BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Bab ini menjelaskan perancangan sistem yang dibuat, berupa perancangan sistem mikrokontroller dan tampilan antarmuka web. Bab ini diharapkan dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai sistem yang akan dibangun. 3.1. Analisis Masalah Penelitian ini dilakukan di Mitra Anggrek Indonesia dari Mei 2017- Oktober 2017. Berdasarkan wawancara yang telah dilakukan dengan pemilik greenhouse yaitu diperoleh data bahwa greenhouse belum memiliki sistem pemantauan suhu, kelemababan dan pengendalian penyiraman secara otomatis. Padahal tanaman yang ada pada greenhouse tersebut pertumbuhannya bergantung pada suhu, kelembaban dan sinar matahari. Hal ini juga berkaitan dengan monitoring suhu dan kelembaban udara melalui komputer serta pengendalian penyiraman pada greenhouse dibuat secara otomatis. Oleh karena itu dibutuhkan sistem yang dapat memantau suhu, kelembaban dan pengendali penyiraman secara otomatis. Proses ini akan lebih efisien ketika dapat menerapkan sistem tersebut. 3.2. Tahapan Persiapan Penelitian Tahap persiapan penelitian dilakukan untuk melakukan tinjauan lapangan, guna mengetahui kebutuhan-kebutuhan dalam menyelesaikan masalah tersebut. Serta mengetahui berbagai data terkait suhu dan kelembaban. Berdasarkan tinjauan lapangan diketahui bahwa tanaman yang ada adalah 152 tanaman aglonema yang ditempatkan dalam sebuah greenhouse. Kemudian dilakukan pengamatan berkaitan dengan pola perubahan suhu, kelembaban didalam area greenhouse dan penempatan alat penyiraman agar suhu dan kelembaban stabil. Untuk pengambilan data awal sebelum mengimplementasikan sistem yang dirancang yaitu dilakukan selama 3 hari. Berdasarkan data awal diketahui suhu rata-rata greenhouse pada siang hari yakni 28.5 0 C dan 56%. 16
17 3.3. Analisis Sistem Sistem ini bertujuan untuk memantau suhu, kelembaban dan pengendalian penyiraman secara otomatis pada tanaman aglaonema. Cara kerja sistem ini yaitu sensor akan mendeteksi suhu dan kelembaban, setelah itu sensor akan mengirim informasi ke database Pada penelitian ini pengukuran suhu dan kelembaban menggunakan sensor DHT22 dan proses pengiriman data menggunakan modul Ethernet shield. Data hasil pembacaan sensor dikirim ke server dengan menggunakan protocol HTTP dan data hasil pengiriman akan ditampilkan dalam bentuk web. Proses terakhir yakni akan dilakukan pengujian terkait dengan sensitifitas sensor berdasarkan data yang diperoleh, kemudian dibandingkan dengan data hasil sensor dari alat sensor konvensional. Jaringan pada sistem ini akan diuji guna mengetahui seberapa cepet proses pengiriman data, serta jumlah data terkirim permenit. 3.4. Analisis Kebutuhan Sistem Kebutuhan penunjang dalam pembangunan sistem ini diperlukan beberapa komponen kebutuhan sistem sebagai berikut: 1. Perangkat Keras (Hardware) Perangkat keras yang dibutuhkan pada penelitian ini antara lain: sensor suhu dan kelembaban yakni DHT22, Mikrokontroller Arduino Uno R3, Ethernet Shield, relay, pompa air dan komputer / laptop sebagai server. 2. Perangkat Lunak (Software) Perangkat lunak yang dibutuhkan pada penelitian ini antara lain: Windows 8.1, Arduino IDE, PHP, MySQL, Apache. Sedangkan bahasa pemrograman yang digunakan antara lain, PHP, Javascript, bahasa pemrograman pada arduino. 3.5. Deskripsi Umum Sistem Sistem pemantauan suhu, kelembaban serta pengendalian penyiraman tanaman secara otomatis merupakan sebuah sistem terintegrasi yang terhubung
18 dengan jaringan sebagai proses pemantauan perubahan suhu dan kelembaban udara serta sebagai pengendali penyiraman tanaman secara otomatis ketika kondisi suhu dan kelembaban berada dalam batas yang tidak normal. Sensor dht22 akan membaca nilai suhu dan kelembaban udara untuk diproses di mikrokontroller. Jika nilai yang dibaca sensor dht22 melebihi batas normal maka mikrokontroller akan mengirimkan sinyal ke relay untuk mengaktifkan selenoid valve sehingga alat pengendali penyiraman tanaman akan bekerja. Seluruh data hasil sensor akan dikirim ke server menggunakan ethernet shield dengan jaringan lan. Data yang dikirim akan disimpan kedalam database dengan memanfaatkan php sebagai penghubung. Kemudian data tersebut akan ditampilkan dalam website berupa tabel dan grafik informasi terkait perubahan suhu dan kelembaban pada greenhouse. Gambar 3.1 Arsitektur Sistem Berdasarkan gambar 3.1, terdapat beberapa komponen penyusun arsitektur sistem, adapun fungsi dari masing-masing komponen adalah sebagai berikut: 1. Arduino uno, merupakan otak sistem yang berfungsi mengendalikan seluruh komponen. 2. Ethernet shield berfungsi sebagai modul tambahan yang dapat menghubungkan arduino uno dengan jaringan dengan memanfaatkan kabel lan 3. Sensor dht22 berfungsi sebagai pengukur suhu dan kelembaban udara. 4. Modul relay digunakan sebagai saklar on/off selenoid valve. 5. Selenoid valve berfungsi sebagai kran penyiraman pada tanaman secara otomatis.
19 6. Pompa air berfungsi sebagai pemompa air untuk disemprotkan ke tanaman. 7. Database server berfungsi untuk menyimpan data pembacaan sensor. 3.6. Flowchart Perancangan perangkat dari sistem pemantauan suhu, kelembaban serta pengendalian penyiraman secara otomatis ini dirancang dan digambarkan dalam bentuk flowchart pada gambar 3.2. Gambar 3.2 Flowchart Perancangan Sistem Flowchart pada gambar 3.2 memperlihatkan bahwa sistem pertama kali membaca data dari sensor sebagai inputan data yang akan di proses oleh mikrokontroler Arduino Uno. Data yang dibaca oleh sensor kemudian di kirim ke web server dan disimpan dalam database untuk ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik pada antarmuka web. Apabila nilai data dari sensor tidak berada pada batas normal maka sistem pengendalian akan bekerja untuk melakukan penyiraman sehingga berada pada kondisi yang normal. 3.7. Perancangan Sistem Proses perancangan pada sistem ini akan dibagi menjadi dua bagian yakni perancangan hardware dan perancangan software. 3.7.1. Perancangan Perangkat Keras Pada perancangan perangkat keras dibagi menjadi 3 yakni sebagai berikut: 1. Perancangan sensor Pada tahap ini akan dilakukan perancangan perangkat keras pada sensor yang terdiri dari 3 buah sensor dht22, mikrokontroller arduino uno r3. Seperti terlihat pada gambar 3.3.
20 Gambar 3.3 Rangkaian Hardware Sensor Pada gambar 3.3 diatas dijelaskan bahwa sensor dht22 dihubungkan ke mikrokontroller Arduino uno. Pin pertama dari tiap-tiap sensor sebagai vcc dihubungkan ke pin 5v pada arduino, pin kedua sebagai data, yang mana sensor 1 dihubungkan ke pin 2, sensor 2 dihubungkan ke pin 3 dan sensor 3 dihubungkan ke pin 4 pada Arduino dan pin keempat pada sensor sebagai gnd dihubungkan ke gnd pada mikrokontroller Arduino uno. Zona penempatan sensor akan di tempatkan dibeberapa tempat didalam greenhouse, diantaranya di daerah atap, dinding, dan sekitaran tanaman. Gambar 3.4 memperlihatkan lokasi penempatan sensor dht22 pada bangunan greenhouse. Gambar 3.4 Penempatan sensor: (a). atap, (b). sekitaran tanaman, (c). bagian dinding 2. Perancangan Sistem Penyiraman Pada tahap ini akan dilakukan perancangan perangkat keras pengendalian penyiraman otomatis pada greenhouse yang terdiri dari mikrokontroller arduino uno R3, relay dan pompa air.
21 Gambar 3.5 Rangkaian Hardware Penyiraman Gambar 3.5 menjelaskan relay memiliki tiga pin yang terhubung ke mikrokontroller Arduino uno, pin pertama sebagai VCC dihubungkan ke pin 5v, pin kedua sebagai GND dihubungkan ke GND, dan pin ketiga sebagai IN yang dihungkan ke pin 10. Relay disambungkan ke pompa air dan power plug menggunakan kabel/connector. Relay yang digunakan dalam penelitian ini yakni relay dengan tegangan 5v. Relay berfungsi sebagai saklar on/off, apabila relay mendapatkan tegangan 5v maka relay akan menyala, sedangkan jika mendapatkan tegangan 0v maka relay akan mati. Tegangan arus listrik yang dikeluarkan relay ini yakni 220v. 3. Perancangan Sistem Transmisi Data Pada tahap ini akan dilakukan perancangan perangkat untuk transmisi data yang terdiri dari miksrokontroller Arduino Uno R3 dan Ethernet shield. Gambar 3.6 Rangkaian perangkat transmisi data Pada gambar 3.6 diatas dijelaskan bahwa ethernet dihubungkan dengan Arduino uno. Pin Ethernet shield ditancapkan kedalam tiap-tiap pin Arduino. ethernet shield berfungsi sebagai modul tambahan yang memungkinkan Arduino
22 uno dapat terhubung dengan jaringan dengan memanfaatkan kabel lan. Sehingga arduino dapat mengirim paket data ke server. 4. Perancangan Keseluruhan Alat Pada tahap ini alat dirancang secara keseluruhan sehingga dapat mengetahui gambaran penerapan alat ketika di implementasikan langsung pada greenhouse. Berdasarkan gambar 3.7 diketahui bahwa sensor ditempatkan di tiga area greenhouse, yakni atap, dinding, dan lantai. Kemudian selang penyiraman dibentuk seperti huruf U ini berguna untuk membuat penyemprotan pada tanaman stabil. Sedangkan solenoid ditempatkan di dekat pintu greenhouse agar dapat langsung terhubung dengan aliran listrik serta sistem pengontorol yang ditempatkan di samping kiri pintu greenhouse. Gambar 3.7 Rangkaian seluruh alat 3.7.2. Perancangan User Interface User interface adalah tampilan muka berbentuk web yang akan digunakan untuk memantau suhu dan kelembaban pada greenhouse. Menu utama user interface ini dibagi menjadi 3 bagian yakni menu home, menu tabel dan menu chart. Berikut ini merupakan rancangan website yang akan dibuat untuk memantau perubahan suhu dan kelembaban yang terjadi didalam bangunan greenhouse.
23 1. Home Menu home berisi informasi umum greenhouse. Home merupakan menu pertama yang akan ditampilkan ketika pertama kali mengakes webnya. Tampilan utama web dapat dilihat pada gambar 3.8. Gambar 3.8 Home 2. Menu Tabel Menu ini berisi informasi mengenai perubahan suhu dan kelembaban yang terjadi di dalam bangunan greenhouse. Menu tabel terdiri dari tiga sub menu yakni zona dinding, zona atap dan zona tanaman. Setiap sub menu akan menampilkan data dalam bentuk tabel. Gambar 3.9 memperlihatkan data zona dinding, gambar 3.10 memperlihatkan data zona tanaman dan gambar 3.11 memperlihatkan data zona atap. Gambar 3.9 Datalog Zona Dinding
24 Gambar 3.10 Datalog Zona Tanaman Gambar 3.11 Datalog Zona Tanaman 3. Chart Menu ini berisi informasi mengenai perubahan suhu dan kelembaban yang terjadi pada bangunan greenhouse. Data setiap zona akan menampilkan data suhu dan kelembaban dalam bentuk grafik chart. Gambar 3.12 Menu Chart
25 3.8. Server Komputer server di implementasikan HTTP server untuk menerima HTTP request dan mengirim HTTP respond ke client. komputer server terdiri dari website dan database. Data yang dikirim oleh sensor akan masuk kedalam database dan ditampilkan dalam bentuk web sehingga dapat memantau suhu dan kelembaban pada greenhouse. 3.9. Analisis Efektifitas Sistem terhadap Pertumbuhan Tanaman Pada tahap ini akan dianalisa pertumbuhan tanaman. Dalam menganalisa pertumbuhan tanaman diukur berdasarkan 3 aspek yaitu penyebaran air di permukaan tanaman, Kebasahan media tanam dan kesegaran tanaman.