BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem, yang meliputi perangkat keras dan perangkat lunak, dimana kedua bagian dari sistem ini saling menunjang dalam pengoprasian sistem sehingga akan diperoleh hasil yang diinginkan. Perancangan perangkat keras meliputi rangkaian Sensor PH, Sensor Suhu, Sensor Cahaya, Ethernet modul dan Arduino. 3.1 Analisis Sistem Sistem monitoring ini bertujuan untuk memonitoring kualitas air pada air kolam menggunakan web. Cara kerja sistem ini yaitu sensor akan mendeteksi ukuran ph, suhu, dan kekeruhan air setelah itu informasi dari sensor diolah oleh arduino kemudian informasi yang telah diolah dikirim menggunakan ethernet modul melalui kabel LAN ke web. Di web tersebut informasi akan ditampilkan dan disimpan dalam database. Sistem ini dapat memberikan informasi tentang kualitas air pada kolam. Sistem ini menggunakan web untuk mendapatkan informasi Gambaran Umum Sistem Deskripsi kerja secara keseluruhan dari sistem pada tugas akhir ini, sistem ini akan mulai beroprasi ketika diberikan sumber tegangan melalui power suply ke arduino. Dengan adanya tegangan pada arduino, sensor dapat menangkap data dan data dapat dikirim ke arduino kemudian diolah serta ethernet modul akan mengirimkan data yang telah diolah melalui kabel LAN ke web service. Data yang ada di web akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan tabel. Gambaran umum sistem ini ditampilkan berupa flowchart alur kerja sistem. 14

2 Gambar 3.1 Flowchart Sistem Prinsip Kerja Pada kondisi awal saat alat dinyalakan, maka arduino uno melakukan inisialisasi input output dan deklarasi variable yang akan digunakan pada saat proses. Inisialisasi yang dilakukan diantaranya penggunaan ADC untuk pembacaan sensor ph, komunikasi SPI (Serial Pheriperal Interface) untuk komunikasi arduino 15

3 dengan Ethernet modul serta komuniksi 1 wire untuk pembacaan sensor suhu. Selanjutnya pada kondisi normal arduino melakukan pengecekan sensor ph, sensor suhu dan modul ethernet secara berkala. Pada kondisi ini arduino membaca masukan sensor PH dengan membaca perubahan tegangan yang didapat dari input analog arduino kemudian mengkonversi hasil pembacaan ADC tersebut menjadi tegangan pada internal program yang selanjutnya dikonversi menjadi hasil PH dan disimpan didalam memory RAM. Selanjutnya arduino melakukan pembacaan sensor suhu DS18B20, dimana sensor ini bekerja menggunakan komunikasi serial 1wire interface yaitu komunikasi yang menggunakan 1 jalur data input output sebagai perintah dan pembacaan data antara arduino dan sensor suhu tersebut. Saat hasil pembacaan kedua buah sensor suhu diperoleh, maka hasil pembacaan disimpan didalam RAM internal arduino untuk diproses lebih lanjut. Pada proses selanjutnya arduino melakukan proses listening pada modul ethernet W5100, dimana listening yang dimaksud adalah request dari client yang sedang mengakses alamat Ip modul tersebut, saat request terjadi, maka pada perangkat lunak arduino melakukan penyusunan text code html berisi informasi data sensor ph dan suhu yang tersimpan pada RAM kemudian disusun pada format html dan dikirimkan ke client sehingga pada broser PC (client) data dapat disajikan. Begitu seterusnya proses ini berlangsung dan arduino kembali melakukan pengecekan sensor Ph dan suhu sehingga data sensor yang dikirim merupakan data realtime yang sedang dimonitor via web. 16

4 3.2 Analisis Kebutuhan Sistem Analisis kebutuhan sistem ini membahas kebutuhan software dan hardware yang dibutuhkan untuk membangun sistem yang sesuai dengan fungsi yang telah dirancang. Berikut kebutuhan sistem yang diperlukan: 1. Software Software yang dibutuhkan dalam pembuatan sistem ini sebagai berikut: a. IDE Arduino: Software processing yang digunakan untuk menulis program kedalam Arduino. b. PhpMyAdmin: Perangkat lunak open source yang ditulis dalam bahasa pemprograman PHP yang digunakan untuk menangani administrasi MySQL. c. Apache: Merupakan software web server sebagai penyedia layanan web. d. Xampp: Merupakan tools yang berfungsi sebagai localhost dan mencakup perangkat lunak yang dibutuhkan seperti phpmyadmin, apache. 2. Hardware Hardware yang dibutuhkan dalam pembuatan sistem ini sebagai berikut: a. Arduino Uno b. Sensor ph c. Sensor suhu DS18B20 d. Sensor LDR e. Modul Ethernet f. Breadboard g. Pin jumper h. Personal Computer (PC) 3.3 Perancangan Sistem Perancangan Perangkat Keras Pada perancangan perangkat keras iniakan dibahas mengenai perakitan hardware-hardware yang akan digunakan dalam pembuatan sistem ini. 17

5 Perangkat/alat yang digunakan dalam pembuatan sistem ini terdiri dari arduino uno, sensor ph, sensor suhu, sensor ldr. Adapun tahapan-tahapan perakitan alat akan dijelaskan pada blok diagram sebagai berikut: ( ) ( ) Modul Sensor ph DFROBOT Modul Ethernet W5100 HTTP Server (Apache 2) Web Browser Sensor Suhu DS18B20 Sensor Suhu DS18B20 ARDUINO UNO Sensor LDR Database Server User Gambar 3.2 Rangkaian Blok diagram Dalam cara kerja sistem secara keseluruhan, maka dapat diuraikan fungsi tiaptiap blok diagram adalah sebagai berikut: a. Arduino Uno berfungsi sebagai pengendali utama sistem untuk melakukan pembacaan sensor suhu dan phmeter serta komunikasi pada ethernet LAN. b. Sensor ph berfungsi untuk membaca nilai ph yang terkandung pada air dan dirubah menjadi tegangan. c. Sensor Suhu DS18B20 berfungsi untuk membaca perubahan suhu air dengan keluaran data digital terkalibrasi. d. Sensor Ldr berfungsi untuk membaca tingkat kekeruhan air dengan memanfaatkan cahaya yang dibaca dari hasil kualitas air yang memperngaruhi permukaan Ldr. e. Modul Ethernet merupakan modul LAN to serial yang berfungsi untuk mengirim dan menerima data dari arduino uno ke komputer melalui jaringan LAN untuk ditampilkan ke web. 18

6 f. Http server (apache 2) berfungsi sebagai server web. g. Database server merupakan kumpulan dari data yang dikirimkan oleh arduino yang tersimpan secara teratur sehingga data bisa disimpan dan kemudian bisa di ambil dan di tampilkan pada web browser. h. Web Browser merupakan suatu program yang berfungsi untuk menampilkan web monitoring pada tugas akhir ini. i. User merupakan pengguna monitoring. Selanjutnya membahas tahapan-tahapan perakitan dari rangkaian alat tersebut. Berikut tahapan-tahapan yang dilakukan dalam perangkaian alat ini: a. Perancangan filter air Perancangan pada filter air disini menggunakan tong air dengan tinggi 1 meter, selang air yang berukuran 3 inchi, pompa air, pasir zeloit dan jaringjaring. Pada tong air di lubangi menjadi 2 bagian yaitu di bagian penutup untuk masuknya air yang akan di fiter dan di lubangi di bagian tengah pada tong air tersebut untuk mengeluarkan air yang sudah di filter pada air tersebut. Kemudian pada tong air di masukkan pasir zeloit pada bagian paling bawah lalu di tambahkan jaring jaring di bagian atas pasir zeloit tersebut. Pasir zeloit berfungsi untuk memfilter bau amis dan kotoran yang ada di kolam ikan tersebut dan jaring jaring berfungsi untuk memfiler kotoran kotoran yang ada pada air kolam tersebut. Selang digunakan untuk menyalurkan air kolam untuk masuk ke dalam tong air yang di bantu dengan pompa air sehingga air kolam bisa naik ke tong air. Filter air ini berfungsi untuk menetralkan ph air karena ph tergantung pada kotor tidaknya kolam tersebut. 19

7 Gambar 3.3 Rangkaian Filter Air b. Perancangan rangkaian modul Ethernet Rangkaian modul ethernet yang digunakan pada perancangan ini adalah menggunakan modul Ethernet dengan chip W5100 yang merupkan produksi dari hunrun untuk kompatible board arduino. Pada modul ini bekerja dengan tegangan 5V, speed 10/100Mbps dan diakses menggunakan komunikasi SPI (Serial Pheriperal Interface). Adapun perancangan rangkaian modul ethernet W5100 pada arduino ditunjukkan pada gambar 3.4: ARD1 RJ45 ETHERNET CARD W5100 Vcc SS MOSI MISO SCK 5V PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 TX RX PD4/T0/XCK PD5/T1 PD6/AIN0 PD7/AIN1 PB0/ICP1/CLKO PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2A PB4/MISO PB5/SCK AREF w w w.theengineeringprojects.com 1121 ATMEG A328P-PU O N PC5/ADC5/SCL PC4/ADC4/SDA AN AL O G IN PC3/ADC3 PC2/ADC2 PC1/ADC1 PC0/ADC0 VCC RESET Reset BTN A5 A4 A3 A2 A1 A0 Gambar 3.4 Arduino Ethernet Shield c. Perancangan rangkaian sensor ph Untuk membaca keasaman dan basa yang terkandung ada air, maka diperlukan sensor Ph. Pada perancangan ini sensor Ph digunakan untuk 20

8 membaca kualitas air dimana modul yang digunakan adalah sensor ph type DFROBOT SEN0161. Bentuk keluaran sensor Ph adalah tegangan analog sehingga output pada modul dapat dibaca menggunakan input ADC (Analog) pada minimum sistem arduino. Adapun perancangan rangkaian arduino pada modul Ph ditunjukkan pada gambar 3.5: 5V ARDUINO MODUL PHmeter BNC Vcc Vout DFROBOT SEN0161 A0 A1 A2 A3 A4 A5 Reset BTN RESET VCC PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3 AN AL O G IN PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL O N 1121 ATMEG A328P-PU w w w.t hee ngineeringprojects.com AREF PB5/SCK PB4/MISO PB3/MOSI/OC2A PB2/SS/OC1B PB1/OC1A PB0/ICP1/CLKO PD7/AIN1 PD6/AIN0 PD5/T1 PD4/T0/XCK PD3/INT1 PD2/INT0 TX PD1/TXD RX PD0/RXD ARDUINO UNO Probe PH Gambar 3.5 Rangkaian ph Pada sensor ph mempunyai 3 bagian yaitu vcc, data dan ground. Untuk vcc di sambungkan pada breadboard(+), untuk ground di sambungkan pada breadboard(-), dan untuk data di sambungkan ke ethernet pada pin A0. d. Perancangan rangkaian sensor suhu Agar sistem dapat membaca perubahan suhu, maka pad perancangan digunakan sensor suhu DS18B20. Sensor DS18B20 merupakan sensor suhu terkalibrasi dengan kemampuan pembacaan suhu dari -55 o Celcius hingga 125 o Celcius yang beroperasi dengan keluaran digital terkalibrasi dan diakses menggunakan komunikasi serial 1 wire, sehingga pin yang digunakan pada perancangan hanya ada 3 yaitu, Vcc dan data. Karena pada penempatanya sensor digunakan untuk mengukur suhu didalam air, maka dipilih sensor DS18B20 dengan kemasan waterproof agar dapat dicelupkan didalam air. Sementara itu konfigurasi pin yang terhubung ke minimum sistem Arduino uno ditunjukkan segaimana gambar 3.6: 21

9 ARDUINO A0 A1 A2 A3 A4 A5 Reset BTN RESET VCC AN AL O G IN PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3 PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL O N 1121 ATMEG A328P-PU w w w.theengineeringprojects.com AREF PB5/SCK PB4/MISO PB3/MOSI/OC2A PB2/SS/OC1B PB1/OC1A PB0/ICP1/CLKO PD7/AIN1 PD6/AIN0 PD5/T1 PD4/T0/XCK PD3/INT1 PD2/INT0 TX PD1/TXD RX PD0/RXD V SENSOR1 VCC 27.0 DQ DS18B20 SENSOR2 VCC 27.0 DQ DS18B20 ARDUINO UNO Gambar 3.6 Rangkain Suhu Pada sensor suhu mempunyai 3 kaki yaitu vcc, data dan ground. Pada vcc di sambungkan pada breadboard(+), ground di sambungkan pada breadboard(-) dan untuk data di sambungkan pada pin 3 di ethernet. e. Perancangan sensor Ldr sebagai sensor kejernihan air Sensor ldr merupakan sensor yang mempunyai output perubahan resistensi terhadap perubahan intensitas cahaya, dengan memodifikasi posisi ldr berhadapan dengan led pada sebuah pipa kecil maka ldr dapat digunakan sebagai sensor kejernihan air, dimana cahaya led yang menuju sensor akan dipengaruhi oleh jernih keruhnya air yang melewati celah antara led dan ldr sehingga nilai resistansi ldr akan berubah sesuai kecerahan cahaya yang di dapat. Adapun perancangan kontruksi sensor menggunakan ldr dan led ditunjukkan dalam gambar 3.7: Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Kerjernihan Air 22

10 Untuk sensor kejernihan memiliki 3 kaki yaitu untuk vcc, data dan ground. Pada vcc akan di sambungkan ke breadboard(+), pada groud disambungkan pada breadboard(-), dan untuk data di sambungkan pada pin 2 di ethernet Perancangan Basis Data Sistem monitoring ini menggunakan database MySQL untuk menyimpan data yang dikirim oleh arduino. Data disimpan dalam datu tabel dengan nama tabel adalah datatugasakhir. Gambar 3.8 Desain database Perancangan User Interface User interface merupakan bagian penting pada sistem ini, karena bagian ini yang menjembatani pengguna dengan sistem. Desain user interface yang baik akan memudahkan pengguna dalam menggunakan alat yang dibuat. User interface yang berupa website ini ada dua bagian yaitu halaman tabel kemudian halaman grafik monitoring air. 23

11 a. Tampilan Tabel Pada form ini akan menampilkan data berupa tabel. Gambar 3.9 Tabel Monitoring b. Tampilan Grafik Pada form ini menampilkan data melalui grafik. Gambar 3.10 Grafik Monitoring 24