ABSTRAK

Prototipe Sistem Pemantau Suhu dan Kelembaban Berbasis Mikrokontroler ATMega8535 Terhubung ke Komputer Sebagai Perekam Data

Domenico Adi Nugroho03/171144/PA/09770

Telah dirancang dan diimplementasikan prototipe sistem pemantau suhu dan kelembaban yang menggunakan mikrokontroler AVR ATMega8535 terhubung ke komputer sebagai perekam data. Sistem ini memanfaatkan kemampuan mikrokon- troler dalam proses akuisisi data suhu dan kelembaban dari sensor yang digunakan yaitu modul sensor SHT11.

Komunikasi antara mikrokontroler dan komputer dibuat menggunakan komunikasi serial. Komunikasi serial dibangun dengan IC antarmuka MAX232. Data suhu dan kelembaban yang diukur sensor dibaca oleh mikrokontroler dan dikirimkan ke komputer melalui port serial.

Hasil pengujian sistem secara keseluruhan menunjukkan bahwa data pengukuran suhu dan kelembaban dapat dikirimkan dan ditampilkan di komputer dalam bentuk tabel dan grafik. Data yang masuk direkam dalam tabel dengan interval waktu tertentu sesuai pilihan user.

Kata kunci: ATmega8535, sistem pemantau, suhu dan kelembaban, SHT11, port serial

A. Pendahuluan

Suhu dan kelembaban merupakan parameter meteorologi yang paling

fundamental (Helms, 2005). Kondisi cuaca pada suatu daerah dapat ditentukan

dengan mengetahui tingkat suhu dan kelembaban pada daerah tersebut. Makhluk

hidup pun sangat bergantung pada kondisi suhu dan kelembaban daerah yang

ditempatinya. Berdasarkan latar belakang ini, maka akan dirancang suatu

prototipe sistem yang dapat memberikan informasi mengenai suhu dan

kelembaban udara aktual. Nilai suhu dan kelembaban yang diukur akan dapat

dimonitor melalui komputer dan data yang ditampilkan dapat direkam oleh

komputer.

Sistem ini akan mengintegrasikan mikrokontroler di dalamnya. Salah satu

perkembangan terbaru dari Atmel sebagai produsen mikrokontroler adalah

generasi AVR (Alf and Vegard’s Risc processor). ATMega8535 sebagai salah

satu produk AVR Atmel memiliki fasilitas yang lengkap dan harga yang

ekonomis sehingga cocok untuk diterapkan pada aplikasi ini. ATMega8535 akan

berfungsi sebagai pemroses akuisisi data dari alat ukur suhu dan kelembaban

(sensor). Perkembangan teknologi terkini telah dapat menghasilkan produk sensor

berkualitas tinggi yang telah terkalibrasi dan memiliki presisi yang tinggi. Salah

satunya adalah sensor suhu dan kelembaban SHT11 keluaran Sensirion Company.

Selain itu, sistem ini juga dilengkapi dengan fasilitas perekaman data (data

record) hasil pengukuran dalam interval waktu tertentu dengan menggunakan

Visual Basic 6.0.

B. Perancangan Sistem

Perancangan Perangkat Keras

Rancangan perangkat keras dari sistem monitoring suhu dan kelembaban

ini terdiri atas beberapa blok. Blok diagram sistem ditunjukkan pada Gambar 1

Komputer (PC)

Gambar 1. Blok diagram sistem monitoring suhu dan kelembaban

1. Mikrokontroler ATmega8535

Mikrokontroler AVR ATMega 8535 adalah bagian utama dan merupakan

“otak” dalam proses akuisisi data dari sensor. Gambar 2 menunjukkan rangkaian

sistem minimum AVR ATMega 8535.

Sensor SHT11

Mikrokontroler ATMega8535

MAX232 Port Serial

Tampilan AntarmukaVisual Basic

Gambar 2. Sistem Minimum AVR ATMega 8535

2. Sensor Suhu dan Kelembaban SHT11

SHT11 adalah suatu modul chip multi sensor suhu dan kelembaban relatif

yang menghasilkan keluaran digital yang terkalibrasi. Alat ini merupakan suatu

polimer kapasitif yang men-sensing unsur untuk bandgap sensor suhu dan

kelembaban relatif. Kedua elemen sensingnya digabungkan tanpa lapisan ke

sebuah analog to digital converter 14bit serta suatu rangkaian antarmuka serial

pada satu chip yang sama. Sensor SHT11 ini menggunakan komunikasi serial 2-

wire dengan mikrokontroler dan sensor ini tidak kompatibel dengan komunikasi

serial I2C. Komunikasi serial 2-wire adalah suatu komunikasi serial yang

menggunakan dua kabel, kabel yang pertama digunakan sebagai SCK atau

sebagai clock serial sedangkan kabel yang kedua digunakan sebagai jalur data

masuk atau keluar dari mikrokontroler.

Gambar 3. Modul sensor SHT11

3. Rangkaian antarmuka MAX232

IC MAX232 berfungsi sebagai antarmuka (interface) komunikasi antara

mikrokontroler dengan komputer. Skema rangkaian antarmuka serial RS232

dengan IC MAX232 ditunjukkan pada Gambar 4

Gambar 4. Rangkaian interface serial dengan IC MAX232

Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak pada sistem ini terdiri dari dua bagian yaitu

perancangan program pada mikrokontroler dan perancangan program tampilan

antarmuka pada komputer.

1. Perancangan Program pada Mikrokontroler

Pemrograman mikrokontroler dibuat menggunakan program BASCOM AVR

versi 1.11.9.0. Hasil pemrograman dari BASCOM AVR dikompilasi menjadi file

berekstensi *.hex, yang akan di-download ke mikrokontroler dengan software

PonyProg2000. Berikut ditampilkan diagram alir dari pemrograman yang

dilakukan.

Kirim perintah pembacaan Suhu ke SHT11

Baca data hasil pengukuran

Masukkan data hasil pengukuran ke rumus perhitungan suhu

Kirim data hasil perhitungan ke port serial komputer

Kirim perintah pembacaan Kelembaban Relatif ke SHT11

START

Deklarasi chip, kristal dan baudrate (9600)

Deklarasi variabel dan konstantaKonfigurasi pin

Baca data hasil pengukuran

Masukkan data hasil pengukuran ke rumus perhitungan

kelembaban

Kirim data hasil perhitungan ke port serial komputer

Tunggu 1s

Reset komunikasi 2 wire

Gambar 5. Diagram Alir Program Utama

2. Perancangan Program Tampilan Antarmuka pada Komputer

Pemrograman antarmuka pada komputer di sini menggunakan software

Visual Basic 6.0. Tampilan antarmuka dibuat dengan konsep user friendly yang

akan memudahkan pengguna dalam pengoperasian sistem. Tampilan antarmuka

program ditunjukkan oleh Gambar 6. Pada perancangan antarmuka ini digunakan

3 form yaitu Form1, Form2, dan Form3. Form1 merupakan form utama dimana

terdapat banyak objek yang ditanamkan untuk melakukan berbagai instruksi atau

aksi pada objek-objek tersebut. Form2 merupakan form koneksi yang berisi

pengaturan pemilihan port serial (COM Port) dan baudrate. Sedangkan Form3

berisi informasi identitas penulis sebagai pembuat program.

Gambar 6. Tampilan Antarmuka Sistem Monitoring Suhu dan Kelembaban

Gambar 7. Tampilan Port Setting dan Timer Mode

C. Hasil Pengujian Sistem

Setelah dilakukan pengujian pada masing-masing bagian sistem dan

masing-masing bagian sistem dapat bekerja dengan baik, maka pada bagian

pengujian terhadap sistem keseluruhan untuk melakukan monitoring suhu dan

kelembaban serta melakukan perekaman data. ATMega8535 dan IC MAX232

dipasang dan dimasukkan ke dalam sebuah box yang dicat berwarna putih untuk

menghindari pemanasan akibat sinar matahari. Pengkabelan di dalam box

menggunakan kabel pelangi dengan socket-socket untuk memudahkan

pemasangan dan troubleshooting. Sensor dipasang di luar box dengan suatu

pelindung yang dibuat untuk menghindari sinar matahari langsung. Pelindung

sensor ini diberi lubang-lubang kecil untuk aliran udara yang akan dibaca oleh

sensor. Saat catu daya 5 Volt dihubungkan dengan alat maka lampu LED

indikator berwarna hijau akan menyala.

(a) (b)

Gambar 8 a) Tampak dalam Alat,

b) Tampak luar box Alat

Awal pengujian dilakukan dengan menghubungkan konektor DB9 ke port

serial komputer COM1. Kabel yang digunakan untuk komunikasi serial ini

menggunakan kabel komputer dengan panjang kabel 5 meter. Kemudian program

tampilan antarmuka Visual Basic dijalankan. Jika tombol connect di klik, maka

akan muncul tampilan Port Setting & Timer mode untuk men-setting port dan

baudrate serta time interval yang digunakan. Port diset sesuai yang digunakan

yaitu COM1. Apabila dipilih port lain selain COM1 maka akan muncul peringatan

“Invalid Port!”. Baudrate diset pada 9600 sesuai dengan baudrate

mikrokontroler. Time interval disini diset pada 1 minutes. Pilihan ini akan

membuat data yang masuk akan disimpan di database dan ditampilkan ke grafik

tiap interval 1 menit.

Gambar 9. Tampilan Port Setting & Timer mode

Setelah tombol Ok diklik maka tampilan akan kembali ke form utama.

Label Connection Status akan menunjukkan status ‘CONNECTED’ dan

menghasilkan tampilan sebagai berikut:

Gambar 10. Tampilan antarmuka Sistem Monitoring Suhu dan Kelembaban

Data suhu dan kelembaban hasil bacaan sensor ditampilkan dengan angka

berwarna merah dan hijau dengan satuan °C dan %. Data yang ditampilkan pada

Frame Temperature_Humidity akan berubah setiap detik. Hal ini karena

mikrokontroler diset untuk meminta data bacaan dari sensor dan mengirimkannya

ke port serial dengan jeda waktu 1 detik pada setiap loop-nya. Nilai suhu dan

kelembaban yang ditampilkan merupakan nilai aktual pada saat itu.

Data suhu dan kelembaban yang masuk ke port serial akan ditampilkan

pada properti Text1 dan Text2 kemudian disimpan dalam file db1.mdb pada

Microsoft Access. Data juga akan ditampilkan pada Datagrid dalam bentuk tabel

(Temperature and Humidity Data Table). Tabel yang ditampilkan pada

Datagrid dapat disimpan dalam Microsoft Excel dengan menekan tombol save

database. Sebelumnya tombol disconnect harus ditekan terlebih dahulu untuk

dapat mengaktifkan tombol ini. Setelah menekan tombol maka akan muncul kotak

Save As untuk memberi nama file dan menentukan lokasi penyimpanan file. File

yang disimpan akan memiliki ekstensi *.xls.

Gambar 11. Hasil Penyimpanan Data dengan Microsoft Excel

Data yang disimpan pada database dapat dihapus dengan menggunakan

tombol clear database. Tombol ini akan menghapus data record pada tampilan

Datagrid dan juga data pada Microsoft Access.

Dalam pengujian yang dilakukan, alat ditempatkan di luar ruangan. Alat

dipasang pada sebuah dudukan / tripod dengan tinggi 1,5 meter. Kesatuan alat

ditempatkan pada ruang yang terbuka untuk mengukur suhu dan kelembaban pada

aliran udara bebas. Dengan pengujian ini data yang terukur akan mewakili suhu

dan kelembaban udara luar.

Tabel 1. Data hasil pengujian sistem di luar ruangan

Nomor Tanggal Waktu Suhu Kelembaban1 6/8/2008 1:49:30 24.31 81.162 6/8/2008 1:50:30 24.34 81.113 6/8/2008 1:51:30 24.36 81.114 6/8/2008 1:52:30 24.35 81.145 6/8/2008 1:53:30 24.35 81.196 6/8/2008 1:54:30 24.36 81.197 6/8/2008 1:55:30 24.34 81.088 6/8/2008 1:56:30 24.34 81.119 6/8/2008 1:57:30 24.34 81.0610 6/8/2008 1:58:30 24.34 80.95

D. Penutup

Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan

sebagai berikut :

1. Prototipe Sistem yang telah dibuat dapat melakukan pengukuran suhu dan

kelembaban relatif, data pengukuran dikirimkan ke komputer melalui port

serial dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik dengan tampilan

antarmuka menggunakan Visual Basic dan perekaman data menggunakan

tabel Microsoft Access.

2. Program perekaman data dengan Microsoft Access dapat menyimpan data

yang dikirimkan dari port serial dengan penomoran sesuai dengan urutan

waktu terjadinya interupsi penerimaan data port serial.

3. Komunikasi data serial antara mikrokontroler dengan komputer dibuat

menggunakan IC MAX232 sebagai antarmuka dengan panjang kabel sampai

dengan 15 meter tanpa terjadi error.

Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap prototipe alat, maka

untuk pengembangan selanjutnya penulis menyarankan agar:

1. Melakukan proses kalibrasi terhadap sensor yang digunakan sehingga hasil

pengukuran sensor dapat dibuktikan keakuratannya.

2. Menggunakan komunikasi nirkabel (wireless) untuk komunikasi antara

alat dengan komputer sehingga penempatan / siting alat tidak lagi terbatas

pada seberapa panjang kabel yang digunakan.

3. Mengembangkan sistem agar dapat terkoneksi dengan jaringan baik secara

Local Area Network (LAN), intranet, maupun jaringan internet sehingga hasil

proses monitoring dapat diakses secara luas.

E. Daftar Pustaka

Atmel Inc. 2006. ATMEL 8-bit AVR Microcontroller with 8KBytes In-System Programmable Flash ATmega8535 ATmega8535L Summary. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf. Diakses 12 Mei 2008.

Digiware. 2006. Sensirion SHT11 Sensor Module AN-10. http://www.digi-ware.com/file/AN-10.pdf . Diakses 8 Mei 2008.

Hazen, Mark E. 2003. Understanding Some Basic Recommended Standards for Serial Data Communications - A comparison of RS-232, RS-422 and RS-485. Intersil Corporation. http://www.intersil.com/data/wp/WP0585.pdf Diakses 2 Juli 2008.

Helms, D. 2005. Citizen Weather Observer Program (CWOP): Weather Station Siting, Performance, and Data Quality Guide. http://home.comcast.net/~dshelms/CWOP_Guide.pdf

Diakses 22 Maret 2008.

Prasetia, R. dan Widodo, C. E. 2004. Teori dan Praktek Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer dengan Visual Basic 6.0. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Ramadhan, A.. 2004. 36 Jam Belajar Komputer Visual Basic 6.0. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.

Sensirion Sensor Company. 2003. SHT1x / SHT7x Humidity & Temperature Sensor. www.sensirion.com/en/download/humiditysensor/SHT11.htm.Diakses 14 Februari 2008.

Suhata. 2005. VB Sebagai Pusat Kendali Peralatan Elektronik. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.

Texas Instruments Inc. 2002. MAX232, MAX232I DUAL EIA-232 DRIVERS/ RECEIVERS. http://www.atmicroprog.com/download/ci/max232.pdf. Diakses 5 Mei 2008.

Wardhana, L.. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Wijayanto, S. 2006. Implementasi Sistem Monitoring Jarak Jauh Data Temperatur dan Kelembaban Udara Pada Weather Station Secara On-line dan Real Time Berbasis Personal Computer ( PC ). Skripsi S1, Teknik Fisika ITS Surabaya. Tidak dipublikasikan.