SMART GARDEN MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN LABVIEW

ISSN Cetak : 2541-2361 | ISSN Online : 2541-3058 Seminar Nasional VokasidanTeknologi (SEMNASVOKTEK). Denpasar-Bali, 28 Oktober 201

SMART GARDEN MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN LABVIEW Arif Ainur Rafiq1, Sugeng Dwi Riyanto2 1,2 Program

Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Cilacap Email: [email protected]

ABSTRACT Monitoring system of temperature, humidity and light intensity in a garden will have an impact on plant growth. The concept of smart garden is developed using automation technology that will facilitate the owner in monitoring the condition of the garden. The concept emphasized in this research is a system based on Arduino UNO, DHT11 and LDR which will be integrated with LabVIEW software to control the temperature, humidity and light intensity in a garden. Input consists of DHT11 and LDR sensors to get temperature, humidity and light intensity data, while the output is three LED as indicator for actuator. On testing this system will not be used actual garden environment, but tested on conditions on garden modeling. In this research, the DHT11 sensor was tested with a Digital Thermo-Hygrometer comparator to know the accuracy of the sensor. The test results obtained error reading temperature of 2.83% and 1.91% humidity reading. The LDR sensor provides output in the 22 to 59 light intensity range for temperatures of 27° C to 36° C. LabVIEW can display measurement results from the sensor Keywords: smart garden, LabVIEW data logging

ABSTRAK Sistem monitoring kondisi suhu, kelembaban dan intensitas cahaya pada suatu taman akan memberikan dampak pada pertumbuhan tanaman. Konsep smart garden dikembangkan dengan menggunakan teknologi otomasi sehingga akan mempermudah pemilik dalam memonitor kondisi tamannya. Konsep yang ditekankan pada penelitian ini adalah sistem yang berbasis pada Arduino UNO, DHT11 dan LDR yang akan diintegrasikan dengan perangkat lunak LabVIEW untuk mengendalikan suhu, kelembaban dan intensitas cahaya pada sebuah taman. Input terdiri dari sensor DHT11 dan LDR untuk mendapatkan data suhu, kelembaban dan intensitas cahaya, sedangkan output berupa tiga buah LED sebagai indicator untuk actuator. Pada pengujian sistem ini tidak akan digunakan lingkungan taman yang sebenarnya, tetapi diuji pada kondisi pada pemodelan taman. Pada penelitian ini Sensor DHT11 diujikan dengan pembanding Digital Thermo- Hygrometer sehingga dapat diketahui ketelitian dari sensornya. Dari hasil pengujian didapatkan error pembacaan suhu 2.83% dan pembacaan kelembaban 1.91%. Sensor LDR memberikan output pada rentang intensitas cahaya 22 hingga 59 untuk suhu 27° C hingga 36° C. LabVIEW dapat menampilkan hasil pengukuran dari sensor. Kata kunci: smart garden, LabVIEW, data logging

diimplementasikan dalam beberapa waktu sehingga akan memberikan gambaran yang jelas tentang prototype yang akan dibuat dengan aplikasinya. Dengan hal tersbut kemajuan teknologi tersebut akan mengarah pada pengembangan desain dan operasi yang lebih baik dan adaptif terhadap lingkurgan [1]. Dengan munculnya jaringan sensor dan teknologi komputer yang memungkinkan untuk dilakukan pengembangan yang cepat melalui jaringan internet. Hal ini dapat dikatakan bahwa

PENDAHULUAN Kemajuan terbaru dalam penelitian tentang intelligent environments memberikan gambaran yang jelas ke masa depan terkait dengan teknologi yang digunakan dan sistem cerdas yang diaplikasikan. Smart city, smart home, smart workplaces, smart school dan lainnya didorong oleh evolusi teknologi yang menawarkan banyak keunggulan dengan daya rendah dan nirkabel. Semua hal tersebut dapat 130


pemrograman menggunakan LabVIEW memungkinkan bagi pengguna untuk menampilkan animasi dalam bentuk interface dengan menggunakan LabVIEW style building block interface [2]. Menciptakan sistem smart garden secara nyata dapat diimplementasikan secara luas dalam masyarakat modern saat ini. Teknologi yang tersedia di bidang taman juga berkembang dengan cepatnya, sementara pada saat bersamaan kebutuhan pengguna terus meningkat. Ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan dalam menerapkan smart garden dalam kehidupan sehari-hari, antara lain kenyamanan pengguna, pekerjaan yang terbantu lebih mudah dan juga dimungkinkan adanya faktor penghematan energi. Sedangkan untuk control intensitas cahaya dapat digunakan sebagai pencegah berlebihnya cahaya matahari yang digunakan pada jenis tanaman tertentu.

METODE Sistem smart garden yang dibuat ini melibatkan pengontrol utama yang merupakan komputer untuk menghubungkan sensor, actuator, mikrokontroler dan LabVIEW sebagai user interface yang menampilkan fungsi utama. A. Blok Diagram Blok diagram dari system ini digambarkan seperti Gambar 1. Digunakan dua sensor sebagai pembaca stimulusnya yaitu DHT11 untuk mengukur suhu dan kelembaban, sedangkan LDR digunakan sebagai pembaca stimulus intensitas cahaya. LabVIEW (PC) digunakan sebagai platform terintegrasi untuk memperoleh, memproses dan mentransmisikan data karena memiliki kemampuan pemrograman grafis yang sangat baik untuk mengembangkan pengukuran, pengujian dan control yang canggih [3]. Aktuator pada sistem ini akan disimulasikan dengan LED.

Penelitian ini menyajikan pemodelan, fungsi dan implementasi di lingkungan LabVIEW dari sistem smart garden yang mendukung untuk beberapa sistem otomasi untuk bidang taman yang nyaman dan aman. Termasuk pada pengembangannya nanti akan termasuk pada subsistem manajemen energi yang disederhanakan untuk pengembangan pada masa depan. Pada bagian dua akan disajikan fungsionalitas dari sistem smart garden, selanjutnya akan disajikan lingkungan pengembangan LabVIEW dan instrumen virtual yang digunakan untuk penerapan aplikasi smart garden. Pada pembahasan selanjutnya akan ditampilkan pengembangan visual dan diagram pemrograman dari aplikasi ini dan akan ditutup dengan beberapa kesimpulan dari penelitian ini.

Sensor DHT11 DHT11 adalah sebuah sensor suhu dan temperature dengan keluaran digital yang sudah dikalibrasi [4].

Gambar 2. Sensor DHT11

Sensor LDR Jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai resistansi pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri.

Aktuator (LED)

Sensor DHT11

PC (LabVIEW)

Sensor LDR

Gambar 1. Diagram blok smart garden

Gambar 3 Prinsip kerja LDR

131


Arduino Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input/output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator Kristal, koneksi USB dan tombol reset. Pin-pin berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya [5].

B. Flow Chart System Dalam penelitian ini gambar disajikan pada gambar di bawah ini.

flowchart

START

Input = DHT11 (Temperature & Humiditi), LDR, Data Serial Output = LED, Atap, Pompa

Read Data Serial

Data Serial =A

Read DHT11 & LDR LED ON

Serial Write ‘L’ Serial Write ‘T’

Serial Write ‘H’

Data Suhu

Data Kelembaban

Data Internsitas Cahaya

Intensitas Cahaya < 10

Humidity < 75

Y

N

Y

N

Serial Write ‘Y’

Serial Write ‘Z’

Serial Write ‘N’

Serial Write ‘F’

Pompa Air ON

Pompa Air OFF

Atap ON

Atap OFF

Gambar 4 Arduino Uno

Data Logging Data logging adalah proses otomatis pengumpulan dan perekaman data dari sensor untuk tujuan pengarsipan atau tujuan analisis. Sensor digunakan untuk mengkonversi besaran fisis menjadi sinyal listrik yang dapat diukur secara otomatis dan akhirnya dikirimkan ke computer atau mikroprosesor untuk pengolahan data. Data logging yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan blok diagram yang disediakan oleh LabVIEW. Proses mendapatkan data disini adalah langkah pertama dalam melakukan eksperimen, dengan menggunakan komputer, data logging memungkinkan untuk menyimpan file hasil pengukuran. Di dalam LabVIEW terdapat fasilitas untuk data logging dan data yang dihasilkan dalam format .txt.

End

Gambar 6. Flow chart smart garden

Data dari kedua sensor diproses dalam program arduino dengan tampilan data pada software LabVIEW serta aktuator melalui port arduino. Aktuator berupa 3 buah LED, LED1 sebagai indikator program berjalan, LED2 sebagai penggerak atap, dan LED3 sebagai pompa air. Untuk data LDR, nilai intensitas cahaya yang terbaca berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang diterima, semakin banyak cahaya yang diterima maka semakin kecil nilai intensitas cahaya yang terbaca. Apabila terlalu banyak cahaya (>90%) yang diterima maka atap akan ON. Untuk data suhu hanya ditampilkan saja pada monitor dan untuk kelembaban apabila <75% maka pompa air akan ON. Semua data disimpan dalam data logger yang berformat .txt.

Gambar 5. Data Logging dalam LabVIEW

132


program yang telah dibuat bisa berupa tampilan nilai, grafik, lampu, tombol stop maupun proses input output terhadap program yang dibuat.

C. Perangkat Lunak LabVIEW LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) merupakan bahasa pemrograman dengan performansi dan fleksibilitas seperti bahasa pemrograman yang lain yaitu C++, Fortran, Basic, dan lain-lain. Secara umum, bahasa pemrograman menggunakan kode sebagai aplikasinya sehingga tidak perlu memperhatikan syntax (koma, periode, titik koma, tanda kurung kotak, tanda kurung kurawal, tanda kurung lengkung). LabVIEW menggunakan icon yang dihubungkan bersama untuk mempresentasikan fungsinya dan menjelaskan aliran data dalam program [6].

Sedangkan pada block diagram yang ditunjukan pada Gambar 8 merupakan windows yang digunakan untuk membuat program yang telah dirancang algoritmanya. Program yang ada pada block diagram merupakan program berbasis gambar. Hal ini sangat berbeda dengan bahasa pemrograman C, Visual Basic, Matlab yang umumnya berbasis text pada programnya. Program pada block diagram merupakan kumpulan dari beberapa fungsi yang dihubungkan dengan garis sehingga membentuk suatu program yang dapat ditampilkan pada front panel [6].

Program LabVIEW biasa disebut dengan Virtual Instrument (VI). VI dibangun oleh dua buah windows yaitu front panel dan block diagram. Front panel menyediakan interface untuk pengguna yang akan mensimulasikan panel untuk instrument seperti knop, tombol dan saklar. Masukan pada front panel disebut control. Keluaran yang terdiri dari grafik, LEDs dan meter yang disebut indicator. Diagram merupakan source code yang dibuat dan berfungsi untuk front panel. Dalam membuat suatu VI, perlu dipahami bagian-bagian penting yang digunakan.

Gambar 8. Tampilan block diagram [7]

HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini akan dilakukan beberapa pengujian dan hasil akan ditampilkan dalam bentuk gambar dan tabel serta pembahasan dari hasil pengujian yang dilakukan. Pengujian dilakukan tidak pada lingkungan taman yang sebenarnya, tetapi diuji pada kondisi pada pemodelan taman. A. Pengujian Sensor Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja sensor dalam sistem yang dibuat. Sensor DHT11 diuji dengan cara memberikan catu 5V dan memberikan pemanasan secara langsung dan tidak langsung, kemudian nilai keluaran akan dibandingkan dengan Digital ThermoHygrometer.

Gambar 7. Tampilan front panel [7]

Untuk membuat file simulasi baru dalam LabVIEW, pasti akan tertampil 2 windows yang muncul secara otomatis, yaitu front panel, dan block diagram. Front panel yang ditunjukan pada Gambar 7 merupakan windows yang digunakan untuk menampilkan hasil dari program simulasi yang telah dibuat. Hasil dari 133


Rangkaian sensor digambar dan disimulasikan terlebih dahulu menggunakan perangkat lunak proteus professional, sebelum diimplementasikan dalam rangkaian yang sebenarnya, untuk memastikan bahwa rangkaian yang dibuat sudah sesuai.

1.91%.Error yang didapatkan saat pembacaan suhu dan kelembaban pada sensor DHT11 ini disebabkan karena pengaruh dari suhu ruangan dan kelembaban ruangan yang bukan merupakan lingkungan yang sebenarnya dari system ini.

Gambar 9. Rangkaian Sensor DHT dan LDR

Pada hasil pengujian rangkaian sensor didapatkan bahwa sensor dapat membaca stimulus dengan baik. Hal ini ditunjukkan dengan dapat ditampilkannya hasil pembacaan sensor di LabVIEW. Sedangkan hasil pembacaan dari sensor LDR adalah sebagai berikut pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil pembacaan sensor LDR

Hasil pembacaan dari sensor DHT11 untuk suhu adalah sebagai berikut pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil pembacaan suhu DHT11

Perhitungan presentasi kesalahan didapat dari selisih nilai keluaran dibandingkan dengan nilai acuan yang diberikan pengali 100%. Dari data di atas didapat rata-rata kesalahan adalah 2.83%.Sedangkan hasil pembacaan kelembaban adalah sebagai berikut pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil pembacaan kelembaban DHT11

Gambar 10. Hasil dalam tampilan LabVIEW

Nilai intensitas cahaya mengalami kenaikan dan penurunan selama masa uji. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau ada di sekitar tempat pengujian. Hal ini juga disebabkan dari material LDR yang terbuat dari

Perhitungan presentasi kesalahan didapat dari selisih nilai keluaran dibandingkan dengan nilai acuan yang diberikan pengali 100%. Dari data di atas didapat rata-rata kesalahan adalah 134


bahan semikonduktor kadmiun sulfide yang membuat energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat, artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

VISA memiliki fungsi yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: • VISA configure serial port, digunakan untuk mengatur setting komunikasi serial di awal sebelum komunikasi dilangsungkan, termasuk saluran yang digunakan (VISA resource name), kecepatan komunikasi (baud rate), jumlah data bit dan stop bit. • VISA Flush I/O buffer, digunakan untuk membersihkan isi buffer dengan mengirimkan semua isinya ke alat yang ditentukan oleh VISA resource name. • VISA bytes at serial port, digunakan untuk menghitung banyaknya byte yang terdapat dalam buffer di saluran port serial yang ditentukan. • VISA write, digunakan untuk menulis atau mengirimkan data dari writer buffer ke suatu alat atau hardware interface yang ditentukan oleh VISA resource name. • VISA Read, digunakan untuk membaca sejumlah byte data dari alat atau hardware interface yang ditentukan oleh VISA resource name. • VISA close, digunakan untuk menutupi komunikasi dengan alat yang ditentukan oleh VISA resource name.

Pengujian dilakukan dalam rentang waktu beberapa menit, perubahan suhu dapat terlihat pada rentang 27° hingga 36° C. Perubahan ini disebabkan pada perubahan stimulus dengan penambahan panas menggunakan api dan juga kipas angin. Pada beberapa pengujian yang dilakukan, dapat dilihat bahwa fungsi data logging bekerja dengan baik, dengan mampu memberikan hasil dalam format .txt dari pembacaan yang dilakukan oleh sensor.

Gambar 11. Tampilan data logging

B. Pengujian LabVIEW Untuk dapat berkomunikasi dengan arduino, LabVIEW memerlukan tambahan perangkat lunak yang disebut dengan VISA (The Virtual Instrument Software Architecture) yang merupakan perangkat lunak untuk konfigurasi, pemrograman dan troubleshooting sistem instrumentasi, PXI, serial, Ethernet dan USB interface. VISA menyediakan antar muka pemrograman antara LabVIEW dengan Arduino.

Gambar 13. Tampilan block diagram sistem

Selanjutnya adalah pengujian LabVIEW pada bagian block diagram-nya. Pada diagram blok yang dibuat, terdiri dari tiga bagian utama pada

Gambar 12. VISA

135


programnya yaitu untuk suhu, kelembaban dan intensitas cahaya. Pada masing-masing bagian tersebut juga berisikan program-program yang merupakan reresentasi dari hasil pengukuran yang dilakukan oleh sensor dan telah diproses oleh Arduino.

[2] National Instruments: Test, Measurements and Embedded Systems, LabVIEW System Design Software, http://www.ni.com/labview/ [3] B. Mehta, D. Rengarajan, A. Prasad,”Real Time Patient Telemonitoring System Using LabVIEW ,“ International Journal of Scientific & Engineering Research, vol. 3, pp 1-11, April. 2012

SIMPULAN Pada penelitian ini Sensor DHT11 diujikan dengan pembanding Digital ThermoHygrometer sehingga dapat diketahui ketelitian dari sensornya. Dari hasil pengujian didapatkan error pembacaan suhu 2.83% dan pembacaan kelembaban 1.91%. Hal ini disebabkan karena kondisi ruangan mempengaruhi hasil pembacaan sensor.

Y.Zhou, Q.Zhou, Q.Kong, “Wireless Temperature and Humidity Monitor and Control System”. 2nd International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks (CECNet), pages 2246-2250, DOI :10.1109/CECNet.2012.6201725.2012 [5] https://www.arduino.cc/en/Guide/ ArduinoUno [4]

Pada pengujian Sensor LDR, didapatkan hasil intensitas cahaya anatara 22 sampai 59 dengan rentang suhu 27° C hingga 36° C. Intensitas cahaya ruangan sangat mempengaruhi hasil pembacaan dari sensor.

[6] W. Larsen and Ronald, “LabVIEW for Engineers”, 2011, Prentice Hall. Boston.

Dari hasil uji system keseluruhan system dapat memberikan hasil yang sesuai dengan set point yang diharapkan, meskipun system diuji pada pemodelan taman yang bukan merupakan lingkungan sebenarnya. Data hasil pengujian juga dapat diintegrasikan dengan tampilan LabVIEW untuk selanjutnya tampilkan dalam format .txt yang mengindikasikan bahwa semua proses yang dijalankan oleh sensor dapat mendeteksi stimulus dan memberikan aksi pada aktuatornya.

[7] http://www.ni.com/getting-started/labviewbasics/environment

DAFTAR RUJUKAN [1] T. Heinroth and W. Minker, "Next Generation Intelligent Environments: Ambient Adaptive Systems", Springer, Sept. 2011, ISBN 978-1-4614-1298-4.

136

SMART GARDEN MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN LABVIEW

Recommend Documents