METERAN AIR DIGITAL BERBASIS WEB DENGAN MICROCONTROLLER ARDUINO UNO NASKAH PUBLIKASI. diajukan oleh Jaka Yudha Utama

Transkripsi

1 METERAN AIR DIGITAL BERBASIS WEB DENGAN MICROCONTROLLER ARDUINO UNO NASKAH PUBLIKASI diajukan oleh Jaka Yudha Utama kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2016

2

3 METERAN AIR DIGITAL BERBASIS WEB DENGAN MICROCONTROLLER ARDUINO UNO Jaka Yudha Utama 1), Armadyah Amborowati 2), 1,2) Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia jaka.u@students.amikom.ac.id 1), armadyah.a@amikom.ac.id 2) Abstract Data recording problems on water Distribution and Management Company are often occur: first, the consumers do not control the use of water. Second, on the analog water gauge, customers cannot see the cost in realtime. Third, the height of customer's fenced, causing officers trouble reaching stand water meter to perform data recording while the occupants or the consumer is not always to be at home, in the end the officer noted the water meter by estimation. Data recording performed by estimation potentially cause errors in data processing. One of them is the occurrence of errors in the payment of monthly bills water usage by consumers because of a mismatch of data on consumer water gauge with recording results by field officers. The purpose of this research is that the officers can more easily record data of consumers water usage and better accuracy rate calculation to minimize the error of consumers costs. Or, you can use it individually. Keywords Water Gauge, Water Flow, Hall Effect Sensor, Arduino Uno, ESP8266. I. PENDAHULUAN Meteran Air adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah debit air yang digunakan. Cara kerjanya dengan menghitung jumlah debit air yang melewat satu sisi lubang pipa yang terdapat pada meteran sebelum diteruskan ke lubang satunya. Kemudian debit air yang telah lewat dicatat dan ditampilkan pada angka meteran. Metode yang umum digunakan pada meteran air adalah dengan metode displacement (perpindahan), atau lebih dikenal dengan Positive Displacement (perpindahan positif), disingkat PD. Cara kerjanya diibaratkan seperti ember dan stopwatch. Stopwatch mulai menghitung ketika arus air masuk, dan berhenti ketika ember penuh. Volume ember kemudian dibagi dengan waktu, menghasilkan kecepatan arus air. Untuk menciptakan keadaan tersebut secara kontinu (terus-menerus), maka digunakan sistem piston pada tabung silinder. Piston kemudian menggerakkan magnet yang mengendalikan bagian pencatat. Meteran Air PD memiliki akurasi tinggi pada arus rendah hingga sedang, umumnya untuk ukuran pipa 5/8 hingga 2. Di banyak negara berkembang, Meteran Air digunakan untuk mengukur penggunaan air pada suatu wilayah pemukiman yang persediaan airnya di pasok oleh perusahaan penyedia air bersih. Di Indonesia perusahaan milik pemerintah yang menyalurkan air bersih adalah Perusahaan Daerah Air minum (PDAM). Seperti halnya meteran pada listrik, perusahaan menggunakan catatan pada meteran tersebut untuk menghitung berapa jumlah uang yang harus pelanggan tanggung. Pencacatan biasanya dilakukan oleh petugas lapangan dengan mendatangi langsung stand meteran yang sudah dipasang di setiap rumah. Permasalahan timbul ketika pelanggan sedang tidak berada di rumah. Ketika petugas melakukan pencatatan, kemudian petugas biasanya mencacat dengan melakukan perkiraan dengan melihat catatan penggunaan air beberapa bulan sebelumnya. Hal ini tentu hal tentu saja berpotensi merugikan konsumen maupun perusahaan. Oleh karena permasalahan yang diuraikan di atas, maka akan dirancang sebuah meteran air yang catatannya bisa akses dari mana saja, selagi masih ada akses internet. II. RUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang di atas maka perumusan masalah untuk skripsi ini adalah bagaimana merancang alat meteran air yang hasil catatannya dapat diakses atau dilihat secara online dari mana saja? III. BATASAN MASALAH Presisi penghitungan debit air belum maksimal. mikrokontroler yang digunakan adalah arduino uno. modul wifi yang digunakan adalah esp8266. Implementasi alat pada skripsi ini dilakukan hanya pada skala kecil. untuk uji coba bahwa data pada meteran air dapat diakses melalui koneksi internet. Alat masih berupa purwarupa, sehingga hanya berupa rangkaian dan kode pemrograman, tetapi belum memiliki wadah/casing, selayaknya produk siap jual. Alat ini memerlukan pasokan listrik dan wifi yang memiliki akses internet. Tidak dibahas masalah listrik padam atau koneksi wifi/internet yang terputus. Situs untuk mengakses data meteran dibuat dengan bahasa pemrograman php, dengan bantuan framework codeigniter. 1

4 Tidak dibahas mengenai infrastruktur dan keamanan jaringan. Kecepatan laju air mempengaruhi presisi perhitungan. Sistem ini dibangun untuk melengkapi sistem yang sudah ada. IV. TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat alat berupa meteran air digital yang data catatannya dapat diakses dari mana saja dengan jaringan internet. V. METODE PENELITIAN Dalam penulisan laporan skripsi ini, digunakan beberapa tahap penelitian sebagai berikut: A. Metode Pengumpulan Data Dalam penelitian, teknik pengumpulan data merupakan faktor penting demi keberhasilan penelitian. Hal ini berkaitan dengan bagaimana cara mengumpulkan data, siapa sumbernya, dan apa alat yang digunakan. 1) Metode Kepustakaan: Metode pengumpulan data dengan cara membaca, mempelajari dan catatan dari bukubuku, artikel-artikel, dan bahan-bahan referensi lainnya yang berkaitan dengan topik skripsi. 2) Metode Internet: Pemanfaatan jaringan internet untuk saling bertukar informasi, ide, dan pengalaman serta tanyajawab sehubungan dengan permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini. B. Metode Analisis 1) Analisis Kebutuhan Sistem: Analisis kebutuhan sistem menjelaskan apa saja yang dibutuhkan dalam proses pengembangan alat dan sistem. 2) Analisis Biaya dan Manfaat: Analisis terhadap biaya dalam pembuatan alat dan sistem serta manfaat yang akan diperoleh. C. Metode Perancangan 1) Perancangan Perangkat Keras: Perancangan rangkaian yang akan dibangun. 2) Perancangan Perangkat Lunak: Perancangan program pada alat. 3) Perancangan Interface Website: Perancangan interface website untuk mengakses data dari alat. A. Arduino Uno VI. LANDASAN TEORI Arduino Uno adalah mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino Uno dibekali 14 digital pin input/output (6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Dibekali dengan semua hal yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai [1]. B. ESP8266 ESP8266 adalah chip terintegrasi yang dirancang untuk kebutuhan terhubungnya dunia. Ia menawarkan solusi jaringan Wi-Fi yang lengkap dan mandiri, yang memungkinkan untuk menjadi host atau mentransfer semua fungsi jaringan Wi-Fi dari prosesor aplikasi lain. ESP8266 memiliki kemampuan pengolahan dan penyimpanan on-board yang kuat, yang memungkinkannya untuk diintegrasikan dengan sensor dan aplikasi perangkat khusus lain melalui GPIOs dengan pengembangan yang mudah serta waktu loading yang minimal. Tingkat integrasinya yang tinggi memungkinkan untuk meminimalkan kebutuhan sirkuit eksternal, termasuk modul front-end, dirancang untuk mengisi daerah PCB yang minimal [2]. C. YF-S201 Sensor ini dilengkapi dengan tiga kabel: merah (DC), hitam (ground) dan kuning (output denyut Hall effect). Dengan menghitung output denyut/gelombang dari sensor, Anda dapat menghitung gerakan cairan: setiap denyut/gelombang sekitar 2,25 mililiter. Catatan, ini bukan sensor yang presisi, dan denyut/gelombang akan bervariasi tergantung pada laju aliran, tekanan fluida dan orientasi sensor. Membutuhkan kalibrasi yang teliti jika presisi lebih dari 10% diperlukan [3]. D. Arduino IDE Arduino Software (IDE) bersifat open-source, berfungsi untuk memudahkan dalam menulis kode dan meng-upload-nya ke papan mikrokontroler. Berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Di tulis menggunakan bahasa pemrograman Java dan bahasa pemrograman Processing serta perangkat lunak open-source lainnya [4]. E. CodeIgniter CodeIgniter adalah sebuah framework untuk web yang dibuat dalam format PHP. Format yang dibuat ini selanjutnya dapat digunakan untuk membuat sistem aplikasi web yang kompleks. CodeIgniter dapat mempercepat proses pembuatan web, karena semua class dan modul yang dibutuhkan sudah ada dan programmer hanya tinggal menggunakannya kembali pada aplikasi web yang akan dibuat. VII. PERANCANGAN Perancangan yang dilakukan terdiri dari perancangan pada perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. A. Perancangan Perangkat Keras Berikut adalah tabel komponen yang dibutuhkan: Tabel 1. Kebutuhan Komponen No. Komponen Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp) 1 Arduino Uno YF-S ESP Voltage Regulator (AZ1117T 3.3E1)

5 5 Adaptor 12V 1A Kapasitor 100nF Kabel Jumper Male to Male 8 Kabel Jumper Male to Female Total Berikut adalah rangkaian yang akan dibangun: Gambar 1. Diagram Rangkaian Hardware Dikarenakan modul wifi ESP8266 memiliki kemampuan sebagai microcontroller, maka Arduino Uno di sini difungsikan sebagai alat komunikasi dari komputer ke modul wifi yaitu untuk keperluan flashing firmware dan debuging (membaca data melalui serial port), serta membagi power ke perangkat modul wifi, dan water flow sensor. B. Perancangan Perangkat Lunak Sebelum melakukan flashing program pada ESP8266, sambungkan pin GPIO0 ke GND terlebih dahulu agar modul masuk ke mode flashing. Flashing dilakukan menggunakan program Arduino IDE dengan menambahkan Boards ESP8266. Gambar di bawah ini menunjukkan diagram alir pada mikrokontroler: Berikut adalah tabel penjelasan dari masing-masing proses pada diagram alur microcontroller: Tabel 2. Penjelasan Diagram Alur Microcontroller No. Proses Penjelasan 1 Start Microcontroller hidup 2 Inisiasi Program Koneksi ke wifi, Ambil data terakhir dari server untuk hari ini 3 Loop Proses yang berulang-ulang 4 Baca Sensor Air Membaca data dari sensor air per-detik dalam satuan mililiter Interval 5 Detik Setiap 5 detik, data akan dikirim ke server melalui modul wifi C. Perancangan Interface Website Sebelum pelanggan atau petugas dapat mengakses data, terdaftar form yang harus diisi. Yaitu form mengenai ID Pelanggan serta form Captcha. Berikut rancangan interface tersebut: Gambar 3. Form Login Setelah mengisi form tersebut, maka akan ditampilkan data yang sesuai. Gambar 4. Halaman Data Pelanggan Gambar 2. Diagram Alur Microcontroller VIII. HASIL PENGUJIAN Pengujian dilakukan untuk mengukur presisi penghitungan terhadap debit air yang dilewatkan Water Flow Sensor, dengan menyiapkan debit air dengan takaran tertentu dalam liter, kemudian air tersebut dialirkan lewat Water Flow Sensor untuk 3

6 kemudian di monitor hasilnya melalui Serial Monitor pada komputer. Kemudian membandingkannya dengan data yang disimpan di server. Perlu diingat bahwa data yang diterima server akan dibulatkan ke atas. Berikut hasil ujinya: Tabel 3. Uji Debit Air Jumlah Air Serial Monitor Server 1 Liter 998 ml 1 Liter 2 Liter 1880 ml 2 Liter 3 Liter 2877 ml 3 Liter IX. KESIMPULAN Modul Wifi ESP8266, tidak hanya bisa berfungsi sebagai modul wifi, tapi juga dapat berfungsi sebagai mikrokontroler. Situs sistem Meteran Air Digital Berbasis Web dapat dibangun dengan menambahkan fitur histori yaitu melihat pemakaian terdahulu serta menampilkan biaya yang sesuai dengan pemakaian. Menggunakan tampilan grafik untuk menampilkan data pemakaian agar lebih menarik dan memudahkan pelanggan membaca data, dari pada menampilkan data dalam bentuk tabel. XII. BIODATA PENULIS Jaka Yudha Utama, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informasi STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun Armadyah Amborowati, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun Memperoleh gelar Master of Engineering (M. Eng) Program Pasca Sarjana Magister Teknologi Informasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta. X. SARAN Pada microcontroller sebaiknya diberi baterai serta memory internal untuk mengantisipasi apabila terjadi pemadaman arus listrik atau terjadi masalah pada koneksi internet. Enkripsi data dari modul ke server, agar lebih aman. Pada website ditambahkan fitur Print Invoice sehingga pelanggan memiliki hard-copy untuk data pemakaian serta biaya yang harus dibayarkan. Pada website login admin ditambahkan fitur lupa password agar admin dapat me-reset password apabila admin lupa password. XI. DAFTAR PUSTAKA [1] Arduino, Arduino - ArduinoBoardUno, Arduino, [Online]. Available: [Diakses 16 April 2015]. [2] DIGX estore, Water Flow Sensor YF-S201, [Online]. Available: S201.html. [Diakses 25 April 2015]. [3] Arduino, Arduino - Software, [Online]. Available: [Diakses 25 April 2015]. [4] Zarya, ESP NURDspace, 30 November [Online]. Available: [Diakses 25 April 2015]. 4