Upload
others
View
12
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
SKRIPSI
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI AIR PADA DISPENSER AIR
MINUM DENGAN JARINGAN SENSOR NIRKABEL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Komputer
Oleh
MUHAMMAD SHOBIRIN IRSAN
NIM : 150402009
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2020
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
i
ABSTRAK
Sebagian besar masyarakat di Indonesia mengkonsumsi air minum
kemasan galon menggunakan dispenser air minum, baik di rumah maupun di
kantor yang memiliki banyak ruangan dan banyak dispenser air minum. Masalah
yang sering terjadi adalah pengguna tidak menyadari air pada dispenser habis.
Dengan kemajuan teknologi memungkin untuk mengembangkan prototipe alat
pendeteksi air pada dispenser air minum dengan jaringan sensor nirkabel yang
dapat memantau air pada banyak dispenser air minum dari jarak jauh secara
online walaupun hanya 1 alat yang terhubung dengan internet.
Sistem ini diletakkan dibawah dispenser air minum untuk mendeteksi air
yang tersedia pada dispenser. Sistem sensing menggunakan sensor berat dengan
ESP8266 sebagai kontroler, media komunikasi yang digunakan pada alat adalah
Wi-Fi, server yang digunakan pada tugas akhir ini Google firebase dan aplikasi
android sebagai penampil data atau aplikasi pemantau.
Dari hasil penelitian yang dilakukan, sistem berhasil memantau
ketersediaan air pada dispenser. jarak koneksi maksimum antar alat pada lokasi
pengujian satu lantai atau tidak bertingkat dengan kondisi satu alat di dalam
ruangan tertutup dan alat lainya diluar ruangan didapat jarak maksimum koneksi
antar alat 19 meter, dengan menggunakan 1 buah sensor berat dan 4 buah pegas
sebagai penyeimbang beban rata-rata persen error pengukuran sebesar 1,161%.
Kata kunci : Jaringan Sensor Nirkabel, Load Cell, Wi-Fi, Mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah subhanahu wa
ta‟ala, karena atas berkat dan rahmat-Nya Tugas Akhir ini dapat disusun dan
diselesaikan. Sholawat dan salam penulis sampaikan kepada nabi Muhammad
shallallahu alaihi wa sallam. Serta penulis sangat berterimakasih kepada orang tua
penulis yang menjadi motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu
di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas
Akhir ini adalah :
“RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI AIR PADA DISPENSER AIR
MINUM DENGAN JARINGAN NIRKABEL”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada orangtua yang teristimewa
yaitu ayahanda Muza‟ir dan ibunda Nur‟asiah Sitorus yang selalu memberikan
semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga
banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
1. Bapak Soeharwinto, S.T., M.T., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu
Universitas Sumatera Utara
iii
memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis
selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Kasmir Tanjung, MT., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir
yang telah memberikan banyak masukan demi perbaikan Tugas Akhir
ini.
3. Bapak Tigor Hamonangan Nasution, ST., MT.,selaku Dosen Penguji
Tugas Akhir yang telah memberikan banyak masukan demi perbaikan
Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Surya Hardi, MS, PhD., selaku dosen wali penulis yang telah
banyak memberikan bimbingan selama perkuliahan.
5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen teknik elektro, khususnya kepada bapak
Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc., bapak Ir. Pernantin Tarigan, M.Sc., bapak
Soeharwinto, S.T., M.T., bapak Tigor Hamonangan Nasution, ST.,
MT., bapak Ir. Kasmir Tanjung, bapak Dr. Fahmi, ST M.Sc. Ph.D.,
bapak Suherman, ST., M.Comp., Ph.D., bapak ir. M. Zulfin, MT., yang
telah banyak mengajarkan dan berbagi pengalaman kepada penulis.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU Kak Umi,
Kak Fika, Bang Divo dak pak Darsono yang telah membantu penulis
dalam pengurusan administrasi.
7. Siti Rahma Irsiani, Muhammad Fahri Irnas dan Putri Balqis Irsiana
selaku saudara/i penulis yang memberikan dukungan langsung kepada
penulis selama masa studi maupun saat penulisan tugas akhir ini.
8. Teman - teman saib‟er selaku teman diskusi dan bermain yang
memberikan motivasi kepada penulis.
Universitas Sumatera Utara
iv
9. Tim Mandike Instruments bang budi, bang rizki, kak intan dan rico
yang telah banyak membatu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Jepi, Fahmi, Rico, Azfar, Arif, Ibnu, Daud, Fajar, Liyon, Hari, Alwi,
Rati merupakan tim Robot sepak bola beroda Si-Hatop 2019 Robotik
Sikonek USU yang memberikan dukungan kepada penulis.
11. Tim Si-Hatop 2018, tim Sikorala 2017 Robotik Sikonek USU yang
memberikan dukungan kepada penulis.
12. Khairul ilmi selaku keponakan yang membatu pengujian sistem yang
dibuat pada Tugas Akhir ini.
13. Teman-teman satu angkatan 2015 Teknik Elektro FT USU sebagai
teman seperjuangan yang selalu memberikan dukungan.
14. Serta semua keluarga, kerabat, dan teman lainya yang telah banyak
membatu penulis dalam menyelesaikan studi yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk
menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang terkait Tugas Akhir
ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
pembacanya.
Medan, 2020
Penulis,
Muhammad Shobirin Irsan
150402009
Universitas Sumatera Utara
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 3
1.3 Tujuan ....................................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4
1.6 Sistematika Penelitian .............................................................................. 4
BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 5
2.1 Air Minum Kemasan Galon dengan Dispenser ........................................ 5
2.2 Jaringan Sensor Nirkabel .......................................................................... 6
2.3 Load Cell .................................................................................................. 6
2.4 Analog to Digital Converter ..................................................................... 8
2.5 Mikrokontroler ....................................................................................... 10
2.6 Android Studio ....................................................................................... 11
2.7 Server ...................................................................................................... 12
2.8 Google Firebase ...................................................................................... 12
2.9 NTP (Network Time Protocol) Server .................................................... 13
BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 15
Universitas Sumatera Utara
vi
3.1 Umum ..................................................................................................... 15
3.2 Perancangna Sistem ................................................................................ 16
3.2.1 Kebutuhan Sistem ........................................................................... 17
3.2.2 Desain Alat ...................................................................................... 22
3.2.3 Perancangan Perangkat Keras ......................................................... 23
3.2.4 Perancangan Perangkat Lunak ........................................................ 24
3.3 Implementasi Rancangan Sistem ............................................................ 33
3.3.1 Implementasi Perancangan Perangkat Keras .................................. 33
3.3.2 Implementasi Perancangan Perangkat Lunak ................................. 34
3.4 Konfigurasi Server ................................................................................. 35
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .............................................................. 37
4.1 Kalibrasi dan Pengujian Sensor Load Cell ............................................. 37
4.2 Pengujian Komunikasi ........................................................................... 38
4.2.1 Pengujian Komunikasi Antar Alat .................................................. 39
4.2.2 Pengujian Jarak Koneksi Antar Alat ............................................... 40
4.2.3 Pengujian NTP Server ..................................................................... 41
4.2.4 Pengujian Pengiriman Data ke Database ........................................ 41
4.2.5 Pengujian Tundaan Perubahan Data ............................................... 42
4.2.6 Pengujian Pengiriman Notifikasi .................................................... 44
4.3 Pengujian Keseluruhan Sistem ............................................................... 45
4.4 Analisa Sistem ........................................................................................ 52
4.4.1 Batasan Analisa sistem .................................................................... 52
4.4.2 Analisa Sistem Pengukuran............................................................. 52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 56
Universitas Sumatera Utara
vii
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 56
5.2 Saran ....................................................................................................... 56
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 58
LAMPIRAN .......................................................................................................... 60
Universitas Sumatera Utara
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Jumlah pengguna air minum berdasarkan sumber air ........................ 5
Gambar 2.2. Gambar umum arsitektur jaringan sensor nirkabel ............................ 6
Gambar 2.3 Rangkain Jembatan Wheatstone .......................................................... 7
Gambar 2.4. Penerapan jembatan Wheatstone pada load cell ................................ 8
Gambar 2.5 ADC dengan kecepatan sampling rendah dan tinggi .......................... 9
Gambar 2.6. Proses konversi analog to digital ..................................................... 10
Gambar 2.7 Mikrokontroler .................................................................................. 11
Gambar 3.1 Diagram keseluruhan sistem ............................................................. 16
Gambar 3.2 Diagram blok sistem ......................................................................... 17
Gambar 3.3 Sensor Load Cell ............................................................................... 20
Gambar 3.4 Modul HX711 ................................................................................... 21
Gambar 3.5 Module NodeMCU ESP8266 ............................................................ 21
Gambar 3.6 Desain bentuk alat ............................................................................. 23
Gambar 3.7 Diagram blok perangkat keras........................................................... 23
Gambar 3.8 Rangkaian skematik .......................................................................... 24
Gambar 3.9 Diagram alir Sistem ........................................................................... 26
Gambar 3.10 Diagram alir alat 3 ........................................................................... 27
Gambar 3.11 Diagram alir alat 2 ........................................................................... 28
Gambar 3.12 Diagram alir persentase ketersediaan alat 1 .................................... 29
Gambar 3.12 Diagram alir pendeteksian lama air berada pada dispenser ............ 30
Universitas Sumatera Utara
ix
Gambar 3.15 Diagram alir pengiriman notifikasi ................................................. 32
Gambar 3.16 Tampilan home aplikasi pemantau .................................................. 33
Gambar 3.17 Perangkat keras yang telah terintegrasi ........................................... 34
Gambar 3.18 Perangkat pendeteksi air pada dispenser air minum ....................... 34
Gambar 3.19 Desain database .............................................................................. 35
Gambar 4.1 Proses kalibrasi sensor ...................................................................... 37
Gambar 4.2 Pengujian komunikasi antar alat ....................................................... 39
Gambar 4.3 Lokasi pengujian jarak ...................................................................... 40
Gambar 4.4 Pengujian NTP Server ....................................................................... 41
Gambar 4.5 Pengiriman data ke database............................................................. 42
Gambar 4.6 Pengujian notifikasi ........................................................................... 45
Gambar 4.7 Penanda kapasitas air pada galon ...................................................... 45
Gambar 4.8 Pengukuran berat dispenser ............................................................... 46
Gambar 4.9 Peletakan alat saat pengujian............................................................. 47
Gambar 4.10 Pengujian persentase ketersediaan air ............................................. 47
Gambar 4.11 Pengujian pembaharuan stok persediaan......................................... 48
Gambar 4.12 Notifikasi persentase air .................................................................. 49
Gambar 4.13 Penambahan alat .............................................................................. 50
Gambar 4.14 Pengurangan alat ............................................................................. 51
Gambar 4.15 Pengujian penambahan hari ............................................................ 52
Gambar 4.16 Grafik selisih pengukuran berat setiap alat ..................................... 55
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengujian sensor ................................................................................... 38
Tabel 4.2 Pengukuran jarak koneksi antar alat ..................................................... 40
Tabel 4.3 Data pengujian waktu pengiriman data ................................................. 42
Tabel 4.4 Data pengujian persentase ketersediaan air ......................................... 48
Tabel 4.4 Selisih pengukuran ................................................................................ 53
Tabel 4.5 Persen error pengukuran dari setiap alat, ............................................. 54
Universitas Sumatera Utara
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air pada umumnya sangat dibutuhkan oleh tubuh manusia. Faktanya sekitar
60-70 persen tubuh manusia terdiri dari air. Oleh karenanya manusia memerlukan
air minum yang cukup untuk dikonsumsi setiap hari. Air minum yang layak
digunakan merupakan air mineral yang bersih dan terbebas dari berbagai macam
bakteri yang dapat membahayakan bagi tubuh manusia. Hal ini yang membuat
semakin banyaknya produsen air mineral berkemasan untuk memenuhi kebutuhan
dan permasalahan tersebut.
Sejalan dengan itu sebagian besar masyarakat di Indonesia mengkonsumsi air
minum kemasan galon menggunakan dispenser air minum, baik di kantor maupun
di rumah. Dalam pengkonsumsian air minum menggunakan dispenser air minum,
banyak pengguna tidak menyadari air minum di dalam galon telah habis, hal ini
akan membuat ketidak nyamanan bagi pengguna.
Untuk memudahkan masyarakat dalam permasalahan habisnya air pada
dispenser air minum pada penelitian sebelumnya telah dilakukan penelitian
tentang pendeteksi volume air pada galon memanfaatkan sensor water flow
berbasis internet of things dengan menggunakan Arduino dan Android[1].
Pada penelitian lain yakni realisasi smart galon, sistem pemesanan galon
otomatis berbasis internet yang mendeteksi persediaan air di dalam galon dengan
sensor load cell menggunakan Arduino sebagai pemroses data dan ESP8266
sebagai modul komunikasi untuk terhubung ke internet[2].
Universitas Sumatera Utara
2
Penelitian perancangan dan implementasi sistem monitoring kapasitas tabung
gas dan air galon pada smart kitchen berbasis internet of things menggunakan
aplikasi Android untuk memantau persedian air dan gas. Sensor yang digunakan
untuk mendeteksi persedian air dan gas adalah sensor load cell, mikrokontroler
yang digunakan adalah Arduino dan ESP8266. Arduino digunakan sebagai
pemroses data sensor dan ESP8266 sebagai modul komunikasi[3].
Penelitian di atas tidak dapat digunakan pada tempat yang memiliki akses
internet terbatas atau akses internet hanya ada di beberapa ruangan, sehinga alat
tidak bekerja karena setiap alat memerlukan akses internet.
Dari permasalahan persediaan air minum dan terbatasnya akses internet
menjadi dasar untuk mengajukan penelitian tugas akhir yang berjudul “Rancang
bangun alat pendeteksi air pada dispenser air minum dengan jaringan sensor
nirkabel “.
Pada penelitian ini peneliti menggunakan sensor load cell untuk mendeteksi
ketersediaan air di dalam galon. Mikrokontroler yang digunaknan pada penelitian
ini adalah ESP8266 yang mana ESP8266 telah include modul wi-fi. Alat
pendeteksi air pada dispenser air minum ini terintegrasi dengan aplikasi pemantau
persediaan air minum. Alat pendeteksi air minum didesain untuk dapat
berkomunikasi antara alat tanpa menggunakan akses internet sehingga alat dapat
bekerja pada tempat yang jarak akses internetnya terbatas. Alat juga didesain
portable agar dapat digunakan pada dispenser tanpa memodifikasi dispenser yang
ada.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka permasalahan
yang dibahas adalah:
1. Bagaimana memantau air pada dispenser air minum dari jarak jauh.
2. Bagaimana menghubungkan beberapa alat pendeteksi air minum ke
internet jika jarak akses internet terbatas.
1.3 Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah, tujuan dari skripsi ini adalah Menghasilkan
prototype alat pendeteksi air pada dispenser minum dengan jaringan sensor
nirkabel, yang dapat bekerja pada tempat yang jarak akses internet terbatas.
1.4 Batasan Masalah
Untuk mengatasi meluasanya pokok pembahasan, maka pada skripsi ini
peneliti membuat batasan masalah dan ruang lingkup sebagai berikut:
1. Mendeteksi persediaan air minum pada dispenser air minum dengan
cara mendeteksi berat dari galon dan dispenser menggunakan sensor
load cell.
2. Berat maksimum dispenser dan galon dalam keadaan penuh adalah 50
kg.
3. Dispenser yang dideteksi yaitu dispenser yang tidak memiliki lemari
penyimpanan.
4. Alat pendeteksi air pada dispenser air minum menggunakan wi-fi
sebagai media komunikasi.
5. Papan mikrokontroler yang digunakan adalah ESP8266.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah Memudahkan dalam memantau
ketersediaan air pada dispenser air minum dan stok galon secara otomatis dan
oline melalui aplikasi.
1.6 Sistematika Penelitian
Penelitian ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah,
tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika
penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini membahas sekilas mengenai beberapa teori tentang, air minum kemasan
galon, load cell, analog to digital converter, mikrokontroler, android studio,
server, google firebase dan Network Time Protocol server.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan sistem perancangan perangkat lunak,
dan perancangan perangkat keras.
BAB IV PUNGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini membahas tentang pengujian dan analisis terhadap sistem yang telah
dirancang.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang kesimpulan dari perancangan dan saran-saran yang
mungkin untuk pengembangan lebih lanjut.
Universitas Sumatera Utara
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Air Minum Kemasan Galon dengan Dispenser
Air minum kemasan galon biasanya disajikan melalui alat dispenser di rumah
maupun di kantor terbukti memberi alternatif utama untuk pemenuhan kebutuhan
hidrasi setiap hari. Air minum dalam kemasan galon ini dapat menjadi solusi
penyediaan air minum yang ramah lingkungan. Karena kemasan air minum galon
bisa digunakan secara berulang dan memberi alternatif penyediaan air minum di
rumah, kantor dan tempat-tempat lainnya. Pakar teknologi lingkungan dari Institut
Teknologi Bandung Prof. Dr. Enri Damanhuri mengatakan air minum dalam
kemasan galon selama puluhan tahun telah memberi solusi penyediaan air minum
yang ramah lingkungan di Indonesia[4].
Jumlah pengguna air minum berdasarkan sumber air dapat terlihat pada
Gambar 2.1 yang bersumber dari Susenas 2005, 2009, 2013, 2017 Badan Pusat
Statistik[5].
Gambar 2.1. Jumlah pengguna air minum berdasarkan sumber air
Universitas Sumatera Utara
6
Berdasarkan data dari Survei Sosial Ekonomi Nasional (Susenas) 12 tahun
terakhir, terjadi peningkatan drastis pengguna air kemasan. Bila pada 2005
jumlahnya hanya 4,1 persen dari total keseluruhan konsumsi rumah tangga di
Indonesia, tahun 2017 meningkat menjadi 42,8 persen. Hal ini berarti hampir
separuh dari total populasi rumah tangga di Indonesia menggunakan air minum
kemasan.
2.2 Jaringan Sensor Nirkabel
Jaringan sensor nirkabel adalah kumpulan sejumlah node yang diatur dalam
sebuah jaringan kerjasama. Jaringan sensor nirkabel dibagun dari beberapa node,
yang dimana setiap node terhubung ke satu atau beberapa sensor[6]. Setiap node
biasanya terdiri dari sensor, mikrokontroler, dan modul komunikasi. Masing-
masing node memiliki kemampuan untuk berintegrasi dengan alam, memproses
data, serta dapat melakukan komunikasi sesama node maupun berkomunikasi
dengan base-station tanpa melalui kabel[7]. Gambaran umum jaringan sensor
nirkabel dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Gambar umum arsitektur jaringan sensor nirkabel
2.3 Load Cell
Sensor Load Cell merupakan komponen yang dapat mengubah tekanan dari
suatu beban menjadi sinyal listrik yang dapat diukur. Konversi terjadi secara tidak
Universitas Sumatera Utara
7
langsung dalam dua tahap. Lewat pengaturan mekanis, gaya tekan dideteksi
berdasarkan deformasi dari matriks pengukur regangan (strain gauges) dalam
bentuk resistor planar. Regangan ini mengubah hambatan efektif (effective
resistance) empat pengukur regangan yang disusun dalam konfigurasi jembatan
Wheatstone (Wheatstone bridge) yang kemudian dibaca berupa perbedaan
potensial (tegangan)[8]. berikut gambar tangkaian jembatan Wheatstone
Ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Rangkain Jembatan Wheatstone
VEX dikenal sebagai tegangan konstan dan VO diukur. Jika semua resistor
seimbang, artinya R1 / R2 = R3 / R4 maka VO adalah nol. Jika ada perubahan
nilai salah satu resistor maka VO akan menghasilkan perubahan yang dapat diukur
dan ditafsirkan menggunakan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa arus
(I, diukur dalam ampere) yang mengalir melalui konduktor antara dua titik
berbanding lurus dengan tegangan (V) melintasi dua titik. Perlawanan (R, diukur
dalam Ohm) diperkenalkan sebagai konstanta dalam hubungan ini, terlepas dari
arus. Hukum Ohm dinyatakan dalam persamaan berikut:
.𝐼 =𝑉
𝑅 ( 1 )
Universitas Sumatera Utara
8
Pada load cell, resistansi pada jembatan Wheatstone diganti dengan pengukur
regangan dalam pengukuran tegangan dan kompresi bergantian. Keika load cell di
beri beban maka resistansi di setiap pengukur regangan berubah dan
mengakibatkan ada perbedaan tegangan yang dapat diukur. Penerapan jembatan
Wheatstone pada load cell ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Penerapan jembatan Wheatstone pada load cell
2.4 Analog to Digital Converter
Konverter merupakan suatu hal yang penting untuk teknologi kontrol proses
sebagai penerjemah informasi analog kebentuk digital maupun sebaliknya.
Sebagian besar pengukuran variabel –variabel dinamik dilakukan oleh piranti
yang keluaran sinyal listrik analog. Untuk menghubungkan sinyal ini dengan
sebuah komputer atau rangkaian logika digital, perlu dilakukan terlebih dahulu
konversi analog ke digital (ADC).
Analog to Digital Converter (ADC) adalah pengubah sinyal analog menjadi
sinyal digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri,
komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/ pengujian. Umumnya ADC
digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim
komputer seperti sensor cahaya, suhu, arus, tegangan dan sebagainya kemudian
diproses dengan menggunakan sistim digital[9].
Universitas Sumatera Utara
9
ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu
kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan
seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang
waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per
second (SPS). Gambar sampling kecepatan rendah dan tinggi dapat dilihat pada
Gambar 2.5
Gambar 2.5 ADC dengan kecepatan sampling rendah dan tinggi
Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai
contoh: ADC 4 bit akan memiliki output 4 bit data digital, ini berarti sinyal input
dapat dinyatakan dalam 16 nilai diskrit. ADC 8 bit memiliki 8 bit output data
digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 256 nilai diskrit. Dari
contoh di atas ADC 8 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang
jauh lebih baik daripada ADC 4 bit.
Prinsip kerja ADC adalah merubah sinyal analog ke dalam bentuk besaran
yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai
contoh, bila tegangan referensi 3 volt, tegangan input 1,5 volt, rasio input terhadap
referensi adalah 50%. Jadi, jika menggunakan ADC 4 bit dengan skala maksimum
16, akan didapatkan sinyal digital sebesar 50% x 16 = 8 (bentuk decimal) atau
1000 (bentuk biner).
Universitas Sumatera Utara
10
Proses konversi tersebut dapat digambarkan sebagai proses 3 langkah yaitu
sampling (pencuplikan), quantizing (kuantisasi), dan coding (pengkodean) seperti
diilustrasikan pada Gambar 2.6[10].
Gambar 2.6. Proses konversi analog to digital
2.5 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang
merupakan sistem mikroprosesor lengkap dengan komponen pendukukung seperti
antarmuka I/O, memori, dan juga periferal lainya[11]. Mikrokontroler dalam
penggunaanya difungsikan sebagai otak dari suatu piranti yang memproses
masukan dapat berupa sensor atau tranducer untuk mengontol akuator seperti
motor, LED, relay dan lain-lain. Dalam pengaplikasiannya mikrokontroler
mengeksikusi proses - proses berdasarkan program yang dimasukkan kedalamnya.
Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika
dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat
ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi mikrokontroler pada
umumnya berkisar MHz. Begitu juga kapasitas RAM dan ROM pada PC yang
bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan mikrokontroler yang hanya
berkisar pada orde byte/Kbyte.
Universitas Sumatera Utara
11
Meskipun kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori pada
mikrokontroler jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan komputer personal,
namun kemampuan mikrokontroler sudah cukup untuk dapat digunakan pada
sistem yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan kemampuan komputasi
yang tinggi. Gambar mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Mikrokontroler
2.6 Android Studio
Android studio merupakan sebuah Integrated Development Environment
(IDE) untuk pengembangan aplikasi android yang bersifat open source. Selain
merupakan editor kode IntelliJ dan alat pengembang yang berdaya guna, Android
Studio menawarkan fitur lebih banyak untuk meningkatkan produktivitas Anda
saat membuat aplikasi Android, seperti Sistem versi berbasis Gradle yang
fleksibel, Emulator yang cepat dan kaya fitur, Lingkungan yang menyatu untuk
pengembangan bagi semua perangkat Android, Instant Run untuk mendorong
perubahan ke aplikasi yang berjalan tanpa membuat APK baru, Alat pengujian
dan kerangka kerja yang ekstensif, Alat Lint untuk meningkatkan kinerja,
kegunaan, kompatibilitas versi, dan masalah-masalah lain, Template kode dan
integrasi GitHub untuk membuat fitur aplikasi yang sama dan mengimpor kode
contoh[12].
Universitas Sumatera Utara
12
2.7 Server
Server dapat diartikan sebagai penyedia berbagai macam data, dokumen dan
hal lainnya yang dibutuhkan oleh client. Sever mempunyai banyak jenis dan
mempunyai banyak fungis tergantung pada kegunaannya. Server merupakan
sebuah tempat yang dipenuhi berbagai macam informasi, server memiliki tugas
utama untutk memberikan sebuah layanan atau service bagi para client yang
terhubung dengannya. Dalam lingkungan jaringan, server dapat terdiri dari
beberapa device seperti disk server, database server, file server dan lain-lain.
Server bertugas menyediakan resource seperti sebuah aplikasi untuk dapat
diakses oleh seluruh client. Walaupun server mempunyai banyak jenis, namun
secara umum sebuah server memiliki fungsi yang sama yaitu melayani dan
bertanggung jawab penuh terhadap permintaan data dari client, menyediakan
berbagai macam resource untuk dapat digunakan client, mengatur hak akses data,
menyediakan database[13].
2.8 Google Firebase
Firebase adalah suatu layalanan dari Google untuk memudahkan dalam
pengembangan aplikasi Android , IOS, dan juga web[14]. Selain memudahkan
dalam pengembangan applikasi dan juda web, firebase juga gratis dengan batasan
untuk penyimpanan data dibawah 1 Gb, pembacaan dokumen 50.000 per hari,
penulisan dokumen 20.000 per hari, penghapusan dokumen 20.000 per hari, dan
egrees jaringan 10 Gb per bulan. Ada banyak layanan pada firebase diantaranya
sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
13
1. Firebase Authentication
Banyak aplikasi membutuhkan autentikasi untuk mengetahui identitas
pengguna. Dengan mengetahui identitas pengguna aplikasi dapat
menyimpan data pengguna secara aman. Firebase Authentication
menyediakan layanan backend, SDK yang mudah digunakan yang siap
digunakan pada aplikasi. Pada layanan ini mendukung autentikasi
menggunakan sandi, nomor telepon, media sosial seperti Facebook,
Twitter dan lain – lain.
2. Firebase Realtime Database
Firebase realtime database adalah database yang di-host di cloud. Data
disimpan sebagai JSON dan disinkronkan secara realtime ke setiap client
yang terhubung. Sebagai ganti permintaan HTTP biasa, layanan ini
menggunakan sinkronisasi data setiap kali data berubah, semua perangkat
yang terhubung akan menerima update dalam waktu milidetik.
3. Firebase Cloud Messaging
Firebase Cloud Messaging (FCM) adalah solusi pengiriman pesan lintas
platform yang memungkinkan untuk mengirimkan pesan dengan tepercaya
tanpa biaya.
2.9 NTP (Network Time Protocol) Server
NTP server adalah sebuah protokol yang digunakan untuk sinkronisasi waktu
dalam sistem komputer dan jaringan[15]. Sinkronisasi waktu yang dilakukan
sangat akurat dapat mencapai 0,01 detik. NTP bekerja dengan menggunakan
algoritma Marzullo dengan menggunkan referensi skala waktu UTC.
Universitas Sumatera Utara
14
Proses sinkronisasi dilakukan di dalam jalur komunikasi data yang biasanya
menggunakan protokol TCP/IP. Proses ini seperti proses komunikasi biasa yang
hanya melakukan pertukaran paket – paket data seperti biasa.
Pada penelitian ini NTP digunakan untuk perhitungan hari air berada di
dispenser air minum.
Universitas Sumatera Utara
15
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Secara umum sistem yang dirancang untuk dapat mengolah masukkan dari
sensor yang digunakan dan mengirimkan hasil pengolahan baik pengiriman antara
alat maupun pengiriman hasil pengolahan alat ke internet. Sebelum dapat bekerja
seperti yang diinginkan, sistem membutuhkan media editor, compiler, dan
uploader program. Pada penelitian ini menggunakan Arduino IDE sebagai
software untuk memprogram mikrokontroler yang digunakan dan menggunakan
Android studio sebagai software untuk membuat aplikasi mobile yang akan
digunakan sebagai media penampil pendeteksi air pada dispenser air minum.
Agar perancangan ini dapat berjalan dengan efesien dan terarah, maka perlu
dilakukan tahapan – tahapan sebagai berikut:
a. Perancangan Sistem
Pada tahap ini pembuatan model sistem pendetesksi air pada dispenser air
minum sehingga didapatkan kebutuhan sistem diperoleh baik kebutuhan
perangkat lunak maupun perangkat keras.
b. Implementasi Rancangan Sistem
Pada tahap ini ialah tahap implementasi dari perancangan perangkat keras
dan perangkat lunak.
c. Konfigurasi Server
Pada tahap ini dilakukan konfigurasi pada sisi server agar dapat bertukar
informasi dengan alat dan aplikasi pemantau.
Universitas Sumatera Utara
16
3.2 Perancangna Sistem
Pada perancangan sistem alat pendeteksi air pada dispenser air minum ini
menggunakan jaringan sensor nirkabel, dimana beberapa sensor atau node yang
ditempatkan pada tempat yang berbeda dapat bertukar informasi. Pada Tugas
Akhir ini alat dirancang dengan jaringan sensor nirkabel agar hanya satu alat yang
terhubung dengan internet sehingga sistem dapat bekerja walaupun jarak
jangkauan internet terbatas. Perancangan alat ini menggunakan media
komunikasi Wi-Fi yang berfungsi untuk media komunikasi antar node maupun
node keserver. Pada Tugas Akhir ini alat dibuat sebanyak 3 buah. Gambar 3.1.
memperlihatkan gambaran perancangan sistem.
Gambar 3.1 Diagram keseluruhan sistem
Pada gambar di atas alat 1 merupakan sink node dimana alat 1 merupakan
tempat pengumpulan data sebelum dikirimkan ke server melalui koneksi internet.
Proses pertukaran informasi dari node ke server atau sebaliknya harus melewati
node – node yang telah ditentukan. Pengiriman data dari alat 3 ke server harus
melalui alat 2 dan dan alat 1 begitu juga pengiriman data dari server ke alat 3
harus melalui alat 1 dan alat 2. Data yang pada server dapat diakses oleh user
melalui aplikasi mobile dengan koneksi internet.
Universitas Sumatera Utara
17
Alat pendeteksi air pada dispenser air minum dengan jaringan sensor
nirkabel dirancang mampu mendeteksi ketersediaan air pada dispenser air minum,
mendeteksi lama air berada pada dispenser, mendeteksi persediaan galon yang
tersedia, dan pemantauan secara online.
Pendeteksian ketersediaan ari pada dispenser air minum pada penelitian ini
menggunakan sensor berat. Pada Gambar 3.2 dapat dilihat blok diagram sistem
alat pendeteksi air pada dispenser air minum.
Gambar 3.2 Diagram blok sistem
3.2.1 Kebutuhan Sistem
Pada blok diagram sistem yang ditunjukkan pada Gambar 3.2 dapat
dilihat kebutuhan sistem yang akan di buat. Diantaranya sebagai berikut:
a. Sensor berat
Sensor berat yang dibutuhkan pada penelitian ini adalah sensor berat yang
dapat mengukur lebih dari 25 kg, karena berat dispenser dan galon dalam
keadaan penuh ± 25, untuk minimum pengukuran 1 kg karena berat dari
disperser air minum dalam keadaan tidak ada air di atas 1 kg.
Universitas Sumatera Utara
18
b. Penguat tegangan
Penguat tegangan pada penelitan ini difungisikan untuk menguatkan
tegangan keluaran dari sensor berat yang digunakan. Tegangan keluaran
dari sensor load cell sangat kecil, pada saat beban maksimum tegangan
keluaran sebesar 1 mV/V. Jika menggunakan input tegangan sebesar 3,3
volt maka tegangan keluaran saat beban maksimum sebesar 3,3 mV
sehingga sangat memerlukan penguat tegangan.
c. Analog to Digital Converter
Analog to digital converter digunakan untuk merubah sinyal keluaran load
cell berupa sinyal analog yang telah dikuatkan menjadi sinyal digital agar
dapat di proses pada mikrokontroler. Penentuan besar ADC pada
penelitian sangat berpengaruh kepada besar penguatan tegangan dari
keluaran sensor berat yang digunakan. Jika besar penguatan 128 dengan
tegangan keluaran sensor berat sebesar 3,3 mV dan tegangan input 3,3
volt, jika maksimum pengukuran 25 kg dengan perubahan 10 gram maka
membutuhkan ADC 15 bit atau lebih dan jika maksimum pengukuran 50
kg dengan perubahan 10 gram maka membutuhkan ADC 17 bit atau lebih.
d. Mikrokontroler
Mikrokontroler digunakan sebagai otak dari sistem yang dirancang.
Mikrokontroler memproses masukan dari sensor berat sehingga menjadi
keluran berupa persentase ketersediaan air pada dispenser air minum.
Universitas Sumatera Utara
19
e. Modul Wi-Fi
Modul wi-fi digunakan sebagai media untuk terhubung dengan jaringan
internet dan juga untuk media penghubung antar node.
f. NTP server
NTP server pada penelitian ini digunakan sebagai pewaktu untuk
pendeteksian lama air berada pada dispenser air minum.
g. Server
Server digunakan sebagai tempat penyimpanan data persentase air pada
dispenser air minum.
h. Aplikasi pemantau
Aplikasi pemantau berfungsi sebagai media penampil persetase air pada
dispenser air minum.
i. LED Indikator
LED indikator digunakan sebagai penanda ketersediaan pada dispenser air
minum.
Dari kebutuhan sistem di atas, dibutuhkan pemilihan tipe perangkat
yang sesuai dengan kebutuhan sistem yang dirancang.
1. Load Cell 50 kg
Sensor Load Cell adalah sensor yang digunakan pada penelitian ini
untuk mendeteksi pesediaan air minum di dalam galon. Load cell termasuk
dalam perangkat yang menggunakan prinsip-prinsip pengukur regangan
internal yang sering digunakan untuk pengukuran massa[16].
Sensor load cell juga merupakan bagian dari sensor yang termasuk
dalam jenis sensor mekanis yang mendeteksi perubahan tekanan. Sensor load
Universitas Sumatera Utara
20
cell mengubah tekanan menjadi kuantitas listrik[17]. Berikut bentuk sensor
load cell yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Sensor Load Cell
Maksimum pengukuran sensor load cell yang digunakan adalah 50
kg[18]. Spesifikasi sensor load cell yang digunakan dapat dilihat pada
lampiran.
2. Modul HX711
Modul HX711 adalah sebuah komponen terintegrasi dari Avia
Semiconductor, HX711 presisi 24-bit analog to digital converter (ADC) yang
dirancang untuk sensor timbangan digital dan industri kontrol aplikasi untuk
interface langsung dengan sensor jembatan, Modul HX711 juga telah
dilengkapi penguat dengan penguatan 32, 64 dan 128 kali[19].
Pada penelitian ini digunakan sebagai interface sensor load cell dengan
mikrokontroler. HX711 membaca keluaran dari sensor load cell berupa data
analog dan di convert ke digital, keluaran dari modul HX711 akan dijadikan
masukan mikrokontroler. Berikut bentuk HX711 ditunjukkan pada Gambar
3.4.
Universitas Sumatera Utara
21
Gambar 3.4 Modul HX711
Berikut spesifikasi dari Modul HX711:
Tegangan operasi 2,6 – 5,5 Volt
Konsumsi Arus < 1,5 mA
Penguatan 32 , 64, 128
ADC 24 bit
memiliki digital interface
3. NodeMCU ESP8266
NodeMCU ESP8266 merupakan open source single board
mikrokontroler yang telah include modul wi-fi di dalamnya. NodeMCU ESP
8266 banyak digunakan untuk pengembangan IOT (Internet Of Thinks).
NodeMCU dapat diprogram menggunakan software Arduino IDE dengan
bahasa pemrograman Arduino. Berikut bentuk fisik dari NodeMCU ESP 8266
ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Module NodeMCU ESP8266
Universitas Sumatera Utara
22
Pada penelitian ini NodeMCU ESP 8266 digunakan sebagai
mikrokontroler yang akan memproses data masukan dari modul HX711 yang
berupa masukan digital dan juga menghubungkan alat ke internet tanpa
menggunakan modul tambahan. NodeMCU ESP8266 ini mengintegrsasikan
GPIO, PWM, I2C, 1 Wire dan ADC dalam 1 board[20].
4. Google Firebase
Pada penelitan ini server yang digunakan adalah google firebase yang
memiliki layanan realtime database layanan ini menggunakan sinkronisasi
data setiap kali data berubah, semua perangkat yang terhubung akan menerima
update dalam waktu milidetik. Pada penelitian ini juga menggunakan layanan
Firebase Cloud Messaging untuk mengirimkan notifikasi ke aplikasi
pemantau.
3.2.2 Desain Alat
Fungsi dari pembuatan desain alat pada perancangan alat pendeteksi
air pada dispenser air minum adalah untuk meningkatkan efesiensi dari segi
bentuk alat dan juga menjadi acuan dalam pembuatan alat. Alat pendeteksi
didesain berbentuk persegi 35 x 35 cm. Material yang digunakan kayu atau
papan.
Alat didesain portable, dalam penggunaannya alat hanya diletakkan di
bawah dispenser air minum sehingga tidak perlu memodifikasi dispenser yang
ada. Desain alat dapat dilihat pada pada Gambar 3.6
Universitas Sumatera Utara
23
Gambar 3.6 Desain bentuk alat
3.2.3 Perancangan Perangkat Keras
Pada Tugas Akhir ini untuk mendeteksi air pada dispenser air minum
menggunkan sensor berat. Sensor berat yang digunakan maksimum untuk
pengukuran beban 50 kg. Perancangan alat ini menggunakan modul HX711
sebagai penguat dan ADC utnuk antarmuka sensor dengan mikrokontroler.
Pada Gambar 3.7 dapat dilihat blok diagram perangkat keras.
Gambar 3.7 Diagram blok perangkat keras
Pada Gambar 3.7 dapat dilihat catu daya yang digunakan adalah
berupa adaptor 3,3 volt, dengan menggunakan adaptor 3,3 volt tidak perlu
menambahkan rangkain interface untuk penyesuaian tegangan terhadap
Universitas Sumatera Utara
24
mikrokontroler. Pada Gambar 3.7 juga dapat dilihat pada sistem ini
menggunakan LED indikator yang digunakan untuk indikator ketesediaan air
pada dispenser air minum.
Pada Gambar 3.8 dapat dilihat rangkaian skematik alat pendeteksi air
pada dispenser air munim.
Gambar 3.8 Rangkaian skematik
Pada gambar rangkain skematik di atas dapat dilihat modul HX711
terhubung dengan GPIO 16 dan GPIO 4 pada NodeMCU ESP8266,
sedangkan LED indikator yang digunakan terhubung dengan GPIO 0 dan
GPIO 2.
3.2.4 Perancangan Perangkat Lunak
Tahap perancangan perangkat lunak alat pendeteksi air pada dispenser
air minum dengan jaringan sensor nirkabel ialah tahap pembuatan alur
program atau algoritma alat bekerja dan tahap pembuatan desain aplikasi
mobile yang digunakan untuk memantau alat.
Universitas Sumatera Utara
25
Pada saat sistem dijalankan hal pertama yang dilakukan adalah alat 1
mengambil data jenis dispenser, batas ketersediaan dan batas hari alat 1, alat 2
dan alat 3, dan juga batas stok galon dari database, kemudian alat 1
mengirimkan data jenis dispenser dan batas ketersediaan alat 2 dan alat 3 ke
alat 2 dan alat 2 mengirimkan data jenis dispenser dan dari batas ketersediaan
alat 3 ke alat 3, berikutnya melakukan pendeteksian persentase air pada
dispenser air minum pada alat 3 dan mengirimkan data ke alat 2, selanjutnya
melakukan pendeteksian persentase air pada alat 2 dan mengirimkan data alat
2 dan 3 ke alat 1, selanjutnya melakukan pendeteksian persentase air pada alat
1 dan mengirimkan data alat 1, 2 dan 3 ke server, selanjutnya melakukan
pendeteksian lama air berada dispenser untuk menentukan berapa lama air
berada pada dispenser yang diproses pada alat 1, selanjutnya melakukan
pembaharuan stok persediaan galon yang diproses pada alat 1 dan selanjutnya
pengiriman notifikasi kapasitas air, jumlah hari dan stok galon ke aplikasi
pemantau. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Universitas Sumatera Utara
26
Gambar 3.9 Diagram alir Sistem
Setelah melakukan pengaturan jenis dispenser, batas ketersediaan,
dan batas hari. Berikutnya melakukan pendeteksian air pada dispenser air
minum.
Universitas Sumatera Utara
27
Pada alat 3 tahapan pendeteksian dimulai dengan melakukan
perhitungan persentase air pada dispenser air minum berdasarkan jenis
dispenser yang digunakan dan pembacaan sensor berat, selanjutnya
membandingkan hasil persentase air dengan batas persentase air dan juga
membandingkan apakah air pada dispenser melebihi batas hari untuk
memberikan indikator tukar galon pada alat, indikator pada alat berupa
LED. Selanjutnya membandingkan data persentase air dengan persentase
air sebelumnya jika ada perubahan data, maka data persentase ketersediaan
air dikirmkan ke alat 2 proses ini dapat Pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Diagram alir alat 3
Universitas Sumatera Utara
28
Pada alat 2 tahapan pendeteksian air pada dispenser air minum
sama dengan tahapan pada pendeteksian alat 3, yang berbeda pada alat 2
data persentase air dikirim ke alat 1 dan apabila ada data yang diterima alat
2 dari node 3 maka alat 2 meneruskan data ke alat 1. Proses ini dapat
dilihat Pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11 Diagram alir alat 2
Universitas Sumatera Utara
29
Pada alat 1 tahapan pendeteksian dimulai dengan inisialisasi
jumlah node sama dengan 3, berikutnya melakukan pensdeteksian seperti
alat 2, yang berbeda pada alat 1 data persentase air dikirim ke server dan
juga jika ada data yang diterima alat 1 dari alat 2, maka alat 1 melakukan
pengecekan terlebih dahulu data yang dikirim alat 2 merupakan data
persentase air alat 2 atau alat 3 lalu dikirimkan ke server. Proses ini dapat
dilihat pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12 Diagram alir persentase ketersediaan alat 1
Universitas Sumatera Utara
30
Pendeteteksian lama air berada pada disperser air minum di proses
pada alat 1, dimulai dengan inisialisasi jumlah alat atau node sama dengan 3
berikutnya melakukan pengecekan waktu pada alat 1, 2 dan 3 dengan waktu
NTP server guna melakukan penambahan hari, berikutnya membandingkan
jumlah hari pada alat 1, 2, dan 3 dengan batas hari yang ditentukan untuk
setiap alat gunu untuk memberikan indikator hari sama atau melebihi batas
hari yang ditentukan pada alat. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.13.
Gambar 3.12 Diagram alir pendeteksian lama air berada pada dispenser
Universitas Sumatera Utara
31
Pada Gambar 3.12 terdapat proses pengecekan penambahan hari dan
proses membandingkan jumlah hari dengan batas hari, proses ini dapat dilihat
pada lampiran.
Selanjutnya melakukan pembaharuan stok galon yang tersedia proses
ini dilakukan pada alat 1. Pembaharuan stok galon dimulai dengan pengecekan
perubahan persentase air setiap alat dari 0% menjadi 100% guna mengetahui
adanya pergantian galon, jika ada pergantian galon maka stok galon dikurangi
1 dan stok galon di update, berikutnya mengatur ulang jumlah hari sama
dengan 0 pada alat yang terjadi pergantian galon dan jumlah hari di update.
Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.14
.Gambar 3.14 Diagram alir pembaharuan stok galon
Universitas Sumatera Utara
32
Untuk pengirman notifikasi ke aplikasi pemantau dimulai dengan
membandingakan persentase air setiap alat dengan batas persentase air setiap
alat guna untuk melakukan memicu server untuk mengirimkan notifikasi
persentase air ke aplikasi pemantau, berikutnya membandingkan jumlah hari
setiap alat dengan batas hari setiap alat guna untuk memicu server
mengirimkan notifikasi hari ke aplikasi pemantau, dan berikutnya
membandingkan stok galon yang tersedia dengan batas stok galon guna untuk
memicu server mengirimkan noifikasi stok galon ke aplikasi pemantau. Proses
memicu server untuk mengirimkan notifikasi ke aplikasi pemantau dilakukan
pada alat 1. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Diagram alir pengiriman notifikasi
Universitas Sumatera Utara
33
Pembuatan desain aplikasi pemantau pendeteksi air pada dispenser
menggunkan software Adobe XD tujuan dari pembuatan desain aplikasi
pemantau ini iyalah untuk sebagai acuan dalam pembuatan dan memudahkan
dalam pembuatan aplikasi dengan software Android Studio. Aplikasi yang
dibuat berfungsi untuk memantau persediaan air pada dispenser air minum,
waktu lamanya air berada di dispenser dan stok galon yang tersedia. Desain
tampilan home aplikasi pemantau dapat dilihat pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Tampilan home aplikasi pemantau
3.3 Implementasi Rancangan Sistem
Pada tahap implementasi rancangan sistem ialah tahap pembuatan perangkat
keras dan perangkat lunak nberdasatkan perancangan sistem tang telah dibuat.
3.3.1 Implementasi Perancangan Perangkat Keras
Seluruh komponen yang telah ditentukan pada perancangan perangkat
keras dintegrasikan yang terpusat pada NodeMCU ESP8266 sebagai
mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
34
Setelah perangkat keras terintegrasi selanjutnyaa melakukan pembutan
casing alat yang telah didesain sebelumnya. Pada Gambar 3.17 Dapat dilihat
proses pembutan casing alat dan perangkat keras yang terintegrasi dengan
casing.
Gambar 3.17 Perangkat keras yang telah terintegrasi
Hasil dari rancangan alat pendeteksi air pada dispenser air minum
dapat dilihat pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Perangkat pendeteksi air pada dispenser air minum
3.3.2 Implementasi Perancangan Perangkat Lunak
Implementasi perancangan perangkat lunak ialah tahap pembuatan
program untuk setiap node atau alat berdasarkan algoritma yang telah
Universitas Sumatera Utara
35
dirancang, pembutan program menggunakan software Arduino IDE dan
pembuatan aplikasi pemantau aplikasi menggunakan software Android Studio.
3.4 Konfigurasi Server
Server yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Firebase. pada tahap
konfigurasi server ini meliputi pembuatan database, konfigurasi server dengan
alat dan konfigurasi server dengan apliaksi. Pada Gambar 3.19 ditunjukkan
database yang dibuat untuk tempat penyimpanan data.
Gambar 3.19 Desain database
Setelah pembuatan database selanjutnya adalah melakukan
konfigurasi server dengan alat untuk dapat bertukar informasi. Pada
Universitas Sumatera Utara
36
konfigurasi alat dengan server melakukan penyesuaian alamat server dan
authentication server untuk akses database dan juga melakukan
penyesuaian kunci server cloud message untuk pemicu notifikasi.
Serelah melakukan konfigurasi server dengan alat berikutnya
konfigurasi server dengan aplikasi. Dalam konfigurasi server dengan
aplikasi, pertama harus mendaftarkan aplikasi pemantau dispenser ke
firebase, setelah melakukan pendaftaran download file google-
services.json yang merupakan konfigurasi Android Firebase, file
tersebut ditambahkan ke aplikasi. Penambahan file google-
services.json. Setelah menambahakan file tersebut ke aplikasi
selanjutnya menambahkan plugin google-service ke aplikasi.. Setalah
penambahan plugin terakhir ialah penambahan SDK firebase ke aplikasi.
Universitas Sumatera Utara
37
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Kalibrasi dan Pengujian Sensor Load Cell
Kalibrasi sensor load cell bertujuan untuk mendapatkan nilai konstanta yang
sesuai agar nilai pengukuran berat dari sensor sama dengan atau mendekati
dengan alat ukur yang telah ada. Proses kalibrasi dilakukan beberapa kali
sehingga mendapatkan nilai konstanta yang sesuai sehingga hasil pengukuran
sama dengan alat ukur yang ada. Pada Gambar 4.1 ditunjukkan proses kalibrasi
sensor.
Gambar 4.1 Proses kalibrasi sensor
Setelah melakukan kalibrasi sensor dengan melakukan beberapa kali
percobaan sehingga mendapatkan nilai konstanta yang tepat untuk setip alat.
Selanjutnya melakukan pengujian sensor. Data pengujian pengukuran berat pada
setiap alat dapat dilihat pada tabel 4.1.
Universitas Sumatera Utara
38
Tabel 4.1 Pengujian sensor
No Pengukuran
Alat Ukur(kg)
Alat 1
(kg)
Alat 2
(kg)
Alat 3
(kg)
1 22,90 22,91 22,91 22,91
2 21,90 21,92 21,95 21,93
3 20,90 20,92 20,94 20,92
4 19.90 19,97 19,94 19,89
5 18,90 18,94 18,96 18,87
6 17,90 17,89 17,93 17,85
7 16,90 16,91 16,95 16,86
8 15,90 15,88 15,93 15,84
9 14,90 14,89 14,93 14,83
10 13,90 13,87 13,91 13,81
11 12,90 12,91 12,92 12,80
12 11,90 11,85 11,84 11,78
13 10,90 10,88 10,85 10,77
14 9,90 9,85 9,80 9,77
15 8,90 8,83 8,82 8,76
16 7,90 7,82 7,77 7,78
17 6,90 6,84 6,77 6,76
18 5,90 5,80 5,74 5,74
19 4,90 4,80 4,76 4,73
20 3,90 3,79 3,75 3,70
4.2 Pengujian Komunikasi
Pada pengujian komunikasi ini meliputi pengujian komunikasi antar alat,
pengujian jarak koneksi antar alat, pengujian NTP server, pengujian pengiriman
data dari alat ke database firebase, pengujian pengiriman notifikasi ke aplikasi
pemantau dan pengujian tundaan pengiriman data ke server .
Universitas Sumatera Utara
39
4.2.1 Pengujian Komunikasi Antar Alat
Pada pengujian komunikasi antar alat ini, melakukan 2(dua) pengujian
yang pertama pengiriman data dari alat 2 dan 3 ke alat 1 yang akan
mengirimkan data berupa nilai persentase persediaan air di dalam galon. Yang
kedua pengiriman data dari alat 1 ke alat 2 dan 3 yang berupada data batas
persediaan air, jenis dispenser dan indikator hari Pada Gambar 4.2 dapat
dilihat proses pengujian komunikasi antar alat. Pengujian dilakukan dengan
melihat proses pengiriman data pada serial monitor.
Gambar 4.2 Pengujian komunikasi antar alat
Pada gambar di atas dapat dilihat pengiriman data dari alat 2 dan alat 3
ke alat 1 berhasil ditandai dengan data yang dikirim dari alat 2 dan alat 3 sama
dengan data yang diterima alat 1. Pada gambar di atas juga dapat dilihat
pengiriman data dari alat 1 ke alat 2 dan 3 berhasil ditandai dengan data yang
dikirim dari alat 1 sama dengan data yang diterima alat 2 dan 3.
Universitas Sumatera Utara
40
4.2.2 Pengujian Jarak Koneksi Antar Alat
Pengujian jarak koneksi antar alat dilakukan pada lokasi pengujian
yang dapat dilihat pada Gambar 4.3. Lokasi pengujian satu lantai atau tidak
bertingkat dengan kondisi satu alat di dalam rumah atau raungan yang tertutup
dan alat lainya diluar rumah atau ruangan.
Gambar 4.3 Lokasi pengujian jarak
Hasi dari pengujian jarak koneksi antar alat yang dilakukan pada
lokasi pengujian dapat dilihat pada Pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Pengukuran jarak koneksi antar alat
No Jarak (Meter) Status Koneksi
1 11 Terhubung
2 12 Terhubung
3 13 Terhubung
4 14 Terhubung
5 15 Terhubung
6 16 Terhubung
7 17 Terhubung
8 18 Terhubung
9 19 Terhubung
10 20 Tidak Terhubung
Universitas Sumatera Utara
41
4.2.3 Pengujian NTP Server
NTP (Nerwork Time Protocol) pada Tugas Akhir ini digunakan untuk
mengetahui lamanya air berada pada dispenser. Pengujian dilakukan dengan
cara menampilkan data waktu yang diambil dari NTP server pada serial
monitor dan membandingkan waktu yang ditampilkan pada serial monitor
dengan waktu pada komputer. Pada Gambar 4.4 dapat dilihat pengujian NTP
server.
Gambar 4.4 Pengujian NTP Server
4.2.4 Pengujian Pengiriman Data ke Database
Pada pengujian pengiriman data dari alat ke dabase firebase ini,
pengujian dilakukan dengan cara membandingkan data pada serial monitor
alat 1 dengan data pada database.
Dapat dilihat pada Gambar 4.5 data pada database sama dengan data
yang ditampilkan pada serial monitor alat 1, dan juga ditandai dengan adanya
perubahan warna tulisan dari warna hitam menjadi warna jingga pada saat data
pada database berubah.
Universitas Sumatera Utara
42
Gambar 4.5 Pengiriman data ke database
4.2.5 Pengujian Tundaan Perubahan Data
Pada pengujian tundaan pengiriman data dilakukan pengujian waktu
pengiriman data dari alat 1 ke server, alat 2 ke alat 1, alat 3 ke alat 1 dan
pengujian tundaan perubahan data pada aplikasi pemantau saat data pada
database berubah. Pada pengujian ini melakukan 10 kali percobaan
pengiriman data dari masing-masing alat dan melakukan 10 kali percobaan
pengujian tundaan perubahan data pada aplikasi pemantau saat database
berubah. Pada Tabel 4.3 dapat dilihat waktu tundaan dari pengujian.
Tabel 4.3 Data pengujian waktu pengiriman data
No Alat 1 ke server
(detik)
Alat 2 ke Alat 1
(detik)
Alat 3 ke Alat 1
(detik) Aplikasi
1 0,472 0,130 0,238 0,202
2 0,532 0,122 0,252 0,164
3 0,501 0,078 0,244 0,221
4 0,497 0,152 0,23 0,231
5 0,604 0,129 0,273 0,233
Universitas Sumatera Utara
43
6 0,478 0,151 0,264 0,232
7 0,508 0,136 0,234 0,233
8 0,513 0,124 0,211 0,217
9 0,492 0,166 0,286 0,238
10 0,532 0,126 0,212 0,234
Berdasatkan data pada Tabel 4.3 merupakan data dari pengujian waktu
pengiriman data, data pada tabel akan menjadi acuan untuk mengetahui rata-
rata tundaan perubahan data dari setiap alat. Rata – rata waktu pengiriman data
dari alat 1 ke server atau database adalah 0, 513 detik, rata – rata waktu
pengiriman data dari alat 2 ke alat 1 adalah 0,131 detik, rata – rata waktu
pengiriman data dari alat 3 ke alat 1 adalah 0,244 detik dan rata – rata tundaan
penampilan data pada aplikasi saat database berubah adalah 0,221 detik.
Setelah mendapatkan rata – rata waktu tundaan dari setiap percobaan
maka didapat rata–rata waktu tundaan perubahan data saat terjadi perubahan
persentase ketersediaan air pada alat 1, alat 2 dan alat 3. Pada alat 1 rata–rata
waktu tundaan perubahan data saat terjadi perubahan persentase ketersediaan
air adalah 0,733 detik waktu tundaan ini didapat dengan menjumlahkan rata –
rata waktu pengiriman data dari alat 1 ke server atau database dan rata-rata
waktu tundaan penampilan data pada aplikasi pemantau saat data pada
database berubah.
Pada alat 2 rata–rata waktu tundaan perubahan data saat terjadi
perubahan persentase ketersediaan air adalah 0,865 detik waktu tundaan ini
didapat dengan menjumlahkan rata – rata waktu pengiriman data dari alat 1 ke
server atau database, rata–rata waktu pengiriman data dari alat 2 ke alat 1 dan
Universitas Sumatera Utara
44
rata-rata waktu tundaan penampilan data pada aplikasi pemantau saat data
pada database berubah.
Pada alat 3 rata–rata waktu tundaan perubahan data saat terjadi
perubahan persentase ketersediaan air adalah 0,978 detik waktu tundaan ini
didapat dengan menjumlahkan rata – rata waktu pengiriman data dari alat 1 ke
alat 3, rata–rata waktu pengiriman data dari alat 1 ke server atau database dan
rata-rata waktu tundaan penampilan data pada aplikasi pemantau saat data
pada database berubah.
. Tundaan perubahan data yang paling lama yaitu perubahan dari alat 3
dikarenakan pengiriman data dilakukan secara beruntut, Untuk pengiriman
data dari alat 3 terlebih dahulu mengirimkan data ke alat 2 dan alat 2
mengirimkan data ke alat 1 lalu alat 1 yang mengirimkan data ke server.
4.2.6 Pengujian Pengiriman Notifikasi
Pengiriman notifikasi dilakukan dengan cara memicu server firebase
untuk mengirimkan notifikasi ke aplikasi pemantau, pada penelitian ini yang
memicu server untuk mengirimkan notifikasi adalah alat 1.
Pengujian pengiriman notifikasi dilakukan dengan cara melihat
respone dari server firebase pada serial monitor dan melihat notifikasi pada
mobile. Pada pengujian ini alat 1 berhasil memicu server ditandai dengan
respone dari server yang ditampilkan pada serial monitor sukses mengirimkan
notifikasi dan juga pada mobile dapat dilihat adanya notifikasi aplikasi
pemantau yang masuk. Pada Gambar 4.6 dapat dilihat alat 1 berhasil memicu
pengujian pengiriman notifikasi.
Universitas Sumatera Utara
45
Gambar 4.6 Pengujian notifikasi
4.3 Pengujian Keseluruhan Sistem
Pada implementasi sistem, alat diletakkan dibawah dispenser air minum
untuk mengetahui ketersediaan air di dalam galon dan aplikasi mobile yang
dirancang digunakan sebagai media penampil dari alat. Ketersediaan air minum
yang ditampilkan pada aplikasi dalam bentuk persentase air di dalam galon.
Persentase ketersediaan air yang ditampilkan pada aplikasi dalam rentang
10% dari kapasitas air dalam keadaan penuh. Kapasitas air di dalam galon saat
galon penuh adalah 19 liter sama dengan 19 kilo gram. Maka untuk persediaan
10% sama dengan 1,9 liter atau 1,9 kilo gram. Agar memudahkan dalam
pengujian maka peneliti memberi tanda berupa garis pada galon yang
menandakan kapasitas air. Gambar 4.7 dapat dilihat garis penanda kapasitas air di
dalam galon.
Gambar 4.7 Penanda kapasitas air pada galon
Universitas Sumatera Utara
46
Pemantauan ketersediaan air per 10% bertujuan untuk memberikan
pemberitahuan sebelum air habis dan juga pengguna dapat mengatur saat berapa
persen memberikan notifikasi kapasitas air.
Dalam pengukuran persediaan air di dalam galon alat mengukur berat
galon ditambah dengan berat dispenser, karena berat dispenser berbeda – beda
terantung dengan ukuran maka nilai berat untuk pemambahan juga berbeda untuk
setiap jenis dispenser. Pada Tugas Akhir ini melakukan pengujian dengan
menggunakan dua jenis dispenser air minum yaitu dispenser Miyako tipe WD-19
EX dan Miyako WD-186 H berat dari masing-masing dispenser adalah 3,2 kg dan
1,8 kg. Pada Gambar 4.8 dapat dilihat pengukuran berat dispenser.
Gambar 4.8 Pengukuran berat dispenser
Pada pengujian keseluruhan sistem ini melakukan beberapa pengujian
diantaranya pengujuan pemantauan kapasitas air, pengujian pembaharuan stok
galon, pengujian notifikasi, pengujian penambahan dan pengurangan alat dan
pengujian penambahan jumlah hari.
1. Pengujian pemantauan kapasitas air
Pada pengujian pemantuan kapasitas air ini dilalukan dengan cara
meletakkan alat pada tempat yang berbeda dan meletakkan dispenser air
Universitas Sumatera Utara
47
minum di atas setiap alat untuk mendeteksi air pada setiap dispenser air
minum. Pada Gambar 4.19 dapat dilihat penempatan setiap alat pada tempat
yang berbeda.
Gambar 4.9 Peletakan alat saat pengujian
Pada saat pengujian air pada galon dalam keadaan penuh dan perlahan –
lahan air pada setaip dispenser dikurangi untuk menguji berjalannya sistem.
Pengujian dilakukan dengan membandingkan pengukuran ketersediaan air
pada galon secara manual dengan data persentase air yang ditampilkan pada
aplikasi. Pengukuran secara manual yaitu dengan melihat penanda yang telah
dibuat pada galon. Pada Gambar 4.10 dapat dilihat data yang ditampilkan pada
aplikasi pemantau sama dengan ketersediaan air di dalam galon dengan melihat
garis penanda dan pada Tabel 4.4 dapat dilihat data hasil pengujian persentase
ketersediaan air.
Gambar 4.10 Pengujian persentase ketersediaan air
Universitas Sumatera Utara
48
Tabel 4.4 Data pengujian persentase ketersediaan air
No Garis
penanda Alat 1 (%) Alat 2 (%) Alat 3 (%)
1 Tidak ada air 0 0 0
2 < 1 10 10 10
3 1 – 2 20 20 20
4 2 – 3 30 30 30
5 3 – 4 40 40 40
6 4 – 5 50 50 50
7 5 – 6 60 60 60
8 6 – 7 70 70 70
9 7 – 8 80 80 80
10 8 – 9 90 90 90
11 > 9 100 100 100
2. Pengujian pembaharuan stok galon
Pada pengujian keseluruhan sistem ini juga melakukan pengujian
pengurangan stok persediaan air minum dengan melihat perubahan database
dan aplikasi pemantau sebelum dan sesudah adanya perubahan persentase
ketersediaan air dari 0% menjadi 100%. Pengujian pengurangan stok galon
yang tersedia ditunjukkan pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Pengujian pembaharuan stok persediaan
Universitas Sumatera Utara
49
Pada Gambar 4.11 dapat dilihat pada saat persediaan pada ruangan-1 0%
jumlah stok galon adalah 5, saat persentase air pada ruangan-1 berubah
menjadi 100% Jumlah stok otomatis berubah menjadi 4 karena adanya
pergantian galon, ditandai dengan adanya perubahan persentase ketersediaan
air dari 0% menjadi 100%.
3. Pengujian pengiriman notifikasi
Untuk pengiriman notifikasi ke aplikasi pemantau saat persentase air
kurang dari batas yang ditentukan, Pada pengujian ini mengurangi air pada
alat 3, batas persentase air pada alat 3 telah diatur pada aplikasi pemantau
yaitu 20%. Pada saat persentase air 20% maka alat 1 memicu server untuk
mengirimkan notifikasi ke aplikasi pemantau. Pengujian pengiriman
notifikasi persentase air ditunjukkan pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Notifikasi persentase air
Pada pengujian notifikasi di atas dapat dilihat pada saat air pada dispenser
air minum di ruangna 3 20% aplikasi pemantau mendapatkan notifikasi
Universitas Sumatera Utara
50
pemberitahuan persentase air pada ruangan 3 tersisa 20%, pada saat air
persentase air 10% aplikasi pemantau mendapatkan notifikasi pemberitahuan
persentase air pada ruangan 3 tersisa 10% dan pada saat air didalam galon
kosong aplikasi pemantau mendapatkan notifikasi pemberitahuan pada
ruangan 3 air habis.
4. Pengujian penambahan dan pengurangan alat
Pada pengujian sistem keseluruhan juga melakukan pengujian
penambahan dan pengurangan alat. Pengujian penambahan alat ditunjukkan
pada Gambat 4.13.
Gambar 4.13 Penambahan alat
Pada Gambar 4.13 dapat dilihat pertama jumlah alat yang ditampilkan
pada aplikasi 3 buah, saat melakukan penambahan alat dengan cara menekan
button tambah pada aplikasi maka aplikasi menuju halaman penambahan alat
atau node, pada halama tambah alat user menginputkan nama ruangan dan
memilih jenis dispenser, batas persediaan dan batas hari berikutnya user
menekan button tambah maka alat akan bertambah. Dapat dilihat pada pada
Universitas Sumatera Utara
51
Gambar 4.13 jumlah alat pada database bertambah dan jumlah alat pada
aplikasi juga bertambah.
Untuk pengujian pengurangan alat ditunjukkan pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Pengurangan alat
Pada Gambar 4.14 dapat dilihat pertama jumlah alat yang ditampilkan
pada aplikasi sebanyak 4 buah, saat melakukan pengurangan alat dengan cara
menekan button kurang pada aplikasi pemantau maka akan muncul dialog
persetujuan untuk mengurangi alat. Jika user menekan „ya‟ maka alat urutan
paling akhir akan terhapus pada aplikasi dan juga pada database. Pada
Gambar 4.14 jumlah alat pada database dan aplikasi berkurang.
5. Pengujian penambahan jumlah hari
Pada pengujian penambahan jumlah hari dengan cara melihat perubahan
nilai pada database dengan nama list hari setiap alat pada saat hari berganti.
Pergantian hari ditandai dengan hari tidak sama dengan hari sebelumnya dan
jam dan menit sama dengan jam dan menit sebelumnya. Pengujian
penambahan hari dapat dilihat pada Gambar 4.15.
Universitas Sumatera Utara
52
Gambar 4.15 Pengujian penambahan hari
4.4 Analisa Sistem
4.4.1 Batasan Analisa sistem
Pada penelitian ini memiliki beberapa batasan analisa sistem diantara
sebagai berikut.
1. Penelitian ini tidak melakukan analisa terhadap penguat tegangan
dan ADC yang digunakan.
2. Penelitain ini tidak melakukan analisa terhadap jenis modul wi-fi
yang digunakan.
3. Penelitian ini tidak melakukan analisa konsumsi daya pada alat.
4.4.2 Analisa Sistem Pengukuran
Dalam penelitian ini mengukur kapasitas air di dalam galon
menggunakan sensor berat. Berdasarkan data pada Tabel 4.1 merupakan data
pengujian dari sistem yang dirancang menjadi acuan untuk melihat selisih
pengukuran dan persentase error dari pengukuran. Pada Tabel 4.4 dapat
dilihat nilai selisih pengukuran.
Universitas Sumatera Utara
53
Tabel 4.4 Selisih pengukuran
No Pengukuran
(kg)
Alat 1
Selisih (kg)
Alat 2
Selisih (kg)
Alat 3
Selisih (kg)
1 22,90 0,01 0,01 0,01
2 21,90 0,02 0,05 0,03
3 20,90 0,02 0,04 0,02
4 19,90 0,07 0,04 0,01
5 18,90 0,04 0,06 0,03
6 17,90 0,01 0,03 0,05
7 16,90 0,01 0,05 0,04
8 15,90 0,02 0,03 0,06
9 14,90 0,01 0,03 0,07
10 13,90 0,03 0,01 0,09
11 12,90 0,01 0,02 0,1
12 11,90 0,05 0,06 0,12
13 10,90 0,02 0,05 0,13
14 9,90 0,05 0,1 0,13
15 8,90 0,07 0,08 0,14
16 7,90 0,08 0,13 0,12
17 6,90 0,06 0,13 0,14
18 5,90 0,1 0,16 0,16
19 4,90 0,1 0,14 0,17
20 3,90 0,11 0,15 0,2
Pada tabel di atas dapat dilihat data selisih pengukuran antara alat ukur
dengan dengan alat pendeteksi persediaan air minum yang diracang. Selilisih
berat paling terbesar adalah 0,11 kg pada alat, 0,15 pada alat 2 dan 0,2 pada
alat 3. Selisih ini dikarenakan sensor yang digunakan pada sistem ini 1 buah
dengan tambahan 4 buah pegas untuk menyeimbangkan beban sehingga beban
tidak sepenuhnya menekan sensor. Berdasarkan Tabel 4.1 juga dapat
Universitas Sumatera Utara
54
dijadikan acuan untuk mendapatkan nilai persentase error pengukuran dari
seriap alat. Persen error dari setiap alat ditentukan dengan menggunakan
rumus berikut:
𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑢𝑘𝑢𝑟 –𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑎𝑡
𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑢𝑘𝑢𝑟 × 100 ( 2 )
Dengan menggunakan persamaan 1, Sehingga didapat data persen
error dari pengujian pengukuran yang dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Persen error pengukuran dari setiap alat,
No Pengukuran
(kg)
Alat 1
(%)
Alat 2
(%)
Alat 3
(%)
1 22,90 0,04367 0,04367 0,04367
2 21,90 0,09132 0,22831 0,13699
3 20,90 0,09569 0,19139 0,09569
4 19,90 0,35176 0,20101 0,050251
5 18,90 0,21164 0,31746 0,15873
6 17,90 0,055866 0,1676 0,27933
7 16,90 0,05917 0,29586 0,236686
8 15,90 0,125786 0,18868 0,377358
9 14,90 0,067114 0,20134 0,469799
10 13,90 0,215827 0,07194 0,647482
11 12,90 0,07752 0,15504 0,775194
12 11,90 0,420168 0,504202 1,008403
13 10,90 0,183486 0,458716 1,192661
14 9,90 0,505051 1,010101 1,313131
15 8,90 0,786517 0,898876 1,573034
16 7,90 1,012658 1,64557 1,518987
17 6,90 0,869565 1,884058 2,028986
18 5,90 1,694915 2,711864 2,711864
19 4,90 2,040816 2,857143 3,469388
20 3,90 2,820513 3,846154 5,128205
Universitas Sumatera Utara
55
Dari data persen error pada tabel di atas didapat rata – rata persen
error pada alat 1 sebesar 0,586%, pada alat 2 sebesar 0,894% dan pada alat 3
sebesar 1,161%.
Gambar grafik selisih pengukuran setiap alat dengan alat ukur
ditunjukkan pada Gambar 4.16.
Gambar 4.16 Grafik selisih pengukuran berat setiap alat
Dapat dilihat pada Gambar 4.13 selisih pengukuran berat setiap
alat selisih pengkuran yang terbesar adalah 0,2 kg dengan selisih 0,2 kg
alat masih berfungsi dengan baik karena pemantauan kapasitas air dalam
rentang 1,9 kg.
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
22
.9
21
.9
20
.9
19
.9
18
.9
17
.9
16
.9
15
.9
14
.9
13
.9
12
.9
11
.9
10
.9
9.9
8.9
7.9
6.9
5.9
4.9
3.9
Alat 1 Alat 2 Alat 3
Berat (kg)
Selis
ih P
engu
kura
n (
kg)
Grafik selisih pengukuran VS Berat Pengukuran
Universitas Sumatera Utara
56
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan implementasi yang telah dilakukan pada bab
sebelumnya, maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Kapasitas air pada dispenser air minum dapat diukur dengan menggunakan
sensor berat.
2. Pemantauan kapasitas air dapat dilakukan secara online walaupun hanya
satu alat yang terhubung ke internet.
3. Sistem yang dirancang dapat memantau ketersediaan air pada dispenser air
minum, waktu lamanya air berada pada dispenser dan persediaan stok
galon yang ada atau tersedia.
4. Dari hasil pengujian jarak koneksi antar alat pada lokasi pengujian satu
lantai atau tidak bertingkat dengan kondisi satu alat di dalam ruangan
tertutup dan alat lainya diluar ruangan maka didapat jarak maksimum
koneksi antar alat 19 meter.
5. Dengan menggunakan 1 buah sensor dengan 4 buah pegas untuk
penyeimbang beban dari hasil pengujian terdapat rata-rata persen error
sebesar 1,161%.
5.2 Saran
Beberapa saran yang dapat diberikan sehubungan dengan pelaksanaan tugas
akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk perancangan selanjutnya diharapkan lebih banyak mengambil
sampel jenis disperser.
Universitas Sumatera Utara
57
2. Untuk perancangan selanjutnya diharapkan menggunakan 4 buah sensor
yang dipasang disetiap sudut agar akurasi lebih akurat.
3. Untuk perancangan selanjutnya diharapkan melakukan pengujian jarak
koneksi antar alat pada lokasi yang memiliki ruangan beberapa lantai.
4. Untuk perancangan selanjutnya diharapkan menggunakan topologi
jaringan mesh agar jika salah satu node bermasalah pertukaran data pada
node lain tidak terganggu.
5. Untuk perancangan selanjutnya diharapkan sistem dapat terhubung
langsung ke para penjual air minum.
Universitas Sumatera Utara
58
DAFTAR PUSTAKA
[1] D. Kuriando, A. Noertjahyana, and R. Lim, “Pendeteksi Volume Air pada
Galon Berbasis Internet of Things dengan Menggunakan Arduino dan
Android,” pp. 2–7, 2017.
[2] S. L. Yancy, “Realisasi smart gallon, sistem pemesanan galon otomatis
berbasis internet (Bagian: Sensor dan Pengolahan Data),” Bandung, 2017.
[3] R. Agustina, U. Sunarya, and D. Gusnadi, “Perancangan dan Implementasi
Sistem Monitoring Kapasitas Tabung Gas dan Air Galon Pada Smart
Kitchen Berbasis Internet of Things,” e-Proceeding Appl. Sci., vol. 4, no. 3,
pp. 2663–2669, 2018.
[4] T. Bramantoro, “Air Minum Dalam Kemasan Galon Solusi Penyediaan Air
Minum yang Ramah Lingkungan kata Enri Damanhuri,” 2019. [Online].
Available: https://www.tribunnews.com/lifestyle/2019/02/22/air-minum-
dalam-kemasan-galon-solusi-penyediaan-air-minum-yang-ramah-
lingkungan-kata-enri-damanhuri. [Accessed: 02-Aug-2019].
[5] A. Dhyaksa, “Nyaris separuh rumah tangga Indonesia minum air kemasan,”
2018. [Online]. Available: https://beritagar.id/artikel/gaya-hidup/nyaris-
separuh-warga-indonesia-minum-air-mineral-kemasan. [Accessed: 03-Aug-
2019].
[6] D. I. Af‟idah, A. F. Rochim, and E. D. Widianto, “Perancangan Jaringan
Sensor Nirkabel (JSN) untuk Memantau Suhu dan Kelembaban
Menggunakan nRF24L01+,” J. Teknol. dan Sist. Komput., vol. 2, no. 4, p.
267, 2014.
[7] J. Pamungkas and W. Wirawan, “Desain Real-Time Monitoring Berbasis
Wireless Sensor Network Upaya Mitigasi Bencana Erupsi Gunungapi,” J.
Nas. Tek. Elektro dan Teknol. Inf., vol. 4, no. 3, 2015.
[8] M. R. Putra, “Aplikasi Sensor Load Cell Sebagai Pengukur Berat Serpihan
Cangkir Plastik Air Mineral Untuk Menonaktifkan Motor AC Pada
Rancang Bangun Mesin Penghancur Plastik,” 2016.
[9] D. Hariyanto, “Analog to Digital Converter.”
Universitas Sumatera Utara
59
[10] H. Salim, “Pembuatan Modul Pengubah Sinyal Analog Menjadi Sinyal
Digital (Analog To Digital Converter) Untuk Praktikum Laboratorium
Dasar Telekomunikasi,” 2010.
[11] A. N. N. Chamim, “Penggunaan Microcontroller Sebagai Pendeteksi Posisi
Menggunakan Sinyal GSM,” vol. 4, no. 1, pp. 430–439, 2010.
[12] “Android Studio.” [Online]. Available:
https://developer.android.com/studio/intro?hl=ID. [Accessed: 07-Aug-
2018].
[13] Hermawan, “Pengertian Server, Fungsi Server Beserta Cara Kerja dan
Jenis-jenis Server,” 2019. [Online]. Available:
https://www.nesabamedia.com/pengertian-server-dan-fungsi-server/.
[Accessed: 08-Aug-2019].
[14] “Google Firebase.” [Online]. Available: https://firebase.google.com/docs.
[Accessed: 27-Dec-2019].
[15] C. Wijaya and P. Alfadian, “Implementasi Jam Tersinkronisasi dengan
Menggunakan Arduino dan Protokol RS-485,” 2015.
[16] I. Sugriwan, M. S. Muntini, and Y. H. Pramono, “Sensor Massa Untuk
Mengukur Derajat Layu Pada Pengolahan Teh Hitam,” 2013.
[17] B. Siregar, Seniman, D. Fadhillah, U. Andayani, H. Pranoto, and F. Fahmi,
“Simulation of waste transport monitoring based on garbage load capacity
using load cell,” Int. Conf. ICT Smart Soc. ICISS 2017, pp. 1–7, 2017.
[18] “Load sensor - 50 Kg.” [Online]. Available:
https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/loadsensor.pdf. [Accessed:
02-Aug-2019].
[19] R. M. Renaldy, “Otomatisasi Penentuan Harga Berdasarkan Berat dan
Volume Barang Pada Jasa Pengiriman,” Surabaya, 2016.
[20] R. P. Pratama, “Aplikasi WEB Server ESP8266 Untuk Pengendali
Peralatan Listrik,” INVOTEK J. Inov. Vokasional dan Teknol., vol. 17, no.
2, pp. 39–44, 2017.
Universitas Sumatera Utara
60
LAMPIRAN
Spesifikasi load cell 50 kg
Capacity Kg 50
Comprehensive Error mV/V 0.05
Output Sensitivity mV/V 1.0 ± 0.15
Nonlinearity %FS 0.03
Repeatability %FS 0.03
Hysteresis %FS 0.03
Zero Output mV/V ±0.1
Zero Drift (1 min) %FS 0.03
Creep (3 min) %FS 0.03
Operation Temp. Range ℃ -10 to +50
Temp. Effect on Zero %FS/10℃ 1
Temp. Effect on Output %FS/10℃ 0.05
Overload Capacity %FS 150
Input Resistance Ω 1000±20
Output Resistance Ω 1000±20
Insulation Resistance MΩ ≥5000
Excitation Voltage VDC ≤10
Universitas Sumatera Utara
61
Spesifikasi NodeMCU ESP8266
USB Driver CH340
CPU Tensilica L106 32-bit processor
Network Protocols IPv4, TCP/UDP/HTTP
Voltage 2,5 – 3,6 V
Flash 4Mb
Arus Rata-rata 80mA
Temperatur – 40°C –125°C
Voltage Micro USB 5 V
Peripheral Interface UART/ SDIO/ SPI/ I2C/ I2S/ GPIO/
IR Remote Control/ ADC/ PWM
Wi-fi IEEE 802.11 b/g/n
Wi-fi Frequency Range 2.4G ~ 2.5G (2400M ~ 2483.5M)
Wi-fi Mode Station/SoftAP/SoftAP+Station
Wi-fi Security WPA/WPA2
Antenna PCB Trace, External, IPEX
Connector, Ceramic Chip
Universitas Sumatera Utara
62
Gambar rangkaian HX711
Universitas Sumatera Utara
63
Diagram alir fungsi pengecekan hari dan Diagram alir fungsi pengecekan
hari dengan batas hari
Universitas Sumatera Utara
64
Notifikasi
Universitas Sumatera Utara
65
Program alat
Pembacaan sensor berat;
#include "HX711.h" // library
HX711 scale(DOUT, CLK);
//set awal
scale.set_scale();
scale.tare();
long zero_factor = scale.read_average();
float bacaSensor() {
float berat;
GRAM = scale.get_units(), 1;
berat = GRAM / 1000;
return berat;
}
Pengiriman data antar node
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
void kirim(String alamat, String Data, char urut) {
String data;
char path[70];
int ode = urut - '0';
int odi = ode - 1;
char Urut = odi + '0';
bool cekKirim = 0;
while (cekKirim == 0) {
String dataKirim;
sprintf(path,"http://192.168.%i.4/dpot?",odi);
HTTPClient http;
Serial.println(path);
http.begin(path);
http.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
data = "alamat=" + alamat;
data += "&";
data += "data=";
data += Data;
int httpCode = http.POST(data);
if (httpCode == 200)cekKirim = 1;
Serial.println(httpCode);
String payload = http.getString();
jenisDispenser = payload[0];
batasPersentase = payload[1] - '0';
hari = payload[2];
Universitas Sumatera Utara
66
int _size = payload.length();
if (_size > 3) {
for (int i = 3; i < _size; i++) {
dataKirim += payload[i];
}
dataPengaturan = dataKirim;
}
}
}
Menerima data dari node lain
#include <ESP8266WebServer.h>
ESP8266WebServer server(80);
server.on("/dpot", cekData);
server.begin();
void cekData() {
String pesan = server.arg(0);
String pesan2 = server.arg(1);
server.send(200, "text/html", dataPengaturan);
kirim(pesan, pesan2, node);
}
Mengirim data ke server
#include "FirebaseESP8266.h"
FirebaseData firebaseData;
Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);
void kirim(String alamat, String data) {
String address = "galon";
address += alamat;
if (Firebase.setString(firebaseData, address + "/persediaan", data))
{
Serial.println("sukses");
}
else {
Serial.println("gagal");
}
}
Universitas Sumatera Utara
67
Memicu notifikasi
FirebaseData firebaseData1;
firebaseData1.fcm.begin(FIREBASE_FCM_SERVER_KEY);
firebaseData1.fcm.addDeviceToken(FIREBASE_FCM_DEVICE_TOKEN_1);
firebaseData1.fcm.setPriority("high");
firebaseData1.fcm.setTimeToLive(1000);
void sendMessage(String title, String body)
{
Serial.println("------------------------------------");
Serial.println("Send Firebase Cloud Messaging...");
firebaseData1.fcm.setNotifyMessage(title, body);
firebaseData1.fcm.setDataMessage("{\"myData\":" + String(count) + "}");
//if (Firebase.broadcastMessage(firebaseData1))
//if (Firebase.sendTopic(firebaseData1))
if (Firebase.sendMessage(firebaseData1, 0))//send message to recipient index 0
{
Serial.println("PASSED");
Serial.println(firebaseData1.fcm.getSendResult());
Serial.println("------------------------------------");
Serial.println();
}
else
{
Serial.println("FAILED");
Serial.println("REASON: " + firebaseData1.errorReason());
Serial.println("------------------------------------");
Serial.println();
}
count++;
}
Program ambil data NTP Server
#include <NTPClient.h>
#include <WiFiUdp.h>
WiFiUDP ntpUDP;
char daysOfTheWeek[7][12] = {"Ahad", "Senin", "Selasa", "Rabu", "Kamis",
"Jumat", "Sabtu"};
NTPClient timeClient(ntpUDP, "id.pool.ntp.org", 25200);
void waktuBegin() {
timeClient.begin();
}
Universitas Sumatera Utara
68
int cekJam() {
int hours;
timeClient.update();
hours = timeClient.getHours();
return hours;
}
int cekMenit() {
int minutes;
minutes = timeClient.getMinutes();
return minutes;
}
String hariCek() {
timeClient.update();
String hari = daysOfTheWeek[timeClient.getDay()];
Serial.print(hari);
return hari;
}
Universitas Sumatera Utara
69
Program aplikasi pemantau
package com.example.tugasahir;
import androidx.appcompat.app.AlertDialog;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout;
import android.content.DialogInterface;
import android.content.Intent;
import android.graphics.drawable.Drawable;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuInflater;
import android.view.MenuItem;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.GridView;
import android.widget.TextView;
import com.example.tugasahir.adapter.adapterKirim;
import com.example.tugasahir.adapter.adapterCekFirebase;
import com.google.firebase.database.DataSnapshot;
import com.google.firebase.database.DatabaseError;
import com.google.firebase.database.DatabaseReference;
import com.google.firebase.database.FirebaseDatabase;
import com.google.firebase.database.ValueEventListener;
public class home extends AppCompatActivity {
ConstraintLayout layoutStok;
GridView gridView;
int jumlahNode;
Button tambah, kurang;
TextView stok;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_home);
tambah = findViewById(R.id.plush);
kurang = findViewById(R.id.minus);
stok = findViewById(R.id.stokGalon);
layoutStok = findViewById(R.id.layStok);
gridView = findViewById(R.id.layoutGrid);
FirebaseDatabase database = FirebaseDatabase.getInstance();
DatabaseReference myRef = database.getReference();
myRef.addValueEventListener(new ValueEventListener() {
@Override
public void onDataChange(DataSnapshot dataSnapshot) {
String jmlDis =
dataSnapshot.child("jmlDis").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + jmlDis);
jumlahNode = Integer.parseInt(jmlDis);
String batasGalon =
dataSnapshot.child("batasStok").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + batasGalon);
int batasPersediaan = Integer.parseInt(batasGalon);
String stokGalon =
dataSnapshot.child("Stok").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + stokGalon);
stok.setText(stokGalon);
Universitas Sumatera Utara
70
int cek = Integer.parseInt(stokGalon);
if(cek > batasPersediaan)
layoutStok.setBackgroundResource(R.drawable.stokready2);
else
layoutStok.setBackgroundResource(R.drawable.stokhabis);
String[] persentase = new String[jumlahNode];
String[] hari = new String[jumlahNode];
String[] nama = new String[jumlahNode];
String[] batasHari = new String[jumlahNode];
String[] batasPersentase = new String[jumlahNode];
for(int i = 0; i < jumlahNode;i++ ){
String alamat = "galon"+ Integer.toString(i+1);
nama[i] =
dataSnapshot.child(alamat+"/nama").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + nama[i]);
persentase[i] =
dataSnapshot.child(alamat+"/persediaan").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + persentase[i]);
hari[i] =
dataSnapshot.child(alamat+"/hari").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + hari[i]);
batasPersentase[i] =
dataSnapshot.child(alamat+"/batasPersediaan").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + batasPersentase[i]);
batasHari[i] =
dataSnapshot.child(alamat+"/batasHari").getValue(String.class);
Log.d("TAG", "Value is: " + batasHari[i]);
}
MainAdapter adapter = new MainAdapter(home.this, nama,
persentase, hari, batasPersentase, batasHari);
gridView.setAdapter(adapter);
}
@Override
public void onCancelled(DatabaseError error) {
// Failed to read value
Log.w("TAG", "Failed to read value.",
error.toException());
}
});
//jumlahNode =
kurang.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
if(jumlahNode > 2){
showDialog();
}
else {
// showDialog();
}
}
});
tambah.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Intent intToMain = new Intent(home.this,
Universitas Sumatera Utara
71
tambahNode.class);
startActivity(intToMain);
}
});
}
@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
MenuInflater inflater = getMenuInflater();
inflater.inflate(R.menu.example_menu, menu);
return true;
}
@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
switch (item.getItemId()) {
case R.id.itemStock:
Intent b = new Intent( home.this,update.class);
startActivity(b);
return true;
case R.id.itemRiwayat:
Intent a = new Intent( home.this,riwayat.class);
startActivity(a);
return true;
case R.id.itemPengaturan:
Intent i = new Intent( home.this,pengaturan.class);
startActivity(i);
return true;
case R.id.itemTentang:
Intent c = new Intent( home.this,tentang.class);
startActivity(c);
return true;
case R.id.itemToken:
Intent f = new Intent( home.this,token.class);
startActivity(f);
return true;
default:
return super.onOptionsItemSelected(item);
}
}
private void showDialog(){
final String jumlahAlat = Integer.toString(jumlahNode);
AlertDialog.Builder alertDialogBuilder = new AlertDialog.Builder(
this);
// set title dialog
alertDialogBuilder.setTitle("Hapus alat "+ jumlahAlat);
// set pesan dari dialog
alertDialogBuilder
.setMessage("Yakin mengahpus alat")
.setIcon(R.mipmap.ic_launcher)
.setCancelable(false)
.setPositiveButton("Ya",new
DialogInterface.OnClickListener() {
public void onClick(DialogInterface dialog,int id) {
// jika tombol diklik, maka akan menutup activity ini
adapterKirim delate = new adapterKirim();
delate.kirimDelate(jumlahAlat);
}
})
.setNegativeButton("Tidak",new
DialogInterface.OnClickListener() {
public void onClick(DialogInterface dialog, int id) {
Universitas Sumatera Utara
72
// jika tombol ini diklik, akan menutup dialog
// dan tidak terjadi apa2
dialog.cancel();
}
});
// membuat alert dialog dari builder
AlertDialog alertDialog = alertDialogBuilder.create();
// menampilkan alert dialog
alertDialog.show();
}
private void showAja(){
AlertDialog.Builder alertDialogBuilder = new AlertDialog.Builder(
this);
// set title dialog
alertDialogBuilder.setTitle("Warning");
// set pesan dari dialog
alertDialogBuilder
.setMessage("Tidak dapat menghapus Node")
.setIcon(R.mipmap.ic_launcher)
.setCancelable(false)
.setPositiveButton("Ok",new
DialogInterface.OnClickListener() {
public void onClick(DialogInterface dialog,int id) {
// jika tombol diklik, maka akan menutup activity ini
dialog.cancel();
}
});
// membuat alert dialog dari builder
AlertDialog alertDialog = alertDialogBuilder.create();
// menampilkan alert dialog
alertDialog.show();
}
}
Universitas Sumatera Utara