Rancang Bangun Alat Monitoring Ukur PH dan Suhu Air Pada Kolam Pembenihan Ikan Lele Sangkuriang Menggunakan Arduino Uno Berbasis Web TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang Disusun oleh : Akhmad Affandi 201110370311407 PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
iii
iv
v
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang menjadi salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi Teknik Informatika jenjang Strata-1 Universitas Muhammadiyah Malang (UMM). Sholawat serta salam semoga tetap tercurah kepada Nabi besar Muhammad saw, keluarga, sahabat dan para pengikutnya hingga akhir jaman. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak lepas dari peran berbagai pihak yang telah banyak memberi bantuan, nasehat, bimbingan dan dukungan. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga khususnya kepada : 1. Bapak Drs. Fauzan, M.Pd., selaku Ketua Rektor Universitas Muhammadiyah Malang 2. Bapak Ir. Sudarman, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Yuda Munarko, S. Kom, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Bapak Agus Eko Minarno, S.Kom., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing I tugas akhir. Terima kasih atas pengarahan yang telah di berikan sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan benar adanya. 5. Bapak Ilyas Nuryasin, S. Kom, M.Kom. selaku Dosen Pembimbing II tugas akhir. Terima kasih atas pengarahan yang telah di berikan sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan benar adanya. 6. Bapak Ali Sofyan Kholimi, S. Kom., M.Kom. selaku Dosen Wali. 7. Orang Tua dan Kakak Penulis atas segala do a restu dan dukungannya baik material atau spiritual kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. 8. Teman-teman yang membantu dalam proses penulisan tugas akhir ini, yang tidak mungkin penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini banyak kekurangannya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan penulisan ini sehingga dapat bermanfaat untuk pengembangan ilmu. Malang, 20 April 2016 Penulis vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERNYATAAN... iv LEMBAR PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAKSI... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 LATAR BELAKANG... 1 1.2 RUMUSAN MASALAH... 2 1.3 TUJUAN PENELITIAN... 2 1.4 BATASAN MASALAH... 2 1.5 METODOLOGI... 2 1.5.1 Studi Literatur... 2 1.5.2 Desain dan Perancangan Alat... 3 1.5.3 Implementasi... 3 1.5.4 Ujicoba dan Analisa... 3 1.5.5 Pembuatan Laporan... 3 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN... 3 BAB I PENDAHULUAN... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 4 BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM... 4 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 4 BAB V PENUTUP... 4 BAB II LADASAN TEORI... 5 2.1 Mikrokontroler... 5 2.1.1 Arduino UNO Rev. 3... 5 2.2.2 Arduino Ethernet Shield... 6 2.2.3 Analog PH Meter Kit... 7 2.2.4 Sensor Suhu DS18B20... 8 2.2.5 Relay... 9 2.2.6 Portable Wireless N Router TL TL-MR3020... 10 2.2 Lele Sangkuriang... 11 2.3 Derajat Keasaman (PH)... 12 BAB III ANALISA DAN PERANCAN SISTEM... 13 3.1 Analisa Sistem... 13 3.1.1 Analisa Kebutuhan... 13 3.1.2 Analisa Masalah... 14 3.2 Perancangan Sistem... 14 3.2.1 Arsitektur dari Sistem... 14 3.2.2 Perancangan Perangkat Keras... 15 3.2.2.1 Rancangan Skematik Module Sensor DS18B20... 15 vii
3.2.2.2 Rancangan Skematik Module Relay... 16 3.2.2.3 Rancangan Skematik Gabungan Semua Perangkat Keras... 16 3.2.2.4 Rancangan Perangkat Keras Sensor DS18B20... 17 3.2.2.2 Rancangan Perangkat PH Meter Kit... 18 3.2.2.2 Rancangan Perangkat Relay... 19 3.2.2.2 Rancangan Gabungan Semua Perangkat Keras... 19 3.2.3 Flowchart... 20 3.2.4 Data Transmisi dari Perangkat Keras ke Web Server... 21 3.2.5 Desain Database... 22 3.2.6 Desain Antarmuka Website... 22 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 24 4.1 Implementasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak... 24 4.2 Implementasi Alat... 24 4.2.1 Implementasi Perangkat Keras... 24 4.2.1.1 Implementasi Rangkain Relay dan DS18B20... 24 4.2.1.2 Pemasangan Rangkaian Perangkat Keras... 26 4.2.2 Implementasi Perangkat Lunak... 29 4.2.2.1 Proses Pembacaan Data Sensor PH Meter Kit... 29 4.2.2.2 Proses Pembacaan Data sensor DS18B20... 30 4.2.2.3 Proses Pengiriman Data ke Web Server... 30 4.2.2.4 Proses Penerimaan Data ke Web Server... 32 4.2.2.5 Proses Penampilan Data pada Chart... 32 4.2.2.6 Proses Pembacaan Relay... 34 4.2.2.7 Proses Menampilkan Data pada Tabel... 34 4.2.2.8 Proses Export Data... 36 4.3 Pengujian Terhadap Alat... 37 4.3.1 Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan... 37 4.3.2 Pengujian Pembacaan Sensor... 47 4.3.3 Pengujian Perangkat Relay... 52 4.3.4 Pengujian Ketahanan Perangkat Keras... 54 4.3.5 Pengujian Pengiriman data dan Jeda... 57 4.4 Analisa Keseluruhan Hasil Pengujian... 61 4.4.1. Pembahasan Hasil Pengujian... 61 4.4.2. Permasalahan Penelitian... 62 4.4.3. Keunggulan dan Kelemahan Penelitian... 62 BAB V PENUTUP... 64 Kesimpulan... 64 Saran... 64 DAFTAR PUSTAKA... 65 LAMPIRAN-LAMPIRAN... 66 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Arduino UNO R3 [5].... 6 Gambar 2. 2 Arduino Ethernet Shield [6]... 7 Gambar 2. 3 Analog PH Meter Kit [7]... 8 Gambar 2. 4 Sensor DS18B20 [8].... 9 Gambar 2. 5 Relay Pin 5 [9].... 10 Gambar 2. 6 Mini Router TL-MR 3020 [10]... 11 Gambar 3. 1 Blok diagram Perancangan Sistem... 15 Gambar 3. 2 Skematik Sensor DS18B20.... 15 Gambar 3. 3 Skematik Module Relay... 16 Gambar 3. 4 Skematik Gabungan Semua Perangkat.... 17 Gambar 3. 5 Rancangan Sensor DS18B20.... 18 Gambar 3. 6 Rancangan sensor PH Meter Kit... 18 Gambar 3. 7 Rancangan Perangakat Keras Relay... 19 Gambar 3. 8 Gabungan Semua Perangkat Keras... 20 Gambar 3. 9 Flowchat Perancangan Perangkat Lunak... 21 Gambar 3. 10 Format Data yang Ditransmisikan... 22 Gambar 3. 11 Perancangan Database dari Website Monitoring... 22 Gambar 3. 12 Tampilan Grafik Sensor.... 23 Gambar 3. 13 Tampilan Halaman Report.... 23 Gambar 4. 1 Skematik Relay.... 25 Gambar 4. 2 Skematik DS18B20... 25 Gambar 4. 3 Implementasi Rangkaian Relay dan DS18B20... 25 Gambar 4. 4 Implementasi Rangkaian Tampak Samping... 26 Gambar 4. 5 Implementasi Pemasangan Arduino dan Ethernet Shield... 27 Gambar 4. 6 Rangkaian Alat Tampak Samping.... 27 Gambar 4. 7 Rangkaian Tampak Depan.... 28 Gambar 4. 8 Rangkaian Keseluruan Alat... 28 Gambar 4. 9 Kode Program Pembacaan Data Analog PH Meter Kit... 29 Gambar 4. 10 KodeProgram Pembacaan DS18B20.... 30 Gambar 4. 11 Kode Program Konfigurasi Arduino Ethernet Shield... 31 Gambar 4. 12 Kode program pengiriman data PH... 31 Gambar 4. 13 Kode Program Pengiriman Data Suhu... 32 Gambar 4. 14 Kode Program Penerimaan Data PH... 32 Gambar 4. 15 Kode Program Penerimaan Data Suhu... 32 Gambar 4. 16 Kode Program Tampilan Chart PH... 33 Gambar 4. 17 Kode Program Tampilan Chart Suhu... 33 Gambar 4. 18 Tampilan Program Relay... 34 Gambar 4. 19 Kode Program Tabel Report PH.... 35 Gambar 4. 20 Kode Program Tabel Report Suhu... 36 Gambar 4. 21 Kode Program Export Data... 37 Gambar 4. 22 Diagram BlokPengujian Keseluruhan... 38 Gambar 4. 23 Tampilan Halaman Login Web Server Monitoring.... 39 Gambar 4. 24 Tampilan Halaman Create Akun... 39 Gambar 4. 25 Tampilan Berhasil Membuat Akun... 40 Gambar 4. 26 Tampilan Halaman Utama.... 40 Gambar 4. 27 Tampilan Menu PH... 41 ix
Gambar 4. 28 Tampilan Menu Suhu... 41 Gambar 4. 29 Tampilan Unduhan Chart Dalam PDF... 42 Gambar 4. 30 Tampilan Menu Report PH.... 42 Gambar 4. 31 Tampilan Menu Report Suhu... 43 Gambar 4. 32 Tampilan Report Ketika Berhasil Copy to Clipboard... 44 Gambar 4. 33 Tampilan Copy To Clipboard pada Notepad dan Web... 44 Gambar 4. 34 Tampilan Ketika Save All Data dan Save Current Data... 45 Gambar 4. 35 Tampilan Save Current Data PH to Ms. Excel dan Web... 45 Gambar 4. 36 Tampilan Save Current Data Suhu to Ms. Excel dan Web... 46 Gambar 4. 37 Tampilan Save All Data pada Ms. Excel... 46 Gambar 4. 38 Tampilan Alat Uji phtestr 10... 48 Gambar 4. 39 Tampilan Hasil Sensor PH pada Serial Monitor... 48 Gambar 4. 40 Tampilan Tempat Uji Suhu... 49 Gambar 4. 41 Tampilan Hasil Sensor Suhu pada Serial Monitor... 49 Gambar 4. 42 Tampilan Alat uji Suhu... 50 Gambar 4. 43 Diagram Blok Pengujian Pembacaan Sensor... 50 Gambar 4. 44 Tampilan Sensor pada larutan buffer 4... 52 Gambar 4. 45 Tampilan Serial Monitor ketika PH 4.... 53 Gambar 4. 46 Tampilan Relay ketika On... 53 Gambar 4. 47 Diagram Blok Pengujian relay... 54 Gambar 4. 48 Tampilan Pengujian Perangkat Keras... 55 Gambar 4. 49 Tampilan Serial Monitor Pengujian Ketahanan Perangkat... 55 Gambar 4. 50 Diagram Blok Pengujian Ketahanan Perangkat... 56 Gambar 4. 51 Diagram Blok Pengujian Pengiriman Data dan Jeda... 57 Gambar 4. 52 Tampilan Serial Monitor pada Pengujian Pengiriman Data... 58 Gambar 4. 53 Tampilan Data Suhu yang di Terima Web Server... 58 Gambar 4. 54 Tampilan Data PH yang Diterima Web Server... 59 x
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Spesifikasi Arduino Uno R3.... 5 Tabel 2. 2 Spesifikasi Mini Router MR3020.... 10 Table 4. 1 Tabel Pengujian Sensor PH dengan phtesrs 10... 51 Table 4. 2 Tabel Pengujian Sensor DS18B20 dengan Alat Uji... 51 Table 4. 3 Hasil Pengamatan Data Kedua Sensor... 56 Table 4. 4 Tampilan Hasil Pengujian Pengiriman Data... 60 Table 4. 5 Tampilan Jeda Waktu Pengiriman Data Suhu... 61 xi
DAFTAR PUSTAKA [1] Achsan, Aldian Naridho, 2015, Perancangan dan Pembuatan Sistem Telemetri ph pada Kolam Pembenihan Air Pada Kolam Pembenihan Ikan Menggunakan Frequency Hopping Spread Spectrum. Undergraduate Theses. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Jember. [2] Astria, Fanny, 2014, Rancang Bangun Alat Ukur PH dan Suhu Berbasis Short Message Service (SMS) Geteway. Jurnal MEKTRIK vol. 1 No.1, September 2014. [3] Gunawan, Surya. 2014. Kupas Tuntas Budi Daya dan Bisnis Lele Jakarta: Penebar Swadaya. [4] Kusnoputranto, H., 2000, Kesehatan Lingkungan, FKM-UI, Jakarta, 47-67 [5] Yunus, Taufiq. 2014. Pengaruh Padat Penebaran yang Berbeda Terhadap Pertumbuhan Benih Ikan Lele Sangkuriang. Jurusan Teknologi Perikanan, Fakultas Ilmu-ilmu Pertanian, Universitas Negeri Gorontalo. [6] Arduino, 2016, Arduino Uno Rev.3, http://www.arduino.cc/en/main/arduinoboarduno. Diakses pada tanggal 20-01-2016. [7] Arduino, 2016, Arduino Ethernet Shield, https://www.arduino.cc/en/main/arduinoethernetshield. Diakses pada tanggal 20-01-2016. [8] DFRobot, 2016, PH Meter Kit, http://dfrobot.com/wiki/index.php/ph_meter%28sku:_sen0161%29. Diakses pada tanggal 20-01-2016. [9] DFRobot, 2016, DS18B20, http://dfrobot.com/wiki/index.php?title=waterproof_ds18b20_digital_te mperature_sensor_%28sku:dfr0198%29. Diakses tanggal 20-01-2016. [10] Relay, 2016, Pengertian Relay, http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/, Diakses tanggal 20-01-2016 [11]TP-Link, 2016, TP-Link MR3020, http://www.tp-link.co.id/products/details/cat-14_tl-mr3040.html. Diakses tanggal 20-01-2016. xii