ࡱ > V * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * g bjbjVV %?R r< r< / `
@ @ % % - - - - - - @ / 4 - Cf r9 DA ZA ZA C }
i ] e e e e e e e $ ]h k B e - Y t } Y Y e % % ZA C 1 e A A A Y i % f ZA - C e A Y e A A bE + jJ C nlq 5 2G 4 e f 0 Cf fG Qk Qk h jJ jJ Qk - J Y Y A Y Y Y Y Y e e A Y Y Y Cf Y Y Y Y Qk Y Y Y Y Y Y Y Y Y @ `$ : DESAIN DAN IMPLEMENTASI STASIUN CUACA LOKAL
BERTENAGA SEL SURYA
( DESIGN AND IMPLEMENTATION LOCAL WEATHER STATION
POWERED BY SOLAR CELLS )
TUGAS AKHIR
Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan untuk memenuhi sebagian dari syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektro
Universitas Telkom
Achmad Sufan Wicaksono
1105100043
Fakultas Teknik Elektro
Universitas Telkom
Bandung
2015UNIVERSITAS TELKOMNo. DokumenITT-AK-FEK-PTT-FM-001/004Jl. Telekomunikasi No. 1 Ters. Buah Batu BandungNo. Revisi0040257FORMULIR PERNYATAAN ORISINALITASBerlaku efektif02 Mei 2011
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
DESAIN DAN IMPLEMENTASI STASIUN CUACA LOKAL
BERTENAGA SEL SURYA
( DESIGN AND IMPLEMENTATION LOCAL WEATHER STATION POWERED BY SOLAR CELLS )
Disusun oleh :
Achmad Sufan Wicaksono
1105100043
Telah disetujui dan disahkan sebagai Tugas Akhir
Program S1 Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektro
Universitas Telkom
Bandung, 11 Mei 2015
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Erwin Susanto ,ST,.MT,.Ph.D Unang Sunarya ,ST,.MT. (NIK : 07740391-1) (NIK : 10840629-1)
UNIVERSITAS TELKOMNo. DokumenITT-AK-FEK-PTT-FM-001/004Jl. Telekomunikasi No. 1 Ters. Buah Batu BandungNo. Revisi0040257FORMULIR PERNYATAAN ORISINALITASBerlaku efektif02 Mei 2011LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Nama : Achmad Sufan Wicaksono
NIM : 1105100043
Alamat : Kapling Jayan Borobudur RT 03/RW 01,
Borobudur, Magelang, Jawa Tengah
No. Tlp/HP : 082126372720
Email : achmadsufanw@gmail.com
Menyatakan bahwa Tugas Akhir ini merupakan karya orisinal saya sendiri, dengan judul :
DESAIN DAN IMPLEMENTASI STASIUN CUACA LOKAL
BERTENAGA SEL SURYA
DESIGN AND IMPLEMENTATION LOCAL WEATHER STATION
POWERED BY SOLAR CELLS
Atas pernyataan ini, saya siap menanggung resiko/sanksi yang dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap kejujuran akademik atau etika keilmuan dalam karya ini, atau ditemukan bukti yang menunjukkan ketidakaslian karya ini.
Bandung, 11 Mei 2015
Achmad Sufan Wicaksono
1105100043
ABSTRAK
Indonesia sebagai negara maritim dan agraris mempunyai karakteristik cuaca yang beragam di berbagai daerah. Informasi tentang prakiraan cuaca yang cepat dan tepat menjadi suatu hal yang penting, karena cuaca menjadi bagian yang tidak dapat dipisahkan dari aktifitas manusia dan mempengaruhi berbagai bidang kehidupan, seperti penentuan masa tanam (pertanian), kelayakan keberangkatan pesawat udara (transportasi), dan aktifitas di bidang lainnya.
Alat stasiun cuaca lokal ini memakai tiga sensor berbeda yang semuanya digunakan untuk mendeteksi keadaan lingkungan sekitar. Dan setelah data didapatkan dari ketiga sensor yang sudah terpasang yaitu sensor suhu udara, sensor kelembaban udara, dan sensor intensitas cahaya, maka akan dikombinasikan menggunakan experienced method/fuzzy method yang nantinya akan didapatkan hasil prakiraan cuaca yang tepat.
Dari hasil pengujian yang sudah dilakukan, maka dari ketiga sensor yang sudah terpasang pada alat stasiun cuaca lokal ini, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Sensor suhu udara memiliki selisih kesalahan rata-rata 1,8 dari thermometer, untuk sensor kelembaban udara memiliki kesalahan rata-rata 0,8 dari hygrometer. Dan untuk sensor intensitas cahaya sendiri memiliki tingkat kesalahan rata-rata 22 dari sensor LDR. Setelah masing-masing sensor diuji dan dikombinasikan menggunakan experienced method/fuzzy method, didapatkan 7 kali keakuratan dalam menganalisis cuaca dari kondisi lingkungan sekitar, dan 3 kali kesalahan analisis cuaca. Pengujian telah dilakukan sebanyak 10 kali dalam 10 hari, dalam kondisi cuaca atau lingkungan yang berbeda-beda.
Kata kunci : Stasiun Cuaca Lokal, Stasiun Cuaca Arduino, Sel Surya PertanianABSTRACT
Indonesia as a maritime and agricultural country has many characteristic weather in different region. Information about weather forecasts quickly and accurately is important for this modern era, because weather becomes inseparable part of human activity and affect many areas of life, such as the determination of the growing season (agriculture), the feasibility of departure aircraft (transportation), and activities in other fields.
Local weather stations tool uses three different sensors which are used to detect the state of the environment. And after data obtained from the three sensors that were mounted, there are the air temperature sensor, air humidity sensor, and light intensity sensor, they will be combined using experienced method/fuzzy method that would showed the correct weather forecast.
From the results had been tested, from the third sensors that have attached on a local weather station tool, each sensor have advantages and disadvantages. Air temperature sensor has average error about 1.8 of thermometer, for air humidity sensor has average error 0.8 of hygrometer. And for the light intensity sensor has average error about 22 of the LDR sensor. After each sensor are tested and combined using experienced method/fuzzy method, obtained seven times accuracy for analyzes the weather of environment, and 3 times analize is fault. Testing had been doing for 10 times in 10 days, in the different weather or diferent conditions.
Keywords : Local Weather Station, Arduino Weather Station, Solar Panels.
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Segala puji saya haturkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul DESAIN DAN IMPLEMENTASI STASIUN CUACA LOKAL BERTENAGA SEL SURYA. Tugas akhir yang telah saya selesaikan ini merupakan syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik elektro di Universitas Telkom.
Tugas akhir yang saya buat ini berawal dari sebuah pemikiran dimana daerah pertanian yang banyak digarap atau dikerjakan oleh petani dan merupakan sebagian besar mata pencaharian orang Indonesia, mengalami penurunan produksi setiap tahunnya. Maka dari itu, alat ini dibuat agar petani bisa lebih efektif dan efisien dalam menggarap lahannya.
Tugas akhir yang saya buat ini tentu memerlukan penyempurnaan ke depannya. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun sangat diperlukan untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Segala bentuk kritik dan saran yang membangun akan saya terima dengan lapang dada untuk dilakukan perbaikan. Saran dan kritik dapat didiskusikan melalui email penulis HYPERLINK "mailto:achmadsufanw@gmail.com" achmadsufanw@gmail.com
Semoga apa yang telah saya buat ini bisa bermanfaat untuk diri saya, bermanfaat untuk masyarakat, serta bangsa dan negara pada umumnya.
Wassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Bandung, 11 Mei 2015
Penulis
Achmad Sufan WicaksonoUCAPAN TERIMA KASIH
Segala puji dan syukur saya haturkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat. hidayah serta izin yang diberikan-Nya saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Saya juga mengucapkan banyak terima kasih untuk semua pihak yang telah membantu, mendukung dan mendoakan saya. Saya mengucapkan terima kasih kepada :
Kedua orang tua saya yang sangat saya cintai, Ibunda Muntofiah dan Ayahanda Suyoto yang selalu mendukung dan mendoakan saya tiada henti. Baik materi maupun kasih sayang tiada tara, sungguh anugerah Allah SWT yang tak terhingga mempunyai orang tua hebat seperti ayahanda dan ibunda yang dengan jerih payah membesarkan saya hingga saat ini.
Para adikku yang saya sayangi Betty dan Indah, yang memotivasi saya agar bisa cepat lulus dan bekerja untuk membiayai sekolahnya nanti.
Seluruh keluarga besar saya yang selalu memberikan nasehat, motivasi dan semangat selama ini. Semoga kita selalu menjadi keluarga yang harmonis dunia dan akhirat.
Bapak Erwin Susanto, ST., MT., PhD. selaku pebimbing I tugas akhir saya yang telah membantu banyak dalam pelaksanaan tugas akhir ini. Terima kasih Pak, banyak ide dan inspirasi lahir dari saran dan bimbingan bapak.
Bapak Unang Sunarya, ST., MT. selaku pebimbing II tugas akhir saya yang telah membantu banyak dalam pelaksanaan tugas akhir ini. Terima kasih Pak, sudah mau memberi saya banyak jalan keluar dari permasalahan yang saya hadapi selama pengerjaan tugas akhir ini.
Bapak Sigit Yuwono selaku Ka. Prodi S1 Teknik Elektro atas segala hal yang telah bapak berikan kepada kami.
Teman-teman lab semua seperti sandy, irfan, wanzah, laksono, dani, ikrar, himawan, Samuel, cahyo, abdi, dan yang lainnya yang selalu memberikan bantuan dan nasehat saat mengerjakan tugas akhir ini.
Teman-teman EL-34-02 yang telah berjuang dan bersama sama selama 4 tahun ini di kampus Universitas Telkom.
Para penghuni kost Pajajaran dan Embun Pagi, Randy, Yoga, Imam, Akib, Harly, Awan, Raffi, Evan, anggra, Vikri, Rahma dan kawan-kawan lain yang telah banyak menghibur dan bermain bersama selama di kosan.
Teman-teman SMA yang telah memotivasi dan memberikan nasehat kepada saya agar bisa cepat lulus dan bekerja.
Teman-teman elektro 2010 yang selalu jadi keluarga di kampus ini. Cepat nyusul yaa.
Teman-teman senior elektro 2008 dan 2009 yang selalu memberikan candaan dan bimbingan. Makasih ya bang.
Teman-teman kompleks rumah yang selalu memberikan hiburan dan acara yang bisa membuat saya bisa selalu fresh dalam mengerjakan tugas akhir ini.
DAFTAR ISI
TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc409988469" LEMBAR PENGESAHAN PAGEREF _Toc409988469 \h ii
HYPERLINK \l "_Toc409988470" LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS PAGEREF _Toc409988470 \h iii
HYPERLINK \l "_Toc409988471" ABSTRAK i PAGEREF _Toc409988471 \h v
HYPERLINK \l "_Toc409988472" ABSTRACT PAGEREF _Toc409988472 \h v
HYPERLINK \l "_Toc409988473" KATA PENGANTAR PAGEREF _Toc409988473 \h vi
HYPERLINK \l "_Toc409988474" UCAPAN TERIMA KASIH PAGEREF _Toc409988474 \h vii
HYPERLINK \l "_Toc409988475" DAFTAR ISI i PAGEREF _Toc409988475 \h x
HYPERLINK \l "_Toc409988476" DAFTAR GAMBAR PAGEREF _Toc409988476 \h xi
HYPERLINK \l "_Toc409988477" DAFTAR TABEL PAGEREF _Toc409988477 \h xii
HYPERLINK \l "_Toc409988478" DAFTAR SINGKATAN PAGEREF _Toc409988478 \h xiii
HYPERLINK \l "_Toc409988479" DAFTAR ISTILAH PAGEREF _Toc409988479 \h xiv
HYPERLINK \l "_Toc409988480" BAB I PENDAHULUAN PAGEREF _Toc409988480 \h 1
HYPERLINK \l "_Toc409988481" 1.1 Latar Belakang PAGEREF _Toc409988481 \h 1
HYPERLINK \l "_Toc409988482" 1.2 Tujuan dan Manfaat PAGEREF _Toc409988482 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc409988483" 1.2.1 Tujuan PAGEREF _Toc409988483 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc409988484" 1.2.2 Manfaat PAGEREF _Toc409988484 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc409988485" 1.3 Rumusan Masalah PAGEREF _Toc409988485 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc409988486" 1.4 Batasan Masalah PAGEREF _Toc409988486 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc409988487" 1.5 Metodologi Penelitian PAGEREF _Toc409988487 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc409988488" 1.6 Sistematika Penulisan PAGEREF _Toc409988488 \h 4
HYPERLINK \l "_Toc409988489" BAB II DASAR TEORI PAGEREF _Toc409988489 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc409988490" 2.1 Stasiun Cuaca Lokal 5
HYPERLINK \l "_Toc409988491" 2.2 Cuaca 7
HYPERLINK \l "_Toc409988494" 2.3 Panel Surya 8
HYPERLINK \l "_Toc409988498" 2.4 Baterai dan Akumulator 10
HYPERLINK \l "_Toc409988498" 2.4.1 Baterai Polymer 11
HYPERLINK \l "_Toc409988498" 2.4.2 Baterai Lithium Ion 12
HYPERLINK \l "_Toc409988499" 2.5 Arduino UNO 13
HYPERLINK \l "_Toc409988500" 2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 15
HYPERLINK \l "_Toc409988501" 2.7 Sensor 18
HYPERLINK \l "_Toc409988501" 2.7.1 Sensor Suhu dan Kelembaban 19
HYPERLINK \l "_Toc409988501" 2.7.2 Sensor Intensitas Cahaya 20
HYPERLINK \l "_Toc409988520" BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PAGEREF _Toc409988520 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc409988521" 3.1 Diagram Blok Sistem 21
HYPERLINK \l "_Toc409988522" 3.2 Perancangan Hardware 22
HYPERLINK \l "_Toc409988524" 3.2.1 Sistem Input Alat 22
HYPERLINK \l "_Toc409988525" 3.2.2 Sistem Output Alat 23
HYPERLINK \l "_Toc409988528" 3.3.3 Kontrol dan Penyimpanan 24
HYPERLINK \l "_Toc409988533" 3.4 Flowchart Sistem 25
HYPERLINK \l "_Toc409988539" BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS 26
HYPERLINK \l "_Toc409988540" 4.1 Pengujian Panel Surya 26
HYPERLINK \l "_Toc409988562" 4.2 Pengujian Sensor 27
HYPERLINK \l "_Toc409988562" 4.2.1 Pengujian Sensor Suhu 27
HYPERLINK \l "_Toc409988562" 4.2.2 Pengujian Sensor Kelembaban 28
HYPERLINK \l "_Toc409988562" 4.2.3 Pengujian Sensor Intensitas Cahaya 29
HYPERLINK \l "_Toc409988562" 4.3 Pengujian dan Analisis Prakiraan Cuaca 30
HYPERLINK \l "_Toc409988563" BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 31
HYPERLINK \l "_Toc409988564" 5.1 Kesimpulan 31
HYPERLINK \l "_Toc409988565" 5.2 Saran 31
HYPERLINK \l "_Toc409988566" DAFTAR PUSTAKA 32
HYPERLINK \l "_Toc409988566" LAMPIRAN 33
DAFTAR GAMBAR
TOC \h \z \c "Gambar" HYPERLINK \l "_Toc409988567" Gambar 2.1 Stasiun Cuaca Lokal 6
HYPERLINK \l "_Toc409988568" Gambar 2.2 Modul Sel Surya Seri 9
HYPERLINK \l "_Toc409988569" Gambar 2.3 Panel Surya 12 Volt 9
HYPERLINK \l "_Toc409988570" Gambar 2.4 Aki Panasonic 6 Volt 10
HYPERLINK \l "_Toc409988571" Gambar 2.5 Baterai Li-Ion 11
HYPERLINK \l "_Toc409988572" Gambar 2.6 Baterai Polymer 11
HYPERLINK \l "_Toc409988573" Gambar 2.7 Board Arduino UNO 13
HYPERLINK \l "_Toc409988574" Gambar 2.8 Kabel USB Arduino UNO 14
HYPERLINK \l "_Toc409988575" Gambar 2.9 LCD Hitachi 20x4 15
HYPERLINK \l "_Toc409988576" Gambar 2.10 Macam-macam Sensor 18
HYPERLINK \l "_Toc409988577" Gambar 2.11 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT-11 19
HYPERLINK \l "_Toc409988578" Gambar 2.12 Sensor Intensitas Cahaya 20
HYPERLINK \l "_Toc409988579" Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 21
HYPERLINK \l "_Toc409988580" Gambar 3.2 Diagram Blok Input Alat 22
HYPERLINK \l "_Toc409988581" Gambar 3.3 Panel Surya 12 Volt 22
HYPERLINK \l "_Toc409988582" Gambar 3.4 Diagram Blok Output Alat 23
HYPERLINK \l "_Toc409988583" Gambar 3.5 LCD Stasiun Cuaca Lokal 23
HYPERLINK \l "_Toc409988583" Gambar 3.6 Diagram Blok Sederhana 24
HYPERLINK \l "_Toc409988584" Gambar 3.7 Flowchart Sistem 25
HYPERLINK \l "_Toc409988583" Gambar 4.1 Panel Surya Alat 26
DAFTAR TABEL
TOC \h \z \c "Tabel" HYPERLINK \l "_Toc409988806" Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino UNO 14
HYPERLINK \l "_Toc409988807" Tabel 2.2 Datasheet PIN LCD 20x4 16 HYPERLINK \l "_Toc409988808"
HYPERLINK \l "_Toc409988809" Tabel 2.3 Output Tegangan Sensor Cahaya 20
HYPERLINK \l "_Toc409988812" Tabel 4.1 Pengujian Sensor Suhu 27
HYPERLINK \l "_Toc409988813" Tabel 4.2 Pengujian Sensor Kelembaban 28
HYPERLINK \l "_Toc409988814" Tabel 4.3 Pengujian Sensor Cahaya 29
HYPERLINK \l "_Toc409988815" Tabel 4.4 Pengujian Prakiraan Cuaca 30
DAFTAR SINGKATAN
A : Ampere
AC : Alternating Current
ADC : Analog Digital Converter
BCU : Battery Controller Unit
DC : Direct Current
LCD : Liquid Crystal Display
LED : Light Emitting Diode
MOSFET : Metal Oxide Field Effect Transistor
NC : Normally Open
NO : Normally Closed
PLN : Perusahaan Listrik Negara
PWM : Pulse Width Modulation
PV : Photovoltaic
V : Volt
DAFTAR ISTILAH
DC : arus searah
Ampere : satuan besaran arus listrik
Arduino UNO : salah satu tipe mikrokontroler Arduino
Charging : pengisian daya suatu baterai
Discharging : pengeluaran daya suatu baterai
Duty Cycle : perbandingan waktu pulsa pada saat on dan off
Efisiensi : perbandingan daya output dan daya input suatu sistem
Osiloskop : alat yang digunakan untuk melihat sinyal keluaran suatu sistem
Panel Surya : alat yang terdiri dari kumpulan sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik
Power Supply : perangkat elektronik yang berfungsi sebagai sumber DC Relay : saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol dan rangkaian elektronik lain
Switch : saklar
Volt : suatu besaran tegangan listrik
BAB IPENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah Negara di belahan bumi yang dilewati oleh garis khatulistiwa, sehingga di Indonesia hanya mempunyai 2 musim saja yaitu musim panas (kemarau) dan musim hujan (penghujan). Walaupun hanya memiliki 2 musim saja, namun Indonesia mempunyai banyak permasalahan yang hanya disebabkan oleh 2 musim ini.
Banyak sekali permasalahan yang terjadi di Indonesia, sebagai contoh adalah banjir yang bahkan sampai sekarang masih belum bisa terselesaikan. Banjir terjadi karena hujan membawa curah hujan yang sangat besar di suatu wilayah/daerah. Maka dari itu, dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi yang sudah sangat modern dan maju, banyak alat diciptakan untuk menanggulangi masalah seperti ini.
Dan dengan berkembangnya teknologi, dari tahun ke tahun banyak sekali alat banjir maupun cuaca yang diciptakan dan dikembangkan, namun bagi negara Indonesia sendiri, semua itu masih jauh dari kurang. Karena memang di Indonesia memiliki karakteristik cuaca yang tidak menentu. Maka dari itu, akan dibuat alat yang bisa digunakan dengan efisien dan efektif di daerah pertanian di seluruh Indonesia.
Pertanian di Indonesia sendiri dari tahun ke tahun mengalami penurunan produksi, dan bahkan mengandalkan sistem impor dari negara lain dengan jumlah yang sangat besar. Dari survey yang bersumber dari internet, penurunan produksi pertanian di Indonesia disebabkan oleh gagalnya panen, yang kebanyakan diakibatkan oleh cuaca itu sendiri. Maka dari itu, akan dibuat alat cuaca mini yg lebih cocok, ekonomis, efektif, efisien dan bisa digunakan dengan mudah oleh para petani untuk melakukan kegiatan mereka dengan baik.
Tujuan dan Manfaat
Tujuan
Tujuan dari pembuatan alat pada Tugas Akhir ini adalah :
Merancang dan membangun sebuah stasiun cuaca lokal mini yang bisa mengatasi masalah cuaca yang tidak stabil di Indonesia ini.
Memberikan alat cuaca mini yang ekonomis atau murah dari kebanyakan alat yang sudah ada, mudah digunakan dan diaplikasikan oleh para petani lokal dan yang terpenting alat bisa berjalan secara otomatis.
Memberikan informasi yang cepat dan akurat bagi petani yang berada di daerah pelosok atau yang minim dengan teknologi terbarukan.
Manfaat
Manfaat dari pembuatan alat ini adalah :
Membuat alat yang efektif dan efisien bagi petani
Membuat alat yang lebih kecil dan ekonomis dari alat yang sudah ada
Bisa digunakan dan dibawa ke semua tempat/portable
Biaya pembelian alat lebih murah
Mudah digunakan dan diaplikasikan oleh para petani
Membantu para petani memutuskan tindakan lebih awal
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yg telah diuraikan, maka dapat dijabarkan beberapa rumusan masalah yg akan dibahas pada Tugas Akhir ini, yaitu :
Bagaimana merancang interface, sistem, dan alat yang mudah digunakan dan dipahami bagi warga atau petani di daerah pelosok Indonesia.
Bagaimana membuat alat ini lebih ekonomis dan bisa dimiliki dan diaplikasikan di daerah-daerah di seluruh Indonesia.
Bagaimana cara memberikan informasi secara cepat dan akurat pada warga atau daerah yang minim dengan teknologi.
Batasan Masalah
Beberapa batasan masalah pada pembuatan Tugas Akhir ini adalah :
Cakupan wilayah hanya di daerah pertanian / pelosok di Indonesia.
Alat digunakan di daerah pertanian dengan jangkauan luas daerah yang tidak begitu besar.
Menggunakan Arduino UNO sebagai kontrollernya.
Menggunakan Sel Surya 12 Volt dengan Vmp mencapai 14 Volt.
Menggunakan 3 sensor untuk indikator cuacanya.
Hasil pengujian hanya dilakukan dalam jangka waktu 10 hari saja.
Metodologi Penelitian
Beberapa langkah penyelesaian masalah yang dilakukan untuk mendapatkan hasil yang diharapkan sesuai Tugas Akhir adalah :
Studi Literatur
Pencarian dan pengumpulan literatur berkaitan dengan masalah-masalah yang ada pada tugas akhir yang akan dirancang, berupa artikel, buku-buku referensi, internet, pakar ataupun hasil penelitian dari orang lain dan sumber-sumber lainnya. Adapun literatur yang didalami diantaranya :
Cara penggunaan Solar Sel dan Baterai/Aki
Cara menggunakan Arduino UNO
Cara menampilkan data pada LCD
Metode penulisan proposal penelitian ilmiah
Analisa Masalah
Melakukan analisa dari teori yang telah didapat dengan bermacam-
macam sumber sehingga mendapatkan hasil yang semaksimal mungkin.
Perancangan dan implementasi alat
Membuat rancangan-rancangan dan kemudian mengimplementasikan
rancangan tersebut ke dalam suatu rangkaian dengan menambah
berbagai perangkat pendukung lainnya.
Simulasi Alat
Berdasarkan standar yang ada, tahap selanjutnya adalah melakukan
simulasi sistem alat untuk melihat kinerja sistem alat tersebut.
Pengujian dan Perbaikan Sistem
Jika sistem telah berjalan, maka akan didapat keberhasilan maupun
ketidakberhasilan dari simulasi sistem tersebut, sehingga dilakukan
perbaikan sistem jika didapati sistem tersebut belum berjalan secara baik atau tidak sesuai dengan yang diinginkan.
Dokumentasi Sistem
Pada tahap terakhir ini, dilakukan segala sesuatu yang berhubungan
dengan analisis sistem pada alat dan menyusnnya kedalam bentuk sebuah dokumentasi.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ditujukan agar penulisan tugas akhir lebih tertata dan teratur. Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini membahas mengenai latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini menjelaskan mengenai berbagai teori dasar tentang arduino UNO, beberapa sensor yang digunakan, solar sel, baterai dan teori pendukung lainnya.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Bab ini menjelaskan mengenai perancangan prototype alat, secara hardware maupun perancangan pada software.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM
Bab ini menjelaskan hasil pengujian dan analisis dari sistem dari alat yang telah dirancang dan diimplementasikan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran terhadap hasil yang diperoleh dari pengujian dan penelitian yang telah dilakukan serta saran untuk pengembangan sistem selanjutnya.
BAB IIDASAR TEORI
Stasiun Cuaca Lokal
Stasiun Cuaca Lokal adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pendeteksi dan pemberi informasi tentang cuaca yang terjadi pada hari ini. Dan untuk data hari kemarin akan disimpan di dalam database sebagai dasar analisis dan pengujian selanjutnya, agar alat atau stasiun cuaca nya bisa lebih akurat.
Stasiun ini akan memberikan informasi kapan waktu terbaik untuk para petani bisa melakukan aktifitas nya. Akan ada beberapa lampu indikator yang memberikan instruksi kepada petani di daerah tersebut agar bisa melaksanakan aktifitas nya pada hari itu, yang menurut informasi dari alat adalah waktu yang efektif dan efisien melakukan kegiatan bertani.
Stasiun cuaca lokal memiliki beberapa sensor yang akan memberikan atau mengidentifikasi suatu kejadian, seperti angin, cahaya, kelembaban dan temperatur. Dan dengan menggunakan suatu metode, semua analisa atau data yang diterima oleh sensor akan dikombinasikan satu dengan lainnya, sehingga stasiun cuaca tersebut bisa memberikan informasi yang akurat.
Sedangkan untuk catuan daya dari stasiun cuaca ini adalah melalui baterai dan sel surya, yang tenaganya didapat dari panas matahari. Itu akan membuat stasiun cuaca ini akan berjalan secara otomatis. Tenaga yang didapat oleh sel surya akan langsung disimpan di dalam baterai untuk cadangan tenaga di malam hari atau pada saat hari sedang mendung atau kurang cahaya matahari.
Alat ini sebenarnya sudah banyak dikembangkan, dan di modifikasi menjadi sedemikian rupa. Stasiun Cuaca Lokal ini sendiri masih kurang pengaplikasiannya di dalam dunia pertanian. Kebanyakan mereka yang membuat atau memproduksi menggunakan alat ini untuk kebutuhan dan kepentingan sendiri dan masih kurang melihat kepada orang lain yang membutuhkan.
Alat stasiun cuaca lokal ini atau yang bisa kita lihat gambar nya di atas masih kurang melihat dari kebutuhan orang dan masih mengikuti trend saja. Maksudnya mengikuti perkembangan teknologi nya saja. Dengan tampilan modern dan kompleks, dan dengan tampilan yang masih kurang bisa dipahami oleh para petani sendiri.
Stasiun Cuaca Lokal yang akan dibuat di sini akan berguna bagi para petani, baik lebih ekonomis, efisien, dan efektif. Dan yang paling penting adalah mudah untuk digunakan dan diaplikasikan.
Cuaca
Pengertian cuaca sendiri menurut saya adalah keadaan udara pada saat tertentu dan di wilayah tertentu yang relatif sempit dan dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama atau singkat. Banyak sekali faktor yang bisa membuat cuaca berubah begitu cepat dan dalam waktu yang singkat. Faktor tersebut meliputi tekanan udara, kecepatan angin, suhu, kelembaban dan lainnya.[13]
Cuaca sendiri berbeda dengan iklim. Kalau iklim adalah keadaaan cuaca rata- rata di daerah yang jangkauannya luas dan dengan waktu yang relatif lama. Tetapi cuaca dan iklim juga mempunyai kesamaan.[14]
Unsur yang bisa mengakibatkan terjadinya cuaca dan iklim yaitu :
1. Temperatur Udara/Suhu Udara
Tempratur udara adalah derajat panas udara pada saat tertentu. Derajat atau Ukuran dari temperature dara ini bisa diukur menggunakan suatu alat yang bernama thermometer. Atau bisa juga menggunakan sensor suhu yang sudah banyak diproduksi dan tinggal menampilkan derajat tersebut ke monitor atau LCD
2. Kelembaban Udara
Kelembaban udara adalah banyaknya kandungan uap air di atmosfer. Udara atmosfer adalah campuran dari udara kering dan uap air. Biasa diukur dengan alat hygrometer.
3. Radiasi Matahari/Intensitas Cahaya
Radiasi matahari datang ke bumi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Unsur radiasi matahari yang perlu diperhatikan adalah intensitas radiasi dan lamanya radiasi berlangsung.
4. Tekanan Udara
Tekanan Udara adalah tekanan yang disebabkan oleh permukaan bidang datar dari permukaan bumi. Diukur dengan barometer.
5. Angin
Angin adalah udara yg bergerak. Diukur dengan Anemometer.
Panel Surya
Panel Surya atau solar panel adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Sinar matahari terdiri dari foton dengan tingkat energi yang berbeda tergantung spektrum dari mana mereka berasal. Ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya, bahan fotovoltaik itu menyemburkan elektron yang menghasilkan listrik. Fenomena ini dikenal sebagai efek photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai cahaya-listrik. Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan seperti muatan positif dan muatan negatif sehingga menghasilkan listrik arus searah (DC).[13]
Energi surya dapat dimanfaatkan dalam dua cara :
1. Energi dari cahaya matahari :
Metode ini didasarkan pada efek fotolistrik dan menggunakan sel fotovoltaik. Ketika cahaya matahari mengenai permukaan panel surya, proses akan terjadi di dalam sel fotovoltaik dan energi surya secara langsung dikonversi menjadi energi listrik.[12]
2. Energi dikembangkan dari panas matahari :
Metode lain untuk menghasilkan energi adalah dengan menangkap panas. Dalam metode ini digunakan cermin cekung untuk mengintensifkan panas yang dihasilkan dari matahari. Panas ini digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Dan tekanan uap menggerakkan turbin untuk menghasilkan energi listrik.
Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor yang mudah pecah dan berkarat jika terkena air. Oleh karena itu, sel ini dibuat dalam bentuk panel-panel ukuran tertentu yang dilapisi plastik atau kaca bening yang kedap air.[12]
Berdasarkan teknologi pembuatannya, secara umum sel surya dibagi dalam tiga jenis, yaitu :
1. Monocrystalline
Jenis ini terbuat dari batangan kristal silikon murni yang diiris tipis-tipis.
2. Polycrystalline
Jenis ini terbuat dari beberapa batang kristal silikon yang dilebur / dicairkan kemudian dituangkan dalam cetakan yang berbentuk persegi.
3. Thin Film Solar Cell (TFSC)
Jenis sel surya ini diproduksi dengan cara menambahkan satu atau beberapa lapisan material sel surya yang tipis ke dalam lapisan dasar. Sel surya jenis ini sangat tipis, sangat ringan dan fleksibel.[13]
2.4 Baterai dan Akumulator
Aki atau Storage Battery adalah sebuah sel atau alat yang bisa menyimpan energi dan mengubahnya dari energi kimia menjadi energi listrik. Aki termasuk elemen elektrokimia yang dapat mempengaruhi zat pereaksinya, sehingga disebut elemen sekunder. Kutub positif aki menggunakan lempeng oksida dan kutub negatifnya menggunakan lempeng timbal sedangkan larutan elektrolitnya adalah larutan asam sulfat.[13]
Contoh akumulator adalah baterai dan kapasitor, karena kedua alat ini bisa menyimpan energi. Untuk saat ini paling banyak digunakan untuk sumber energi alat-alat elektronika adalah baterai.
Baterai sendiri dari tahun ke tahun mengalami banyak pengembangan, dan efisien dipasang di alat-alat elektronika. Dari baterai berukuran AA sampai AAAA. Di zaman sekarang ini yang banyak dipakai adalah Baterai Li-ion, yang dipakai buat catuan daya Handphone, Power Bank dan lainnya.[2]
Baterai Li-ion sendiri memiliki beberapa ukuran juga. Dari produk yang sudah dipasarkan ada yang berupa kotak pipih dan baterai bulat seperti baterai biasa lainnya.
Perbedaan secara umum baterai Li-Po dan Li-Ion adalah terletak pada penghantar arus listrik (Elektrolit) pada kedua jenis baterai itu. Li-Po singkatan dari Lithium Polymer, bersifat cair (Liquid), serta menggunakan elektrolit polimer yang sangat padat, dan mampu menghantarkan daya lebih cepat.[15]
Sementara baterai Li-ion ini adalah baterai yang bisadiisi ulang energinya. Di dalam baterai ini, ion litium bergerak dari elektroda negatif ke elektroda positif saat dilepaskan, dan kembali saat diisi ulang.
Kekurangan dan Kelebihan Baterai Lithium Polymer[15]
Kelebihan Polymer
Lebih Aman
Lebih ringan
Bisa bertahan lebih lama
Ramah Lingkungan
Fleksibel bisa dibuat berdasarkan kebutuhan
Kekurangan Polymer
Biaya manufaktur mahal
Jarang di temukan di pasaran
Harga baterai mahal
Butuh teknisi untuk mengganti baterai baru
Kekurangan dan Kelebihan Baterai Lithium Ion[15]
Kelebihan Li-ion
Mudah di temukan di pasaran
Perawatan lebih mudah
Cocok untuk semua smartphone atau gadget saat ini
Kekurangan Li-ion
Tidak kuat terhadap temperatur panas
Butuh ukuran fisik yang lebih tebal dan besar untuk kapasitas mAh yang besar
Isi ulang berlebihan akan mengakibatkan berkurangnya daya baterai Li-ion
2.5 Arduino UNO
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, dan dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware nya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.[13]
Arduino UNO adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai.[1]
Ada bermacam-macam versi Arduino UNO. Dari gambar di atas adalah versi Arduino UNO 1.01. Dan Arduino UNO sendiri hanya memiliki kapasitas memory 32 KB, dan tidak bisa ditambahkan SD Card seperti di Arduino lainnya. Bisa dilihat spesifikasi Arduino pada table di bawah ini :
Arduino Uno bisa diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Jika tegangan berasal dari baterai dapat langsung dihubungkan melalui header pin Gnd dan pin Vin dari konektor POWER.[1]
Arduino Uno dapat beroperasi dengan pasokan daya eksternal 6 Volt sampai 20 volt. Jika diberi tegangan kurang dari 7 Volt, maka, pin 5 Volt mungkin akan menghasilkan tegangan kurang dari 5 Volt dan ini akan membuat papan menjadi tidak stabil. Jika sumber tegangan menggunakan lebih dari 12 Volt, regulator tegangan akan mengalami panas berlebihan dan bisa merusak papan Arduino UNO.[3]
2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menampilkan data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap frontlight atau mentransmisikan cahaya dari backlight. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.[13]
Material LCD (Liquid Cristal Display)
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri, dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.[3]
LCD sendiri sudah banyak digunakan sebagai penampil di alat-alat elektronika, misalnya kalkulator, televisi, layar computer dan alat elektronika lainnya. Ada bermacam-macam LCD yang sudah produksi dan popular di kalangan masyarakat dan mahasiswa elektro, yaitu LCD tipe 16x2 dan 20x4. Dan ada beberapa warna dari backlight LCD itu sendiri, seperti warna hitam, hijau, biru dan warna-warna lainnya.[3]
LCD 20x4 itu sendiri mempunyai 20 jumlah kolom dan 4 jumlah baris. Dan bekerja pada tegangan 5 Volt DC. Mempunyai 192 karakter tersimpan di memory LCD. Mempunyai 16 PIN yang isinya diantaranya adalah 6 PIN data, 2 PIN Vcc, dan 3 PIN Ground.[3]
Terdapat 16 PIN pada LCD 20x4.
LCD 20x4 dan 16x2 memiliki PIN dan datasheet yang sama.
Berikut adalah tabel untuk bisa menggunakan LCD 20x4 :
Di dalam LCD terdapat microkontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan LCD. Microcontroller dalam LCD dilengkapi dengan memory dan register.[3]
Memory yang terdapat di dalam LCD 20x4 :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter. Dimana pola sudah permanen dari pabrikan / tdk bisa dirubah.
Register Kontrol dalam LCD 20x4 :
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM.
PIN Kontrol dalam LCD 20x4 :
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras).
2.7 Sensor
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia atau mendeteksi adanya gejala atau sinyal yang berasal dari perubahan energi di alam. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser.
Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis.
Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi. Dan sensor pada saat ini berkembang sangat pesat dan akurasinya juga semakin akurat.
Pada dasarnya sensor banyak digunakan di dalam komponen alat-alat elektronika pada saat ini. Beberapa contoh sensor yang sangat populer di masyarakat adalah sensor suhu dan kelembaban, sensor intensitas cahaya, sensor asap dan gas, sensor kelembaban tanah, sensor ultrasonik dan sensor lainnya.
Gambar 2. SEQ Gambar \* ARABIC 10 Macam-macam sensor
2.7.1 Sensor Suhu dan Kelembaban
Sensor ini mengukur suhu dan kelembaban dalam ruangan atau tempat yang jangkauan mengukurnya tidak terlalu luas. Sensor yang paling murah dan paling populer adalah sensor DHT11. Sensor DHT11 sendiri adalah sensor udara dan kelembaban (humidity sensor) yang mudah untuk ditambahkan pada rangkaian elektronika berbasis mikrokontroller. Modul elektronika ini sangat kecil dan sensor nya pun juga kecil tau berukuran nanometer.[2]
Sensor ini adalah salah satu sensor paling sering digunakan pada alat elektronika yang menggunakan board Arduino atau mikrokontroler lainnya. Membuat programnya juga sangat mudah karena fungsi akses sudah tersedia dalam database arduino. Tinggal memanggil DHT11 Arduino library yang dapat diunduh langsung dari website resmi Arduino.[3]
2.7.2 Sensor Intensitas Cahaya
Sensor cahaya ultraviolet ini berguna untuk mendeteksi intensitas sinar ultraviolet atau cahaya matahari dengan keluaran analog. Sensor ini sama seperti sensor lainnya yang berkuran nano dan dibuat menjadi sebuah modul.[2]
Catuan daya sensor ini menggunakan rentang tegangan 3V hingga 5 Volt DC dengan konsumsi arus di bawah 0,1 mA. Modul elektronika ini dapat dioperasikan pada rentang suhu -20C hingga +85C.[3]
Keluaran dari modul ini berupa tegangan antara 0 hingga 1 Volt DC, dapat dihubungkan langsung dengan pin analog (ADC/Analog-to-Digital Converter) pada mikrokontroler/Board Arduino. Berikut tabel dari tingkat tegangan keluaran dengan indeks UV :
BAB IIIPERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
3.1 Diagram Blok Sistem
Berikut merupakan tahap-tahap dari keseluruhan sistem yang akan dirancang pada tugas akhir ini :
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
Sistem ini hanya terdiri dari 1 jaringan yang saling menyambung satu sama lainnya, kecuali di Input dan Output. Dalam diagram blok diatas kta bsa melihat bahwa input yang saya gunakan adalah solar sel atau panel surya. Dan output yang saya hasilkan adalah berupa informasi yang ditampilkan melalui LCD berukuran 20x4 (kolom dan baris).
Dan sistem yang sudah dirancang ini dijadikan satu kesatuan di dalam sebuah box atau kotak yang sudah diukur sesuai kebutuhan dan tinggal memasang alat-alat atau modul elektronika yang sesuai dengan sistem yang sudah dirancang atau seperti diagram blok di atas. Alat ini sangat simpel dan mudah digunakan karena lebih menonjolkan kegunaan dan ekonomis. Sistem dan alat ini sebenarnya sudah banyak dibuat cuma masih belum tepat sasaran atau dengan kata lain masih ditujukan ke masyarakat umum.
Stasiun cuaca lokal ini ditujukan kepada para petani untuk memudahkan pekerjaan dan mengefektifkan waktu kesehariannya. Maka dari itu, sistem dibuat simpel dan mudah dipahami. Jadi orang bisa mengaplikasikan alat atau stasiun cuaca lokal ini dengan mudah dan efektif.
3.2 Perancangan Hardware
3.2.1 Sistem Input Alat
Input yang saya pakai pada alat stasiun cuaca lokal ini adalah solar sel. Solar sel dipakai untuk memberikan daya atau energi kepada aki / baterai. Solar panel (kumpulan beberapa sel surya) yang dipakai pada alat ini adalah solar panel dengan tegangan 12 volt dan 3A untuk kuat arusnya.
Sistem dari input stasiun cuaca ini juga sangat simpel, cuma terdiri dari 3 blok alat saja, yaitu solar panel, charge kontrol dan aki / baterai. Seperti gambar yang ada di bawah ini :
a.
b.
Pada sistem a, panel surya langsung memberikan daya kepada baterai dengan tidak adanya penyetopan dari solar sel jika baterai telah memenuhi daya maksimal. Dan pada sistem input yang b, Solar sel akan mentransmisikan energi yang didapat dari cahaya matahari ke baterai/aki , hanya jika tegangan baterai sudah dibawah 4 volt. Dan jika tegangan dan arus baterai sudah penuh, maka solar sel akan berhenti menyalurkan daya.
3.2.2 Sistem Output Alat
Untuk sistem output dari alat sendiri bisa dikatakan juga sangat simpel. Karena outputnya hanya berupa informasi kata yang ditampilkan melalui LCD. Jadi, 3 sensor yang dipasang pada alat untuk mengetahui data lingkungan ditampilkan pada LCD dan kemudian dikolaborasikan menjadi satu untuk mengetahui cuaca yang akan terjadi pada saat tertentu.
Di dalam LCD tersebut tertera data dari kedua sensor dan hasil perkiraan cuaca yang terjadi dan cuaca beberapa jam ke depan. Setelah perkiraan cuaca didapatkan aka nada pesan dari LCD apakah kegiatan bertani efektif dilakukan pada saat ini. Sehingga dengan output yang dihasilkan tersebut, petani bisa memutuskan pekerjaan dan kegiatan keseharian mereka dengan efektif dan efisien dalam hal management waktu.
Gambar di atas adalah detail sistem keluaran alat yang telah dirancang pada alat stasiun cuaca lokal.
Gambar 3.5 LCD Stasiun Cuaca Lokal
3.2.3 Kontrol dan Penyimpanan
Semua alat elektronika yang sudah dibuat dan dirangkai menjadi satu kesatuan alat, baik input maupun output dikontrol dan diintegrasikan dengan arduino UNO. Arduino UNO inilah yang mengontrol stasiun cuaca lokal ini dengan baik dan benar sesuai dengan perintah yang diberikan saat melakukan perancangan melalui software.
Dengan kapasitas yang dimiliki oleh arduino ini, yaitu sekitar 32 Kb, maka stasiun cuaca lokal ini bisa didesain lebih ekonomis dan dibuat sederhana sedemikian rupa. Di dalam memori arduino telah disimpan beberapa algoritma untuk menjalankan dan memerintahkan semua alat untuk bekerja secara otomatis. Dan yang paling penting adalah keluaran yang dihasilkan bisa berjalan dengan lancar.
Arduino ini adalah board yang open source atau dalam artian bisa dikembangkan oleh siapa saja yang bisa dan mau melakukannya, sehingga semua alat elektronika yang sudah dibuat dan stasiun cuaca lokal ini pun bisa dibuat cukup efektif dan efisien, karena tidak membutuhkan banyak rangkaian elektronika yang besar dan akan memakan waktu dan tempat / wadah yang besar. Cuma sayangnya arduino UNO ini tidak mempunyai kapasitas penyimpanan yang besar dan tidak bisa ditambahi memori penyimpanan lainnya, seperti SD Card.
Jadi pada intinya, tegangan keluaran dari baterai masuk ke regulator terlebih dahulu dan arduino UNO bisa bekerja dengan baik. Dan setelah itu, data sensor yang disimpan dalam arduino ditampilkan kembali dan diproses sedemikian rupa dan akan dimunculkan ke LCD.
3.3 Flowchart Sistem
Sistem yang diinginkan secara rinci dari stasiun cuaca lokal ini adalah sebagai berikut. Catuan daya dari alat adalah full dari baterai. Jika baterai mngalami kekurngan tegangan atau arus yang mungkin membuat LCD tidak bisa menyala atau data tidak bisa dikeluarkan ke LCD, maka solar panel akan mentransmisikan daya atau energi ke dalam baterai secara maksimal dan akan berhenti jika baterai sudah terisi penuh. Dan baterai masuk ke regulator dan sesdah itu masuk ke arduino dengan tegangan 5 volt. Dan keluarannya adalah LCD yang menampilkan data sensor dan akan diproses untuk perkiraan cuaca dan memutuskan kegiatan para petani.
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pengujian Panel Surya
Pengujian panel surya 5 Watt dilakukan untuk mengetahui tegangan dan arus keluaran rata - rata yang akan didapatkan. Pengujian akan dilakukan pada pukul 12.00 - 13.00 atau waktu siang hari. Pengujian ini sengaja dilakukan saat siang hari dan saat matahari bersinar sangat terik atau dalam keadaan terpanasnya, dengan tujuan mengetahui tegangan dan arus maksimalnya.
Setelah pengujian yang dilakukan beberapa hari dengan jam yang sama, maka didapatkan tegangan maksimal yaitu sekitar 13,5 Volt dan bisa menggerakan motor DC dan baling - baling yang mempunyai spesifikasi minimal 5 volt tegangan DC untuk menggerakkannya. Dan jika tegangan solar panel berada di bawah 10 volt, maka solar panel tersebut tidak bisa menggerakkan motor DC dan baling - baling, padahal spesifikasi motor dan baling - baling normal nya hanya 5 volt.
Rupanya untuk bisa mengerakkan motor dan baling baling yang saya gunakan untuk simulasi saja, tidak hanya membutuhkan tegangan dari solar panel, tetapi juga membutuhkan kuat arus yang dihasilkan oleh solar panel juga. Dan setelah di periksa dan diuji, untuk bisa menggerakkan motor dan mencharge aki / baterai 6 volt dibutuhkan tegangan di atas 10 Volt dan Ampere di atas 800 mA.
4.2 Pengujian Sensor
Pengujian sensor ini dilakukan dengan cara melihat hasil data yang diambil oleh sensor dan ditampilkan data digitalnya melalui LCD, dan membandingkan data tersebut dengan data pada alat sebenarnya. Dalam stasiun cuaca lokal ini hanya menggunakan 2 sensor dan 3 data keluaran dari kedua sensor tersebut yaitu data suhu udara, kelembaban udara, dan intensitas cahaya. Akan dibandingkan ukuran dari thermometer dan hygrometer untuk suhu dan kelembaban. Dan untuk intensitas cahaya, karena keterbatasan alat, maka akan dibandingkan dengan sensor cahaya lainnya yaitu sensor LDR.
4.2.1 Pengujian Sensor Suhu
Dalam pengujian ini sesuai yang sudah dijelaskan di atas, sensor suhu akan dibandingkan dengan alat ukur thermometer. Pengujian dilakukan setiap menit selama 10 menit saja.
MenitSensor SuhuSensor ThermometerSelisih1222422222423222424222425232416232527232528232529232521024251Rata - rata1,8
Tabel 4.1 Pengujian Sensor Suhu
4.2.2 Pengujian Sensor Kelembaban
MenitSensor KelembabanSensor HygrometerSelisih1454502454613454614454615474706484717484808484809494901049501Rata - rata0.25 Dalam pengujian ini sesuai yang sudah dijelaskan di atas juga, sensor kelembaban udara akan dibandingkan dengan alat ukur hygrometer. Pengujian dilakukan setiap menit selama 10 menit saja.
Tabel 4.2 Pengujian Sensor Kelembaban
Dalam pengujian di atas, diambil 10 menit dimana sensor bergerak cukup signifikan. Kalau dalam waktu normal, sensor suhu dan kelembaban itu lebih sering bergerak di angka yang sama atau bisa dikatakan stabil.
Memang kalau dilihat dari segi harga, sensor DHT11 lebih murah daripada sensor suhu dan kelembaban lainnya. Dan masih kurang sensitif terhadap kondisi lingkungan. Namun walaupun begitu, bisa kita lihat dari hasil pengujian sensor yang ada dalam table di atas, kesalahan atau selisih data dari alat ukur internasional nya sangatlah tipis.
Selisih atau kesalahan rata - rata untuk suhu memang lebih besar dari kelembaban, yaitu 1,8 untuk suhu dan 0.25 untuk kesalahan dari sensor kelembaban. Namun dengan data di atas, kita bisa melihat sensor ini bisa saling melengkapi. Itulah hasil pengujian dari sensor suhu dan kelembaban.
4.2.3 Pengujian Sensor Intensitas Cahaya
Hampir sama dengan pengujian sebelumnya, kali ini akan dibandingkan sensor intensitas cahaya dengan sensor LDR. Cuma dalam pengujian kali ini waktu yang akan digunakan sedikit lebih lama yaitu 15 menit.
MenitSensor CahayaSensor LDRSelisih17336706326406004036306003046255705556205705065785205875605006085505005094504203010414400141140640061240238022133883602814370360101534632026Rata - rata36.2
Tabel 4.3 Pengujian Sensor Cahaya
Dari hasil pengujian di atas kita bisa melihat range kesalahan yang begitu besar. Itu dikarenakan range sensor cahaya berkisar dari 0 - 1000. Dan dapat dilihat perubahan yang signifikan dari sensor cahaya sendiri. Memang cahaya berubah sangat cepat dan fluktuatif tanpa bisa terduga. Dari hasil pengamatan dan pengujian yang telah dilakukan, bila cahaya sudah meredup atau sedang akan berkisar antara 0 sampai 200 saja, atau bahkan maksimal 150. Dan jika cahaya panas atau terik selalu berkisar di atas 500.
4.3 Pengujian dan Analisis Prakiraan Cuaca
Di sini akan dikolaborasikan atau diintegrasikan ketiga sensor yang telah diuji di atas menjadi satu kesatuan hasil untuk perkiraan cuaca yang terjadi saat ini dan untuk beberapa jam ke depan. Hasil pengamatan ini dilakukan dalam waktu setengah hari dan dalam waktu atau hari yang berbeda beda.
Berikut 10 hasil pengamatan dan pengujian yang telah dilakukan :
HasilSensor SuhuSensor KelembabanSensor CahayaHasil PrakiraanHasil Pengamatan1227065HujanGerimis2237540HujanHujan Lebat32535180PanasPanas42530450PanasPanas Terik52365166HujanPanas Terik62160140HujanPanas7208030HujanHujan Lebat82640210PanasPanas92245200PanasGerimis102550578PanasPanas TerikRata-rata
Tabel 4.4 Pengujian Prakiraan Cuaca
Dari hasil perkiraan cuaca dan dibandingkan dengan kejadian nyatanya, rupanya dari 10 kali pengamatan masih ada 3 kali kesalahan dalam perkiraan cuaca beberapa jam ke depan. Maka dari itu kemungkinan akan dilakukan beberapa pengamatan kembali beberapa hari ke depan, untuk memutuskan sensor manakah yang berpengaruh besar dalam perkiraan yang benar dan salah. Akan dilakukan analisis mendalam dari ketiga sensor tersebut.
Jadi, dari sistem dan ide awal, jika kondisi cuaca panas maka petani akan bertani dengan aman. Dan jika akan terjadi hujan, maka petani akan bertani lebih awal, atau tidak sama sekali.
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan, implementasi dan pengujian keseluruhan pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
Solar panel akan mentransmisikan dayanya ke baterai, jika kondisi berikut terpenuhi, yaitu tegangan solar panel harus di atas 10 Volt dan arus yang didapatkan lebih dari 0.8 Ampere.
Regulator 7805 diperlukan untuk menjadikan tegangan keluaran baterai menjadi 5 Volt, dan bisa menjalankan Arduino UNO dan bisa menyalakan LCD (yang tegangan kerjanya 5 Volt DC).
Ketiga sensor yang digunakan masih mengalami kekurangan dalam memperkirakan cuaca beberapa jam ke depan, dan akurat jika mendeteksi cuaca pada saat ini dan pada saat-saat tertentu.
Saran
Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat memperbaiki kekurangan yang ada pada sistem ini dan meningkatkan perfomansi alat yang dirancang. Untuk itu disarankan sebagai berikut :
Menggunakan data logger untuk mengambil data dari sensor, sehingga data yang diambil bisa lebih tepat karena diambil setiap detiknya.
Menggunakan analisis dan pengamatan dengan waktu yang lebih lama dan memahami kelebihan dan kekurangan dari masing-masing sensor.
Menggunakan panel surya yang cocok dengan mekanik yang tersedia atau yang sudah dibuat.
Menggunakan sensor yang memiliki performa dan akurasi yang lebih baik atau tinggi dalam mendeteksi kondisi lingkungan sekitarnya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] HYPERLINK "http://arduino.cc/" http://arduino.cc/
[2] http://www.vcc2gnd.com/
[3] HYPERLINK "http://elektronika-dasar.web.id/" http://elektronika-dasar.web.id/
[4] Iid Muhammah. (2013), Departemen Data dan Informasi,
Badan Meteorologi dan Geofisika
[5] Las Cruces. (2010), Digital Weather Centre,
www.taylorusa.com/media/IBs/1541_ib.doc, 19 Juli 2013
[6] Adiwijaya, U.N.Wisesty, T.A.B Wirayuda, Baizal ZKA. (2013),
An Improvement of Backpropagation Performance By Using Air
Temperatur And Humidity, Far East
[7] Makridakis Spyros, Wheelwright Steven C, McGee Victor E. (1999).
Metode Peramalan dan Aplikasi. Erlangga, Jakarta
[8] 2004. A Summary of Recommended Practices for Weather Forecast.
[9] 2009. Laws of Forecasting.
http://www.practicalforecasting.com/laws-of-forecasting.html. Juni 2009
[10] 2009. Kemampuan BMKG Operasikan Peralatan Canggih
Dinilai Masih Kurang. http://www.kapanlagi.com/h/0000221189.html.
Maret 2009
[11] 2014. BMKG Akui Prakiraan Cuacanya Masih Kurang Akurat.
http://sains.kompas.com/read/2014/01/30/1628275/BMKG.Akui.Prakiraan
Cuacanya.Masih.Kurang.Akurat. Januari 2014
[12] HYPERLINK "http://wikipedia.co.id/" http://wikipedia.co.id/
[13] HYPERLINK "http://wikipedia.com/" http://wikipedia.com/
[14] HYPERLINK "http://www.bmkg.go.id/" http://www.bmkg.go.id/
[15] http://www.berbagiteknologi.com/
Koding dari Alat
#include