RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU SUHU DAN KELEMBABAN UDARA YANG BERBASISKAN WIRELESS
Sumartini Dana 1 , Rochani 2 , James Josias Mauta 3

## Abstrak :
Sistem komunikasi data saat ini bukan hanya secara fix cable tetapi juga secara wireless , sehingga memungkinkan kita melakukan modifikasi terhadap suatu sistem, contohnya pengontrolan. Dengan pengontrolan secara wireless , membuat sebuah instalasi sistem makin ringkas. Dalam  penelitian  ini melakukan pengontrolan terhadap suhu dan kelembaban udara, dimana data suhu dan kelembaban udara akan dikirimkan ke komputer/server secara wireless . Perangkat wireless yang gunakan dari jenis zigbee yang tidak membutuhkan sumber energi yang besar, efisien dan  memiliki jarak jangkauan pengiriman data cukup jauh, sampai pada jarak 1 km ( line of sight ), bergantung pada type zigbee tersebut.  Pengiriman data menggunakan zigbee sangat baik sampai pada jarak +150 meter ( line of sight ) dan pada jarak diatasnya kurang baik. Pada jarak + 200 meter, koordinator tidak dapat menerima data yang dikirim.
Kata Kunci : Pemantauan Suhu, Kelembaban udara, Zigbee.

## 1. PENDAHULUAN
Pemantauan  suhu  dan  kelembaban  udara mempunyai peranan yang sangat penting dalam berbagai  aspek  kehidupan  manusia,  misalnya pada  sistem  peringatan  dini,  prakiraan  cuaca, maupun pengontrolan suatu proses. Contohnya dalam  bidang  industri  pangan  maupun pertanian,  pemantauan  suhu  dan  kelembaban udara  pada  sangatlah  penting  untuk  dilakukan dalam  menjaga  mutu  suatu  produksi  tersebut maupun  sistem  pertanian.  Kemudian, pemantauan  suhu  dan  kelembaban  udara  di rumah  kaca  juga  diperlukan  karena  suhu  dan kelembaban  udara  merupakan  faktor-faktor abiotik  yang  mempengaruhi  pertumbuhan  dan perkembangan tanaman (Waluyaningsih, 2008).
Disisi lain dengan kemajuan sistem kontrol, dengan terciptanya berbagai macam jenis sensor dan  perkembangan  mikrokontroler  sebagai sebuah  chip  murah  yang  handal,  maka
memungkinkan  terus  berkembangnya  sistem pengontrolan secara otomatis untuk membantu manusia  dalam  aktifitas  pengontrolan.  Salah satunya adalah mikrokontroler ATmega16, yang memiliki beberapa kelebihan, diantaranya harga yang  relatif  murah  serta  mudah  didapat. Kemudian,  kelebihan  lain  dari  mikrokontroler tersebut  adalah  memiliki  salah  satu  mode komunikasi serial ,  USART  ( Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and  Transmitter ),  sehingga  dapat  melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan  modul-modul eksternal termasuk komputer  yang  memiliki  fitur  UART.  Cara pengisian  program  ke  dalam  mikrokontroler ATmega16  dilakukan  secara online dari komputer,  sehingga  lebih  praktis  karena  tanpa memerlukan  perangkat  tambahan  (Wardhana, 2006).
Dana 1 , Rochani 2 , Mauta 3 , Adalah Dosen Teknik Elektro Politeknik Negeri Kupang  52
Sistem komunikasi data saat ini bukan hanya secara fix  cable tetapi  juga  secara wireless , sehingga  memungkinkan  kita  melakukan modifikasi  terhadap  suatu  sistem,  contohnya pengontrolan.  Dengan  pengontrolan  secara wireless , membuat sebuah instalasi sistem makin ringkas.
Berdasarkan  latarbelakang  diatas,  maka mendasari penulis membuat sebuah riset untuk melakukan  pengontrolan  terhadap  suhu  dan kelembaban  udara,  dimana  data  suhu  dan kelembaban  udara  akan  dikirimkan  ke komputer/server  secara wireless .  Perangkat wireless yang penulis gunakan dalam penelitian ini  dari  jenis  zigbee  yang  tidak  membutuhkan sumber energi yang besar, efisien dan  memiliki jarak  jangkauan  pengiriman  data  cukup  jauh, sampai  pada  jarak  1  km  ( line  of  sight ), bergantung pada type zigbee tersebut. Berdasarkan latar-belakang maka dirumus- kan masalah sebagai berikut :
1.Bagaimana  merancang dan  membuat sebuah sistem  yang  dapat  memantau  temperatur lingkungan  ( ambient  temperature )  dan kelembaban udara ( humidity ) secara otomatis, efisien  dengan  sumber  energi  yang  kecil ( batterai ) menggunakan sensor suhu sekaligus kelembaban  udara  DHT11,  dengan  sistem kontrolnya  menggunakan  mikrokontroler ATmega 16.
2.Bagaimana  mengirimkan  data  dari  mikro- kontroler  ke  server/komputer  menggu-nakan jaringan wireless ( zigbee /802.15.4), pada tiap waktu tertentu secara kontinyu.
3.Membuat tampilan sederhana pada komputer, yang menampilkan kondisi suhu. Adapun  tujuan  khusus  dari  penelitian  ini adalah, dapat merancang dan membuat sebuah sistem  untuk  memantau  suhu  dan  kelembaban udara,  sehingga  diharpkan  sistem  ini  dapat digunakan bagi yang membutuhkan. Contohnya dalam bidang pertanian khususnya rumah kaca,
pengontrolan  terhadap  kondisi  kelembaban dalam  rumah  kaca  harus  terjaga  dengan  baik. Begitupun dalam industri pangan, pengontrolan dalam  gudang  penyimpanan  sangat  mutlak dilakukan  agar  hasil  produksi  tidak  menjadi rusak.

## 2. METODOLOGI
Pembuatan sistem pemantau temperatur dan kelembaban udara ini akan terdiri dari beberapa tahapan. Tahapan tersebut  adalah  perancangan system,  perakitan  hardware,  kalibrasi  sistem dengan  alat  ukur,  analisa  awal,  pembuatan program utama, pengujian sistem, analisa hasil. Tahapan-tahapan  implementasi  tersebut  dapat digambarkan  pada  diagram fishbone dibawah ini.

## 2.1. Pemrograman
Setelah  melakukan  kalibrasi  terhadap sistem,  dimana  nilai  tegangan  output disesuaikan  dengan  besarnya  nilai  suhu  dan kelembaban  secara  real  yang  terbaca  pada thermometer  dan  hygrometer,  selanjutnya membuat algoritma pemrograman  dan di- build menggunakan bahasa pemrograman C.

## 2.2. Deskripsi Sistem
Untuk mengukur kelembaban udara di suatu ruangan  diperlukan  alat  ukur  yang  disebut hygrometer,  dan  untuk  temperatur  digunakan termometer. Hygrometer dan termometer digital
Gambar 1. Fishbone  Diagram Implementas Penelitian Perancangan Sistem Perakitan Hardware Kalibrasi sistem Analisa Awal Pem- buatan Program Analisa Hasil Pengu- jian Sistem Pengujian komponen Sistem Pemantau suhu dan kelembaban udara Pengukuran Menggunak an alat ukur Penentuan nilai threshold sistem Algoritma pemrograman Akurasi & Persentasi error Hardware/ komponen Metode Prog- ram Bahasa C Pengukuran pada Berbagai waktu yang berbeda  53
Dana 1 , Rochani 2 , Mauta 3 , Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Dan Kelembaban Udara Yang Berbasiskan Wireless
memang  tersedia  di  pasaran  dalam  bentuk portabel,  tetapi  harganya  relatif  mahal.  Kedua alat  ukur  ini  biasanya  dikemas  dalam  modul yang  terpisah,  pada  hal  penggunaannya seringkali  diperlukan  bersamaan.  Sehingga dalam penelitian ini, penulis ingin menggabung- kan dalam satu sistem.

## 2.3. Analisa Hasil
Pengujian  persentasi  keberhasilan  sistem terdiri dari :
Persentasi  akurasi  sistem,  mendeteksi  nilai suhu dan kelembaban udara yang terbaca oleh system,  dimana  akan  dibandingkan  dengan pengamatan  menggunakan  alat  ukur thermometer  dan  hygrometer.  Data  hasil pengujian  akan  ditampilkan  di  layar  LCD 2x16, dan juga di layar komputer.
Gambar 2. Tampilan  Sederhana  di  LCD  dan Komputer a) Tampilan di LCD b) Tampilan di Komputer
Persentasi  akurasi  pengiriman  data  secara wireless  dari  mikrokontroler  dengan  server. Hal  ini  akan  dilakukan  dengan  mengubah jarak pengiriman antara Xbee Tx dan Xbee Rx .
Yaitu  sampai  pada  jarak  maksimal  Xbee tersebut  mampu  mengirim  sinyal  dan  mene- rima  dengan  baik.  Pada  pengujian  ini  yang akan  diamati  adalah  tingkat delay data dan error data.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasi l
Analisis  yang  dilakukan  adalah  analisis ujicoba  pemilihan  komponen  dan  mikrokon- troler,  analisis  ujicoba  tingkat  keefektifitasan alat terhadap perubahan suhu dan kelembaban, analisis  pengiriman  data  dari  mokro-kontroler ke server secara wireless.

## 3.1.1.  Analisis Mikrokontroler
Analisis    ini    dilakukan  untuk  mengetahui hasil    dari    perancangan  ystem    pemantauan suhu  dan  kelembaban.  Perancangan  alat    ini pada awalnya menggunakan mikrokontroler ATMega8  namun  pada  tahap  pemrograman dilakukan  terjadi overmemory dimana  memori pada  mikrokontroler  tidak  mencukupi kapasitasnya  karena  memori  yang  diperlukan untuk pemrograman alat  ini  adalah 12 Kbyte sedangkan ATMega8 hanya  memiliki kapasitas memori  8 Kbyte. Oleh  karena  itu diperlukan mikrokontroler   dengan  kapasitas   yang   lebih besar  namun dengan kualitas  dan harga  yang tidak    terlalu  berbeda  maka  dipilih  mikrokon- troler ATMega16 dengan kapasitas memorinya 16 Kbyte. Berikut  perbandingan keefektifitasan alat  antara  ATMega8 dengan ATMega16 saat digunakan pada perancangan alat, seperti pada Tabel 1 dibawah ini.
Perbandingan Mikrokontroler Aspek Pembanding ATMega 8 ATMega 16 Aspek Pembanding Kemudahan Saat Pemrograman
Mudah Mudah Kemudahan Saat Pemrograman Kapasitas Memori Terhadap Alat Tidak Cukup Cukup Kapasitas Memori Terhadap Alat

## 3.1.2. Perakitan Perangkat Keras
Dibawah  ini  merupakan  gambar  perakitan perangkat keras. Yang meliputi pembuatan catu daya,  pembuatan  minimum  system  dan  dihu- bungkan dengan sensor  dan media pengiriman data secara wireless. Suhu Kelembaban Suhu Kelembaban Suhu dan Kelembaban RH 0 C  54
Jurnal Ilmiah FLASH Volume 3 Nomor 1    Juni 2017
Gambar 5. Rangkaian DHT11
Gambar 4. Skematik Minimum Sistem ATMega
16 Gambar 6. Skema Rangkaian Keseluruhan
Gambar 3. Catu Daya
3.2.  Hasil Pengujian

## 3.2.1. Pengujian  Temperature  dan Kelembaban
Pengujian dilakukan diluar ruangan. Sistem akan  mendeteksi  suhu  dan  kelembaban  udara, kemudian  dikirim  ke  komputer  menggunakan media  wireless.  Data  hasil  pembacaan  oleh system  kemudian  dibandingkan  dengan  hasil pengukuran  secara  manual  menggunakan thermometer dan  hygrometer.
 55 Dana 1 , Rochani 2 , Mauta 3 , Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Dan Kelembaban Udara Yang Berbasiskan Wireless
Gambar 7. Data  Pengujian  Suhu  dan Kelembaban
Tabel  dibawah  merupakan  perbandingan antara hasil pengujian yang terbaca oleh sensor dan pengukuran secara manual.
NO Sensor Manual Suhu ( 0 C) Kelembaban (%) Suhu ( 0 C) Kelembaban (%)
1 32 46 32 45
2 32 46 32 44
3 32 46 33 45
4 32 46 32 46
5 32 46 31 45
6 32 46 32 45
7 32 46 31 45
8 32 46 31 44 9 32 46 32 44 10 32 46 31 44 Tabel 2. Hasil  pengujian  yang  terbaca  oleh sensor 3.2.2.Pengujian  Pengiriman  Data ( wireless )
Setelah  melakukan  konfigurasi  pada  xbee, maka  langkah  selanjutnya  adalah  pengujian jarak maksimal pengiriman data dari end device node (mikrokontoler)  ke coordinator  node
(komputer).  Tabel  dibawah  menunjukan pengujian jarak. Pada jarak sampai dengan +150 meter,  data  dapat  terkirim  dengan  baik.  Pada jarak  lebih  dari  150  s/d  180  meter,  hasil pengiriman kurang baik. Pada jarak +200 meter, koordinator  tidak  dapat  lagi  menerima  data. Jarak  maksimal  pengiriman  data  oleh  xbee berbeda-beda sesuai dengan type atau besarnya nilai “ power “ dari xbee tersebut. No Jarak (meter) Status Terkirim 1 50 Baik 2 100 Baik 3 150 Baik 4 180 Kurang Baik 5 200 Tidak terkirim

## 4.  KESIMPULAN
Setelah  melakukan  serangkaian  pengujian dan  analisis,  maka  penulis  dapat  menarik beberapa  kesimpulan:
1.Sensor DHT11 cukup baik dalam pengukuran kelembaban udara dan suhu.
2.Selisih perbedaan antara  terbaca oleh sensor dengan  alat  ukur  manual  tidak  memiliki perbedaan  yang berarti.
3.Perpaduan mikrokontroler ATMega16 dengan sensor  DHT11  membuat    rangkaian  lebih sederhana,  karena ADC  sudah  terinclude dalam chip mikrokontroler ATMega16.
4.Pengiriman data menggunakan zigbee sangat baik  sampai  pada  jarak  +150  meter  ( line  of sight ) dan pada jarak  diatasnya kurang baik. Pada  jarak  +  200  meter,  koordinator  tidak dapat menerima data yang dikirim.

## DAFTAR  PUSTAKA
[1]  Muhammad,dkk  Rancang  Bangun  Sistem Telemetri  Suhu  dan  Kelembaban Menggunakan  Mikrokontroler ATMEGA 8533  dengan Antarmuka,  Skripsi  Jurusan

56 Jurnal Ilmiah FLASH Volume 3 Nomor 1    Juni 2017
Fisika    Fakultas  Matematika  dan  Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Diponegoro Semarang 2010.
[2] Rancang  Bangun  Sistem  Monitoring Kualitas  Udara  Menggunakan  Teknologi Wireless Sensor Network (WSN), INKOM, Vol. III, No. 1-2, Nop 2009.
[3] Adi, A.N.  dan  Tia,  U.A.,  2008,  “Peran- cangan system Pengukuran Temperatur dan Kelembaban  Pada Alat  uji  Pengkondisian Udara”, Prosiding  Seminar  Nasional
Teknoin , Yogyakarta.
[4] Limantoro,  D.,  2005,  Alat  Pengukur Kelembaban  Berbasis AVR  Menggunakan Sensor RHK14AN, Skripsi , Teknik Elektro,
Universitas Kristen Putra, Surabaya.
[5] Permatasari,  2005, “Rancang  Bangun Alat Pengukur  Temperatur  dan  Kelembaban Berbasis PC  dengan  Menggunakan Sensor LM35DZ  dan  Sensor  RHK1AN”, Skripsi , FMIPA Fisika, Universitas Andalas, Padang.
[6] Wirdaliza,  Wildian,  2013,  “Rancang Bangun Modul Alat Ukur Kelembaban dan Temperatur  Berbasis  Mikrokontroler AT89S52  dengan  Sensor    HSM-20G”, Jurnal  Fisika  Unand  Vol.  2,  No.  1,  ISSN 2302-8491.
[7] Datasheet LM35, Texas Instruments, www. ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf .
[8] Datasheet  HSM-20G,  www.  seeedstudio. com/depot/datasheet/HSM-20G.pdf
[9] Datasheet ATmega16, Atmel,  www. atmel. com/Images/doc2466.pdf.
 57 Dana 1 , Rochani 2 , Mauta 3 , Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Dan Kelembaban Udara Yang Berbasiskan Wireless