFF (untuk broadcast). Pada node sensor dikonfigurasikan sebagai berikut, PAN ID = 1234, DH = 13A200 DL = 4092D708 (id xbee coordinator). Gambar 4. Xbee dan Xbee Adapter Soil moisture sensor (SEN0114) Soil Moisture Sensor merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air dalam tanah. Sensor ini berupa sua buah paku konduktor berbahan logam yang sangat sensitif terhadap muatan listrik. Kedua paku ini merupakan media yang akan menghantarkan tegangan analog yang nilainya relatif kecil. Tegangan ini nantinyaakan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses ke dalam mikrokontroler. Soil moisture sensor menggunakan lm393 chip power suply : 3.3 Volt atau 5 Volt. Terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah. Kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik. Sednagkan JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 33

4 tanah yang keering sangat sulit menghantarkan listrik. Gambar 5. Soil Moisture Sensor. Sensor ini sangat membantu mengingatkan tingkat kelembaban pada tanaman atau untuk memantau kelembaban tanah untuk pertanian. IO Expansion Shield adalah shield untuk menghubungkan sensor dengan Arduino (DFrobot, 2012). Pada sensor kelembaban mempunyai 3 macam output kondisi untuk dapat mencari nilai dalam satuan %R H, yaitu kering= 0~358, lembab= 359~460 dan basah= 461~495. DHT11 Temperature and humidity sensor DHT11 adalah sensor Suhu dan Kelembaban, yang memiliki sinyal output digital yang dikalibrasi dengan sensor suhu dan kelembaban yang kompleks. Teknologi ini memastikan keandalan tinggi dan sangat baik stabilitasnya dalam jangka panjang. Mikrokontroler terhubung pada kinerja tinggi sebesar 8 bit. Sensor ini termasuk elemen resistif dan perangkat pengukur suhu NTC. Memiliki kualitas yang sangat baik, respon cepat, kemampuan anti-gangguan dan keuntungan biaya tinggi kinerja. Gamabar 6. Sensor DHT11. Setiap sensor DHT11 memiliki fitur kalibrasi sangat akurat dari kelembaban ruang kalibrasi. Koefisien kalibrasi yang disimpan dalam memori program OTP, sensor internal mendeteksi sinyal dalam proses, kita harus menyebutnya koefisien kalibrasi. Sistem antarmuka tunggal-kabel serial terintegrasi untuk menjadi cepat dan mudah. Kecil ukuran, daya rendah, sinyal transmisi jarak hingga 20 meter, sehingga berbagai aplikasi dan bahkan aplikasi yang paling menuntut. RTC DS1307 DS1307 merupakan Real-time clock yang memiliki antarmuka serial Two-wire I2C(inter Integrated Circuit). Beberapa keistimewaan RTC DS1307 yaitu sinyal keluaran berupa gelombang koak terprogram (programmable squarewave), deteksi otomatis kegagalan-daya (power -fail), konsmsi daya kurang dari 500nA menggunakan mode baterai cadangan dengan oprasional osilator. Tersedia untuk industri dengan ketahana suhu: - 40C hingga +85C. Tersedia dalam kemasan 8 pin DIP atau SOIC. Gambar 7. RTC DS1307. DS1307 memiliki akurasi hingga tahun Sistem RTC DS1307 memerlukan baterai eksternal 3 volt yang terhubung ke pin Vbat dan ground. Pin X1 dan X2 dihubungkan dengan Kristal osilator KHz. Sedangkan pin SCL, SDA, dan SQW/OUT di-pull-up dengsn resistor (nilainya 1k s.d 10k) ke Vcc. Untuk membaca data tanggal dan waktu yang tersimpan di memori RTC DS1307 dapat dilakukan melalui komunikasi serial I2C (Andrianto, 2013). Perancangan Perangkat Lunak Ada beberapa program yang dapat digunakan sebagai editor dan compiler untuk mikrokontroler AVR, salah satunya yaitu CodeVision. CodeVisionAVR adalah salah satu alat bantu pemrograman (programming tool) yang bekerja dalam lingkungan pengembangan perangkat lunak yang terintegrasi (Integrated Development Environment, IDE). Seperti aplikasi IDE lainnya, CodeVisionAVR dilengkapi dengan source code editor, compiler, linker, dan dapat memanggil Atmel AVR Studio untuk debugger nya. JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 34

5 Gambar 8. Alur Program Code Vision. Sleep Mode Idle Mode sleep adalah mode kerja yang mematikan modul AVR yang tidak diperlukan supaya dapat menghemat pemakaian daya. Sleep mode idle akan menghentikan CPU. Tetapi mengizinkan modul-modul SPI, USART, Analog, Comparator, TWI, Timer atau Counter, Watchdog, dan sistem interupsi, untuk terus bekerja. Mode sleep ini menghentikan clock clkcpu dan clkflash, tetapi tetap menjalankan clock yang lain. Mode idle dapat dibangunkan, baik oleh interupsi eksternal maupun internal seperti interupsi timer overflow dan USART transmit complete. Jika AVR tidak perlu dibangunkan dari idle melalui interupsi analog comparator maka sebaliknya analog comparator dimatikan dengan cara memberi logika 1 pada bit ACD supaya dapat lebih menghemat daya AVR dalam mode idle. Jika ADC diizinkan maka konversi dimulai secara otomatis ketika mode idle dimasuki (Nurcahyo, 2012). X-CTU X-CTU adalah sebuah aplikasi yang disediakan oleh DIGI, dimana program ini dirancang oleh Digi untuk berinteraksi dengan Xbee. Pada aplikasi ini user bisa mengupdate firmware xbee dari coodinator menjadi Router/End Device(endpoint) ataupun sebaliknya (DIGI, 2008). Perancangan Mikrokontroler sebagai Node sensor Proses mikrokontroler sebagai node sensor dapat dilihat pada flowchart gambar 9 : Gambar 9. flowchart node sensor. Pada flowchart node sensor terdapat 3 pokok proses utama yaitu : 1. Inisialisasi Pada proses inisialisasi mikrokontroler terlebih dahulu membaca port input apa saja yang terhubung, dan pengolahan data pada setiap masing masing sensor. Untuk program pengolahan data masing masing sensor dapat dilihat pada lembar lampiran. Kemudian mikrokontroler siap untuk menerima data yang dikirim dari node coordinator, pada pemrogrman coordinator mengirim karakter M, yang artinya node sensor harus mengirimkan data yang diminta oleh node coordinator yang berisi sensor suhu, kelembaban, dan waktu. Berikut adalah cuplikan program ketika node sensor menerima karakter M : if(data == 'M') { sleep_disable(); PORTB.1 = 1; printf("d1"); delay_us(10); baca_dht(); suhu = suhu + 3; data_tmp=255-read_adc(7); k_tanah=(data_tmp*100)/255; JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 35

6 data_baterai=(float)(read_adc(2)*5.00)/233.00; rtc_get_time(&jam,&menit,&detik); data_tmp = (int)abs(data_baterai*100); } 2. Pengiriman data Dalam pengiriman data sudah dikonsep format pengirman data, proses pengiriman data diawali dengan header dan diakhiri dengan trailer. Header data diawali dengan karakter A yang berasal dari node sensor kemudian diiukuti dengna data suhu, kelembaban tanah dan penunjuk waktu. Setelah data telah terambil secara urutannya sesuai dengan format pengiriman, akan dikhiri dengan trailer berupa karakter *. Perlu diketahui untuk setiap urutan data yang telah tersusun harus ada pemisah berupa karakter antara data satu dengan selanjutnya. Berikut adalah format pengiriman data beserta karakter pemisah antar data, yang ditunjukan pada gambar 10 : Gambar 10. Format Pengiriman Data. Berikut adalah penjelasan dari gambar : 1. A : digunakan sebagai Header data. : Penanda karakter data suhu. 3. # : Penanda karakter data K_tanah. 4. $ : Penanda karakter data Volt. 5. ^ : Penanda karakter data jam. 6. & : Penanda karakter data menit. 7. * : Penanda karakter data detik. Data-data tersebut dikirim secara bersamaan pada saat node coordinator meminta data, berikut adalah cuplikan program node sensor mengirim data : 4. Sinkronisasi Waktu Sinkronisasi waktu dilakukan untuk mengatur waktu pada node sensor agar sinkron dengan waktu yang ada pada aplikasi. Jadi data yang diambil menunjukan data realtime. Untuk mengatur waktu pada node sensor masih dilakukan dengan cara manual, dengan mengatur RTC yang ada pada node sensor, RTC tetap berjalan meskipun dalam kondisi sleep mode, dikarenakan pada modul RTC memiliki sumber tegangan sendiri. Jadi ketika aplikasi meminta data, secara otomatis node sensor juga mencantumkan waktu pada saat pengambilan data dan dikirimkan dalam satu paket. Berikut adalah potongan program untuk mengatur waktu pada node sensor. void set_rtc1() { rtc_get_time(&jam,&menit,&detik); if(jam == 0) { rtc_set_time(5,30,0); rtc_set_date(3,17,7,2016); } } Perancangan Mikrokontroler sebagai Node Coordinator Proses mikrokontroler sebagai node coordinator dapat dilihat pada flowchart gambar 11 : printf("a%d@%d?%d#%d$%d^%d&%d*",suhu, k_tanah, k_udara, data_tmp, jam, menit, detik); 3. Sleep mode Setelah mikrokontroler mengirimkan seluruh data yang diinginkan oleh router atau end user, mikrokontroler akan kembali pada kondisi sleep mode guna menghemat daya pada node sensor. berikut adalah cuplikan program sleep pada mikrokontroler : interrupt [TIM2_OVF] void timer2_ovf_isr(void) { sleep_enable(); idle(); } Gamabar 11. Flowchart Node Coordinator JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 36

7 Dalam gambar 3.6 sebagai flowchart proses node coordinator terdapat 2 proses utama yaitu : 1. Menerima Perintah. Pada proses menerima perintah node coordinator mendapat perintah dari node router untuk mengambil data pada node sensor, kemudian perintah tersebut diteruskan oleh node coordinator kepada node sensor. Dari flowchart di atas ditunjukan pada Terima = L, jika node coordinator menerima karakter L yang berasal dari node router, maka node coordinator harus meneruskan perintah tersebut ke node sensor dengan mengirimkan perintah yang ditandai dengan karakter M. Setelah karakter M diterima oleh node sensor kemudian diproses oleh node sensor yang mana proses tersebut telah dijelaskan pada penjelasan sebelumnya. 2. Pengiriman Data. Proses pengiriman data node coordinator bertugas untuk meneruskan paket yang dikirim dari node sensor menuju node router. Setelah tugas meneruskan data dari node sensor selesai kemudian node coordinator mengirimkan paket data yang berisi jam, menit dan detik yang berasal dari node coordinator sendiri dan di akhiri dengan mengirim karakter D3, yang menandakan bahwa node tersebut aktif. 3. Sinkronisasi waktu Pada node coordinator juga dilakukan proses sinkronisasi waktu, supaya data yang akan diinformasikan pada aplikasi juga secara realtime. Untuk mengatur waktu pada node coordinator sama seperti penjelasan pada pengaturan waktu node sensor. Perancangan Pada visual Basic Untuk alur program pada aplikasi dapat dilihat pada gambar 12 : Gambar 12. Flowchart aplikasi monitoring. JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 37

8 Pada gambar 12 flowchart aplikasi monitoring terdiri 3 bagian pokok proses yaitu : 1. Inisialisasi Pada inisialisasi adalah proses awal aplikasi dibuka dan menseting beberapa bagian. Pertama user harus memilih com usb adapter xbee yang terhubung dengan komputer end user misal pilihannya adalah com 2, jadi kita pilih com tersebut. Kemudian pilih baudrate sesuai dengan nilai baudrate pada xbee, setelah memilih baudrate isikan berapa banyak data yang akan diambil pada kolom pengambilan data, beserta interval waktunya. Setelah semua sudah di seting klik button connect, apabila tulisan connect berubah menjadi disconnect itu tandanya bahwa aplikasi telah connect atau terhubung dengan xbee dan aplikasi telah berjalan. 2. Proses request data Proses pengambilan data berawal pada pembacaan com, jika com terbuka maka aplikasi langsung menuju proses pembacaan waktu jam,menit,dan detik. Kemudian waktu akan ditambahkan dengan interval waktu yang diseting oleh user. Waktu akan mengecek berlualang-ulang apakah waktu lebih dari atau sama dengan menit yang user seting, jika kondisi tersebut terpenuhi maka aplikasi mengirimkan Karakter M yang akan ditujukan kepada node sensor melalui coordinator. 3. Proses Penerimaan data Setelah proses request data aplikasi telah siap menerima data, node sensor mengirim karakter D yang artinya node sensor telah bangun dari slee mode dan siap mengirim data. Node sensor mengirim data berdasarkan format pengiriman data. Ketika aplikasi menerima data yang dikirimkan dari node sensor tidak langsung ditampilkan, namun terlebih dahulu melalui proses pencacahan data agar aplikasi mengetahui data yang dikirimkan. Dimulai dari data suhu yang ditandai dengan kemudian disimpan pada variabel suhu. Data kelembaban tanah ditandai dengan karakter # kemudian disimpan pada variabel k_tanah. Data volt ditandai dengan karakter $ kemudian disimpan pada variabel volt. Data jam ditandai dengan karakter ^ kemudian disimpan pada variabel jam. Data menit ditandai dengan karakter & kemudian disimpan pada variabel menit. Data detik ditandai dengan karakter * kemudian disimpan pada variabel detik. Setelah data terkumpul aplikasi akan menampilkan seleruh data pada kolom node dan kolom node yang berwarna merah menjadi hijau pertanda bahwa node tersebut telah aktif. Berikut adalah gambar 13 yang menunjukan aplikasi menampilkan data : Gambar 13 Aplikasi Menerima dan Menampilkan Data. 4. Sinkronisasi Waktu Pada aplikasi juga dilakukan sinkronisasi waktu. Waktu pada aplikasi digunakan sebagai waktu utama, yang menjadi barometer waktu pada node coordinator dan node sensor. Aplikasi langsung mengambil data waktu dari komputer, jadi waktu pada aplikasi juga harus secara realtime. Berikut adalah potongan program pada aplikasi pada saat mengambil data waktu komputer. Private Sub Timer1_Tick(sender As Object, e As EventArgs) Handles Timer1.Tick jam_leptop = Now.Hour If jam_leptop > 12 Then jam_leptop = jam_leptop - 12 End If menit_leptop = Now.Minute detik_leptop = Now.Second TextBox1.Text = Now End Sub Setelah semua selesai dirancang, program aplikasi, node coordinator dan node sensor telah di upload pada mikrokontroler masing masing, selanjutnya adlah perakitan perangkat keras seperti pada gambar 14. Gambar 14 Perakitan keseluruhan Alat. JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 38

9 PENGUJIAN SISTEM Hasil Pengujian sistem Pengujian seruluh sistem dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sistem yang sudah dirancang dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan. Berikut adalah hasil dari bagian bagian pengujian sistem : 1. Sensor suhu pada node sensor dapat bekerja dengan baik. 2. Sensor kelembapan tanah mampu mendeteksi dengan baik. 3. Pengiriman data dari Node sensor ke node router yang dituju, berhasil dengan baik, meskipun ada delay. 4. Proses sleep mode berjalan dengan baik. 5. Jarak jangkau xbee bekerja dengan baik. No Tabel 1. Hasil Pengujian Sensor Suhu. Selisih Alat Sensor Sensor Ukur dengan Alat Ukur Presentase error % % ,4% ,4% ,1% ,8% ,5% ,5% ,5% ,5% ,5% ,5% % % ,5% ,2% ,2% ,2% ,2% % % % % % ,2% ,2% % % % % rata-rata error 2,5% dengan toleransi kesalahan ± 2 0 C. Jadi hasil dari pengukuran masuk dalam toleransi error. Tabel 2. Hasil Pengujian sensor Kelembaban Tanah. No Sensor Alat Ukur Selisih Sensor dengan Alat Ukur Presentase error % % % % ,2% ,2% ,2% ,3% ,3% ,3% ,7% ,7% ,9% ,9% ,9% ,2% ,2% ,2% ,7% ,7% ,7% ,7% ,7% ,7% ,8% ,8% ,8% ,9% ,9% ,9% rata-rata error 4,9% Berdasarkan Tabel 2 diatas terlihat bahwa sensor berjalan dengan baik meskipun terdapat beberapa error, dikarenakan pembacaan alat ukur secara analog jadi rentang presentasenya kecil. Namun dengan keseluruhan rata-rata error 4.9 %. Masih masuk dalam toleransi error. Sensor tetap mampu bekerja dan dapat membedakan kondisi kering, lembab, ataupun basah. Data pada Tabel 1 menunjukan bahwa sensor suhu DHT11 mampu mendeteksi dengan baik. Tingkat rata-rata presentase error sensor suhu tersebut adalah 2,5%, didapatkan dari jumlah error seluruh pengambilan data. Data sheet sensor DHT 11 memiliki skala temperature dari C, JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 39

10 Tabel 3. Hasil Pengujian Transmisi Data Berhasil 8 80 Berhasil 9 85 Gagal Gagal Pada pengujian xbee dilakukan pada ruang terbuka dengan jarak 1-80 Meter, kedua xbee dapat berkomunikasi dengan baik. Pada jarak Meter koneksi kedua xbee sudah tidak dapat terjangkau lagi. Jadi untuk pemakaian agar sinyal xbee tetap stabil tidak putus-putus dan dapat berkomunikasi dengan baik, disarankan untuk mengambil jarak yang aman atau jarak idealnya berkisar Meter. Tabel 3 Hasil Pengukuran Konsumsi Daya Node Sensor. Dari Tabel 3 didapatkan bahwa sistem dapat berjalan dengan baik, walaupun terkadang masih terjadi error atau gagal mengirim jumlah data yang diminta oleh aplikasi. Rata-rata error dari pengujian sebanyak 30 kali didapatkan sebesar 13,33%. Tabel 3. Hasil Pengujian Jarak Xbee. NO Jarak (Meter) Keterangan 1 10 Berhasil 2 20 Berhasil 3 30 Berhasil 4 40 Berhasil 5 50 Berhasil 6 60 Berhasil Pada tabel 3 didapatkan hasil pengukuran akhir pada node sensor dengan tegangan sebesar Volt, arus 1.02 ma dan daya mw. Untuk menggunakan sleep mode baterai tersebut mampu bertahan 330 menit atau 5 jam 30 menit. Pada tabel 1 hasil pengukuran dapat terlihat selisih antara sistem sleep mode dan tidak menggunakan sleep mode. Sistem tidak menggunakan sleep mode hanya bertahan hingga 240 menit atau 4 jam, artinya sistem sleep mode lebih hemat 90 menit atau 1 jam 30 menit. Maka dari hasil tersebut sistem sleep mode dapat melakukan penghematan daya hingga ± 19 %. JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 40

11 Gambar 15 Grafik Konsumsi Daya Node Sensor. Pada Gamabar 15 menunjukan perbandingan konsumsi daya pada node sensor antara menggunakan sistem sleep mode dan tidak menggunakan sleep mode. Tabel 4. Hasil Pengukuran Konsumsi Daya Node Coordinator. Pada tabel 4 menunjukan hasil pengujian node coordinatror juga dilakukan pengujian sama seperti node sensor. Pada node coordinator didapatkan hasil pengukuran awal dengan tegangan Volt, arus 1.11 ma dan daya terukur mw. Proses pengukuran selanjutnya juga dilakukan setiap 30 menit. Sehingga didapatkan hasil pengukuran akhir dengan tegangan Volt, arus 1.01 ma, dan daya mw. Node coordinator dengan menggunakan sistem sleep mode mampu bertahan 210 menit atau 3 jam 30 menit. Untuk sistem yang tidak menggunakan sleep mode mampu bertahan 180 menit atau 3 jam. Coordinator dengan sistem sleep mode mampu bertahan 30 menit lebih lama dengan presentase penghematan daya sebesar ± 15%. Gambar 16 Grafik Konsumsi Daya Node Coordinator. Pada Gamabar 16 menunjukan perbandingan konsumsi daya pada node coordinator antara menggunakan sistem sleep mode dan tidak menggunakan sleep mode. KESIMPULAN & SARAN Kesimpulan 1. Berdasarkan hasil pengujian terhadap monitoring pembacaan sensor suhu dan kelembapan tanah yang telah dilakukan dalam pembuatan sistem monitoring tanaman jarak dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : a. Rata-rata presentase error pada sensor suhu pada node sensor adalah 2.5 %. b. Rata-rata presentase error pada sensor kelembaban tanah pada node sensor adalah 4.9 %. 2. Berdasarkan pengujian terhadap sistem, dengan proses pengambilan 5 data dalam rentang waktu setiap 10 menit sekali, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.sistem mampu menampilkan data pada aplikasi monitoring, meskipun terkadang terjadi delay. a. Sistem sleep mode dalam node sensor dapat berjalan dengan baik untuk penghematan daya dengan selisih waktu ketahanan baterai selama 1 jam 30 menit dengan presentase penghematan daya ± 19 %. b. Sistem sleep mode dalam node coordinator dapan berjalan dengan baik untuk penghematan daya dengan selisih waktu ketahanan baterai selama 30 menit dengan presentase penghematan daya ± 15 %. c. Jika rentang waktu sleep lebih lama maka dapat menambah presentase penghematan daya. JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 41

12 d. Pengujian transmisi data dapat berjalan dengan baik, dengan melakukan 30 kali pengujian pengiriman data didapatkan rata-rata error sebesar 13,33%. 3. Berdasarkan hasil pengujian terhadap jarak jangkau pengiriman data xbee S2 dapat ditarik kesimpulan, bahwa jarak maksimal pengiriman data adalah 80 meter. Saran Sebagai pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan, penulis memberikan saran sebagai berikut : 1. Dalam pengukuran tegangan, arus, dan daya pada penelitian ini masih dilakukan dengan cara manual. Sehingga diharapkan dapat dilakukan pengecekan secara otomatis seperti sistem pemantau suhu dan kelembapan tanah, dengan penambahan sensor arus dan tegangan pada setiap node. 2. Pada proses pengiriman dan penerimaan data masih didapatkan adanya loss data, sehingga dapat dianalisa proses transmisi tersebut, sehingga dapat meminimalkan paket data yang loss. Journal of Control and Network System, Nurcahyo, S. (2012). Aplikasi dan Teknik Pemrograman MikrokontrolerAVR Atmel. Yogyakarta: Andi. Wisnu Prambudi, K., Jusak, & Susanto, P. (2014). Rancang Bangun Wireless Sensor Network Untuk Monitoring Kelembaban Pada Lahan Tanaman Jarak. Journal of Control and Network System, Daftar Pustaka Andrianto, H. (2013). Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16 menggunakan Bahasa C. Bandung: Informatika. Arduino. (2011). Arduino XBee Shield. Retrieved September 2015, 15, from hield DFrobot. (2012, January 1). Moisture Sensor (SKU:SEN0114). Retrieved November 16, 2013, from dfrobot: Moisture_Sensor_(SKU:SEN0114) DIGI. (2008, Agustus 20). X-CTU Software. Retrieved November 16, 2013, from DIGI: il?pid=3352&osvid=57&type=utilities Nofianto, R. H., Jusak, & Susanto, P. (2014). Rancang Bangun Aplikasi dan Gateway Wireless Sensor Network untuk Pemantauan Lahan Tanaman Jarak. JCONES Vol. 6, No. 1 (2017) Hal: 42