BAB III PERANCANGAN ALAT Bab ini membahas perancangan sistem telemetri pengamatan suhu dan kelembapan serta kendali peralatan elektronik (seperti kipas) berbasis platform Microcontroller Open Source Wemos. Microcontroller tersebut digunakan untuk mengolah informasi yang telah didapatkan oleh sensor dan melakukan pengaturan sesuai yang telah di programkan sebelumnya. Pengaturan tersebut berfungsi untuk menampilkan informasi yang telah diterima oleh microcontroller mengenai kondisi suhu dan kelembapan. Rancangan sistem dibagi dalam beberapa blok perangkat yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Pembuatan sistem meliputi perencanaan perangkat keras dan perencanaan perangkat lunak. 3.1 Prinsip Kerja Pembuatan sistem dibagi dalam beberapa blok perangkat yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Pembuatan sistem meliputi sistem microcontroller Wemos. Sensor Suhu DHT11 Microcontroller Wemos Webserver Blynk dan Smartphone Android Kipas DC Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 42
43 Berikut ini adalah cara kerja secara umum untuk masing-masing blok : Power Supply akan mengubah tegangan AC 220 Volt PLN menjadi 12 Volt DC, kemudian energi tersebut digunakan untuk memberikan tenaga kepada sistem. Sensor DHT11 akan mengukur kelembapan dan suhu pada ruangan sekitar, kemudian data-data digital tersebut dikirimkan kepada microcontroller Wemos dengan pin D1. Microcontroller akan menerima data digital (Suhu & kelembapan) maupun data analog (tegangan) kemudian akan dikirimkan menuju Server Blynk via internet. Data digital dari microcontroller tersebut akan diubah menjadi obyek / informasi oleh server Blynk, obyek / informasi tersebut kemudian dikirim kembali kepada smartphone pengguna yang berbasis android melalui APP Blynk via internet. Microcontroller juga akan menerima digital dari app blynk kemudian akan dilakukan pengendalian peralatan elektronik berdasarkan perintah tersebut. 3.2 Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak dibuat dengan menggunakan diagram alir. Diagram alir merupakan sebuah diagram dengan simbol-simbol grafis yang menyatakan aliran algoritma atau proses yang menampilkan langkahlangkah yang disimbolkan dalam bentuk kotak, beserta urutannya dengan menghubungkan masing-masing langkah tersebut menggunakan tanda panah. Diagram ini bisa memberi solusi secara bertahap untuk penyelesaian masalah yang ada di dalam proses atau algoritma tersebut. berikut adalah diagram alir sistem ini :
44 Mulai Inisialisasi Microcontroller Wemos Mengirim dan Menerima data Cloud Blynk Cloud Server Blynk Memberikan Sinyal HIGH/LOW kepada Transistor Driver Membaca Suhu dan Kelembapan dengan Bantuan Sensor Suhu DHT11 Data Suhu dan Kelembapan diproses oleh Microcontroller Wemos Kontrol Manual? Ya Tidak Microcontroller Wemos Mengirimkan data ke Cloud Blynk Looping? Ya Selesai Tidak Gambar 3.2 Diagram Alir Utama
45 Secara garis besar diagram alir diatas dapat digambarkan sebagai berikut : Microcontroller Wemos akan membaca data yang telah dikirimkan oleh Server Cloud Blynk. Data tersebut berisi tentang adanya perintah untuk memutuskan atau menyambungkan arus listrik kepada motor DC (kipas) sehingga dapat mematikan ataupun menghidupkan Motor tersebut. Setelah data di terima maka microcontroller Wemos akan memberikan sinyal high atau low kepada transistor driver. Pada saat yang bersamaan microcontroller Wemos akan membaca dan memproses data-data tentang Suhu dan Kelembapan pada lingkungan. Microcontroller Wemos akan mengirimkan kembali data-data tersebut dengan opsi manual (Push Button) ataupun otomatis (Sensor DHT11) kepada Server Cloud Blynk. Selesai Microcontroller Wemos mengirimkan data kepada Server Cloud Blynk. Microcontroller Wemos akan kembali menunggu perintah dari Server Cloud Blynk. 3.3 Perancangan Perangkat Keras Dalam pemilihan komponen pada sistem-sistem ini maka sangatlah penting untuk memperhatikan beberapa hal berikut ini : 1. Menggunakan microcontroller dengan platform Open Source sehingga untuk pengembangannya dapat di support oleh komunitas pengguna microcontroller ini. 2. Menggunakan komponen-komponen yang tersedia di pasaran, sehingga harganya murah dan mudah di dapat. 3. Rangkaian yang sederhana sehingga mudah untuk dilakukan penambahan untuk pengembangan lebih lanjut.
46 3.3.1 Minimum Sistem Microcontroller Wemos Rangkaian microcontroller berfungsi untuk mengolah informasi yang didapatkan dari baterai. Kemudian memproses data analog tersebut menjadi data digital. Rangkaian microcontroller ini menggunakan minimum sistem yang pada awalnya digunakan untuk mendownload listing program dari computer ke Chipset microcontroller. Diharapkan dengan minimum sistem ini akan dapat menghemat biaya yang dikeluarkan untuk membangun sistem ini. Berikut rangkaian pada gambar 3.4 adalah minimum sistem dari Microcontroller Wemos.
47 Gambar 3.3 Minimum Sistem Microcontroller Wemos
48 3.3.2 Rangkaian Keseluruhan Rangkaian pada gambar 3.4 merupakan rangkaian alat ini secara keseluruhan. Microcontroller Wemos mendapatkan suplai tegangan utama dari rangkaian Power Supply 220VAC yang dikonversi menjadi 12V DC oleh Transformator stepdown dan disearahkan oleh Diode bridge. Sensor suhu DHT11 sesuai spesifikasinya mendapatkan suplai tegangan dari microcontroller Wemos sebesar 3.3V DC dan dihubungkan pada Pin GND microcontroller Wemos. Microcontroller Wemos sendiri terhubung dengan sensor suhu DHT11 dari Pin 2 yang dihubungkan pada Pin D1 sebagai input data. Hasil proses input data Pin D1 akan dijadikan output transistor TIP122 yang berfungsi sebagai sakelar otomatis yang terhubung dengan Kipas DC. Gambar 3.4 Rangkaian Keseluruhan 3.3.3 Rangkaian Sensor DHT11 Rangkaian pada gambar 3.5 merupakan rangkaian yang digunakan untuk membaca suhu dan kelembapan pada lingkungan sekitar dengan menggunakan sensor suhu dan kelembapan DHT 11. Jalur komunikasi
49 data dibangun dengan menggunakan Pin digital I/O 1 pada microcontroller Wemos dan terhubung dengan Pin D dari module sensor DHT 11. Beberapa alasan menggunakan module ini adalah sebagai berikut: 1. Harga komponen murah. 2. Memiliki 2 buah pembacaan lingkungan, yaitu suhu dan kelembapan. 3. Pembacaan suhu dan pembacaan kelembapan sangat presisi. 4. Mudah dilakukan penggantian apabila terjadi kerusakan. 5. Bentuk komponen sangat kecil. Gambar 3.5 Rangkaian DHT11 3.3.4 Rangkaian Power Supply Rangkaian pada gambar 3.6 merupakan rangkaian power supply yang digunakan di sistem ini. Rangkaian ini menggunakan transformator stepdown dari 220 Volt AC menjadi 12 Volt AC. Kemudian jembatan dioda diterapkan sehingga dapat mengubah dari arus AC menjadi arus DC, dan terakhir kapasitor 1000 uf di terapkan untuk menghilangkan noise serta ripple-riple yang terjadi. Beberapa pertimbangan-pertimbangan yang digunakan untuk memilih sensor ini adalah sebagai berikut: 1. Harga komponen sangat murah. 2. Rangkaian yang sederhana. 3. Komponen-komponen mudah didapatkan di pasaran.
50 Gambar 3.6 Rangkaian Power Supply 3.3.5 Rangkaian Driver Transistor Rangkaian pada gambar 3.7 merupakan driver untuk memutuskan atau menyambungkan arus listrik yang akan melewati peralatan elektronik yang lain. Rangkaian ini berkerja seperti sakelar elektronik namun yang membedakannya adalah sakelar elektronik ini dikendalikan oleh logika teknik PWM sehingga kecepatan putaran dari kipas angin dapat dikendalikan dengan mudahnya. Gambar 3.7 Rangkaian Driver transistor
51 Transistor bekerja dengan Karakteristik saturasi dan cut off. ketika transistor berkerja pada saturasi maka kipas pendingin akan mati untuk sementara. Namun ketika transistor berkerja pada daerah cut off maka arus akan mengalir dari catu daya menuju kolektor transistor melewati kipas sehingga akan menyebabkan kipas berputar. 3.4 Koneksi App Blynk dan Smartphone Android Perancangan koneksi App Blynk dan rangkaian dapat dilihat pada gambar 3.8. Alat ini dirancang untuk dapat menampilkan Grafik Suhu, Grafik Kelembapan, Nilai Suhu, Nilai Kelembapan dan Kontrol manual kipas DC pada App Blynk di smartphone Android. Data yang telah diproses microcontroller Wemos dikirimkan oleh modul ESP8266 yang telah terintegrasi oleh microcontroller Wemos versi D1 R2 via internet/wifi ke server milik App Blynk dan diterima oleh smartphone Android. Gambar 3.8 Koneksi Microcontroller dan Smartphone Android Microcontroller Wemos agar dapat terhubung dengan android harus memiliki nomor Token, SSID dan Password wifi melalui script yang di-upload pada microcontroller Wemos. Nomor token didapat ketika pertama kali membuat project pada App Blynk via email seperti gambar dibawah ini :
52 Gambar 3.9 Notifikasi Nomor Token Via Email Selain nomor Token dibutuhkan SSID dan password dari koneksi wifi yang digunakan pada script. Berikut script untuk meng-input token, SSID dan Password : char auth[] = "45306bef4fd746928ed386b71410f6c8"; Blynk.begin(auth, "ZenMax", "1sampai9"); //insert here your SSID and password 3.4.1 Koneksi Grafik Suhu dan Kelembapan pada App Blynk Grafik suhu dan grafik kelembapan dikonfigurasi secara sistem melalui fitur Pin Virtual dari App Blynk seperti berikut ini : - Pada widget pilih Graph dan ketik variabel sesuai script yaitu Suhu dan Kelembapan - Tentukan Pin Virtual sesuai script, Pin V12 untuk Suhu dan Pin V13 untuk Kelembapan
53 - Tentukan delay 3sec untuk menampilkan grafik setiap per 3detik Gambar 3.10 Konfigurasi Grafik Suhu Gambar 3.11 Konfigurasi Grafik Kelembapan Sesuaikan konfigurasi diatas dengan script yang di-upload. Berikut contoh script-nya :
54 void senduptime() { // You can send any value at any time. // Please don't send more that 10 values per second. Blynk.virtualWrite(10, suhu); // virtual pin 10 Blynk.virtualWrite(11, kelembapan); // virtual pin 10 Blynk.virtualWrite(12, suhu); // virtual pin 10 Blynk.virtualWrite(13, kelembapan); // virtual pin 10 } 3.4.2 Koneksi Nilai Suhu dan Kelembapan pada App Blynk Nilai suhu dan nilai kelembapan dikonfigurasi secara sistem melalui fitur Pin Virtual dari App Blynk seperti berikut ini : - Pada widget pilih Labeled Value dan ketik variabel sesuai script yaitu Suhu Rbs dan Kelembapan Rbs - Tentukan Pin Virtual sesuai script, Pin V10 untuk Suhu Rbs dan Pin V13 untuk Kelembapan Rbs - Tentukan delay 3sec untuk menampilkan grafik setiap per 3detik Gambar 3.12 Konfigurasi Nilai Suhu Rbs
55 Gambar 3.13 Konfigurasi Nilai Kelembapan Rbs Sesuaikan konfigurasi diatas dengan script yang di-upload. Berikut contoh script-nya : void senduptime() { // You can send any value at any time. // Please don't send more that 10 values per second. Blynk.virtualWrite(10, suhu); // virtual pin 10 Blynk.virtualWrite(11, kelembapan); // virtual pin 10 Blynk.virtualWrite(12, suhu); // virtual pin 10 Blynk.virtualWrite(13, kelembapan); // virtual pin 10 } 3.4.3 Koneksi Kontrol Manual Kipas DC Kipas DC dapat dikontrol manual dari App Blynk melalui Digital Pin D7 dengan catatan menggunakan Pin yang memiliki sumber data sama yaitu Pin D6 Digital.
56 Pin D6 Digital merupakan salah satu fitur pada microcontroller Wemos yang mengeluarkan logika 3.3V DC High dan 0V DC Low, yang berfungsi untuk mengendalikan cara kerja komponen lainnya seperti transistor, kipas DC dan lain sebagainya. Kontrol manual Kipas DC dikonfigurasi secara sistem melalui fitur Digital Pin dari App Blynk adalah sebagai berikut : - Pada widget pilih Button dan ketik variabel sesuai script yaitu Kipas - Tentukan Pin Digital sesuai script yaitu Pin D7 - Atur Button agar menjadi switch agar berfungsi sebagai sakelar pada umumnya Gambar 3.14 Konfigurasi Button sebagai Sakelar Sesuaikan konfigurasi diatas dengan script yang di-upload. Berikut contoh script-nya : void setup() { dht.begin(); Serial.begin(9600); // See the connection status in Serial Monitor Serial.println("DHTxx test!"); Blynk.begin(auth, "ZenMax", "1sampai9");
57 pinmode(d6, OUTPUT); timer.setinterval(3000, senduptime); } void loop() { Blynk.run();// Initiates Blynk timer.run(); // Initiates SimpleTimer // Read humidity kelembapan = dht.readhumidity(); Serial.print(kelembapan); Serial.println(" Rho"); // Read Temperature suhu = dht.readtemperature(); Serial.print(suhu); Serial.println(" Celcius"); Serial.println(); Serial.println(); if (suhu >= 33) { digitalwrite(d6, HIGH); } else { digitalwrite(d6, LOW);}}