alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms

8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms

1/12

ALAT PENGUKUR SUHU DAN KELEMBABAN UDARA

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

Sandi Andoni1)

, Ibnu Sofwan Lukito,S.Si,M.Si2)

1) Taruna STMKG, Stasiun Meteorologi Kelas 1 Kuala Namu2)

Kepala Sub Bidang Instrumentasi dan Rekayasa Peralatan Klimatologi dan Kualitas

Udara BMKG

AbstrakKondisi cuaca yang tidak menentu membuat masyarakat sangat membutuhkaninformasi prakiraan cuaca yang cepat dan akurat. Salah satu parameter cuaca yang

diperlukan untuk menghasilkan prakiraan cuaca adalah suhu dan kelembaban. Alat ini

dirancang secara sederhana menggunkan modul sensor yang dikendalikan oleh

mikrokontroler Atmega32. Sensor yang digunakan adalah modul sensor SHT11 yangmengeluarkan output berupa data digital. Hasil pembacaan alat ditampilkan pada

LCD 16x2 dan komputer melalui komunikasi serial menggunakan kabel serialRS232. Data suhu dan kelembaban di tampilkan di komputer dengan softwareLabview 2011. Modem Wavecom M1306B berfungsi untuk untuk megirimkan data

hasil pengukuran ke telepon selular menggunakan SMS(Short Message Service).

Kata Kunci : Pengukur Suhu dan Kelembaban,ATMEGA32,SMS,Labview 2011.AbstractUnpredictable weather conditions make people who really need the weather

forecasting information quickly and accurately. One of the parameters required togenerate weather forecasts are temperature and humidity. This device is designed

simply use the sensor module controlled by the microcontroller ATmega32. The

sensor used in this device is the SHT11 sensor module. Results readings displayed ona 16x2 LCD and computer via serial communication using RS232 serial cable.

Temperature and humidity data displayed on a computer with Labview software

2011. Wavecom M1306B modem send the measured data to a mobile phone using

SMS (Short Message Service).Key Words: Temperature and Humidity Measure, ATMEGA32, SMS, Labview2011.

1.Pendahuluan

Data suhu dan kelembaban udara

merupakan parameter cuaca yang sangat

dibutuhkan serta mempunyai pengaruh

besar pada keadaan cuaca dan iklim di

suatu wilayah. Selain itu, data suhu dan

kelembaban juga bermanfaat di bidang

lain, seperti penerbangan, perindustrian,

pertanian,perkebunan, perikanan, serta

masyarakat umum. Di BMKG (Badan

Meteorologi Klimatologi dan Geofisika),

pengukuran suhu dan kelembaban

dilakukan di semua UPT (Unit Pelaksana

Teknis) di seluruh Indonesia,

menggunakan peralatan konvensional


2/12

maupun digital. Data hasil pengukuran

tersebut dikumpulkan, dianalisa, dan

disebarluaskan ke masyarakat luas

sebagai suatu produk pelayanan jasa

meteorologi dan klimatologi. Contohnya

adalah prakiraan cuaca , prakiraan

musim, dan peringatan dini cuaca.

Agar dapat menghasilkan data

suhu dan kelembaban yang baik,

diperlukan suatu alat digital yang

memiliki kelebihan dibanding peralatan

konvenisonal, dalam hal kebenaran

pembacaan secara visual, akurasi, dan

otomatisasi pengolahan datanya.

Teknologi mikrokontroler menjadi

pilihan dalam penulisan ini untuk

membuat alat pengukur suhu dan

kelembaban digital untuk menjadi

alternatif pengganti alat konvensioanal

yang selama ini digunakan.

Mikrokontroler merupakan sebuah chip

yang bisa dipogram untuk menjalankan

suatu sistem. Sistem yang dirancang

yaitu mengukur suhu dan kelembaban

secara digital menggunakan modul

sensor SHT11. Selain melakukan

pengukuran, sistem juga dirancang untuk

mengirim data hasil pengukuran melalui

SMS (Short Message Service) ke nomor

telepons seluler.

2.Pengukuran Suhu dan Kelembaban

Udara

Umumnya, di dalam pengukuran

dibutuhkan instrumen sebagai suatu cara

fisis untuk menentukan suatu besaran

(kuantitas) atau variabel. Instrumen

tersebut membantu peningkatan

keterampilan manusia dan dalam banyak

hal memungkinkan seseorang untuk

menentukan nilai dari suatu besaran

yang tidak diketahui. Tanpa bantuan

instrumen tersebut, manusia tidak dapat

menentukannya. Dengan demikian,

sebuah instrumen dapat didefinisikan

sebagai sebuah alat yang digunakan

untuk menentukan nilai atau besaran dari

suatu kuantitas atau variabel.

Pengukuran adalah kegiatan

membandingkan sesuatu yang belum

diketahui dengan sesuatu yang sudah

diketahui. Instrumen elektronik, yang

namanya disesuaikan dengan perkataan

elektronik yang terkandung

didalamnya, didasarkan pada prinsip-

prinsip listrik atau elektronika dalam

pemakaiannya sebagai alat ukur

elektronik[1]

. Pada penulisan ini penulis

akan merancang alat pengukur suhu dan

kelembaban udara digital.


3/12

Suhu udara adalah ukuran energi

kinetik rata rata dari pergerakan

molekul molekul. Suhu suatu benda

ialah keadaan yang menentukan

kemampuan benda tersebut, untuk

memindahkan (transfer) panas ke benda

benda lain atau menerima panas dari

benda benda lain tersebut. Dalam

sistem dua benda, benda yang

kehilangan panas dikatakan benda yang

bersuhu lebih tinggi[3]

. Dalam pengertian

sehari-hari suhu juga disebut ukuran

panas atau dinginnya suatu sistem.

Semakin tinggi suhu suatu benda,

semakin panas benda tersebut.

Suhu juga disebut temperatur, satuan

internasional (SI) suhu adalah Kelvin

(K) menurut International Temperature

Scale-1990 (ITS-90) standar acuan fisika

suhu adalah titik tiga fasa air (triple point

of water) dengan nilai TTPW=

273,16K[2]

. Satuan lain suhu dan yang

sering dipakai adalah derajat celcius (C)

simbol yang dipakai adalah t. Hubungan

antara T dan t adalah:

dimana:

t = suhu dalam C

T= suhu dalam K

Suhu yang diukur di penulisan ini adalah

suhu udara permukaan. Suhu udara

permukaan ialah suhu udara bebas pada

ketinggian antara 1.20-1.25 meter dari

permukaan tanah yang diukur dengan

termometer bola kering yang

ditempatkan di dalam sangkar

meteorologi[4]

.

Kelembaban udara

menggambarkan tingkat ketersediaan

uap air di udara, massa uap air persatuan

volume dinamakan kelembaban mutlak.

Perbandingan tekanan uap air yang

tersedia terhadap tekanan uap air jenuh

pada suhu yang sama dinamakan

kelembaban relatif/relative humidity

(RH) dan dinyatakan dalam persen

(%)[2]

.

RH = kelembaban relatif, satuan %

(persen)

e = tekanan uap air saatpengukuran (millibar)

ew = tekanan uap air jenuh

(millibar).


4/12

3.Komponen Alat

Sensor SHT11

SHT11 Module merupakan modul

sensor suhu dan kelembaban relatif yang

berbasis sensor SHT11 dari Sensirion seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.1. Modul ini dapat

digunakan sebagai alat pengukur suhu udara

dan kelembaban relativ. Dalam penelitian ini

modul sensor digunakan untuk mengukur suhu

udara dan kelembaban relative permukaan.

Gambar di bawah ini merupakan bentuk fisik

dari modul sensor SHT11.

Spesifikasi dari SHT11 ini adalah sebagai

berikut:

Untuk Temperatur :

Catu daya : 4,5...5,5 Volt DC

Rentang ukur : -40...123,8 C

Akurasi : 0,4 C ( selisih antara

nilai suhu sebenarnya dengan hasil

pembacaan sensor berada pada

rentang0,4 s.d +0,4 C)

Resolusi : 0,01 C ( perubahan nilaisuhu terkecil yang dapat diukur

sensor adalah 0,01 C)

Untuk Kelembaban Relatif(RH) :

Sensor kelembaban : DI-Smart

SHT11

Catu daya : 2,4...5,5 Volt DC

Rentang ukur : 0 - 100 %RH

Akurasi : 3,0 %RH ( selisih

antara nilai RH sebenarnya dengan

hasil pembacaan sensor berada pada

rentang -3% s.d +3%)

Resolusi : 0,05 %RH ( perubahan

nilai RH terkecil yang dapat diukur

sensor adalah 0,05 %)

SHT11 adalah sebuah single chipsensor suhu dan kelembaban relatif dengan

multi modul sensor yang outputnya telah

dikalibrasi secara digital. Di bagian

dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai

elemen untuk sensor kelembaban relatif dan

sebuah pita regangan yang digunakan

sebagai sensor temperatur. Output kedua

sensor digabungkan dan dihubungkan pada

ADC 14 bit dan sebuah interfaceserial pada

satu chip yang sama. Sensor inimenghasilkan sinyal keluaran yang baik

dengan waktu respon yang cepat. SHT11 ini

dikalibrasi di dalam ruangan dengan

kelembaban yang teliti menggunakan

hygrometer sebagai referensinya.

Mikrokontroler ATMEGA32

Mikrokontroler adalah sebuah

komputer kecil di dalam satu IC yang

berisi CPU, memori, timer, saluran

komunikasi serial dan paralel, Port

input/output, ADC. Mikrokontroler


5/12

digunakan untuks suatu tugas menjalankan

suatu program.

Salah satu mikrokontroler yang

banyak digunakan saat ini yaitu

mikrokontroler AVR. AVR adalah

mikrokontroler RISC (Reduce Instruction

Set Compute) 8 bit , yang dibuat oleh

Atmel pada tahun 1996. AVR mempunyai

kepanjanganAdvanced Versatile RISC atau

Alf and Vegards processor yang berasala

dari nama dua mahasiswa Norwegian

Institute of Technology (NTH). Pada

penelitan ini, penulis menggunakan

mikrokontroler ATMEGA 16 dan software

compiler-nya menggunakan CodeVision.

Fitur-fitur yang dimiliki ATMEGA

32 sebagai berikut :

a. Arsitektur RISC dengan throughput

mencapai 16 MIPS pada frekuensi16 MHz.

b. Memiliki kapasitasFlashMemori

32 Kbyte, EEPROM 1024 Byte,

dan SRAM 2 Kbyte.

c. Salauran I/O sebanyak 32 buah

yaitu Port A, Port B, Port C dan

Port D.

d. CPU yang terdiri atas 32 buah

register.

e.

Unit interupsi internal dan eksternal

f. Port USART untuk komunikasi

serial

g. Realtime counterdengan Oscilator

sendiri

h. 8 Channel, 10 bit ADC

i. Programmable Serial USART

j. Watchdog Timer dengan Oscilator

internal.

Pada penelitian ini mikrokontroler

diletakkan pada board minimum sistem

menggunakan soket sehingga mudah untuk

diganti jika terjadi kerusakan. Minimum

sistem terdiri dari beberapa komponen-

komponen pendukung. Berikut ini adalah

bentuk fisik dari minimum sistem tersebut.

Modem GSM WAVECOM M1306B

Modem adalah sebuah alat yang

dapat membuat komputer terkoneksi

dengan internet melalui line telepon

standar. Modem banyak digunakan

komputer rumah dan jaringan sederhana

untuk dapat berkomunikasi dengan jutaankomputer lain dalam lalu lintas internet.

Kata Modem itu sendiri merupakan

kependekan dari Modulator

Demodulator.


6/12

4. Rancangan Sistem

Sistematika Alat

Berikut ini adalah blok diagram dari alat

pengukur suhu dan kelembaban digital

yang terdiri dari seluruh komponen yang

digunakan. Komponen-komponen alat

bekerja secara bersinergi dengan saling

melengkapi fungsi antar komponen.

Pada Gambar diatas, sensor SHT11

meberikan input data suhu dan kelembaban

dalam bentuk digital ke mikrokontroler.

RTC juga memberi input tanda waktu

secara real time. Data suhu, kelembaban,

dan tanda waktu kemudian diproses di

mikrokontroler kemudian di tampilkan di

LCD (licuid crystal display) 16X2. Data

tersebut juga dikirim melalui komunikasi

serial RS-232 ke komputer dan ke modemWavecom M1306B. Modem berfungsi

mengirim data suhu dan kelembaban ke

nomor telepon seluler. Antarmuka yang

digunakan pada alat ini adalah sebagai

berikut:

a.

Antarmuka sensor ke

mikrokontroler

Sensor SHT11 menggunakan antarmuka

komunikasi two-wire serial . Pin SCK

sebagai sumber clock dihubungkan ke

PORTB.0 dan Pin SDA sebagai jalur untuk

mengirim dan menerima data dihubungkan

ke PORTB.1.

b. Antarmuka RTC DS1307 ke

mikrokontroler

RTC menggunakan antarmuka I2C(Inter

Intergated Circuit). Pin SCL sebagai

sumber clock dihubungkan ke PORTD.1

dan Pin SDA sebagai jalur untuk mengirim

dan menerima data dihubungkan ke

PORTD.0.

c. Antarmuka mikrokontroler ke

modem dan komputer

Alat ini menggunakan komunikasi serial

agar bisa berkomunikasi dengan modem

dan komputer. Karena komputer keluaran

sekarang sudah jarang yang dilengkapi Port

RS-232, maka digunakan converterUSB to

serial.


7/12

Desain Fisik Alat

Secara fisik, komponen-komponen

alat yaitu minimum sistem ,sensor, dan

modem akan ditempatkan di sebuah

enclosure berbahan plastik, dengan

rancangan sebagai berikut:

Pada Gambar terlihat tampak atas

enclouser terdapat LCD 16x2 sebagai

media untuk menampilkan hasil pegukuran

suhu dan kelembaban, tombol power

berfungsi untuk menghidupkan/mematikan

catu daya dan LED sebagai indikator

apakah alat sedang beroperasi atau tidak.

Gambar di atas adalah tampilan bagian

samping alat yang terdiri dari port serial,

downloader, danpower supply.

Seperti pada Gambar berikut ini adalah

fungsi masing-masing port:

a) Port Power Supply : untuk

menghubungkan alat dengan power

supply.PortDownloader : untuk

menghubungkan alat dengan downloader.

b) Port Power Supply : untuk

menghubungkan alat denganpower supply.

c) Port Serial : untuk komunikasi

serial alat dengan komputer.

Alur Pemrograman Akuisisi

Alur akuisisi data pada alat

dijelaskan dalam flowchart di bawah ini.

Flowchart ini menggambarkan bagaimana

alur akuisisi data suhu dan kelembaban

relatif dari sensor SHT11 ke

mikrokontroler. Hasil akuisisi

mikrokontroler kemudian ditampilkan di

LCD dan dikirim melalui komunikasi serial

ke komputer dan modem.


8/12

Flowchart pada Gambar diawali

proses konfigurasi port-port yang

digunakan yaitu LCD,TWI,I2C dan

pendeklarasian variabel. Setelah itu

mikrokontroler mulai membaca output

sensor suhu dan kelembaban relatif. Hasil

pembacaan suhu, RH, dan tanda waktu di

tampilkan di LCD kemudian dikirim ke

komputer melalui komunikasi serial RS

232 untuk diolah dan ditampilkan

menggunakansoftwareLabview 2011.

Alur Pemrograman Aplikasi

Data hasil akuisisi mikrokontroler

selanjutnya akan diolah dan ditampilkan di

Labview 2011. Flowchart di bawah ini

menggambarkan alur program aplikasi

untuk menampilkan data menjadi informasi

yang mudah dimengerti pengguna.

Flowchart di atas menjelaskan alur

pemrograman aplikasi yang dimulai dengan

pengaturan port comdan pengaturan baud

rate. Setelah port com terhubung dengan

komputer, data suhu dan RH akan

ditampilkan di program Labview 2011.

Data tersebut akan disimpan di memori

komputer dalam format Excel. Sistem akan


9/12

berhenti bekerja ketika tombol Stop di

program Labview ditekan.

5. Pengujian dan Analisis Data

Pengujian Dan Analisis Data Sensor

Suhu Sht11

Tabel 4.1

Dari Tabel 4.1 di atas, diperoleh selisih

rata-rata antara SHT11 dan termometer

bola kering yaitu 0.142(C). Selisih

tersebut berada pada rentang toleransi

untuk pengamatan suhu udara

permukaan menurut WMO(World

Meteorogical Organization) dalam

WMO No.8 Guide to Meteorological

Instruments and Methods of

Observation, yaitu 0.2(C).Oleh

karena itu, data hasil pengukuransensor SHT11 layak digunakan dalam

pengamatan meteorologi.

6.

7.

8.

9.

10.

11. Pada Grafik di atas

perbandingan data suhu digambarkan

dalam bentuk grafik. Pada grafik

tersebut terlihat bahwa keterkaitan

antara kedua termometer sangat erat.

Perbedaan terbesar terjadi pada pukul

07.00 pada saat pengambilan data

pertama. Hal ini dikarenakan karena

waktu pembacaan data yang terlalu

lama sehingga suhu udara sudah

terpengaruh oleh sumber panas

lain(misalnya suhu badan pengamat)

dan suhu udara di luar sangkar. Data

suhu tepat sama antara kedua sensor

pada pengambilan data pukul 15.00.

Secara keseluruhan, selisih data masih


10/12

dalam toleransi sehingga data dari

sensor SHT11 bisa digunakan untuk

pengamatan udara permukaan.

Pengujian Dan Analisis Sensor

Kelembaban Sht11

Tabel 4.2 Data RH Hasil Pengujian

Tahap Kedua

Pada Grafik di atas perbandingan

data kelembaban relativ digambarkan

dalam bentuk grafik. Pada grafik

tersebut terlihat bahwa keterkaitan

antara kedua sensor cukup erat.. Pada

pengambilan data ke 8 sampai ke 13

terjadi kenaikan RH yang diikuti

dengan perubahan besar selisih antara

kedua sensor. Selisih terbesar terjadi

pada pengambilan data ke 13 di jam

15.00 yaitu sebesar 2.3% tetapi selisih

ini masih dalam batas toleransi. Pada

pengambilan data ke 16 di jam 17.00

tidak terdapat selisih antara kedua alat.

Tampilan Program Aplikasi

Berikut ini adalah tampilan

program aplikasi di program Labview

2011. Program ini berfungsi

menampilkan data hasil pengukuran

sensor SHT11 secara streaming

(kontinu).

Gambar 4.20 Tampilan Program

Aplikasi


11/12

Pengiriman Data Menggunakan

SMS

Selain ditampilkan di Labview

2011, data hasil pengukuran juga

dikirim melalui SMS ke nomor telepon

seluler yang telah dikonfigurasi dalam

program yang ada pada mikrokontroler

ATMEGA32.

Gambar 4.21 (a)Koneksi Alat dengan

Modem Wavecom (b)Data T dan RH di

Telepon Selular

Gambar 3.22(a) di atas merupakan

koneksi alat dengan modem Wavecom

1306B. Modem dihubungkan ke alatmelalui komunikasi serial RS232.

Proses pengiriman dilakukan setiap

satu jam dengan listing program

sebagai berikut :

printf("Tanggal=%02d:%02d:%d

Jam=%02d:%02d Suhu=%1.2f \xdfC

RH=%1.1f %% %c %c

",tg,bl,th,jm,mn, temp_val.f,

humi_val.f,13,10);

Dengan begitu maka format sms yang

dikirim yaitu misalnya Tanggal:

24:09:14 Jam 08:20 dengan nilai suhu

30C dan nilai RH 56.6%.

Gambar 3.22(b) menunjukkan

data suhu dan kelembaban yang telah

diterima oleh telepon seluler. Terlihat

bahwa format data yang diterima

sesuai dengan listing program.

6.Kesmpulan dan Saran

Kesimpulan

Dari proses pengujian alat

dapat disimpulkan bahwa data hasil

pengukuran suhu dan kelembaban

udara dari Sensor SHT11 memiliki

selisih yang masih dalam toleransi


12/12

yang ditetapkan oleh WMO (World

Meteorogical Organization)

Data hasil pengukuran dapat

ditampilkan di komputer dengan

program aplikasi Labview 2011 dan

disimpan dalam format .txt pada

memori komputer.

Data hasil pengukuran dapat

dikirim menggunakan SMS (Short

Message Service) ke nomor telepon

seluler setiap satu jam secarabergantian dengan pengiriman data ke

komputer

Saran

Perlu dilakukan pengingkatan

spesifikasi sensor agar data yang

dihasilkan lebih baik dan pengukuran

data lebih stabil.

Agar proses pendistribusian

data lebih efektif , diperlukan

penggantian mikrokontroler yang

mempunyai dua port serial agar data

dapat dikirim ke komputer dan telepon

seluler secara bersamaan.

7.Daftar Pustaka[1]

Devis,W dan

Sahat(eds).1993.Instrumentasi

Elektronik dan Teknik

Pengukuran,Penerbit Erlangga,Jakarta.

[2]World Meteorogical

Organization.2008.Guide to

Meteorogical Instruments dan

Methods of Observation,Seventh

Edition,Geneva.

[3]anonim.Suhu Udara[online],(

http://www.cuacajateng.com/suhuudar

a.htm,diakses tanggal 1 mei 2014).

[4]Djakiman.2008.Praktek Observasi

Meteorologi Permukaan-1,Sekolah

Tinggi Meteorologi dan Geofisika,

Jakarta.

[5]Toruan, Kanton L.2009.Automatic

Weather Station (AWS) Berbasis

Mikrokontroler

Tesis, Program Pasca Sarjana Fakultas

MIPA UI, Depok.

[6]Sensirion company. Datasheet

SHT1x[online],

(http://www.sensirion.com/en/pdf/prod

uct_information/Datasheet-humiditysensor-

SHT1x.pdf, diakses 2 maret 2014).

Putera.A.P.2013.Rancang Bangun

Alat Pengukur Suhu, Kelembaban

dan Tekanan Udara Portable

ATMega16,Lapor an Ker ja ,STMKG
http://www.cuacajateng.com/suhuudara.htmhttp://www.cuacajateng.com/suhuudara.htmhttp://www.cuacajateng.com/suhuudara.htmhttp://www.cuacajateng.com/suhuudara.htm

alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms

Documents