Makalah Pengembangan dan
Implementasi
” SISTEM PEMANTAU SUHU LAB JARAK JAUH BERBASIS
ARDUINO”
DOSEN PENGAMPU:
Endang Kurniawan S.Kom., M.M., M.kom
FAKULTAS SAINTEK PRODI SISTEM INFORMASI
UNIVERSITAS PESANTREN TINGGI DARUL ULUM
JOMBANG
2019
KATA PENGANTAR
Dengan
memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, serta rahmat shalawat dan salam
untuk junjungan besar Nabi Muhammad SAW. Penulis dapat menyelesaikan tugas
makalah “SISTEM PEMANTAU SUHU LAB JARAK
JAUH BERBASIS ARDUINO”.
Tugas
ini diajukan untuk memenuhi tugas Pengembangan dan Implementasi Universitas Darul Ulum Jombang. Penulis sangat
menyadari di dalam penulisan ini masih terdapat kekurangan-kekurangan yang
disebabkan oleh keterbatasan dan kemampuan penulis. Oleh karena itu dengan
segala kerendahan hati penulis sangat mengharapkan saran dan kritik membangun
untuk menyempurnakan tugas makalah ini.
Semoga
Allah SWT melimpahkan rahat dan Karunia-Nya serta membalas kebaikan semua pihak
yang telah membantu penulis dalam penyusunan proposal penelitian ini. Akhir
kata, semoga proposal penelitian ini dapat bermanfaat bagi peneliti dan
khususnya bagi pembaca pada umumnya.
Jombang, 05 Juli 2019
( M.Fahmi.H )
ABSTRAK
Internet of Things
(IoT) merupakan konsep
untuk mengintegrasikan dan menghubungkan semua perangkat
elektronik menggunakan jaringan internet, sehingga bisa berkembang seperti
rumah pintar, bangunan cerdas, dan yang lebih kompleks misalnya kota pintar.
Arduino merupakan salah satu perangkat elektronik yang memungkinkan untuk
mengembangkan sistem berbasis IoT. Arduino menggunakan mikroprosesor ATMega
yang bisa diintegrasikan dengan berbagai sensor. Dengan kelebihan yang
dimiliki, maka dipandang perlu dirancang sebuah sistem menggunakan Arduino
untuk pemantau lab. Penelitian ini dimaksudkan untuk memudahkan pihak pengelola
lab dalam memonitoring kondisi lab dari jarak jauh. Penelitian ini dilakukan
melalui empat tahap analisis, perancangan arsitektur infrastruktur, uji coba,
dan implementasi. Penelitian ini menghasilkan sebuah sistem pemantau
laboratorium dengan memanfaatkan sensor suhu dan kamera CCTV. Pada penelitian berikutnya dapat diintegrasikan sensor lainnya yang dapat
mendukung kenyamanan suatu laboratorium.
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Kondisi
ruangan kelas sangat menentukan keberhasilan proses pembelajaran (Nugrahanti,
2014) (Halimatunnisa, 2017). Untuk itu pentingnya menjaga dan memonitor kondisi
ruangan kelas. Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi di
bidang kontrol yang sangat cepat saat ini, maka begitu cepat pula perkembangan
alat-alat semikonduktor yang digunakan untuk sistem keamanan (Gifson &
Slamet, S. 2009). Berbagai macam penemuan diciptakan untuk membantu mempermudah
pekerjaan manusia.
Salah satunya adalah konsep Internet of Things
atau yang dsingkat IoT (Budioko, 2016). IoT merupakan suatu konsep yang dalam
penerapannya berupaya untuk mengintegrasikan dan
menghubungkan semua perangkat elektronik menggunakan jaringan internet.
Berbagai macam sistem sudah dikembangkan antara lain smart house, smart
building, dan bahkan ada sistem yang cakupannya lebih luas dan kompleks seperti
misalnya smart city (Junaidi, 2015).
Arduino
merupakan salah satu alat yang mendukung dikembangkannya sebuah sistem berbasis
IoT (Utama, 2016), (Tyas & Sumiharto2013). Arduino memanfaatkan
mikroprosesor
ATMega yang memungkinkan untuk mengendalikan berbagai macam sensor, seperti
misalnya sensor suhu, sensor deteksi kebisingan suara, sensor api, sensor
gerak, dan yang lainnya. Untuk implementasinya bisa diterapkan misalnya untuk
memantau kondisi suatu ruangan serta memungkinkan untuk ‘merasakan’ kondisi di
ruangan tersebut, meskipun dipantau dari jarak jauh.
Berdasarkan
kajian penelitian dan analisis permasalahan tersebut, maka dipandang perlu
dikembanglannya sebuah perangkat berbasis IoT untuk memonitoring Suhu,
kelembaban dan kamera pemantau (CCTV) di ruangan Laburatorium Dasar Jurusan
Pendidikan Teknik Informatika.
Sistem
ini digunakan untuk mengkuantifikasi tingkat kenyamanan di dalam lab tersebut.
Nyaman di sini dalam arti suhu dalam ruangan tidak terlalu panas atau dingin,
tidak terlalu lembab, dan sebagainya, sehingga bisa memudahkan pihak jurusan
untuk melakukan pemantauan terhadap kondisi ruangan, serta sedapat mungkin
membuat mahasiswa merasa nyaman ketika melakukan praktikum di lab.
B.PENELITIAN
TERKAIT
Seiring
perkembangan teknologi yang semakin pesat, orang-orang seakan berlomba untuk
menciptakan suatu teknologi yang bisa membantu memudahkan manusia dalam
mengerjakan tugasnya sehari-hari. Salah satu teknologi yang dewasa ini banyak
dikembangkan adalah Internet of Things (IoT).
IoT
merupakan teknologi yang bertujuan untuk menghubungkan berbagai macam perangkat
elektronik berbasis jaringan internet. Perangkat
elektronik yang digunakan
biasanya berupa sensor-sensor, yang nantinya bisa dikendalikan dari jarak jauh
serta sesuai dengan fungsinya masing- masing. Pada Tabel 1 berikut merupakan
beberapa contoh pengembangan sistem berbasis
IoT.
Tabel 1. Perkembangan Sistem Berbasis IoT
No Peneliti (Tahun) Tujuan
1
|
Prihatmoko
(2016)
|
Menerapkan
IoT dalam proses pembelajaran di Unisnu
|
Jepara
|
||
2
|
Sulistyanto
(2015)
|
Implementasi
IoT dalam pembelajaran di Universitas
|
Kanjuruhan
Malang
|
||
3
|
Ri (2014)
|
Mengembangkan sistem Smart Health-care
|
Monitoring, yang digabungkan dengan konsep
kriptografi untuk menjaga kerahasiaan data
pasien
|
||
4
|
Wang
(2013)
|
Merancang
IoT dengan menggabungkan beberapa
|
teknologi
antara lain sensor sebagai pembaca data,
|
||
koneksi
internet dengan berbagai topologi jaringan,
|
||
RFID,
dan WSN
|
||
5
|
Elkhodr
(2012)
|
Mengembangkan
sistem mobile yang diintegrasikan
|
dengan
IoT, yang membuat seseorang merasa nyaman
|
||
menggunakan
perangkat mobile tanpa harus
terganggu
|
||
Privasinya
|
||
6
|
Zhou
(2011)
|
Mereview perkembangan dan prospek IoT jika
|
diaplikasikan
pada bidang geografi
|
||
7
|
H.
Wang (2011)
|
Mengembangkan
sistem cloud computing berbasis IoT
|
Berdasarkan
beberapa contoh pengembangan berbasis IoT yang disampaikan pada Tabel 1, dapat
dikatakan bahwa teknologi IoT dapat dikembangkan sesuai dengan kebutuhan,
seperti misalnya mengembangkan sistem pemantau kondisi lab berbasis Arduino,
dimana nantinya diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi pengembangan IoT
berikutnya.
C.KAJIAN PUSTAKA
1. Internet
of Things (IoT)
Internet of Things(IoT)
adalah struktur dimana objek, orang disediakan dengan identitas eksklusif dan
kemampuan untuk pindah data melalui jaringan tanpa memerlukan dua arah antara
manusia kemanusia yaitu sumber ke tujuan atau interaksi manusia ke komputer
(Burange, 2015). Hal senada juga disampaikan oleh Cahyono (2016) dan Keoh
(2014), bahwa IoT merupakan perkembangan keilmuan yang sangat menjanjikan untuk
mengoptimalkan kehidupan berdasarkan sensor cerdas dan peralatan pintar yang
bekerjasama melalui jaringan internet.
IoT
dikembangan oleh Kevin Ashton pada tahun 1999, yang merupakan direktur
eksekutif Auto ID Centre, MIT. Selain itu ia
dan tim mengembangkan peralatan berbasis
radio frequency identification (RFID).
Semenjak itu perkembangan IoT mulai diaplikasikan pada kehidupan sehari-hari,
yang secara mayoritas dilakukan dengan bantuan sensor. Sensor ini bertugas
untuk mengkonversi data fisik mentah menjadi sinyal digital, dan kemudian
mengirimkannya ke pusat kontrol. Melalui cara ini memungkinkan orang untuk
memantau
perubahan dan kondisi lingkungan secara jarak jauh, yang dihubungkan oleh
jaringan internet. Arsitektur IoT ini didasarkan pada konteks operasi dan
proses dalam skenario real time, yang
mana arsitektur ini bisa bervariasi tergantung pada konteks penerapannya
(Suresh, 2014).
2. Arduino
Arduino
merupakan salah satu single board
microcontroller, yang bersifat open
source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan
penggunaan elektronik dalam berbagai bidang (Kadir, 2013). Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software-nya memiliki bahasa pemrograman sendiri, yang dikenal
dengan bahasa Processing, yang
diadaptasi dari bahasa C. Gambar 1
merupakan salah satu contoh Arduino.
Gambar
1. Contoh Arduino Jenis Arduino Uno
Saat ini
Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal
robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak
hanya pemula, orang profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi
elektronik menggunakan Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja
dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara
lain:
a) Dijual
dengan harga yang relatif murah, selain itu sangat dimungkinkan bagi yang ingin
merakit sendiri arduino, karena di website resmi Arduino sudah dijelaskan
secara detail.
b) Relatif
sederhana dan mudah dalam melakukan pemrogramannya, karena bahasa Processing mengadopsi bahasa C, tentunya akan memudahkan orang- orang yang mempelajarinya.
c) Bersifat
open source sehingga memungkinkan
orang-orang untuk mempelajari dan mengembangkan kode programnya.
d) Selain software yang bersifat open source, dari segi hardware juga bersifat open source. Arduino menggunakan
mikrokonroler ATMega, yang memungkinkan orang untuk merakit sendiri dan
menjualnya. Selain itu untuk bootloader sudah
tersedia langsung pada software Arduino IDE.
e) Memiliki
soket USB, sehingga memudahkan pengguna yang laptopnya tidak memiliki portserial/RS323.
f) Memungkinkan
untuk menerima masukan dan memberikan keluaran berupa sinyal digital dan analog.
METODE
Secara
umum, pengembangan sistem pemantau lab berbasis Arduino terbagi menjadi empat
tahap sebagai berikut.
1.
Analisis Kebutuhan
Tahap
pertama yang dilakukan adalah studi pustaka dan analisis kebutuhan. Tahap ini
dimaksudkan untuk mengkaji permasalahan yang ada, dan merancang model sistem
yang akan dikembangkan
2.
Perancangan
Arsitektur Sistem
Setelah
membuat skema yang sekiranya sesuai dengan permasalahan, tahap selanjutnya
adalah merancang arsitektur sistem. Perancangan ini terkait dalam hal
instalasi sensor-sensor yang akan digunakan, merancang kode program dalam Arduino, selanjutnya
menghubungkannya pada jaringan intranet, sehingga bisa diakses melalui aplikasi
web yang telah dibuat. Adapun blok diagramnya dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Blok Diagram Sistem Pemantau Suhu Lab
3.
Uji Coba
Tahap
uji coba dilakukan untuk menguji system yang telah dirancang sebelumnya. Dalam
hal ini, yang diuji adalah pembacaan suhu termasuk juga kelembaban udara, serta
pengiriman informasi dari mikrokontroler ke web server.
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan
penelitian yang dilakukan, diperoleh hasil berupa sistem pemantau suhu lab
jarak jauh berbasis Arduino. Gambar
3 dan Gambar 4 secara berurutan merupakan skema perangkat keras yang telah dirancang, dan bentuk
purwarupanya. Gambar 5 merupakan tampilan web untuk memantau suhu lab,
4.
Implementasi
Tahap
terakhir ini merupakan tahap untuk menyebarluaskan sistem yang telah
dikembangkan, namun tentunya dengan menyesuaikan kondisi serta kebutuhan yang
ada pada saat itu.
yang
diikuti Gambar 6 contoh grafik hasil pemantauan suhu.
Gambar
3. Skematik Rangkaian Sistem Pemantau Suhu Lab
Gambar
4. Purwarupa Sistem Pemantau Suhu Lab
Gambar
5. Tampilan Web Sistem Pemantau Suhu Lab
Gambar
6. Grafik Hasil Pemantauan Suhu dan Kelembaban Udara
Dari
Gambar 6 terlihat bahwa sistem yang dikembangkan sudah mampu mengukur suhu dan kelembaban
ruang lab, dan melaporkannya melalui grafik. Untuk menguji fungsionalitas alat
yang telah dibuat, terutama kepekaan sensor DHT-11 dalam membaca suhu dan
kelembaban, dilakukan dengan memberikan catu daya 5V dan pemberian panas secara tidak langsung, dan selanjutnya tegangan yang keluar diukur
menggunakan voltmeter. Adapun hasilnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2.
Pengujian Fungsionalitas Sensor
DHT-11
No
|
Suhu
(Celcius)
|
Tegangan
Keluaran
(Volt)
|
1
|
35
|
0.35
|
2
|
30
|
0.30
|
3
|
25
|
0.25
|
4
|
40
|
0.40
|
5
|
20
|
0.20
|
Dari
Tabel 2 terlihat bahwa tegangan keluaran dari sensor DHT-11 akan naik 50mV
untuk setiap kenaikan suhu 50 C, begitu juga jika suhu turun 50 C maka
tegangan akan turun sebesar 50mV. Hal ini menandakan bahwa sensor DHT-11
berfungsi dengan baik. Sementara berdasarkan kondisi grafik pada Gambar 6,
terlihat bahwa hubungan antara suhu dan kelembaban berbanding terbalik. Semakin tinggi suhu udara, maka kelembaban akan rendah,
dan begitu juga sebaliknya.
SIMPULAN
Berdasarkan
hasil yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa sistem pemantau suhu lab jarak
jauh berbasis Arduino sudah berfungsi sebagaimanamestinya. Adanya sistem ini
memudahkan user dalam memantau kondisi suhu dan kelembaban udara di dalam lab.
Kedepannya akan sistem ini akan
dikembangkan lagi, dengan menambah beberapa jenis sensor, sehingga
fungsionalitas sistem menjadi semakin
kompleks.
DAFTAR PUSTAKA
Budioko,
T. (2016). Sistem monitoring suhu
jarak jauh berbasis internet of things menggunakan protokol mqtt. Jurusan
Teknik Komputer STIMIK Akakom Yogyakarta.
Burange,
A. W., & Misalkar, H. D. (2015). Review of Internet of Things in
development of smart cities with data management amp; privacy. In 2015
International Conference on Advances in Computer Engineering and Applications
(pp. 189–195). https://doi.org/10.1109/ICACEA.2015. 7164693
Cahyono,
G. H. (2016). Internet of Things (Sejarah, Teknologi dan Penerapannya). Forum Teknologi, 6(3).
Elkhodr, M., Shahrestani, S., & Cheung, H. (2012).
A review of mobile location privacy in the Internet of Things.
In 2012 Tenth
International Conference
on ICT
and Knowledge Engineering (pp. 266–272).
Gifson,
A., & Slamet, S. (2009). Sistem Pemantau Ruang Jarak jauh dengan
Sensor Passive Infrared berbasis Mikrokontroler
AT89S52.
TELKOMNIKA
(Telecommunication Computing Electronics and Control),
7(3), 201-
106.
Junaidi,
A. (2015). INTERNET OF THINGS, SEJARAH, TEKNOLOGI DAN PENERAPANNYA. Jurnal
Ilmiah Teknologi Informasi Terapan, 1(3).
Halimatunnisa, M. (2017). HUBUNGAN LINGKUNGAN
BELAJAR DENGAN KONSENTRASI BELAJAR MAHASISWA PROGRAM STUDI ILMUKEPERAWATAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
YOGYAKARTA(Doctoral dissertation, FKIK UMY).
Keoh, S.
L., Kumar, S. S., & Tschofenig, H. (2014).
Securing the Internet
of Things: A Standardization
Perspective. IEEE Internet of Things Journal, 1(3),
265–
275.
https://doi.org/10.1109/JIOT.2014.232 3395
Nugrahanti,
M. D. (2014). PENGARUH SUASANA KONDUSIF DALAM PEMBELAJARAN TERHADAP KONSENTRASI
BELAJAR SISWA DI MTs NEGERI WONOSEGORO
TAHUN
2014. Skripsi.
Prihatmoko,
D. (2016). Penerapan Internet of Things (IoT) Dalam Pembelajaran Di Unisnu
Jepara. Jurnal SIMETRIS, 7(2).
Ri, F.,
Vhqvruv, Z., Uhvrxufh, D. V., Wklv, I., Wkh, L., Suhvhqwv, S., & Sulqflsdo,
V. (2014). Security Review and
Proposed Solution, 384–389.
Sulistyanto,
M. P. T., Nugraha, D. A., Sari, N., Karima, N., & Asrori, W. (2015).
Implementasi IoT (Internet of Things) dalam Pembelajaran di Universitas
Kanjuruhan Malang. SMARTICS Journal, 1(1).
Suresh, P., Daniel, J. V, Parthasarathy, V., & Aswathy, R. H. (2014).
A state of the
art review
on the Internet of Things (IoT) history, technology and fields of deployment.
In 2014 International Conference on Science Engineering and Management Research
(ICSEMR) (pp.1–8).
Tyas, D.
A., & Sumiharto, R. (2013). Purwarupa Sistem Kendali PID: Studi Kasus
Kendali Suhu Ruang. IJEIS (Indonesian Journal of Electronics and Instrumentation
Systems), 3(1), 95-
104. Utama, Y. A. K. (2016) . Perbandingan
Kualitas Antar Sensor Suhu dengan Menggunakan Arduino Pro Mini. e- Jurnal
NARODROID, Vol. 2 No.2. E- ISSN : 2407-7712
Wang,
C., Daneshmand, M., Dohler, M., Mao, X., Hu, R. Q., & Wang, H. (2013).
Guest Editorial - Special Issue
on
Internet of Things (IoT): Architecture, Protocols and Services. IEEE Sensors Journal, 13(10), 3505–
3510.
https://doi.org/10.1109/JSEN.2013.22 74906
Wang,
H., Yu, Y., Zhu, P., & Yuan, Q. (2011). Notice of Retraction Cloud
computing based on internet of things. In 2011
Second International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering (pp.
1106– 1108).
https://doi.org/10.1109/MACE.2011.5 987128
Zhou, Q., & Zhang, J. (2011). Internet of
Things and Geography Review and Prospect. In 2011 International Conference on Multimedia and Signal Processing (pp.
47–51)
