Suryadi, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3  (Juli  2019) Hal. 187-192

## Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin Optocoupler dengan SMS Berbasis Mikrokontroler
Dedi Suryadi 1* , Syahlahudhin Al Ayufhi 2 , Ahmad Fauzan Suryono 3 , Maimuzar 4 1,2,3 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bengkulu Jl. WR. Supratman Kandang Limun, Bengkulu 38371A, Indonesia
4 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang Kampus Limau Manih - Padang *E-mail: dedi_suryadi@unib.ac.id

## Abstract
Electricity  is  an  important  element  in  various  aspects  of  human  life.  Recently,  electricity  demands increase by increasing human population. Thus, renewable energy should be considered such as wind energy. However, prior to develop wind energy power plant, it is necessary to know the wind potential by using wind speed measurement tool. In this research, wind speed measurement tool will be designed. This tool can record and provide wind speed data where data are captured by using an optocoupler. Moreover, measurement tool also includes short message system (SMS) to access data in remote area. Therefore, designed tool is not only able to measure wind speed but also able to send data by SMS. In this  study,  Arduino  Mega  2560  is  used.  Then,  validation  is  carried  out  by  comparing  between  the designed  tool  to  standard  tool  (Anemometer  Lutron  ABH-4224).  The  result  shows  that  wind  speed measurement tool has been successfully developed.
Keywords: wind energy; microcontroller; wind speed measurement; short message system

## Abstrak
Energi listrik merupakan elemen penting dalam berbagai aspek kegiatan manusia. Kebutuhan listirk ini meningkat  dengan  meningkatnya  populasi  manusia.  Solusi  yang  dapat  diberikan  dalam  masalah  ini adalah energi terbarukan, salah satunya adalah energi angin.  Untuk memanfaatkan energi angin, perlu untuk mengetahui potensi angin di daerah yang akan dipasang pembangkit. Penelitian ini akan membuat alat  ukur  kecepatan  angin  yang  dapat  mengukur  dan  merekam  data  angina  dengan  menggunakan optocoupler . Alat ukur ini juga dilengkapi dengan sistem SMS untuk akses datanya dalam jarak jauh. Sehingga  alat  ini  dapat  berfungsi  bukan  hanya  sekedar  pengukur  kecepatan  angin  tetapi  juga  bisa mengirim  data  kepada  operator  melalui  SMS.  Dalam  penelitian  ini,  mikrokontroler  yang  digunakan adalah  Arduino  Mega  2560.  Selanjutnya,  alat  ukur  hasil  rancangan  dibandingkan  dengan  alat  ukur standar  sebagai  validasi.  Berdasarkan  hasil  pengujian  meninjukkan  bahwa  alat  ukur  kecepatan  angin berhasil dibuat dan dapat digunakan untuk mengukur potensi angin.
Kata kunci: energi angina; mikrokontroler; alat ukur kecepatan angina; SMS

## 1. Pendahuluan
Energi listrik merupakan elemen yang sangat penting dalam berbagai aspek kehidupan manusia untuk menunjang keberlangsungan  kehidupan  masyarakat  serta  pembangunan  nasional.  Permintaan  energi  listrik  semakin  meningkat seiring dengan bertambah jumlah penduduk dan pembangunan yang terus berkembang. Hal ini mengakibatkan terjadinya kesenjangan pada masyarakat dalam  menikmati energi listrik [1]. Untuk  menyelesaikan masalah ini solusi  yang dapat ditawarkan adalah dengan pemanfaatan energi baru terbarukan.
Salah satu energi terbarui  yang sangat potensial di Indonesia adalah energi bayu atau disebut energi angin [2-5]. Indonesia memiliki potensi angin, salah satunya adalah Provinsi Bengkulu. Kecepatan angin di Bengkulu sendiri pernah tercatat oleh BMKG yaitu mencapai 24 Knot atau setara dengan 12,3 m/s. Namun, dalam kondisi tertentu kecepatan angin di Bengkulu sering mengalami penurunan. Dari permasalahan tersebut diperlukan turbin angin dengan kondisi tertentu, sehingga turbin angin dapat bekerja dengan efektif [6]. Dalam merancang turbin angin diperlukan data kecepatan angin yang akurat, dengan pengukuran secara berulang. Hal ini membutuhkan waktu dan biaya akomodasi yang tinggi.
Oleh  karena  itu,  banyak  perhatian  dalam  pembuatan  alat  ukur  kecepatan  angin  yang  lebih  efektif.  Salah  satunya pembuatan alat ukur kecepatan angin berbasis mikrokontroler yang telah banyak dibuat. Alat ukur yang dibuat yaitu alat
Suryadi, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3  (Juli  2019) Hal. 187-192
ukur kecepatan angin dan arah angin dengan menggunakan mikrokontroler berbasis Arduino UNO ATMEGA 328P. Data hasil  pengukurannya  ditampilkan  pada  monitor  LCD[7].  Alat  lainnya  dibuat  menggunkan  sensor optocoupler sebagai pembacaan data kecepatan angin [8]. Kemudian pembuatan alat ukur kecepatan angin sebagai akusisi data perancangan turbin angin dengan  menggunakan  mikrokontroler berbasis arduino [9]. Alat kecepatan angin berbasis  mikrokontroler arduino dengan menggunakan data logger juga telah dibuat, untuk mempermudah pembacaan data kecepatan angin [10]. Alat ukur kecepatan angin menggunakkan Wireless pada pengiriman data telah dibuat dengan jarak jangkauan sampai 100 m [11].
Dalam penelitian ini akan membuat alat ukur kecepatan angin dengan bantuan sms ( short massege system ). SMS Gateway digunakan  untuk  mengirim  pesan  singkat  atau  SMS  kepada  operator,  Sehingga  operator  dapat  mengetahui kondisi  kecepatan  angin  tanpa  perlu  langsung  memantau  kondisi  kecepatan  angin  secara  langsung  ke  lokasi.  Hal  ini diharapkan dapat mempermudah pekerja dari operator dalam memantau kondisi kecepatan angin tersebut. Maka dari itu pemanfaatan terhadap angin lebih optimal dalam berbagai bidang yaitu bidang energi serta bidang lainnya..

## 2. Metode Penelitian
Tahapan  dalam  perancangan  alat  ukur  kecepatan  angin  dalam  penilitan  meliputi  perakitan  komponen  alat, perancangan sistem mekanik dan elektronik, serta kalibrasi alat.

## 2.1 Prototype Alat Ukur Kecepatan Angin
Bentuk  alat  ukur  kecepatan  angin  yang  akan  dirancang  dengan  menggunakan  kotak  berbentuk  persegi  panjang dengan panjang dan lebar 200mm x 140mm. Casing tersebut terbuat dari akrilik dengan tebal 3 mm, sedangkan untuk cup dibuat dengan menggunkan printing 3 dimensi. Untuk komponen – komponen alat ukur kecepatan angin yang terdiri dari arduino Mega 2560, LCD 16 x 2, modul I2C,  battery 9 volt , micro SD card , SIM900A, battery holder dan RTC DS3231 disusun dalam kotak. Perancangan alat ukur kecepatan angin dapat dilihat pada Gambar 1
Gambar 1. Rancangan alat ukur kecepatan angin.

## 2.2 Skema Perancangan Alat Ukur Kecepatan Angin
Dalam  penelitian  ini,  kecepatan  angin  diukur  dengan  menggunakan  sensor optocuopler. Mikrokontroler  yang digunakan yaitu arduino Mega 2560. Data kecepatan angin ditampilkan pada LCD dan disimpan di SD card . SIM 900A digunakan untuk mengirim data kecepatan angin. Wiring diagram rangkaian alat ukur kecepatan angin dapat dilihat pada Gambar 2.
Pada perancangan rangkaian alat kecepatan  angin, sensor optocoupler berfungsi untuk membaca nilai pulsa pada putaran piringan encoder. Sensor optocoupler dihubungkan dengan pin digital 2 sebagai inputnya .  Modul LCD berfungsi untuk  menampilkan  data  kecepatan  angin  yang  didapat  dari  hasil  pengkuran  oleh  sensor optocoupler .  Modul  ini dihubungkan dengan modul I2C. Kemudian pin SCL dan SDA pada modul I2C dihubungkan ke pin digital 21 dan pin digital 20 pada Arduino Mega 2560. Modul SD Card berfungsi untuk menyimpan data yang didapat dari hasil pengukuran oleh sensor optocoupler . Modul ini memerlukan library pada program Arduino agar dapat berfungsi, yaitu fungsi SD.h. Kemudian pin CLK, D1 dan D0 disambungkan ke pin Digital 52, Digital 51 dan Digital 52. Modul SIM 900A berfungsi untuk mengirim SMS, pada perancangan ini SMS yang dikirim merupakan data kecepatan angin. Modul ini menggunakan At - commad yang dihubungkan pin Digital 10 dan Digital 8.
Suryadi, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3  (Juli  2019) Hal. 187-192
Gambar 2. Wiring diagram rangkaian alat ukur keceptan angin

## 2.3. Alat Pendukung Pengujian
Pada  penelitian  pembuatan  alat  ukur  kecepatan  angin  memerlukan  alat  pendukung  untuk  proses  validasi.  Pada penelitian ini menggunakan anemometer lutron ABH – 4224 sebagai alat pembanding untuk proses validasi. Anemometer lutron ABH-4224 merupakan alat yang termasuk pengukur yang multifungsi. Selain berguna untuk mengukur kecepatan angin , peranti ini juga berguna untuk mengukur tekanan Udara ( Barometer ), kelembaban/uap air udara ( Humidity ), dan Temperatur.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Hasil Penelitian
Hasil  perancangan  perangkat  keras  ( hardware )  alat  ukur  kecepatan  angin  dengan  menggunakan microcontroller arduino secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Hasil perancangan keseluruhan sistem
Perancangan perangkat keras ( hardware ) alat ukur kecepatan angin terdiri dari dua sistem yang saling terintegrasi agar dapat menjalankan tugasnya dengan baik, yaitu sistem mekanik dan sistem kelistrikan. Sistem mekanik merupakan kincir  berbentuk  vertikal  dan  akrilik  sebagai  kotak  tempat  modul  –  modul  pendukung.  Sistem  mekanik  kincir menggunakan 3 buah cup serta piringan encoder terdiri dari 16 buah celah. Sistem mekanik alat ukur kecepatan angin dapat dilihat pada Gambar 4.
Sedangkan sistem kelistrikan alat ukur kecepatan angin menggunakan power supply dengan baterai 9 volt . Baterai 9 volt tersebut sebagai power supply external disambungkan ke arduino. Dengan keluaran tegangan arduino 5 volt untuk menyuplai modul pendukung. Modul – modul tersebut terdiri dari LCD, RTC DC3231, micro SD card , optocoupler dan SIM 900A. Perancangan sistem kelistrikan alat ukur kecepatan angin dapat dilihat pada Gambar 5.
Suryadi, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3  (Juli  2019) Hal. 187-192
Gambar 4. Kincir vertikal
Gambar 5. Hasil perancangan sistem kelistrikan
3.2. Pengujian Alat Ukur Kecepatan Angin
Terdapat beberapa pengujian yang dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan dalam perancangan alat ukur yaitu 3.2.1 Validasi Alat Ukur
Pengujian  validasi  alat  ukur  dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  penyimpangan  dengan  alat  ukur  kecepatan  angin standar. Alat ukur kecepatan angin standar yang digunakan yaitu anemometer lutron ABH – 4224. Pengujian dilakukan menggunakan  objek ukur angin pada wind tunnel dengan memvariasikan frekuensi yaitu 10 Hz, 15 Hz, 20 Hz, 25 Hz, 30 Hz, 35 Hz, dan 40 Hz. Nilai penyimpangan antara anemometer lutron ABH – 4224 dan anemometer buatan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian validasi alat No Frekuensi (Hz) Kecepatan Angin (M/S) Error (%) Anemometer Standar Anemometer Buatan 1 10 4,2 3,96 5,71 2 15 6,2 6,6 6,45 3 20 8,4 8,58 2,14 4 25 11,2 11,2 0 5 30 13,5 13,8 2,22 6 35 15,7 16,4 4,45 7 40 17,8 19,1 7,30

## 3.2.2 Pengujian Pengambilan Data
Setelah semua perancangan bekerja dengan baik, selanjutnya ialah pengujian keseluruhan alat ukur kecepatan angin. Dalam penelitian ini, alat ukur kecepatan angin dilakukan pengujian dengan mengukur kecepatan angin di Lab Teknik Universitas  Bengkulu  lantai  4.  Proses  pengambilan  data  dilakukan  dalam  24  jam  untuk  mengetahui  kerja  alat  dalam menyimpan data. Data pengujian yang tersimpan dalam SD card ditampilkan dalam grafik dapat dilihat pada Gambar 6.
Suryadi, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3  (Juli  2019) Hal. 187-192
Gambar 6 menunjukkan grafik data kecepatan angin dalam 24 jam. Dari hasil pengambilan data kecepatan angin bahwa kecapatan angin tertinggi relatif terjadi pada siang hari. Untuk kecepatan angin terendah relatif terjadi pada malam hari. Puncak kecepatan angin tertinggi terjadi pada pukul 14.00 WIB.

## 3.2.3 Pengujian Pengiriman Data Melalui SMS
Pengiriman data kecepatan angin melalui SMS dengan tiga jenis permintaan data yaitu kecepatan angin real time , tertinggi dan terendah. Pada pengujian ini masing – masing dilakukan sebanyak 10 kali pengiriman data kecepatan angin. Dalam pengujian pengiriman  data kecepatan angin semua data terkirim. Perbandingan rentang  waktu pengiriman data kecepatan angin melalui SMS dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Grafik perbandingan waktu pengiriman data
Gambar 10 menunjukkan perbandingan  waktu pengiriman data kecepatan angin melalui SMS.  Dalam pengiriman data kecepatan angin terdapat rentang waktu yang berbeda – beda. Pengujian pengiriman data kecepatan angin secara real time  memiliki  rentang  waktu  antara  SMS  permintaan  dan  pengiriman  yaitu  31,4  detik.  Pengujian  pengiriman  data kecepatan angin tertinggi atau  maksimum  memiliki rentang  waktu antara  SMS permintaan dan pengiriman  yaitu 33,5 detik. Serta Pengujian pengiriman data kecepatan angin rata- rata memiliki rentang waktu antara SMS permintaan dan pengiriman yaitu 33,6 detik. Dari pengujian pengiriman data kecepatan angin melalui SMS dapat bekerja dengan baik.

## 3.3. Diskusi
Nilai  yang  terbaca  pada  alat  ukur  kecepatan  angin  yang  dibuat  terlebih  dahulu  dilakukan  validasi  dengan menggunakan anemometer lutron ABH – 4224. Hasil dari pengukuran anemometer buatan dengan anemometer Lutron ABH – 4224 menunjukkan  hasil penyimpangan tidak terlalu besar pada proses validasi  alat ukur. Nilai error terbesar terjadi pada pengujian dengan frekuensi 40 Hz yaitu 7.30%, sedangkan nilai error terkecil terjadi pada frekuensi 25 Hz yaitu 0%. Dari nilai error yang diketahui dapat dinyatakan bahwa alat ukur kecepaan angin yang dibuat mendekati dengan alat ukur kecepatan angin standar.
Pada pengujian pengiriman data kecepatan angin melalui SMS, dari 10 kali pengujian permintaan data kecepatan angin secara real time , tertinggi dan rata – rata, semua data terkirim. Dalam pengiriman data kecepatan angin terdapat rentang waktu yang berbeda – beda. Pengujian pengiriman data kecepatan angin secara real time memiliki rentang waktu antara  SMS  permintaan  dan  pengiriman  yaitu  31,4  detik.  Pengujian  pengiriman  data  kecepatan  angin  tertinggi  atau maksimum memiliki rentang waktu antara SMS permintaan dan pengiriman yaitu 33,5 detik. Serta Pengujian pengiriman data kecepatan angin rata- rata memiliki rentang waktu antara SMS permintaan dan pengiriman yaitu 33,6 detik.  Dari pengujian pengiriman data kecepatan angin melalui SMS dapat bekerja dengan baik.
Pada pembuatan alat ukur kecepatan angin, biaya yang digunakan  Rp 727.250. Harga berbanding jauh dari alat ukur kecepatan  angin  buatan  pabrik.  Alat  ukur  kecepatan  angin  standar  buatan  pabrik  yang  mampu  menyimpan  data  dapat dijual deengan harga Rp 1.830.000. Dengan biaya murah tersebut alat ukur kecepatan angin yang dibuat dapat menyimpan data  kecepatan  angin  serta  mengirim  data  melalui  SMS.  Sementara  alat  ukur  kecepatan  angin  standar  buatan  pabrik dengan harga tinggi hanya mampu menyimpan data kecepatan angin.

## 4. Kesimpulan
Alat ukur kecepatan angin yang dibuat dapat bekerja dengan baik. Nilai error yang terbesar didapat pada pengujian dengan frekuensi 40 Hz yaitu 7.3 %, sedangkan yang terkecil pada pengujian dengan frekuensi 25 Hz yaitu 0 %. Hasil pengambilan data kecepatan angin didapat data kecepatan angin tertinggi antara pada pukul 13:00 dan 14:00 sedangkan
Suryadi, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3  (Juli  2019) Hal. 187-192
terendah sekitar pukul 20:00 sampai 03:00. Alat ukur kecepatan angin yang dibuat dapat membaca dan mengirim data kecepatan angin dengan durasi waktu rata – rata 32,83 detik pada pengiriman real time , data tertinggi dan data rata – rata. Alat ukur kecepatan angin yang dibuat biayanya lebih murah dari dibandingkan dengan alat ukur kecepatan angin standar.
.

## Daftar Pustaka
[1] Agung, Achmad Imam., 2013. Potensi Sumber Energi Alternatif Dalam Mendukung Kelistrikan Nasional. Jurnal Pendidikan Teknik Elektro, 2(2), 892 - 897
[2] Habibie,  M.  Najib.,  Sasmito,  Achmad.,  2011.  Kajian  Potensi  Energi  Angin  Di  Wilayah  Sulawesi  Dan  Maluku. Jurnal Meteorologi Dan Geofisika, 12(2), 181 – 187
[3] Ilham, Andi., Sota, Ibrahim., 2010. Kajian Potensi Energi Angin untuk Perencanaan Sistem Konversi Energi Angin (SKEA) di Kota Pontianak. Jurnal Fisika FLUX , 7(2), 130 – 140
[4] Lubis,Abubakar., 2007. Energi Terbarukan Dalam Pembangunan Berkelanjutan. Jurnal Teknik Lingkungan. 8(2), 155 – 162.
[5] Budiarta, I N., dkk., 2009. Pemanfaatan Energi Angin  Sebagai Energi Alternatif Pembangkit Listrik Di Nusa Penida Dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal Bumi Lestari , 9(2), 263 – 267
[6] Nakhoda, Yusuf Ismail., Saleh, Chorul., 2015. Rancang Bangun Kincir Angin Sumbu Vertikal Pembangkit Tenaga Listrik Portabel. Industri Inovatif, 5(2), 19 - 24
[7] Wijayanti, dewi. dkk . 2015. Rancang Bangun Alat Ukur Kecepatan Dan Arah Angin Berbasis Arduino Uno Atmega 328p . Jurnal Inovasi Fisika Indonesia ,  04(03), 150 - 156
[8] Yanti,  Nurfitriza.  dkk.  2015.  Pembuatan  Alat  Ukur  Kelajuan  Angin  Menggunakan  Sensor  Optocoupler  Dengan Display Pc . Jurnal Sainstek, 7(2), 95-108.
[9] Bani Hani, Ehab. 2017. Data Acquisition for Wind Turbine Design and Analysis using Arduino. Adv Robot Autom, an open access journal, 7(1),
[10] Prabowo, R., Muid, A., Adriat, R., 2018. Rancang Bangun Alat Pengukur Kecepatan Angin Berbasis Mikrokontroler ATMega 328P. Prisma Fisika, 6(2): 94 – 100.
[11] Derek,  Oktavian.  dkk.  2016.  Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Kecepatan  Angin  Dengan  Koneksi  Wireless Menggunakan Arduino Uno. E-Journal Teknik Elektro dan Komputer .5(4), 2301 – 8402