sistem monitoring pengukuran data arah … · tugas akhir sistem monitoring pengukuran data arah...

75
TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI-FI ESP8266 Diajukan Untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Disusun oleh: DARLES MAWARDI NIM : 135114036 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Upload: hadat

Post on 06-Sep-2018

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

TUGAS AKHIR

SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH

DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN

JARINGAN WI-FI ESP8266

Diajukan Untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh:

DARLES MAWARDI

NIM : 135114036

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

ii

FINAL PROJECT

THE WIND DIRECTION AND WIND SPEED

MONITORING SYSTEM USING ESP8266 WIFI

NETWORK

In a partial fulfilment of the requirement

For the degree of Sarjana Teknik

Departement of Electrical Engineering

Faculty of Science and Tehnology, Sanata Dharma University

DARLES MAWARDI

NIM : 135114036

DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHONOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

Man Jadda Wa Jada

Skripsi ini kupersembahkan kepada..…

Allah SWT yang memberikan berkah dan rahmat

Bapak, Ibu, kakak-kakak ku

Sahabatku

Teman-teman kontrakan seperjuangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

viii

INTISARI

Sebuah sistem monitoring pengukuran data arah dan kecepatan angin yang dapatdigunakan dengan jarak jauh mampu mempermudah pengguna untuk memanatau kondisiangin tersebut, tanpa harus melihat kondisi angin di luar. Sistem monitoring pengukurandata arah dan kecepatan angin menggunakan jaringan Wi-Fi adalah salah satu solusialternative karena saat ini banyak pengguna jaringan Wi-Fiuntuk mengakses internet danmembuat jaringan tanpa kabel baik di rumah maupun di kantor.

Sistem ini menggunakan papan Arduino Uno Rev3 untuk mengolah data sensor.Datadikirim secara nirkabel dengan menggunakan modul Wi-Fi ESP8266 seri 01.Kemudian, data akan diteima oleh penerima dan diolah pada web bwoser. Data sensoryang dikirimkan adalah sensor arah dan sensor kecepatan. Pengiriman data dilakukansetiap 2 sampai 3 detik, dan data akan ditampilkan dalam bentuk huruf dan angka padaweb browser.

Sistem monitoring pengukuran data arah dan kecepatan angin menggunakanjaringan Wi-Fi ESP8266 sudah dapat diimplementasikan pada arah dan kecepatan angintesebut. Sistem ini sudah diuji dengan kecepatan wifi 54 mbps. Dari hasil pengujiantersebut menunjukkan pengiriman dalam ruangan dapat mencapai 14 meter. Data yangditerima dari sistem pengiriman ditampilkan web browser.

Kata kunci: Sistem monitoring data arah dan kecepatan angin, Wi-Fi ESP8266-01,Arduino, Web browser.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

ix

ABSTRACT

The wind direction and wind speed monitoring system which can be used in a longdistance is able to be used by the user to monitor the air condition easily without looking atthe air condition outside. The direction data calculating and speed which used Wi-Finetwork is one of the alternative solutions because nowadays there are many network Wi-Fi users access the internet and make network at home or office without any cable.

This system is using Arduino Uno Rev3 board to process the sensory data. The datais sent in nirkabel way using Wi-Fi ESP8226 serial 01 module. Then, the data will bereceived by the receiver and be processed in the browser web. The sensory data sent iswind direction and speed sensor. The process of sending the data will be done two to threeseconds and the data will be shown in the web browser in a form of letters and numbers.

The wind direction and wind speed monitoring system using ESP8226 Wi-Finetwork has been able to be implemented for the direction and air. This system has beentested with 54 mbps wife speed. Based on the result, it shows that the process of sending ina room can reach 14 meters. The data received from the sending system will be shown inthe web browser .

Key words : Wind direction and wind speed monitoring system, Wi-Fi ESP8266-01,Arduino, Web browser.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

X

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA..................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ......................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .................................................................. vii

INTISARI .................................................................................................................... viii

ABSTRACT ................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ................................................................................................ x

DAFTAR ISI ............................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang....................................................................................................... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat............................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah .................................................................................................... 2

1.4. Metodologi Penelitian ........................................................................................... 2

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 4

2.1. Definis arah angin.................................................................................................. 4

2.2. Dampak arah angin Penerbangan .......................................................................... 5

2.3. Wind Vane............................................................................................................. 5

2.4.Wind Cup................................................................................................................ 6

2.5. Sensor Hall Effect A3144...................................................................................... 9

2.4.1. Fitur dan spesifikasi..................................................................................... 9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xii

2.6. Sensor Optocoupler ............................................................................................... 10

2.7. Komunikasi Serial ................................................................................................. 11

2.7.1. Kelebihan Komunikasi kanal serial ............................................................. 12

2.8. Arduino UNO R3 .................................................................................................. 12

2.8.1. Spesifikasi Arduino Uno R3....................................................................... 13

2.9. Pemrograman Arduino IDE................................................................................... 14

2.10. Komunikasi Serial Arduino ................................................................................. 15

2.11. Jaringan Nirkabel................................................................................................. 15

2.12. Wi-Fi.................................................................................................................... 15

2.13. Wi-Fi ESP8266.................................................................................................... 16

2.14. HTML.................................................................................................................. 17

2.15. Protocol TCP/IP................................................................................................... 18

2.15.1. TCP(Transmssion Control Protokol) ...................................................... 19

2.16. Internet Protocol(IP) ........................................................................................... 19

2.17. IP Address............................................................................................................ 19

2.17.1. Format IP address .................................................................................... 20

2.18. Web Server .......................................................................................................... 22

2.19. Web Browser ....................................................................................................... 23

BAB III PERANCANGAN ........................................................................................ 26

3.1. Proses Kerja Sistem............................................................................................... 26

3.2. Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 26

3.2.1. Sensor Arah Angin ...................................................................................... 26

3.2.2. Sensor Kecepatan Angin ............................................................................. 28

3.2.3. Arduino Uno................................................................................................ 29

3.3. Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 31

3.3.1.Diagram alir Utama Pengiriman Data .......................................................... 31

3.3.2. Diagram Alir Subrutin Arah Angin ............................................................. 31

3.3.3. Diagram Alir Subrutin Kecepatan Angin .................................................... 31

3.3.4. Alur Proses Koneksi dan Pengiriman Data ................................................ 33

3.3.5. User Interface ............................................................................................. 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 35

4.1. Hasil Perancangan Handware................................................................................ 35

4.2. Pengujian Sensor ................................................................................................... 36

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xiii

4.2.1.Sensor Arah Angin ....................................................................................... 36

4.2.2. Sensor Kecepatan Angin ............................................................................. 38

4.3. Pengujian Wi-Fi ESP8266-01 ............................................................................... 41

4.3.1. AT Command .............................................................................................. 41

4.3.2. Pemrograman ESP8266 sebagai Acces Point.............................................. 42

4.4. Tampilan data ke Web Browser ............................................................................ 45

4.5. Pengujian Jangkaun Wi-Fi .................................................................................... 46

4.6. Analisis kinerja perangkat secara keseluruhan...................................................... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 48

5.1. Kesimpulan............................................................................................................ 48

5.2. Saran ...................................................................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 49

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Pemrograman Arduino IDE................................................................ L2

LAMPIRAN 2 Hasil tampilan data di web browser ................................................... L7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xiv

DAFTAR GAMBARHalaman

Gambar 2.1. Wind Vane ............................................................................................... 6

Gambar 2.2. Wind Cup................................................................................................. 7

Gambar 2.3. IC 3144. ................................................................................................... 9

Gambar 2.4. Simbol Optocoupler................................................................................. 10

Gambar 2.5. (a) Rangkaian Phototransistor Common Emitter Amplifier. .................... 11

(b) Rangkaian Phototransistor Common Collector Amplifier ................. 11

Gambar 2.6. Arduino UNO Atmega328/P. .................................................................. 12

Gambar 2.7. Pin Mapping Atmega 168/328................................................................ 13

Gambar 2.8. Perangkat lunak Arduino IDE Versi 1.6.8............................................... 14

Gambar 2.9. Modul ESP8266-01. ................................................................................ 16

Gambar 2.10. Pin Out Esp8266-01............................................................................... 16

Gambar 2.11. Model protokol TCP/IP ......................................................................... 18

Gambar 2.12. Kelas-kelas IP addres............................................................................. 21

Gambar 2.13. Cara kerja web browser ......................................................................... 25

Gambar 3.1. Diagram blok peracangan ........................................................................ 26

Gambar 3.2. Rangkaian Sensor arah angin .................................................................. 27

Gambar 3.3. Arah mata angin....................................................................................... 28

Gambar 3.4. Piringan encoder dan sensor optic ........................................................... 29

Gambar 3.5.Sketsa Kecepatan angin ............................................................................... 29

Gambar 3.6. Tampak Atas papan Arduino Uno ........................................................... 30

Gambar 3.7. Diagram alir keseluruah proses Pemograman ......................................... 32

Gambar 3.8. Diagram alir proses pengolahan data Arah angin.................................... 32

Gambar 3.9. Diagram alir proses pengolahan data Kecepatan angin ........................... 32

Gambar 3.10. Rancangan tampilan Web ...................................................................... 34

Gambar 4.1. Rangkian hardware .................................................................................. 35

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xv

Gambar 4.2. Sensor arah............................................................................................... 36

Gambar 4.3. Inisialisasi nama input Arduino ............................................................... 37

Gambar 4.4. Inisialisasi pin input Arduino Uno........................................................... 37

Gambar 4.5. Sensor Anemometer................................................................................. 38

Gambar 4.6. inisialisasi nilai masukan dan rumus perhitungan ................................... 38

Gambar 4.7. Kipas Blower ........................................................................................... 39

Gambar 4.8. Hasil data grafik....................................................................................... 40

Gambar 4.9. ESP8266-01 yang terhubung secara serial dengan Arduino UNO.......... 41

Gambar 4.10. Sketch Arduino IDE ESP8266-01 ......................................................... 42

Gambar 4.11. Perintah AT Command ESP8266 .......................................................... 42

Gambar 4.12. Program Arduino IDE Untuk Rutin Jika ada Refresh Web dengan

Alamat 192.168.4.1 ...................................................................................................... 43

Gambar 4.13. Respon ESP8266-01 pada Serial Monitor ............................................. 44

Gambar 4.14. Wi-Fi ESP8266-01 terkoneksi dengan Android .................................... 44

Gambar 4.15. Respon pada Serial Monitor Saat Akses Web 192.168.4.1 ................... 45

Gambar 4.16. Hasil Pengiriman Data Sensor pada Web Browser dengan

IP 192.168.4.1............................................................................................................... 45

Gambar 4.17. Grafik jarak(meter) dan kekuatan wifi(dBm) ........................................ 46

Gambar 4.18. Perangkat keras keselurahan.................................................................. 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Skala Beaufort ............................................................................................. 8

Tabel 2.2. Pembagian port pada Arduino Uno R ......................................................... 13

Tabel 3.1. Hasil Data .................................................................................................... 27

Tabel 3.2.Pembagian port pada Arduino Uno R .......................................................... 30

Tabel 4.1. Inisialisasi nama sensor arah. ...................................................................... 37

Tabel 4.2. Hasil Sensor Optocoupler dengan Anemometer ......................................... 40

Tabel 4.3.Hasil jangkuan wifi dan kekuatan wifi……………………………………. 46

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

xvii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Angin adalah gerakan udara relatif terhadap permukaan bumi, sehingga angin

merupakan udara yang bergerak diakibatkan adanya perbedaan tekanan udara dari suatu

tempat ke tempat lain secara horizontal. Angin mempunyai arah dan kecepatan. Angin

dapat dilihat darimana arah angin datang, contohnya dari selatan disebut angin selatan.

Anemometer dibedakan beberapa jenis alat yang dapat digunakan yaitu mengukur

kecepatan angin. Anemometer adalah sebuah perangkat untuk mengukur kecepatan angin

yang telah banyak dipakai dalam Meteorologi dan Geofisika. Kecepatan angin diukur

dengan anemometer cup, instrument dengan tiga atau empat logam berlubang kecil yang

sudah ditetapkan, sehingga dapat menangkap angin dan berputar dengan dibantu batang

vertikal [1].

Cuaca ekstrim adalah fenomena yang tidak normal, cuaca tidak lazim yang dapat

menimbulkan bencana, menghancurkan kehidupan sosial dan dapat menimbulkan korban

jiwa manusia. Saat pergantian cuaca yang tidak normal seperti hujan badai, petir ,angin

putting beliung, banjir dan longsor serta gelombang laut yang tinggi.

Melihat data dari hasil bencana alam yang terjadi selama selang periode 1815-2014

yang terjadi di wilayah Indonesia, angin puting beliung menempati urutan ke-3 terbesar.

Bulan Desember 2014, telah terjadi bencana alam puting beliung di wilayah Indonesia

sebanyak 52 kejadian dengan jumlah meninggal dan hilang 6 jiwa, menderita

danmengungsi 1.265 jiwa, serta kerusakan rumah berat, sedang, ringan dan terendam

sebanyak 3.203 unit [2].

Bencan putting beliung merupakan suatu kejadian bencana alam yang diakibatkan

oleh pertemuan antara udara panas dan udara dingin dengan kecepatan putarannya lebih

dari 63 km/jam yang bergerak secara garis lurus dengan lama kejadian maksimum 5 menit.

Angin putting beliung sering terjadi pada siang hari atau sore hari pada musim pancaroba

seperti sekarang ini [3]. Angin putting beliung dapat menghancurkan semua apa saja yang

diterjang, karena pusarannya dapat mengangkat dan melempar benda. Dampak yang

ditimbulkan akibat putting beliung dapat menghancurkan area kurang lebih seluas 5 km

dan tidak ada lagi angin putting beliung susulan[3].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 19: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

2

Dari terjadinya bencana puting beliung yang sangat besar maka dari itu harus dapat

diminimalisir apa bila terjadi bencana putting beliung dan juga dapat langsung di

informasikan kepada masyarakat. Jika adanya bahaya angin putting beliung yang ada di

sekitar lokasi tersebut.

Sistem monitoring pengukuran arah angin dan kecepatan angin merupakan proses

yang sangat panjang namun memiliki waktu yang singkat dalam hal memberikan

keputusan tingkat bahaya pada suatu tempat. Salah satu solusi dengan membuat suatu

perangkat sistem yang efektif dan efisien untuk pengukuran arah angin dan kecepatan

angin yang mampumemberikan data secara real time.

Pada penelitian sebelumnya dilakukan oleh Wijayanti dewi, Rahmawati endah dan

Sucahyo imam tentang Rancang Bangun Alat Ukur Kecepatan Dan Arah Angin Berbasis

Arduino Uno Atmega328p[4]. Penelitian ini merancang dan membuat suatu Sistem

monitoring pengukuran Arah angin dan Kecepatan angin. Sistem pengukuran arah angin

terdiri dari sensor Hall effect A3114 dan sistem kecepatan angin terdiri dari sensor

optocoupler. Kedua alat tersebut terhubung dengan ArduinoUno Atmega 328p sebagai

mikrokontroler. Sistem alat ini memanfaatkan jaringan wifi untuk mengirim data arah

angin dan kecepatan angin yang dihasilkan oleh pengukuran pada suatu instrument atau

alat. Untuk mengetahui informasi arah angin dan kecepatan angin, masyarakat hanya perlu

membuka aplikasi browser(web) pada alat komunikasi seperti Android, laptop dan lain

sebagainya yang dapat terkoneksi dengan jaringan internet (wi-fi).

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah merancang suatu alat yang dapat mengukur arah

angin dan kecepatan angin secara real time yang di control oleh Arduino Uno. Data hasil

pada alat tersebut akan dikirim menggunakan jaringanWi-fi ESP8266 dan ditampilkan

Android maupun laptop dengan membuka Web(browser).

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Melakukan monitoring pengukuran arah angin dan kecepatan angin secara jarak

jauh di sebuah lokasi.

2. Digunakan sebagai perkiraan untuk bencana alam, ramalan cuaca, dan lain

sebagainya.

3. Memberikan kemudahan bagi masyarakat untuk mengetahui data arah angin dan

kecepatan angin secara real time.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 20: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

3

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Menggunakan 8 arah mata angin.

2. Sensor yang digunakan untuk pengukuran arah angin dan kecepatan angin adalah

Hall effect A3144 dan Optocoupler.

3. Arduino Uno sebagai Mikrokontroler pada sensor arah angin dan kecepatan angin.

4. Menggunakan ESP8266 sebagai jaringan Wi-Fi

5. Android maupun laptop hanya dapat meliputi pengukuran data arah angin dan

kecepatan angin secara real time.

1.4. Metodelogi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang di ingin dicapai metode-metode yang digunakan

dalam penyusunan tugas akhir ini adalah.

1. Membaca buku-buku dan jurnal-jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang

dibahas dalam tugas akhir ini.

2. Sumber informasi bedasarkan data atau arsip yang telah ada sehingga dapat

membantu penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.

3. Langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat

dalam pembuatan tugas akhir ini.

4. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan cara melihat data

yang tertampil di serial monitor dari sensor arah angin dan sensor kecepatan angin

dan akan memanfaatkan jaringan internet (Wi-Fi ESP8266) untuk mengirim data,

selajutnya menampilkan hasil data dengan cara membuka aplikasi browser (web)

pada Android maupun laptop. Data yang diambil adalah arah angin dan kecepatan

angin.

5. Analisis data hasil penelitian akan membandingkan dengan hasil data dari alat yang

sudah jadi, menganalisa alat(setting time,dll), dan analisis komunikasi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 21: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Definisi Arah Angin

Penyebutan Arah angin menggunakan arah mata angin, seperti arah utara berarti

angin utara yang berhembus dari utara ke selatan dan arah timur berarti angin timur yang

berhembus dari timur ke barat. Arah angin diukur menggunakan derajat dengan searah

jarum jam di mulai dari 0° dan 360° yaitu utara dan 45° sebagaitimur laut, 90° sebagai

timur, 135° sebagai tenggara , 180° sebagai selatan, 225° sebagai barat daya, 270° sebagai

barat, 315° sebagai barat laut.

Angin merupakan aliran udara dalam jumlah yang besar yang timbul akibat adanya

rotasi bumi, perbedaan suhu dan perbedaan tekanan udara antara dua tempat dengan

kecepatan yang dinamis dan fluktatif. Atau bisa juga disebut sebagai perpindahan massa

udara dari satu tempat ke tempat lakinnya secara horizontal atau hampir horizontal.

Pengaruh perputaran bumi terhadap angin disebut dengan pengaruh carioles (carioles

effect). Efek ini menyebabkan angin bergerak searah jarum jam mengitari daerah

bertekanan rendah di belahan bumi selatan sebaliknya bergerak berlawanan arah jarum jam

mengitari daerah bertekanan rendah di bumi utara[5].

Berikut beberapa fungsi angin :

1. Membantu dalam proses penyerbukan bunga

2. Mengontrol kincir angin atau menjalankan pembangkit listrik tenaga angin

3. Mempercepat pendinginan dari benda yang panas

4. Mencampur lapisan udara antara panas dan dingin, lembab dan dingin serta kaya

akan CO2 dan CO2 rendah

5. Membantu mengamati cuaca dalam ilmu meteorologi dan klimatologi

6. Memindahkan uap air yang sudah terevaporasi dari laut ke daratan dan mengalamu

kondensasi yang selanjutnya menjadi hujan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 22: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

5

2.2. Dampak Arah angin dalam Penerbangan

Peran cuaca dalam penerbangan sangat besar yaitu informasi cuaca mempunyai

andil dalam peningkatan efisiensi dan efektivitas kegiatan, keselamatan penerbangan.

Selain itu cuaca mempunyai potensi yang membahayakan harta dan jiwa. Namun dengan

demikian tidak mudah untuk mengatakan cuaca mana yang dapat membahayakan, karena

dampak cuaca bergantung pula kepada faktor lain. Khususnya dalam penerbangan, selain

kadar atau intensitas unsur cuaca, jenis pesawat, kondisi pesawat, dan posisi penerbangan

juga faktor yang menentukan sensitifitasnya terhadap cuaca. Misalnya angin silang (cross

wind) di landasan terbang yang berkecepatan 20 knot, mungkin dapat menimbulkan

bahaya bagi pesawat kecil yang melakukan pendaratan, tetapi tidak ada pengaruhnya bagi

pesawat besar dan modern[6]. Dengan demikian, setiap pesawat terbang mempunyai tiga

kegiatan yang sama yakni lepas landas, terbang, dan mendarat, maka penggunaan arti

bahaya dalam penerbangan umumnya diterapkan untuk masing-masing kegiatan tersebut.

Arah landasan pacu dapat ditentukan dengan menggunakan analisis arah

angin(windrose analiysis). Penentuan arah landas pacu yang dipersyaratkan oleh ICAO

merupakan arah landas pacu sebuah bandar udara harus diorientasikan sehingga pesawat

udara dapat mendarat dan lepas landas paling sedikit 95% dari seluruh komponen angin

yang bertiup. Adapun besarnya batas kecepatan komponen angin silang (cross wind) yang

diijinkan adalah 10 knot untuk bandar udara dengan panjang landas pacu kurang dari 1200

m, sebesar 13 knot untuk bandara dengan panjang landas pacu 1200 – 1500 m, dan

kecepatan angin silang 20 knot diijinkan untuk bandara dengan panjang landas pacu lebih

dari atau sama dengan 1500 m.Tolerasi variasi arah landas pacu yang diijinkan adalah

dengan memperhatikan usability factor tahunan menurut hasil windrore analysis adalah

sama atau lebih besar dari 95%.

2.3. Wind Vane

Wind Vane merupakan alat yang digunakan untuk mengukur arah angin. Arah

angin menunjukkan dari mana datangnya angin dan bukan kemana angin itu bergerak, jadi

arah angin adalah arah dari mana angin berhembus. Gambar 2.1 menunjukkan Wind Vane.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 23: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

6

Gambar 2.1 Wind Vane

Cara kerja:

1. Angin akan menggerakkan lembar logam indikator kecepatan membentuk

penyimpangan ke arah horizontal. Besarnya penyimpangan tersebut tegantung dari

besarnya tenaga aliran udara atau hembusan angin.

2. Membaca kecepatan angin yang terjadi pada skala kecepatan angin.

3. Membaca arah angin dari wind vane dimana ujung depan(terdapat bola besi)

adalah menunjukkan arah datangnya angin yang yang dapat diartikan sebagai arah

angin.

2.4. Wind Cup

Wind Cup(Anemometer) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur

kecepatan angin. Jenis anemometer yang biasa digunakan adalah anemometer mangkok

dan baling-baling. Anemometer mangkok umumnya digunakan di stasiun meteorologi

yang digunakan untuk mengamati keadaan cuaca. Angin yang menggerakkan mangkok

membuat anemometer berputar. Selain anemometer dengan propeller (mangkok), jenis

anemometer yang lebih modern yaitu anemometer digital. Gambar 2.2 menunjukkan Wind

Cup(Anemometer).

Rumus Kecepatan linier angin di ukur melalui persamaan:

V =𝑟𝜔𝑏 (2.1)

Dimana:

V = kecepatan linier (m/s)

𝜔𝑏 = Kecepatan sudut baling-baling (rad/s)

r = Jari-jari piringan(m)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 24: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

7

Dengan banyaknya pulsa dihitung dalam satuan waktu maka:

𝜔 = 2𝜋𝑁

60 (2.2)

Dengan:

f = frekuensi, jumlah pulsa perdetik (Hz)

N = jumlah putaran permenit (rpm)

p = jumlah celah (p=22)

𝜔= kecepatan sudut yang ditempuh piringan perdetik (rad/detik)

𝜋 = 3.14

Karena piringan dan baling-baling berada pada satu poros yang sama, maka:

𝜔 = 𝜔𝑏

v = 𝑟𝜔𝑏 (2.3)

v = 𝑟2𝜋

𝑝f (m/s) (2.4)

Gambar 2.2 Wind Cup

Cara kerja:

Pada saat tertiup angin, maka baling-baling atau mangkuk yang terdapat pada

anemometer akan bergerak sesuai dengan arah mata angin. Semakin besar kecepatan angin

meniup, maka semakin cepat pula perputaran dari baling-baling tersebut.Berdasarkan

jumlah perputaran per detiknya, maka akan diketahui jumlah dari kecepatan anginnya.Pada

anemometer terdapat bagian alat pencacah yang berfungsi menghitung jumlah kecepatan

angin. Hasilnya akan dicatat, kemudian akan disesuaikan dengan Skala Beaufort

Selain menggunakan alat pengukur arah angin dan kecepatan angin juga dapat

diukur dengan menggunakan skala beaufort[7]. Pada tabel 2.1 menunjukkan Skala

Beaufort.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 25: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

8

Tabel 2.1 Skala Beaufort

Skala

Beaufort

Kategori Kecepatan

Angin

Tinggi

Gelombang

Kondisi

darat

Kondisi

laut

0

Calm

< 1 km/h 0 m Asap

bergerak

secara

vertical

Permukaan

laut seperti

kaca < 1 mph

< 1 knots 0 ft

< 0.3 m/s

1

Light hair 1-5 km/h 0-0.2 m

Angin terasa

di wajah,

daun-daun

berdesir,

kincir angin

bergerak

oleh angin

Riuk kecil

terbentuk

namu tidak

pecah,

permukaan

tetap

seperti kaca

1-3 mph

1-3 knots 0-1 ft

0.3-1.5 m/s

2

Light breeze 6-11 km/h 0.2-0.5 m

4-7 mph

4-6 knots 1-2 ft

1.6-3.3 m/s

3

Gentle

breeze

12-19 km/h 0.5-1 m

8-12 mph

7-10 knots 2-3.5 ft

3.4-5.5 m/s

4

Moderate

breeze

20-28 km/h 1-2 m Menangkat

debu dan

menerbangk

an kertas

Ombak

kecil mulai

memenjang 13-18 mph

11-16 knots 3.5-6 ft

5.5-7.9 m/s

5 Fresh breeze 29-38 km/h 2-3 m Pohon kecil

berayun,

Ombak

ukuran

sedang 19-24 mph

17-21 knots 6-9 ft

8-10.7 m/s

6

Strong

breeze

39-49 km/h 4-5.5 m Cabang

besar

bergerak

Ombak

besar mulai

terbentuk 25-31 mph

22-27 knots 9-13ft

10.8-13.8 m/s

7

Near gale

50-61 km/h 4-5.5 m Pohon-

pohon

bergerak

Laut mulai

bergolak 32-38 mph

28-33 knots 13-19 ft

13.9-17.1 m/s

8

Gale

62-74 km/h 5.5-7.5 m Ranting-

ranting

mulai patah

Gelombang

agak tinggi

dan lebih

panjang

47- 54 mph

41-47 knots 18-25 ft

20.8-24.4 m/s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 26: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

9

Lanjutan Tabel Skala Beaufort

Skala

Beaufort

Kategori Kecepatan

angin

Tinggi

gelombang

Kondisi

darat

Kondisi

laut

9

Strong gale

75-88 km/h 7-10 m Kerusakan

bangunan

mulai

muncul

Gelombang

tinggi

terbentuk

buih tebal

47-54 mph

41-47 knots 23-32 ft

20.8-24.4 m/s

10

Strom

89-102 km/h 9-12.5m Pohon

tecabut,

kerusakan

yang cukup

parah

Seluruh

permukaan

laut

memutih

55-63 mph

48-55 knots 29-41 ft

24.5-28.4 m/s

11

Violent

strom

103-117 km/h 11.5-16 m

Sangat

jarang

terjadi

kerusakan

yang nyebar

luas

Gelombang

amat sangat

tinggi,

penglihatan

terganggu

64-72 mph

56-63 knots 37-52 ft

28.5-32.6 m/s

12

Hurricane ≥ 118 km/h ≥ 14 m Udara

tertutup

penuh oleh

buih dan

percik air,

≥ 73 mph

≥ 64 knots ≥ 46 ft

≥ 32.7 m/s

2.5. Sensor Hall Effect A3144

IC 3144 merupakan jenis IC Sensor efek Hall non-latching(integrated Hall effect

non-latching sensor) dan memiliki spesifikasi on/off atau pulse. Saat terkena medan

magnet, sensor ini akan mengubah tingkat tegangan pada pin keluaran. IC 3144 memuat

pembangkit tegangan Hall untuk mendeteksi medan magnet, pembanding/comparator

untuk memperkuat tegangan Hall[8]. Sensor Hall effect A3144 memiliki tiga buah yaitu

masukkan positif, graound, dan output data ke Arduino. Pada gambar 2.3 menunjukkan IC

3144.

Gambar 2.3 IC 3144

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 27: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

10

Dimana kondisi yang diambil untuk mendapat data arah angin adalah saat sensor

mengenai sensor Hall Effect.Sensor Hall effect akan mengalami kondisi low saat mengenai

magnet dan kondisi high saat sensor Hall effect tidak mengenai magnet.Hasil keluaran dari

sensor ini berupa digital, jadi tidak memerlukan converter ADC untuk menghasilkan

keluaran digital.

2.5.1. Fitur dan spesifikasi

1. Temperatursuperior. Stabilitas untuk industri otomotif atau aplikasi.

2. 4,5 V sampai 24 V Operasi membutuhkan hanya sebuah pasokan yang tidak

diatur.

3. Open-Collector 25 mA dengan keluaran yang kompatibel dengan digital logic,

4. Perlindungan bateraireverse.

5. Aktifkan dengan magnet permanen kecil yang tersedia secara komersil.

6. Keandalan solid-state.

7. Ukuran kecil.

8. Tahan terhadap stres fisik.

2.6. Sensor Optocoupler

Isolator optik (Opto – Isolator) atau sering disebutdengan optocoupler adalah

rangkaian terpadu yang terdiri dari phototransistor dan LED (Light Emiting Diode)

kombinasi antara emitter dan detector[9]. Gambar 2.4 menunjukkan simbol Optocoupler

Gambar 2.4 Simbol Optocoupler

Optocoupler memiliki komponen LED (Light Emitting Diode) untuk memancarkan

cahaya infra merah (IR LED) dan Phototransistor digunakan untuk mendeteksi cahaya

infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.Oleh karena itu Optocoupler merupakan

gabungan dari LED infra merah dengan phototransistor yang terbungkus menjadi satu chip.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 28: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

11

Prinsip kerja Phototransistor :Jika antara Photodioda dan LED terhalang maka akan off

sehingga berlogika high. dan sebaliknya jika anatra photodioda dan LED tidak terhalang

maka akan on sehingga berlogika low.

Pada umumnya prinsip kerja phototransistor hampir sama dengan transistor. Arus

pada transistor dikalikan untuk memberi arus pada kolektor. Phototransistor juga memiliki

arus dapat dikendalikan oleh jumlah cahaya yang diterima, karena phototransistor

mempunyai dua kaki yaitu kolektor dan emitor. Terdapat macam-macam konfigurasi

common pada phototransistor pada Gambar 2.5.

(a) (b)

Gambar 2.5(a) Rangkaian Phototransistor Common Emitter Amplifier

(b) Rangkaian Phototransistor Common Collector Amplifier

Pada kedua common mempunyai perbedaan yaitu Common Emitter Amplifer(

keluaran rendah) jika ada cahaya maka akan berlogika dari 1 menuju 0, tetapiCommon

Collector Amplifier (keluaran tinggi)jika ada cahaya maka akan berlogika dari 0 menuju

1.Phototransistormempunyai fungsi sebagai saklar dan penguat. Perbedaan antara

Phototransistor dan Photodioda, dimana Photodioda lebih cepat dari Phototransistor dalam

hal frekuensi, jika di dalam penguat Phototransistor lebih tinggi dari Photodioda.

2.7. Komunikasi Serial

Antarmuka kanal serial lebih kompleks/sulit dibandingkan dengan antarmuka

melalui kanal parallel[10]. Hal ini disebabkan oleh:

1. Perangkat keras: Adanya proses konversi data pararel menjadi serial atau

sebaliknya menggunakan piranti tambahan yang disebut UART(Universal

Asynchronous Receiver/Transmitter).

2. Perangkat lunak: Lebih banyak register yang digunakan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 29: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

12

2.7.1. Kelebihan Komunikasi kanal serial

Di sisi lain, antarmuka kanal serial menawarkan berapa kelebihan dibandingkan

kanal paralel, antara lain;

1. Kabel untuk komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan denganparalel,

sehingga menyebakan gangguan pada kabel-kabel panjang labih mudah di atasi

pada komunikasi kanal.

2. Jumlah kabel serial lebih sedikit,karena hanya menggunakan 3 kabel yang terdiri

dari TXD (Saluran kirim),RXD (Saluran peneriman), dan Ground.

3. Banyaknya piranti saat ini menggunakan teknologi infra merah untuk komunikasi

data, hal ini peringirim data menggunakan komunikasi serial.

4. Untuk teknologi embedded sistem, banyak mikrokontroler yang dilengkapi dengan

komunikasi serial atau Serial Communication Interface (SCI).

2.8. Arduino UNO R3

Arduino merupakan sebuah platform yang bersifat open source, berbasis hardware

dan software yang fleksibel, di rancang untuk memudahkan para hobbi, desain dalam

membuat suatu objek[11]. Papan Arduino juga dapat diganti dengan mikrokontroler

atmega 8/Atmega 168 sesuai dengan kebutuhan pengguna.Pada Gambar 2.6 menunjukkan

papan Arduino Uno Atmega328/PdanGambar 2.7 menunjukkan deskripsi Pin Maaping

Atmega 168/328.

Gambar 2.6 Arduino UNO Atmega328/P

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 30: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

13

Gambar 2.7Pin Mapping Atmega 168/328[12]

2.8.1. Spesifikasi Arduino Uno R3

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada

ATmega328 Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 sebagai output

PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator Kristal, terdapat koneksi USB, power jack, ICSP

header, dan tombol reset[13]. Papan arduino uno memiliki beberapa pin diantaranya:

Serial pin 0 dan 1, external intterups pin 2 dan 3, PWM di pin 3, 5, 6, 9, dan 11, SPI pin

10, 11, 12, LED pin 13, dan TWI pin A4 dan A5. Ketika LED pin 13 berkedip bahwa

arduino di aktifkan dan saat di reset maka pin 13 juga akan berkedip. Terdapat fungsi pada

tiap pin diantaranya dan pada tabel 2.2 menunjukkan Karakteristik papan Arduino Uno.

Serial: terdapat di pin 0(Rx) dan 1(Tx), digunakan untuk menerima dan

mengirim serial data yang berupa tegangan TTL (5V dan 0V).

Ekternal interrupt: terdapat di pin 2 dan pin 3 yang digunakan untuk

interupsi baik itu rising atau falling edge.

Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11: untuk mengatur PWM(Pulse Width Modulator).

Keluaran berupa 8 bit PWM.

Pin A4 dan A5: berupa Serial Data(SDA) dan Serial Clock(SCL).

Tabel 2.2. Karakteristik Papan Arduino Uno

Mikrokontroler ATmega328

Teganga pengoperasian 5V

Tegangan input yang disarankan 7-12V

Batas tegangan input 6-20V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 31: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

14

Lanjutan Tabel Karakteristik Papan Arduino Uno

Jumlah pin I/O digital 14 (6 diantaranya menyediakan

keluaran PWM)

Jumlah pin input analog 6

Arus DC tiap pin I/O 40 mA

Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA

Memori Flash 32KB (ATmega328)

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

2.9. Pemrograman Arduino IDE

Pemrograman Arduino disebut integrated Development Environment(IDE).

Software arduino IDE adalah aplikasi cross-plaform ditulis dengan bahasa pemograman

Java.Maka hal ini dirancang untuk memudahkan pengguna yang baru mempelajari

mikrokontroler,termasuk di dalam perangkat lunak dengan kode dan juga dapat meng-

upload ke board Arduino dengan sekali perintah klik[14].Pada Gambar 2.8 menunjukkan

perangkat lunak Arduino IDE versi 1.6.8 tersebut.

Gambar 2.8 Perangkat lunak Arduino IDE Versi 1.6.8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 32: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

15

Perangkat lunak Arduino IDE di lengkapi dengan library C/C++, dan membuat

operasi input/output jauh lebih dipahami.Pengguna hanya perlu mendifinisikan dua fungsi

untuk membuat program yang dapat di jalankan pada papan Arduino Uno R3. Fungsi di

antaranya:

1. Setup() berfungsi berjalan satu kali pada awal dari sebuah program yang dapat

menginisialisasi masukkan dan keluaran pada papan Arduino.

2. Loop() berfungsi menon-aktifkan pada papan Arduino Uno R3 saat di eksekusi.

2.10. Komunikasi Serial Arduino

Komunikasi Serial Arduino Uno R3 menggunakan 2 buah pin serial 0(Rx) dan

1(Tx) pada papan Arduino Uno R3 yang terhubung Atmega328. Komunikasi ini

disediakan UART atau USART TTL (5volt).Papan Arduino Uno R3 dilengkapi dengan

Atmega16U2 yang memungkinkan pada komunikasi serialnya melalui USB dan muncul

sebagai Com Port Virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino

menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal. Perangkat lunak

Arduino termasuk serial monitor yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim

ke papan arduino. Led Rx dan Tx pada papan Arduino Uno akan berkedip ketika data

sedang dikirim melalui chip USB-toserial dan koneksi USB ke komputer. Atmega328 juga

mendukung komunikasi I2C dan SPI[13].

2.11. Jaringan Nirkabel

Jaringan nirkabel merupakan suatu jaringan yang menghubungkan dua piranti

untuk bertukar data tanpa media kabel, data pertukaran melalui gelombang cahaya atau

gelombang radio dengan frekuensi tertentu(Seperti Bluetooth pada laptop dan Hp) dan

bekerja pada frekuensi 2.4 GHz(802.11 b/g) atau 5GHz(802.11 a) yang dapat digunakan

untuk memehuni kebutuhan. Jaringan nirkabel memilki beberapa kegunaan, misalnya

pengguna bergerak dapat menggunakan telepon seluler untuk mengakses e-mail dan untuk

pengguna laptop bisa terhubung ke internet ketika di Ketera Api, kafe dan lainnya.

2.12. Wi-Fi

Wi-Fi adalah koneksi tanpa kabel yang menghubungkan jaringan komputer, seperti

ponsel yang mempergunakan teknologi radio sehingga pengguna dapat melakukan transfer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 33: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

16

data dengan cepat dan aman. Wi-Fi tidak hanya dapat digunakan untuk mengakses internet,

Wi-Fi juga dapat digunakan untuk membuat jaringan tanpa kabel baik di rumah maupun di

kantor-kantor dan pusat-pusat bisnis.Oleh karena itu banyak orang mengasosiasikan Wi-Fi

dengan “Kebebasan” karena teknologi Wi-Fi memberikan kebebasan kepada pemakainya

untuk mengakses internet atau mentransfer data dari ruang meeting, kamar hotel, kampus,

dan café-café.

2.13. Wi-Fi ESP8266

ESP8266 adalah sebuah modulSystem on Chip(SOC) yang memiliki kapabilitas

untuk terhubung dengan jaringan WIFI. ESP8266 memiliki firmware dan set AT

Command yang bisa diprogram dengan Arduino IDE.GPIO (General Port Input Ouput)

berfungsi mengakses pada sensor atau dihubungkan dengan Arduino, sehingga

memberikan kemampuan tambahan ke Arduino untuk bisa terhubung ke Wifi[15].

Kelebihan ESP8266 adalah memilki DEEP SLEEP MODE, sehingga penggunaan daya

akan relatif jauh lebih efisien. Ada beberapa tipe ESP8266 yaitu terdiri dari ESP8266-01

sampai ESP-12. ESp8266-01 memiliki beberapa pin yang terdiri dari Ground, UTXD,

CH_PD, GPI02, GPI00, RST, VCC, URXD. Gambar 2.9 Menunjukkan Modul ESP-01dan

Gambar 2.10 Menunjukan pin Out Esp8266.

Gambar 2.9 Modul ESP8266-01

Gambar 2.10 Pin Out Esp8266-01

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 34: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

17

Karakteristik ESP8266-01

1. 802.11 b/g/n.

2. Daya rendah 32-bit MCU terpadu.

3. 10-bit ADC terpadu.

4. TCP / IP protocol stack terpadu.

5. Saklar TR, balun, LNA, power amplifier dan matching network terpadu.

6. PLL, regulator, dan unit manajemen daya terpadu.

7. Mendukung keragaman antena.

8. Wi-Fi 2,4 GHz, mendukung WPA / WPA2.

9. Mendukungan mode operasi STA / AP / STA + AP.

10. Mendukungan fungsi smart link untuk kedua perangkat android dan iOS.

11. SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO.

12. STBC, 1 × 1 MIMO, 2 × 1 MIMO.

13. A-MPDU & A-MSDU agregasi & 0.4s guard interval.

14. Daya deep sleep<10uA, daya kebocoran arus <5uA.

15. Paket membangunkan dan mengirimkan<2ms.

16. Konsumsi daya standby<1.0mW (DTIM3).

17. +20 dBm daya keluaran dalam mode 802.11b.

18. Kisaran suhu operasi 40C ~ 125C.

19. FCC, CE, TELEC, Wi-Fi Alliance, dan SRS yang terjamin.

2.14. HTML

HTML(Hypetext Markup Language) merupakan suatu script dimana dapat

menampilkan informasi melalui internet. HTML juga merupakan bahasa pemograman

fleksibel dimana bisa meletakkan script dan bahasa pemogrman lainnya, seperti JAVA,

VB, C dan lainnya.Hypertext dalam HTML berarti dapat menuju ke suatu tempat, misalnya

halaman homepage lain, dengan cara memilih suatu link yang bisa digaris bawahi oleh

suatu gambar. Elemen pada HTML dapat difensikan sebagai suatu kode tertentu yang akan

menyediakan tempat untuk meletakkan beberapa kode didalamnya. Bahwa elemen

merupakan bagian besar yang terdiri dari banyak kode-kode yang disebut tag. Struktur

sebuah dokumen HTML diawali dengan tag <HTML> dan diakhiri tag</HTML>. Eleman

pada HTML dibagi menjadi dua bagian yaitu head dan body.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 35: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

18

1. Elemen<head>

bagian head merupakan bagian kepala, tempat untuk menuliskan keterangan

mengenai judul halaman web dan dokumen lainnya.

2. Elemen <body>

body merupakan bagian badan atau isi, tempat untuk menuliskan informasi yang

akan ditampilkan pada browser.

2.15. Protocol TCP/IP

TCP merupakan protocol yang didesain untuk melakukan fungsi-fungsi komunikasi

data pada jaringan komputer (LAN/WAN). Protokol TCP/IP menjadi protokol komunikasi

data yang fleksibel dan dapat dengan mudah diterapakan di setiap komputer dan interface

jaringan[16].Gambar 2.11 menunjukkan Model protokol TCP/IP.

Gambar 2.11 Model protokol TCP/IP

Pada gambar di atas merupakan layer yang terdiri dari:

1. Network link (Interface layer),layer ini bertanggung jawab pengiriman dan

meneriman data dari media fisik(kabel, serat optik, gelombang radio).

2. Network(Internet layer), Protokol dalam layer bertanggung jawab dalam

proses pengiriman ke alamat yang telah ditentukan. Pada layer ini terdapat 4

macam protokol yaitu: IP (internet Protokol), ARP (Address Resolution

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 36: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

19

Protokol), ICMP (Internet Control Message Protokol).DHCP (Dynamic

Configuration Protokol).

3. Transport layer, Protokol yang bertanggung jawab untuk mengadakan

komunikasi antara dua komputer. Pada layer ini terdapat dua protokol yaitu

:TCP (Transmission Control Protokol), UDP (Unser Datagram Protokol).

4. Aplication layer, pada layer terdapat aplikasi menggunakan Protokol

TCP/IP.

2.15.1. TCP(Transmssion Control Protokol)

TCP merupakan protokol yang bersifat connection oriented, reliable, byte stream

service.Connection oriented artinya sebelum proses tranmisi data terjadi, dua aplikasi TCP

harus melakukan pentukaran informasi. Reliablemenerapkan fitur deteksi kesalahan dan

tetransmisi. Sedangkan byte stream service artinya paket akan dikirimkan ke tujuan secara

berurutan.

2.16. Internet Protocol(IP)

Internet Protokol merupakan suatu address atau alamat dari sebuah user atau

pengguna yang berfungsi sebagai pengirim paket data ke alamat yang tepat, Oleh karena

itu Internet Protokol memegang peranan yang sangat penting dari jaringan TCP/IP. Karena

semua aplikasi jaringan TCP/IP pasti bertumpu kepada Internet Protocol agar dapat

berjalan dengan baik[17]. IP protocol mempunyai beberapa karakteristik, anatra lain:

a. Unreliable

Internet Protokol tidak menjamin datagram yang dikirm pasti sampai ke

tempat tujuan, namun protokol internet hanya melakukan usaha sebaik

mungkin untuk mengirimkannya.

b. Connectiorless

Dalam proses pengiriman paket datagram dari tempat asal tujuan, pengirim

dan penerima tidak melakukan perjajian terlebih dahulu.

2.17. IP Address

IP addres merupakan deretan angka biner antara 32 bit sampai dengan 128 bit yang

digunakan sebagaialamat indetifikasi untuk tiap komputer host jaringan intenet.Angka 32

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 37: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

20

bit digunakan untuk alamat IP address versi IPv4 dan pada angka 128 bit digunakan untuk

IP address versi IPv6 untuk menunjukan dalam dari komputer pada jaringan intenet

berbasis TCP/IP[18]. Ada beberapa jenis IP Addres, antara lain:

a. IPv4

IPv4 terdiri dari 32 bit yang bisa menampung seluruh host di dunia atau

melebihi 4 milyar host.

b. IPv6

IPv6berbeda dengan IPv4, dikarenakanIPv6 mempunyai 128 bit yang lebih

besar 4 kali lipat dari 4 milyar host.

2.17.1. Format IP address

Sebenarnya pengalamatan IP address menggunakan bilangan biner. Namun supaya

lebih mudah ditulis dan dibaca oleh manusia, maka IP address ditulis dengan bilangan 4

desimal yang masing-masing dipisahkan oleh titik.Format penulisan ini disebut

sebagai dotted-decimal notation. Setiap bilangan desimal merupakan nilai dari satu oktet

atau delapan bit alamat IP. Sebagai contoh adalah sebagai berikut:

192.168.1.1

Jika dikonversi menjadi bilangan biner adalah sebagai berikut:

11000000.10101000.1.1

Kelas IP address:

IP address dikelompokan dalam lima kelas, yaitu kelas A, B, C, D, dan E.

Perbedaannya terletak pada ukuran dan jumlah, IP address kelas A jaringan IP

address Kelas B digunakan untuk jaringan berukuran besar dan sedang. IP address Kelas

C untuk pembagian jaringan yang banyak, namun masing-masing jaringan memiliki

anggota yang sedikit. IP address Kelas D dan E juga didefinisikan, tetapi tidak digunakan

dalam penggunaan normal, kelas D diperuntukan bagi jaringan multicast, dan E untuk

Eksperimental.

Pembagian kelas IP addres didasarkan pada dua hal yaitu Network ID(Identitas

Jaringan) dan Host ID(Indentitas host dalam suatu jaringan) dari IP address. Gambar 2.12

menunjukkan kelas-kelas IP address.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 38: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

21

Gambar 2.12 Kelas-kelas IP addres

A. Kelas A

Format : 0nnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh.hhhhhhhh

Bit Pertama : 0

Panjang Net ID : 8 bit (1oktet)

Panjang Host ID : 24 bit (3 oktet)

Byte pertama : 0 127

Jumlah : 126 kelas A (o dan 127 dicadangkan)

Range IP : 1.xxx.xxx.xxx.sampai 126.xxx.xxx.xxx

Jumlah IP : 16.777.214 IP address pada setiap kelas A

B. Kelas B

Format : 10nnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh

3 bit pertama : 110

Panjang NetID : 24 bit

Panjang Host ID : 8 bit

Byte pertama : 192 - 223

Range IP : 192.0.0.xxx sampai 223.255.255.xxx

Jumlah IP : 254 IP address pada setiap kelas B

C. Kelas C

Format : 110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh

3 bit pertama : 110

Panjang Net ID : 24 bit

Panjang Host ID : 8 bit

Byte pertama : 192 - 223

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 39: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

22

Range IP : 192.0.0.xxx sampai 255.255.255.xxx

Jumlah IP : 254 IP address pada tiap kelas C

D. Kelas D

Format : 1110mmmm.mmmmmmmm.mmmmmmmm.mmmmmmmm

4 Bit pertama : 1110

Bit multicast : 28 bit

Byte Inisial : 224-247

Deskripsi : Kelas D adalah ruang alamat multicast

E. Kelas E

Format : 1111rrr.rrrrrrrr.rrrrrrrr.rrrrrrrr

4 bit pertama : 1111

Bit cadangan : 28 bit

Byte inisial : 248-255

Deskripsi : Kelas E adalah ruang alamat yang dicadangkan untuk keperluan

eksperimental

2.18. Web Server

Web server merupakan sebuah perangkat lunak yang bertanggung jawab untuk

menerima permintaan HTTP dari klien yang dikenal sebagai web browser, konten yang

diolah dan ditampilkan umumnya dalam bentuk HTML yang berisi teks, gambar, suara,

dan jenis data lainnya.Web server juga dikenal dengan istilah Hypertext Transfer Protocol

Daemon (HTTPD) atau HTTP server[19]. Web server juga mempunyai batas kapasitas

tertentu.Hal ini disebabkan karena hanya bisa menangani sejumlah koneksi tertentu pada

saat bersamaan dari sebuah klien untuk setiap alamat IP.

Fungsi Web Server:

Fungsi utama dari web server adalah untuk mentransfer atau memindahkan berkas

yang diminta oleh pengguna melalui protokol komunikasi tertentu.Oleh karena dalam satu

halaman web biasanya terdiri dari berbagai macam jenis berkas seperti gambar, video,

teks, audio, file dan lain sebagainya, maka pemanfaatan web server berfungsi juga untuk

mentransfer keseluruhan aspek pemberkasan dalam halaman tersebut, termasuk teks,

gambar, video, audio, file dan sebagainya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 40: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

23

Fitur-fitur standar web server adalah :

1. HTTP

2. Logging

3. Virtual Hosting

4. Pengaturan Bandwidth

5. Otektifikasi

6. Kompresi Konten

7. HTTPS

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) adalah protokol yang digunakan oleh web

server dan web browser untuk dapat berkomunikasi antara satu sama lain. Sedangkan

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) adalah merupakan versi aman (secure) dari

HTTP.Protokol HTTP menggunakan port 80 dan protokol HTTPS menggunakan port 443.

Cara kerja Web Server:

Pada saat client (browser) meminta data web page kepada server, instruksi

permintaan data oleh browser tersebut akan dikemas di dalam TCP yang merupakan

protokol transport dan dikirim ke alamat Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) dan

atau Hyper Text Transfer Protocol Secure (HTTPS). Data yang diminta dari browser ke

web server disebut dengan HTTP request yang kemudian akan dicarikan oleh web server

di dalam komputer server. Jika ditemukan, data tersebut akan dikemas oleh web server

dalam TCP dan dikirim kembali ke browser untuk ditampilkan. Data yang dikirim dari

server ke browser dikenal dengan HTTP response. Jika data yang diminta oleh

browser tersebut ternyata tidak ditemukan oleh web server, maka web server akan menolak

permintaan tersebut dan browser akan menampilkan notifikasi error 404 atau Page Not

Found.

2.19. Web Browser

Web browser merupakan sebuah software aplikasi yang memungkinkan pengguna

menampilkan dan berinteraksi dengan text, gambar, video, musik. Web browser

berinteraksi dengan web server dengan menggunakan protokol Hypertext Transfer

Protocol(HTTP) untuk menampilkan halaman web[20]. HTTP akan mengijikan browser

web untuk memberikan informasi ke web server seperti mengambil halaman web dari web

server.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 41: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

24

Fungsi Web Browser:

A. Caching

Berfungsi untuk mereduksi pengguna bandwith.

B. Authentication

Authentication adalah proses verifikasi untuk memastikan keamanan jaringan di

perangkat nirkabel agar kompatibel dan sesuai dengan jaringan nirkabel

operator seluler.

C. State High Maintenance

State High Maintenance adalah sebuah mekanisme untuk memastika bahwa

web browser tetap stabil.

D. Requsting supporting data item

Berfungsi untuk meminta item yang mendukung data yang diminta oleh user.

E. Tacking action in reponses to other header and status code

Jika dalam mengujungi suatu situs, komputer akan meminta data dari server

melalui HTTP. Sebelum halaman yang diminta akan ditampilkan dalam

browser, web server akan mengirimkan header HTTP yang memiliki kode

status. Kode status merupakan penyedia informasi tentang status permintaan.

F. Rending complex object

Rending complex object adalah proses pengumpulan semua yang ada dalam

halaman web serta efek-efek yang ada didalamnya.

G. Dealing with error condition

Handing atau penangan error yang terjadi.

Cara Kerja Web Browser:

Sebelum mengakses web, client atau pengguna harus bias mengoperasikan web

browser sebagai alat untuk bias masuk ke dunia maya. Client/user mengetikkan sebuah

alamat web didalam browser yang digunakan. Setelah menekan tombol ernter atau klik

tanda search pada web browser yang digunakan, web browser tadi mengirim sebuah

permintaan atau request ke web server melalui protokol-protokol yang diperlukan.

Setelah itu menerima permintaan dan mencari halaman web atau web file yang ada

didalam server yang direquest. Setelah didapatkan, server akan mengirimkan kembali web

file yang diminta ke user melalui protokol HTTP respone ke web browser yang digunakan

user. Selanjutnya user bisa memakai web file yang diterimanya.Selain itu, antara computer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 42: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

25

client dan web server harus terhubung dan memiliki IP address, tujuannya agar pengiriman

permintaan web file dan mengirimkan permintaan kembali tidak mengalami salah address.

Gambar 2.13 menunjukkan cara kerja web browser

Gambar 2.13 Cara kerja web browser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 43: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

26

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Proses Kerja Sistem

Gambar 3.1 Diagram blok peracangan

Pada Gambar 3.1 menunjukkan Diagram blok perancangan. Alat ukur ini terdiri

dari dua buah sensor yaitu untuk alat penunjuk arah angin menggunakan sensor Hall Effect

A3144 dan untuk alat mengukur kecepatan angin menggunakan sensor optocoupler.

Sensor Hall Effect terdapat IC berjumlah 8 buah, setiap sensor akan terbaca bila sirip

bekerja saat terkena angin dan menghasilkan kondisi high atau low, kemudian dibaca dan

diolah di dalam Arduino Uno. Sensor optocoupler akan ikut berputar sesuai dengan

putaran wind cup dan akan menghasilkan pulsa, kemudian dibaca dan diolah di dalam

Arduino Uno.

Hasil semua data akan diolah di Arduino IDE kemudian dikirim menggunakan

modul wi-fi ESP8266, dan akan menampilkan data yang diterima ke Android maupun

laptop dengan cara membuka browser (Web).

3.2. Perancangan Perangkat Keras

3.2.1. Sensor Arah Angin

Pada sistem pembacaan arah mata angin menggunakan komponen IC 3144 dan

resistor 10 kOhm. Dalam IC 3144 dan resistor ini akan diolah di dalam Arduino Uno

Wind vane

Wind cup

Sensor Hall Effect A3144

Sensor Optocoupler

Android/

laptop

Arduino

Uno R

Wi-fi

ESP826

6

Web Server

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 44: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

27

berupa tegangan masukkan 5 V dan ground dan 8 output. Gambar 3.2 Menunjukkan

Rangkaian Sensor arah angin.

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor arah angin

Pada saat sensor arah angin terkena hembusan angin maka sensor arah angin akan

bergerak dan mendeteksi atau menunjukkan arah angin yang diinginkan. Sensor arah angin

akan menghasilkan pulsa digital TTL yaitu yang berlogika “0” atau “1”. Jika saat “0” tidak

akan mendeteksi dan sebaliknya jika saat “1” akan mendeteksi.

Tabel 3.1 Hasil Data

Derajat U TL T TG S BD B BL

0 1 0 0 0 0 0 0 0

45 0 1 0 0 0 0 0 0

90 0 0 1 0 0 0 0 0

135 0 0 0 1 0 0 0 0

180 0 0 0 0 1 0 0 0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 45: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

28

Lanjutan Tabel Hasil Data

Derajat U TL T TG S BD B BL

225 0 0 0 0 0 1 0 0

270 0 0 0 0 0 0 1 0

315 0 0 0 0 0 0 0 1

PadaTabel 3.1 menunjukkan hasil data.Dimana tata letak 8 IC 3144 dan resisitor

10kohm makan dibuat untuk 8 arah angin yaitu: utara, timur laut, timur, tenggara, selatan,

barat daya, barat, barat laut dan jarak tiap-tiap sensor sekitar 3 cm danlebar magnet 1 cm,

jik asaat magnet ditengah antara sensor maka sensor akan mendeteksi sebelumnya. Letak

sensor tersebut mengikuti sudut arah mata angin sebenarnya, 0°(utara), 45°(timur laut),

90°(timur), 135°(tenggara), 180° (selatan), 225°(barat daya), 270° (barat), 315° (barat

laut). Gambar 3.3menunjukkan Arah mata angin

Gambar 3.3 Arah mata angin

3.2.2. Sensor Kecepatan Angin

Perancangan alat untuk mengukur kecepatan angin terdiri dari piringan yang

mempunyai 22 celah dan sensor optocoupler untuk menghasilkan pulsa. Piringan ini akan

berputar jika angin yang bergerak mengenai baling-baling yang terpasang pada piringan

tersebut dengan kecepatan angin tertentu. Gambar 3.4 menunjukkan piringan encoder dan

sensor optic tersebut, Gambar 3.5 menunjukkan kecepatan angin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 46: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

29

Gambar 3.4 Piringan encoder dan sensor optic

Gambar 3.5 Sketsa Kecepatan angin

Ketika anemometer tertiup oleh angin, maka baling-baling mangkok akan bergerak

pada anemometer. Semakin besar angin maka akan semakin cepat pula putaran yang

dihasilkan oleh mangkok. Hasil dari sensor kecepatan angin berupa pulsa digital yaitu

berlogika”0” atau “1”.

3.2.3 Arduino Uno

Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler yang di dalamnya terdapat IC

Atmega328 atau bisa menggunakan Atmega 8 dan Atmega 168 bedasarkan sesuai

kebutuhan. Dalam papan Arduino Uno terdapat port atau pin yang banyak digunakan untuk

masukkan dan keluaran pada sensor maupunwi-fi ESP8266. Padagambar 3.6 menunjukkan

tampak atas papan Arduino. Dalam penelitian ini masukkan dankeluaran port ditunjukkan

pada tabel 3.2 tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 47: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

30

Gambar 3.6 Tampak Atas papan Arduino Uno

.Tabel 3.2 Pembagian port pada Arduino Uno R

No Nama Kaki Yang digunakan Keterangan

1 Sensor Arah angin PIN 3 Sebagai Masukkan

PIN 4 Sebagai Masukkan

PIN 5 Sebagai Masukkan

PIN 8 Sebagai Masukkan

PIN 9 Sebagai Masukkan

PIN 10 Sebagai Masukkan

PIN 11 Sebagai Masukkan

PIN 12 Sebagai Masukkan

2 Sensor Kecepatan angin PIN 2 Sebagai Masukkan

3 Wi-fi ESP8266 PIN 6 Sebagai Masukkan

PIN 7 Sebagai Masukkan

Dengan pembagian port seperti diatas diharapakan tidak terjadinya tabrakan di

dalam port, dikarenakan setiap port memiliki fungsi masing-masing untuk program yang

ada.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 48: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

31

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

3.3.1. Diagram alir Utama Pengiriman Data

Pada gambar 3.7 Menujukkan diagram alir keseluruhan proses pemrograman.

Setelah mulai, program melakukan inisialisasi terhadap port-port mikrokontroler yang

digunakan untuk proses bekerjanya alat. Pertama menghubungkan ke access point pada

jaringan wi-fi agar dapat terkoneksi. Kedua dan ketiga melakukan pemrograman pada alat

arah angin dan alat kecepatan angin supaya sensor dapat terbaca. Kemudian melakukan

pemrograman pada alat ESP8266 agar mendapatkan IP yang dibutuhkan dan selajutnya

mengirim data ke web browser dan ditampilkan hasil data tersebut.

3.3.2. Diagram Alir Subrutin Arah Angin

Melakukan pemrograman di Arduino IDE agar sensor dapat terbaca sesuai nama

arah yang sudah di tetapkan dan tidak mengambil data sampling. Gambar 3.8

Menunjukkan diagram alir dari proses pengolahan data Arahangin.

3.3.3. Diagram Alir Subrutin Kecepatan Angin

Melakukan pemrograman di Arduino IDE agar sensor terbaca. Dimana sensor

kecepatan angin menggunakan setiap perubahan pulsa high atau low untuk menghasilkan

data.Pengolahan data kecepatan angin akan dibandingkan dengan hasil alat anemometer

digital. Gambar 3.9 Menunjukkan diagram alir dari proses pengolahan data kecepatan

angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 49: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

32

Mulai

Inisalisasi Port Masukkan

Proses data arah angin

Proses data kecepatan

angin

Sambungkan ke Access Point

Mendapatkan IP addres

Data dikirim Web

Tampilan di Web

Selesai

Mulai

Baca Sensor

Arah angin

Data dikirim

Selesai

Gambar 3.8 Diagram alir proses

pengolahan data arah angin

Gambar 3.7 Diagram alir

keseluruah proses Pemograman

Mulai

Selesai

Gambar 3.9 Diagram alir proses

pengolahan data Kecepatan angin

Data dikirim

Baca sensor

kecepatan angin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 50: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

33

3.3.4. Alur Proses Koneksi dan Pengiriman Data

Mulai

Sambungkan Wifi

Access Point

Membuka web

browser

Memasukkan

IP addres

Browser

mengirim HTTP

Menerima

Server

Sudah

diterima

Server

HTTP: Web

Page Dikirm

HTTP: File Not

Found

BelumTer

konek

A

A

Browser menerima data

yang diolah

Selesai

Data

Ditampilkan di

Android/laptop

No

Yes

Yes

No

B

B

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 51: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

34

3.3.5. User Interface

Dalam mendesain tampilan Web yang digunakan User Interface pada penelitian ini.

Maka hal ini harus menggunakan HTML sebagai bahasa pemograman web dasar.

Gambar 3.10 Rancangan tampilan Web

Pada gambar 3.10 menunjukkan Rancangan tampila Web.Terdapat 2 informasi tentang

Kondisi Angin Terkini yang terdiri dari Arah Angin dan Kecepatan Angin, dimana arah

angin dan kecepatan angin menyampaikan hasil data pada lokasi tersebut. Untuk update

data pengiriman ke web tiap 10 detik.

Kondisi Angin Terkini

ArahAngin : Selatan (E)

KecepatanAngin : 1.23 (m/s)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 52: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

35

BAB IV

PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan Sistem Monitoring Pengukuran data

Arah dan Kecepatan menggunakan jaringan Wi-Fi ESP8266, yang terdiri hasil peracangan

hardware, pengujian tiap sensor arah dan kecepatan angin, serta pengujian modul

ESP8266-01 dengan Arduino UNO. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh

untuk memperlihatkan kemampuan perangkat keras dan perangkat lunak yang dirancang

dapat bekerja dengan baik atau tidak. Dari data-data tersebut dapat dilakukan analisis

kinerja perangkat secara keseluruhan berdasarkan pengujian dari masing-masing subsistem

untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat serta kemudian dapat digunakan untuk

mengambil kesimpulan akhir terhadap perangkat tersebut.

4.1. Hasil Perancangan Handware

Hasil perancangan ini terdiri dari handware yang terdiri dari Arduino Uno, modul

ESP8266-01 dan sensor arah dan sensor kecepatan angin. Hasil dari rangkian hardware ini

digunakan untuk sistem monitoring ditunjukkan pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. Rangkian hardware

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 53: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

36

4.2. Pengujian Sensor

Pengujian sensor dilakukan untuk mendapatkan nilai baca sensor mendekati nilai

akurasi yang baik. Untuk hasil baca sensor arah saat low akan terdeteksi dan hasil baca

sensor kecepatan dibandingkan dengan hasil alat anemometer digital, untuk mengetahui

keakurasian sensor. Hasil pengujian diperoleh sensor yang telah diakurasi kemudian

digunakan pada perangkat.

4.2.1. Sensor Arah Angin

Sensor Arah yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan modul sensor Ic

A3144 yang berjumlah 8 dengan tegangan 5volt. Sensor ini dapat digunakan untuk

mengetahui arah angin. Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan cara mengetahui mata

arah angin yang terdeteksi pada tiap-tiap sensor. Pada gambar 4.2. menunjukkan sensor

arah.

Gambar 4.2 Sensor arah

Pada penelian ini bahwa sensor arah menggunakan Arduino Uno sebagai input untuk

menjalankan program di dalam Arduino IDE. Untuk setiap input yang masuk ke Arduino

ESP8266 terlebih dahulu di inisialisasi sesuai dengan nama sensor pada tabel 4.1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 54: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

37

Tabel 4.1 Inisialisasi nama sensor arah

NO Arah PIN Arduiono

1 Utara 3

2 Timur laut 4

3 Timur 5

4 Tenggara 8

5 Selatan 9

6 Barat Daya 10

7 Barat 11

8 Barat laut 12

Tabel 4.1 adalah keterangan koneksi input Arduino Uno yang terhubung dengan

nama tiap sensor. Berdasarka diatas, misalnya Utara terhubung dengan pin 3 dan Timur

laut terhubung dengan pin 4 dan begitu pula pembacaan selanjutnya terdapat pada tabel

tersebut. pada input tersebut akan di inisialisasi pada program IDE.

Gambar 4.3 Inisialisasi nama input Arduino IDE

Gambar 4.4 Inisialisasi pin input pemograman Arduino IDE

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 55: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

38

Inisialisasi berisi tentang pendefinisian dari fungsi dan variable yang digunakan

dalam proses pengeoperasian program. Inisialisasi nama input pada program Arduino IDE

dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 adalah inisialisasi pin input yang terdapat

pada pemograman Arduino IDE.

4.2.2. Sensor Kecepatan Angin

Pada alat anemometer ini menggunakan sensor optocoupler dan LM393 sebagai

komparator, dan tegangan 5Volt. Pada gambar 4.5 menunjukkan sensor anemometer.

Untuk persamannya dapat dilihat dari pada Gambar 4.6 adalah program Arduino IDE

untuk inisialisasi nilai masukan persamaan.

Gambar 4.5 Sensor Anemometer

Gambar 4.6 inisialisasi nilai masukan dan rumus perhitungan

Pada pemograman Arduino IDE untuk insialisasi nilai masukkan persamaan agar dapat

mengetahui kecepatan angin sedang maupun angin keras. Dari hasil pengujian pengukuran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 56: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

39

sensor optocoupler dan alat anemometer digital dapat dilihat pada Tabel 4.2. Dimana hasil

pengujian ini menggunakan kipas blower pada gambar 4.7

Gambar 4.7 Kipas Blower

Spesifikasi AXIAL FAN BLOWER

1. TYPE : RT 1200 Belt Driver

2. POWER : 15 HP

3. VOLUME : 2250 m3/m

4. SPEED : 1450 RPM

5. PHASE : 3/60 Hz

6. STP : 30 mmAq

7. VOLT : 380

8. IP55

Spesifikasi 3 PHASE INDUCTION MOTOR

1. FRM/TYPE : 100M

2. POWER : 15 HP

3. VOLTAGE : 380 Vac

4. SPEED : 1450 RPM

5. CLASS : F/IP 55/ S1

6. 60 HZ

7. 4 POLE

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 57: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

40

Tabel 4.2. Hasil Sensor Optocoupler dengan Anemometer

No Frekuensi

(Hz)

Jarak

(cm)

Hasil Sensor

Optocoupler(m/s)

Hasil sensor

Anemometer(m/s)

ERROR%

1 10 30 1.34 1.6 19.402

2 12 30 2.01 2 0.497

3 14 30 2.51 2.1 16.334

4 16 30 3.5 3.8 8.571

5 18 30 4.12 4.3 4.368

6 20 30 4.5 4.7 4.444

7 22 30 5.025 5.4 7.462

8 24 30 6.285 6.2 1.352

9 26 30 6.535 6.5 0.535

10 28 30 7.29 7 3.978

11 30 30 7.79 7.6 2.439

12 32 30 8.04 8 0.497

13 34 30 8.545 8.7 1.813

14 36 30 9.05 9 0.552

15 38 30 9.3 9.3 0

16 40 30 9.55 9.8 2.617

Dari hasil Sensor Optocoupler dan Anemometer digital, dapat dibuat dalam bentuk

grafik untuk memperoleh nilai persamaan dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Hasil Grafik data

Dari grafik diatas (Gambar 4.8.) dapat diambil persamaan dengan bantuan Excel

pada format trendline. Pada trendline options dipilih linear dan centang display Equation

on char untuk menampilkan hasil persamaan dan display R-squared value on char untuk

mengetahui nilai kepresisian yang didapat. Terlihat bahwa nilai R2 = 0,993, ini

menunjukan bahwa sensor dapat bekerja dengan baik. Nilai skala presisi memiliki

y = 0,9894x + 0,1013R² = 0,9934

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Has

il A

ne

mo

me

ter

Dig

ital

(m

/s)

Hasil Sensor Optocoupler (m/s)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 58: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

41

jangkauan -1, 0, 1. Jika nilai R2 mendekati nilai 1 maka nilai presisinya baik, namun jika

nilai R2 mendekati nilai 0 maka nilai presisinya buruk, dan jika nilai R2 mendekati nilai -1

maka nilai presisi berkebalikan dari nilai presisi yang sebenarnya.

4.3. Pengujian Wi-Fi ESP8266-01

Proses pengiriman data arah dan kecepatan ke web browser menggunakan modul

Wi-Fi ESP8266, dalam penelitian ini menggunakan Wi-Fi ESP8266-01. ESP8266-01 ini

dihubungkan dengan Arduino UNO untuk menjalankan perintah AT Command melalui

serial monitor. Pada Gambar 4.9. dapat menujukakan ESP8266-01 yang terhubung secara

serial dengan Arduino UNO.

Gambar 4.9 ESP8266-01 yang terhubung secara serial dengan Arduino UNO

4.3.1. AT Command

Perintah AT Command digunakan untuk mengatur ESP8266. Perintah ini dapat

mulai dari restart hingga pengaturan komunikasi, ESP8266 juga digunakan sebagai acces

point (AP) hingga sebagai client dalam suatu jaringan nirkabel. Dalam penelitian ini AT

Command untuk mengatahui karakteristik dan respon ESP terhadap masukan perintah AT

Command.

Pada pengujian ini, perintah AT Command akan dimasukan kedalam program

Arduino IDE, sehingga tidak perlu memberikan perintah AT Command pada serial

monitor. Fungsinya adalah untuk menerima data dari sensor arah dan sensor Optocoupler

untuk ditampilkan pada web browser. Pada pengujian ini dilakukan dengan pengujian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 59: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

42

ESP8266-01 sebagai AP, dimana Android atau browser lainnya akan terhubung pada

ESP8266.

4.3.2 Pemrograman ESP8266 sebagai Acces Point

Pada pengujian ini, ESP8266 diatur sebagai Access Point (AP), sedangkan perangkat

browser seperti Android sebagai client. Untuk sketch program Arduino IDE nya dapat

dilihat pada Gambar 4.10 di bawah ini.

Gambar 4.10. Sketch Arduino IDE ESP8266-01

Pada Gambar 4.10. menunjukkan bahwa Arduino membutuhkan berkas software

serial. Komunikasi antara ESP8266 dengan Arduino UNO menghubungkan pin Tx dan Rx

pada ESP8266 masing-masing terhubung pada pin 6 dan pin 7 pada Arduino UNO. Untuk

perintah AT Command dimasukan pada sketch program Arduino IDE, dapat dilihat pada

Gambar 4.11 di bawah ini

Gambar 4.11. Perintah AT Command ESP8266

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 60: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

43

Pada Gambar 4.11. menunjukkan pengaturan ESP8266 dengan memberi perintah AT

Command pada sketch program Arduino IDE. Setelah diatur sebagai access point (AP),

maka Arduino UNO akan bekerja secara rutin dengan mengolah hasil baca dua sensor

digital. Kedua sensor itu, yaitu sensor arah dan sensor Optocoupler. Jika terkoneksi dengan

AP ESP8266 dan mengakses pada web browser dengan memberikan alamat 192.168.4.1

maka secara auto refresh Arduino UNO melalui ESP8266 mengirim hasil baca sensor arah

dan sensor kecepatan. Untuk lebih jelasnya sketch program dapat dilihat pada Gambar

4.12.

Gambar 4.12. Program Arduino IDE Untuk Rutin Jika ada Refresh Web dengan Alamat

192.168.4.1

Hasil dari sketch program Arduino IDE untuk ESP8266 sebagai AP dengan

pengiriman data sensor dapat dilihat pada serial monitor. Dimana mikrokontroler dapat

bekerja dengan baik. Pada Gambar 4.13. dapat dilihat respon dari ESP8266 pada serial

monitor dan Gambar 4.14. Wi-Fi ESP8266-01 terkoneksi Android dan Gambar 4.15.

adalah respon pada serial monitor saat ada yang akses web dengan alamat 192.168.4.1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 61: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

44

Gambar 4.13. Respon ESP8266-01 pada Serial Monitor

Gambar 4.14. Wi-Fi ESP8266-01 terkoneksi dengan Android

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 62: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

45

Gambar 4.15. Respon pada Serial Monitor Saat Akses Web 192.168.4.1

4.4. Tampilan data ke Web Browser

Hasil dari pengujian ini, dapat dilihat pada Gambar 4.16. dimana pengiriman data

melalui modul WiFi ESP8266 Seri 01 ke Android dapat dilakukan dengan baik.

Pengiriman hasil sensor arah dan sensor Optocoupler ke web server yang terkoneksi pada

AP ESP8266 membutuhkan waktu tunda yang masih dalam jangkauan, yaitu mengalami

delay 2 hingga 5 detik. jadi untuk melihat data selajutnya di web browser maka harus

menunggu sekitar 10 detik.

Gambar 4.16 Hasil Pengiriman Data Sensor pada Web Browser dengan IP 192.168.4.1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 63: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

46

4.5. Pengujian Jangkaun Wi-Fi

Dalam hal ini kemampuan modul ESP8266-01 yang terhubung ke Arduino Uno

untuk memancarkan wifi dan dapat diterima oleh Android sangatlah penting. Jangkuan

jarak pancar ini dipengaruhi lokasi tempat pengambilan data. Pada lokasi pengambilan data

didalam ruangan yang penuhi dengan meja atau tersekat oleh suatu dinding. Pada jangkuan

wifi menjadi dekat di karenakan gelombang terhalang oleh berbagai benda yang ada di

ruangan. Tabel 4.3 menunjukkan hasil jangkuan jarak wifi dan kekuatan wifi. Gambar 4.17

menunjukkan hasil grafik jarak dengan kekuatan wifi

Tabel 4.3.Hasil jangkuan jarak wifi dan kekuatan wifi

No Jarak

(meter)

Kekuatan wifi

(dbm)

Data kirim Sinyal

1 1 -45 Data diterima 4

2 2 -52 Data diterima 4

3 3 -60 Data diterima 3

4 4 -60 Data diterima 3

5 5 -64 Data diterima 3

6 6 -67 Data diterima 3

7 7 -69 Data diterima 3

8 8 -73 Data diterima 2

9 9 -74 Data diterima 2

10 10 -72 Data diterima 2

11 11 -80 Data diterima 1

12 12 -76 Data diterima 2

13 13 -81 Data diterima 1

14 14 -82 Data diterima 1

15 15 -83 Data tidak diterima 0

Gambar 4.17 Grafik Jarak dan dBm

-100

-80

-60

-40

-20

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

keku

atan

w

ifi(

dB

m)

jarak (meter)

Data tidak diterima

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 64: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

47

Dalam gambar diatas bawah pengujian ini untuk mengetahui berapa jauh jangkaun

wifi saat mengirim data sensor ke web browser. Jika pengiriman data ini semakin jauh

jarak android dengan wifi ESP8266 maka kekuatan wifi akan besar dan sebaliknya jika

jarak android dengan wifi ESP8266 semakin dekat maka kekuatan wifi akan kecil. Jadi

pada pengujian ini semakin kecil kekuatan wifinya maka semakin baik saat pengiriman.

Pada pengujian ini menggunakan aplikasi WiFi Overview 360.

4.6. Analisis kinerja perangkat secara keseluruhan

Dari penlitian ini bahwa kinerja setiap perangkat keras dan perangkat lunak sangat

baik. Pada alat sensor arah dapat mendeteksi tiap sensor yang dipasang membentuk arah

kompas, sensor arah ini mempunyai 8 arah yaitu Utara, timur laut, timur, tenggara, selatan,

barat daya, barat, barat laut, dan untuk alat sensor Optocoupler bekerja dengan baik, saat

pengujian sensor ini menggunakan alat kipas blower. Hasil pengujian ini dapat mengetahui

kecepatan angin dengan maksimal 9,55 m/s. alat sensor optocoupler dikalibrasi dengan alat

anemometer digital agar mendapatkan nilai yang persisi. Untuk modul ESP8266-01 dapat

bekerja baik dan maupun saat mengirim data ke web browser, untuk pemancaran Wi-Fi

memiliki jangkuan jarak terbatas. Web browser dapat menerima dengan baik dan untuk

pengiriman data membutuhkan waktu. Gambar 4.18 menujukkan Perangkat keras

keseluruhan

Gambar 4.18 Perangkat keras keseluruhan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 65: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan pengujian pada tiap sensor, penelitian ini dapat

menarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Dapat mengetahui arah angin yang benar dan kecepatan angin yang maksimal.

2. Sistem ini dapat mengirim data melalui wifi ESP8266 dengan jarak 14 meter.

3. Data hasil sensor dapat diketahui dari Android/laptop dengan membuka web

browser.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil implementasi yang diperoleh, untuk pengembangan lebih lanjut

ada saran agar sistem monitoring pengukuran arah dan kecepatan melalui jaringan wi-fi ini

dapat bekerja dengan baik.

1. Pada project sensor arah terjadi kesalahan dalam membuat 8 arah angin secara

konstan, permasalah ini mungkin dapat diselesaikan dengan membuat 8 arah angin

secara otomatis agar dapat mengetahui arah saat di uji diberbagai tempat.

2. Untuk penampilan data ke web, semoga kedepannya dapat membuat tampilan pada

web yang lebih baik.

3. Pemilihan hardware pemancar Wi-Fi masih dalam jangkaun jarak terbatas, semoga

kedapannyapancaran Wi-Fi lebih jauh lagi sehingg apengguna dapat menggunakan

lebih makasimal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 66: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

49

DAFTAR PUSTAKA

[1] Azlina, Maya., 2013,Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin dan Penunjuk Arah

Angin Berbasis Mikrokontroler AT-Mega 8535, (Skripsi), Jurusan Fisika,Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Sumatera Utara, Medan.

[2] BNPB., 2014, Info Bencana Edisi Desember 2014.

http://bnpb.go.id/uploads/publication/1069/Info_Bencana_Desember.pdf,Diakses

23 September 2016.

[3] Melas, Alvon., 2014,Purwarupa Sistem Peringatan Dini Bencana Alam Angin

Putting Beliung Berdasarkan Kecepatan Angin Berbasis Jaringan Kabel.

(TugasAkhir). Program Studi D3 Elektronika dan Instrumentasi Sekolah Vokasi

Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.

[4] Wijayanti, D., Rahmawati, E., danSucahyo, I., 2015, Rancang Bangun Alat Ukur

Kecepatan Dan Arah Angin Berbasis Arduino Uno atmega 328p, Jurusan Fisika,

FMIPA, UNESA, Jurnal Inovasi Fisika Indonesia Volume 04 Nomor 03, hal 150 –

156.

[5] http://www.ilmudasar.com/2016/11/Pengertian-Fungsi-Karakteristik-Faktor-

Macam-Jenis-Angin-adalah.html, diakses 25 januari 2017

[6] Fadholi., Akhmad., 2013, Analisis Komponen Angin Landas

Pacu(Runway)Bandara Depati Amir Pangkal pinang., vol. 13, No. 2, 45-53.

[7] http://www.metoffice.gov.uk/media/pdf/4/4/Fact_Sheet_No._6_-

_Beaufort_Scale.pdf, diakses 26 Januari 2017

[8] http://www.elecrow.com/download/A3141-2-3-4-Datasheet.pdf, diakses 17

November 2016.

[9] Banodin., Rizal., 2011, ALAT PENUNJUK ARAH ANGIN DAN PENGUKUR

KECEPATAN ANGIN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89C51 (TugasAkhir).

Jurusan Teknik Elektro,Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.

[10] http://luckyhermanto.dosen.narotama.ac.id/files/2011/10/konsep-komunikasi-

serial.pdf, diakses 14 Oktober 2016

[11] Ariyanto., Luluk., 2016, SISTEM DATA LOGGER KINCIR ANGIN PROPELER

BERBAHAN KAYU.(Skripsi).Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Sains danTeknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 67: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

50

[12] http://www.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/pdf/241077/ATMEL/ATMEGA328P.html, diakses 14 Oktober 2016

[13] https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno,diakses 20Oktober 2016.

[14] Resptia., Sambu, 2016, SISTEM AKUSISI DATA KINCIR ANGIN PROPELER

BERBAHAN KAYU. (Skripsi).Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Sains

danTeknologi, UniversitasSanata Dharma Yogyakarta.

[15] http://www.sinauarduino.com/artikel/esp8266/, diakses 5 Desember 2016

[16] Susanti., Tinaningrum, 2010, ANALISA KEHANDALAN JARINGAN VSAT

DIJINJAU DARI DELAY, DATA RATE DAN SERVICE LEVEL. (Skripsi).Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

[17] http://www.pintarkomputer.net/2016/02/pengertian-internet-protokol-ip-

beserta.html, diakses 9 Desember 2016

[18] http://www.patartambunan.com/pengertian-ip-address/diakses 20 Desember 2016

[19] http://digilib.unila.ac.id/16644/88/BAB%20II.pdf, diakses 1 Januari 2017

[20] http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/126459-R030836-Implementasi%20web-

Literatur.pdf, diakses 3 Januari 2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 68: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

LAMPIRAN

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 69: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L2

Pemrograman Arduino IDE

#include <SoftwareSerial.h>

#define DEBUG true

#define utara 3

#define tl 4

#define timur 5

#define tenggara 8

#define selatan 9

#define bd 10

#define barat 11

#define bl 12

SoftwareSerial esp8266(6,7); // make Tx Arduino line is pin 6, make Rx Arduino line is

pin 7

/*inisialisasi*/

const float pi = 3.14159265; //nilai phi

int periode = 1000; //hitung sampling perberapa detik

int radio = 80; // Distance from center windmill to outer cup (mm)

int jumlahcelah = 22; // jumlah celah sensor

/*nilai awal variabel*/

unsigned int hitung = 0; // B/W counter for sensor

unsigned int RPM = 0; // Revolutions per minute

float kecepatanangin = 0; // Wind speed (m/s)

void setup()

{

Serial.begin(115200);

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 70: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L3

esp8266.begin(115200);

pinMode(2,INPUT);

digitalWrite(2, HIGH);

pinMode(utara,INPUT_PULLUP);

pinMode(tl,INPUT_PULLUP);

pinMode(timur,INPUT_PULLUP);

pinMode(tenggara,INPUT_PULLUP);

pinMode(selatan,INPUT_PULLUP);

pinMode(bd,INPUT_PULLUP);

pinMode(barat,INPUT_PULLUP);

pinMode(bl,INPUT_PULLUP);

senddata("AT+RST\r\n",2000,DEBUG);

delay(4000);// reset module

senddata("AT+CWMODE=2\r\n",1000,DEBUG); // configure as access point

delay(1000);

senddata("AT+CIFSR\r\n",1000,DEBUG); // get ip address

delay(5000);

senddata("AT+CIPMUX=1\r\n",1000,DEBUG); // configure for multiple connections

delay(1000);

senddata("AT+CIPSERVER=1,80\r\n",1000,DEBUG); // turn on server on port 80

delay(1000);

Serial.println("ESP8266 Readi as AP!!!");

}

void loop()

{

if(!esp8266.available())

{

if(digitalRead(utara)==LOW){Serial.println(" Utara");}

else if(digitalRead(tl)==LOW){Serial.println(" Timur Laut");}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 71: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L4

else if(digitalRead(timur)==LOW){Serial.println(" Timur");}

else if(digitalRead(tenggara)==LOW){Serial.println(" Tenggara");}

else if(digitalRead(selatan)==LOW){Serial.println(" Selatan");}

else if(digitalRead(bd)==LOW){Serial.println(" Barat Daya");}

else if(digitalRead(barat)==LOW){Serial.println(" Barat");}

else if(digitalRead(bl)==LOW){Serial.println(" Barat Laut");}

windvelocity();

RPM=((hitung/jumlahcelah)*60)/(periode/1000);

kecepatanangin = ((2 * pi * radio * RPM)/60) / 1000;

Serial.print(" Kecepatan angin= ");

Serial.print(kecepatanangin);

Serial.println(" m/s");

delay(100);

}

if(esp8266 .available()) // check if the esp is sending a message

{

if(esp8266.find("+IPD,"))

{

delay(1000);

int connectionId = esp8266.read()-48; // subtract 48 because the read() function returns

//the ASCII decimal value and 0 (the first

decimal number) starts at 48

// '0' - 48 = 0

// '1' - 48 = 1

String webpage="<head><meta http-equiv=""refresh"" content=""10""></head>";

webpage+="<h1>Kondisi Angin Terkini</h1><h2>";

webpage+="<h1>Arah=</h1><p>";

if(digitalRead(utara)==LOW){webpage+="<p>Utara</p><p>";}

else if(digitalRead(tl)==LOW){webpage+="<p>Timur Laut</p><p>";}

else if(digitalRead(timur)==LOW){webpage+="<p>Timur</p><p>";}

else if(digitalRead(tenggara)==LOW){webpage+="<p>Tenggara</p><p>";}

else if(digitalRead(selatan)==LOW){webpage+="<p>Selatan</p><p>";}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 72: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L5

else if(digitalRead(bd)==LOW){webpage+="<p>Barat Daya</p><p>";}

else if(digitalRead(barat)==LOW){webpage+="<p>Barat</p><p>";}

else if(digitalRead(bl)==LOW){webpage+="<p>Barat Laut</p><p>";}

webpage+="<h1>Kecepatan Angin=</h1><p>";

webpage+=kecepatanangin;

webpage+="<p>m/s</p>";

String cipSend = "AT+CIPSEND=";

cipSend +=connectionId;

cipSend += ",";

cipSend +=webpage.length();

cipSend +="\r\n";

senddata(cipSend,1000,DEBUG);

senddata(webpage,1000,DEBUG);

String closeCommand = "AT+CIPCLOSE=";

closeCommand+=connectionId;

closeCommand+="\r\n";

senddata(closeCommand,1000,DEBUG);

}

}

}

void windvelocity()

{

kecepatanangin = 0;

hitung = 0;

attachInterrupt(0, addcount, CHANGE);

unsigned long millis();

long startTime = millis();

while(millis() < startTime + periode)

{

}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 73: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L6

detachInterrupt(1);

}

void addcount()

{

hitung++;

}

String senddata(String command, const int timeout, boolean debug)

{

String response = "";

esp8266.print(command); // send the read character to the esp8266

long int time = millis();

while( (time+timeout) > millis())

{

while(esp8266.available())

{

// The esp has data so display its output to the serial window

char c = esp8266.read(); // read the next character.

response+=c;

}

}

if(debug)

{

Serial.print(response);

}

return response;

}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 74: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L7

Hasil tampilan data di Web browser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 75: SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH … · TUGAS AKHIR SISTEM MONITORING PENGUKURAN DATA ARAH DAN KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN JARINGAN WI -FI ESP8266 …

L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI