PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ONLINE UNTUK MONITOR SUHU RUANGAN BERBASIS SERVER WEB DAN WEBCAM DENGAN PENYAMPAIAN DATA ASINKRON Oleh: Akbar Firmansyah, Lila Yuwana M.Si Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Email : firmaniac@physics.its.ac.id Abstrak Telah dibuat sebuah system online untuk memonitor suhu ruangan dan kondisi visual ruangan dengan menggunakan sensor bertipe LM35 dan webcam, pada system ini data keluaran dari sensor diolah menggunakan mikrokontroler bertipe ATmega 8535 dan disimpan ke dalam sebuah server database yang sekaligus berfungsi sebagai server web dan webcam, kondisi suhu ruangan dan kondisi visual ruangan ditampilkan melalui web yang dapat diakses melalui jaringan komputer, sehingga pengaruh lingkungan terhadap suhu ruangan dapat diamati secara langsung. Penggunaan teknologi Ajax menguntungkan pada penggunaan bandwidth untuk proses request data. Hasil yang dicapai dari pembuatan sistem ini adalah data yang berupa streaming langsung kondisi ruangan secara visual dan data suhu yang ditampilkan pada halaman web. Kata Kunci : Suhu, Ajax, LM35, ATMEGA8535 Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sistem monitoring sangat dibutuhkan dewasa ini, dimana sistem ini akan bekerja sebagai pengganti tenaga manusia untuk mengawasi keadaan suatu objek, namun efisiensi tenaga dan waktu untuk melihat data dari sistem terkadang masih diabaikan. Maka dibuatlah sebuah sistem yang dapat mengirimkan data dari jarak jauh dan diakses melalui jaringan komputer, dan akan menampilkan kondisi suhu ruang dan kondisi ruangan sendiri itu sendiri secara visual. 1.2 Rumusan Masalah Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini ada beberapa rumusan masalah yaitu, bagaimana membuat sebuah sistem yang dapat digunakan untuk memonitor keadaan suatu objek dari jarak jauh, bagaimana membuat sistem yang bisa digunakan untuk mengetahui kondisi visual objek sehingga perubahan keadaan fisis suatu objek bisa diketahui penyebabnya, pemilihan model penyamapaian data yang sesuai dan efisien. 1.3 Tujuan Tujuan dari pembuatan sistem ini adalah, mengimplementasikan sensor suhu LM35 sebagai media untuk mengetahui keadaan suhu suatu ruangan, membuat sebuah sistem yang data datanya dapat diakses dari jarak jauh sehingga menghemat tenaga dan waktu pengamatan, memanfaatkan teknologi web asinkron untuk menyampaikan data, sehingga menghemat penggunaan bandwidth internet. Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Aliran Panas Secara Konveksi Aliran panas secara konveksi adalah aliran panas yang disertai dengan bergeraknya molekul molekul dari zat penghantar panas, jenis perpindahan panas ini banyak terjadi pada kasus kasus dalam kehidupan sehari hari, sebagai contoh adalah aliran panas dalam ruang, dan aliran panas dalam tungku ketika pemanasan air.
1. Memiliki perubahan yang linier 10 mv/ 0 C. 2. Tegangan supply 4 sampai 30 Volt. 3. Daerah kerja atau range operasi dari sensor ini adalah antara 0 0 C hingga 100 0 C. (National Data Acquitition Databook, National Semiconductor,1995). Gambar 2.1 Peristiwa Konveksi pada pemanasan air Ketika sebuah panci dipanaskan maka yang terjadi adalah, bagian bawah panci terkena panas terlebih dahulu, sehingga air di bagian bawah akan menerima kalor terlebih dahulu, dengan adanya perbedaan panas antara air di bagian bawah dan air di bagian atas, hal ini akan menyebabkan molekul air berpindah ke atas dan bagian yang atas akan berpindah kebawah, terus menerus sampai semua bagian menerima kalor secara merata, kalor yang diterima ini dapat dihitung dengan persamaan: Q = m. c. T 2.1 Q : Kalor yang diterima m : massa dari air c : Kalor jenis T : Perubahan suhu 2.2 Tranduser dan sensor Tranduser merupakan suatu alat yang merubah suatu besaran fisika menjadi bentuk besaran fisika yang lainnya. Sedangkan sensor adalah alat yang merubah suatu bentuk besaran fisika menjadi besaran listrik. 2.2.1 Sensor Suhu LM35 Sensor suhu LM35 adalah sebuah sensor yang banyak sekali digunakan sebagai alat pendeteksi suhu, dengan karakteristik sensor sebagai berikut: Vcc out grd Gambar 2.1 Konfigurasi kaki Lm35 2.2.2 Pengaruh Suhu Terhadap Energi Gap Semikonduktor Pada semikonduktor intrinsik konsentrasi elektron pada pita energi konduksi sama dengan konsentrasi lubang pada pita energi valensi. Konduktifitas elektron semikonduktor intrinsik berhubungan dengan mobilitas elektron dan mobilitas lubang, dan mobilitas elektron dan lubang ini sendiri dipengaruhi oleh suhu. Pengaruh pada suhu yang diberikan akan menyuplay energi kepada elektron untuk bergerak dari pita energi konduksi ke pita energi valensi, sehingga ketika suhu dinaikkan maka mobilitas elektron dari pita konduksi ke pita valensi semakin cepat, sehingga tegangan dan arus yang ditimbulkan semakin besar. Setiap bahan semikonduktor mempunyai energi gap yang berbeda-beda pada suhu kamar. Silikon mempunyai energi gap 1,1 ev dan germanium mempunyai energi gap 0,7 ev. Pada umumnya energi gap bahan semikonduktor. 2.4 Camserv Camserv merupakan sebuah software Open Source yang banyak digunakan di lingkkungan Unix, software ini berfungsi sebagai server webcam,
sehingga hasil capture dari webcam dapat diakses melalui jaringan komputer dengan interface halaman web. 2.5 Teknologi Ajax Teknologi AJAX (Asynchronous Javascript and XML) adalah teknik baru dalam pemrograman web, teknik adalah gabungan dari pemrograman sisi server dan pemrograman sisi client, dan teknik ini banyak digunakan oleh web web besar seperti Google, dikarenakan teknik ini dapat menghemat penggunaan bandwidth dikarenakan penyampaian data secara asinkron, sehingga dapat melayani banyak request dari client. Bab III Metodologi 3.1 Perancangan Sistem 3.1.1 Sisi Server Gambar 3.2 Sisi Client 3.2 Perancangan Hardware Perancangan Hardware terdiri dari perancangan rangkaian sensor yang terdiri dari sensor dan mikrokontroler ATMEGA 8535, dengan data diagram sebagai berikut: Sisi server dari sistem ini adalah terdiri dari bagian sensor, webcam, dan komputer server, yang berfungsi sebagai server web, server webcam, dan server database. Gambar 3.3 Diagram Kerja Hardware Gambar 3.1 Sisi Server sistem 3.1.2 Sisi Client Pada sisi client, atau pengakses data, yang dibutuhkan adalah sebuah komputer dengan web browser, sebagai penampil data. Gambar 3.4 Detail Rangkaian Sensor
3.3 Perancangan Software Pembuatan software meliputi pembuatan program untuk mikrokontroler, pembuatan program pengolah data di komputer server, dan pembuatan web untuk menampilkan data yang didapat, dengan diagram alir sebagai berikut: yang didapatkan adalah sebagai berikut: Tabel 4.1 Data Hasil Kalibrasi (Kenaikkan Suhu) no Termometer LM 35 (bit) raksa (Celcius) 1 25 12 2 30 15 3 35 18 4 40 21 5 45 23 6 50 25 7 55 28 8 60 31 9 65 34 10 70 37 11 75 40 no Tabel 4.2 Data Hasil Kalibrasi (Penurunan Suhu) Termometer LM 35 (bit) raksa (Celcius) 1 75 40 2 70 37 3 65 34 4 60 31 5 55 28 6 50 25 7 45 23 8 40 21 9 35 18 10 30 15 11 25 12 Gambar 3.5 Diagram Alir Software Bab IV Data dan Pembahasan 4.2 Data Data yang didapatkan dari pengujian alat adalah data hasil kalilbrasi antara bit LM35 dengan data suhu dari temperatur air raksa, dimana kalibrasi dilakukan dengan pengamatan pada variasi suhu yang diberikan pada ketel air dengan dimensi d = 13 cm dan h = 9, cm, data Dari tabel 4.1 dan tabel 4.2 didapatkan grafik kesetaraan sebagai berikut: Termometer Air Raksa (Celcius) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Grafik Kalibrasi Lm 35 dengantermometer Air Raksa y = 1.8228x + 2.9377 R 2 = 0.9976 0 10 20 30 40 50 LM35 (bit) Series1 Grafik 4.1 Grafik hubungan antara LM 35 dengan termometer Raksa Linear (Series1)
4.2 Pengujian Sistem Pengujian terhadap sistem dilakukan dengan variasi jaringan komputer, untuk mengetahui delay penyampaian data kepada client, didapat tabel sebagai berikut: Tabel 4.3 perhitungan waktu tunda penyampaian data Bentuk Waktu tunda Waktu jaringan Capture tunda data Video(detik) suhu(detik) localhost < 1 < 1 Jaringan offline 1 1 dengan kabel UTP Jaringan online dengan WIFI di FISIKA 2 > 1 4.3 Perhitungan Perhitungan untuk besaran fisika yang ada adalah perhitungan untuk kalor yang diterima sensor ketika proses kalibrasi, karena hal ini nantinya akan menjadi perhitungan untuk efisiensi sistem pada penerapannya, dari proses kalibrasi didapatkan perhitungan sebagai berikut: Sebagai contoh diambil perhitungan Pada kenaikan 40 45 derajat Celcius: Q = m. c. T = ρ. V. c. T = 1000. 0,00504127. 1000. (45-40) = 25206.35 kalori 4.4 Pembahasan Dari hasil hasil yang diperoleh selama pengambilan data didapatkan bahasan bahwa sistem ini akan memberikan delay waktu penundaan sesuai dengan topologi jaringan, dan jenis koneksi yang digunakan, serta jumlah client dalam sebuah jaringan. Perubahan tegangan pada sensor suhu sesuai dengan teori berpengaruhnya perubahan suhu pada energi gap semikonduktor, hal ini dikarenakan sensor suhu LM35 merupakan sebuah sensor yang terbuat dari bahan semikonduktor. Bab V Kesimpulan 5.1 Kesimpulan Dari perancangan dan pembuatan sistem monitoring dengan streaming video berbasis web ini dapat diambil beberapa kesimpulan: 1. Sistem yang dibuat sesuai dengan tujuan yaitu untuk penyampaian data dan pengaksesan data dari jarak jauh telah terpenuhi 2. Dibandingkan dengan sistem monitoring berbasis web yang telah ada, sistem ini lebih efisien dalam pengambilan data dengan selang waktu antar pembacaan lebih kecil dikarenakan proses request secara asinkron, berbeda dengan sistem yang telah ada yang me-load kembali semua bagian halaman, meskipun hanya satu data yang berubah. 3. Sistem ini dapat melayani lebih dari satu data dengan perubahan yang tidak saling mempengaruhi antar data. 4. Pembacaan sensor linier terhadap pembacaan thermometer air raksa dengan keseksamaan 0.997. DAFTAR PUSTAKA A.K.Sawney, (1987), Electrical and Electronic Measurements and Instrumentation, Thapar Engineering college, PATIALA. Giancoli, C. Douglas, (2001). Fisika edisi kelima jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga.
Khunaifi A., (2009), SMS GATEWAY Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 Sebagai Pengendali dan Warning System, Tugas Akhir Jurusan Fisika FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. LM35 Datasheet, www.atmel.com Pengenalan Security Jaringan dan Aplikasi Web, underattacks.com Wardhana Lingga., (2006), Belajar sendiri microcontroller AVR Seri ATmega8535, ANDI, Yogyakarta