BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Bab ini akan membahas mengenai analisa dan perancangan monitoring tekanan biogas mengunakan Arduino Nano. Pada prinsipnya perancangan dengan sistematika yang baik akan memberikan kemudahan-kemudahan dalam pembuatan tugas akhir ini. 3.1 Analisis Kebutuhan Sistem Perancangan sistem monitoring tekanan diperlukan dalam memantau tekanan biogas secara real time. Pengguna dapat bekerja lebih efektif dengan menggunakan web server bila sensor BMP180 mendapat aliran biogas, maka sistem akan mengirim informasi melalui jaringan TCP/IP. Informasi tersebut diolah oleh web server. Sistem yang dibangun diharapkan dapat memberikan informasi mengenai tekanan biogas kepada pengguna aplikasi. Studi kelayakan dilakukan untuk memperkirakan biaya pengembangan dan keuntungan sistem, serta untuk menyediakan informasi ekonomis yang membantu dalam memutuskan apakah proses pengembangan sistem layak dilanjutkan atau tidak. Beberapa software dan spesifikasi hardware yang dibutuhkan untuk dapat membangun sistem yang sesuai dengan fungsi yang telah dirancang, diantaranya: a. Software Perangkat lunak yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: IDE Arduino : Software processing yang digunakan untuk menulis program kedalam Arduino. Processing sendiri merupakan penggabungan antara bahasa C++ dan Java. PhpMyAdmin : Perangkat lunak open source yang ditulis dalam bahasa pemrograman PHP yang digunakan untuk menangani administrasi MySQL Apache : merupakan software web server sebagai penyedia layanan web. 19
b. Hardware Adapun perangkat keras yang dibutuhkan diantaranya: Arduino Nano ESP8266 Modul WiFi Sensor Tekanan Rendah BMP180 LCD 16x2 PC/Laptop : Sebagai Web Server 3.2 Arsitektur Sistem 3.2.1 Topologi Jaringan Monitoring Tekanan Biogas Secara garis besar dalam perancangan arsitektur sistem sebelum Data yang dihasilkan sensor masuk ke web server, untuk selanjutnya sensor BMP180 mengcapture aliran gas yang dihasilkan biogas melalui pipa, karena data masih berupa data analog sehingga butuh diproses menjadi data digital dan dikirimkan ke web server yang melewati koneksi jaringan TCP/IP. Sistem akan melakukan polling setiap interval 1 menit dan melakukan pengecekan kondisi keadaan tekanan pada grafik dan table tertentu. Jika tekanan mencukupi maka Mikrokontroller akan mengirimkan perintah untuk mengirimkan data. Gambar 3.7 menunjukkan arsitektur secara global sistem jika diimplementasikan. Gambar 3.8 merupakan detail dari sistem monitoring tekanan biogas. Gambar 3.1 Arsitektur sistem secara global 20
Gambar 3.2 Arsitektur sistem secara detail Mulai Aktifkan Arduino, Sensor BMP180 dan ESP8266 Inisialisasi Tekanan Konversi Pa ke Psi Data Tekanan Tampil di LCD Data Tekanan Masuk ke webserver Dikirim Melalui ESP8266 A 21
A Database Data Tekanan > Grafik Selesai Flowchart diatas melambangkan proses alur dari Sistem Monitoring Tekanan Biogas, pertama mengaktifkan semua komponen kemudian sensor menginisialilasi tabung dimana jika tabung terdapat sebuah tekanan maka sensor mengirim data ke arduino nano untuk dikomputasi, kemudian data yang sudah diolah akan tampil ke LCD, data yang sudah diolah juga dikirim melalui ESP8266 ke database server yang kemudian nantinya di tampilkan berupa informasi grafik pada website. 3.3 Perancangan Alat Dalam bagian ini akan dijelaskan bagaimana perancangan akan di lakukan hingga selesai sesuai dengan apa yang kita inginkan. Perangkat yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : Arduino Nano ESP8266 Modul WiFi Sensor Tekanan Rendah BMP180 LCD 16x2 Kabel Tabung Selang atau pipa buatan PC/Laptop : Sebagai Web Server 22
Perangkat diatas merupakan perangkat utama yang akan digunakan dalam perancangan alat monitoring tekanan biogas. Tahapan yang dilakukan dalam pembangunan perancangan alat monitoring tekanan biogas ini adalah : 1. Pemasangan ESP8266 Modul WiFi pada Arduino Nano. ESP8266 Modul WiFi adalah yang memungkinkan Arduino terhubung dengan network, sehingga Arduino dapat mengirim paket data ke server setelah itu data tersebut dikirmkan ke sebuah web dalam bentuk nilai Psi. 2. Menghubungkan sensor BMP180 pada pin analog Arduino Nano. Output dari sensor BMP180 berupa data analog sehingga butuh di konversi ke data digital. 3. Melakukan coding IDE Arduino untuk membuat script sampling pengkonvrensian data tekanan dari Pha ke Psi, script mengirim data ke server setiap interval 5 detik. 4. Membuat user interface(ui) pada web server yang akan dikoneksikan dengan alat Arduino Nano yang terinstalasi sensor BMP180 dan modul WiFi. Menggunakan PHP dan database MySql. 3.4 Perakitan Sensor BMP180 dan ESP8266 Bagian ini membahas tentang komponen-kompenan yang dibutuhkan untuk membangun sistem Monitoring Tekanan Biogas. Adapun tahapan-tahapan perancangan alat akan dijelaskan sebagai berikut: Gambar 3.1 Sistem kerja monitoring tekanan biogas 23
Gambar 3.1 merupakan sistem kerja dari monitoring tekanan biogas dengan Arduino nano. cara kerja sensor BMP180 adalah membaca suatu tekanan yang keluar dari selang yang kemudian menjadi sebuah data dan yang keluar masih berupa data analog. Selanjutnya data tersebut di prosess di dalam Arduino nano mengkonversi menjadi data Psi ditampilkan di Lcd dan dikirim ke web server melalui ESP8266 yang terintegrasi dengan protocol TCP/IP dan dapat memberi akses dari mikrokontroller melalui jaringan wifi yang nantinya data tersebut tampil dalam sebuah grafik. 1. Pemasangan ESP8266 Modul WiFi Arduino tidak menyediakan perangkat keras bawaan untuk terkoneksi dengan jaringan wireless maupun kabel. ESP8266 Modul WiFi adalah modul yang memiliki port ethernet. Gambar 3.2 ESP8266 Modul WiFi Pemasangan ESP8266 menyambungkan tiap-tiap pin ke board Arduino menggunakan kabel. 2. Pemasangan Sensor Gambar 3. 3 Pemasangan ESP8266 pada Arduino 24
Sensor BMP180 memiliki bentuk persegi dimana ada empat lubang yang dihubungkan dengan pin Arduino Nano. Implementasi sensor tekanan pada sistem ini yaitu sensor di pasang secara seri pada salah satu kabel penghubung antara lubang ke pin, kemudian pin output dari sensor dihubungkan dengan mikrokontroler pada Arduino Nano melalui jalur ADC pada pin A4, A5 Ardunino Nano. Implementasi sensor ini ditunjukkan pada Gambar 3.4 Gambar 3.4 Pemasangan sensor BMP180 pada Arduino 3. Setting Arduino IP addresses Perangkat Ethernet semua memerlukan alamat identifikasi yang unik agar dapat beroperasi pada jaringan TCP / IP: alamat IP. Alamat beroperasi pada lapisan jaringan yang sama, dan meskipun banyak orang yang akrab dengan alamat IP. Tetapi mengirimkan data dari Arduino menggunakan ESP8266 harus mengkonfigurasi alamat IP saat menghubungkan ke jaringan. Untuk melihat contoh konfigurasi dapat dilihat di Arduino IDE.[12] Gambar 3.3 Contoh Setting ip Arduino 4. Mengirimkan data ke web server. Untuk mengirimkan data ke web server Arduino membutuhkan koneksi wifi. Koneksi wifi ini yang akan mengirimkan data dengan wifi ssid dan ip yang sama.[12] 25
Gambar 3.4 Contoh Script pengiriman data dari Arduino ke server 3.5 Perancangan Database Database yang digunakan dalam web server monitoring tekanan biogas pada Lab Experimental Farm mengunakan databses MySQL. Terdapat empat tabel yang memiliki relasi, yaitu id, waktu, tekanan_psi dan Suhu. Gambar 3.9 Desain Databases Gambar 3.9 merupakan racangan tabel yang terdapat pada databases sistem monitoring tekanan biogas menggunakan Arduino nano, id berfungsi sebagai primery key atau kunci unik, waktu berfungsi untuk menampilkan waktu. Fungsi dari tekanan dan suhu untuk menyimpan data tekanan dan suhu yang dilakukan oleh sensor. 26
3.6 Desain Interface 3.6.1 Tampilan Home Menu Home digunakan untuk tampilan awal user mengenai Lab Experimental Farm, dari segi Visi, Misi dan Tujuan. Gambar 3.10 Racangan Menu Home 3.6.2 Tampilan Pressure Menampilkan data yang dikirim sensor melalui Ethernet secara grafik maupun tabel. Gambar 3.11 Tampilan Menu Pressure 27
3.6.3 Tampilan Menu About Menu ini menampilkan beberapa pesan tentang Lab Experimental Farm dari Bapak Kepala Lab Experimental Farm. Gambar 3.5 Tampilan Menu About 28