Modul 4
SISTEM MONITORING DAN OTOMATISASI PENJEMURAN IKAN ASIN
1. Pendahuluan[Kembali]
Ikan asin merupakan pengolahan ikan yang
telah diawetkan dengan cara penggaraman dan pengeringan. Pengeringan ikan
masih dengan cara tradisional dengan menjemurnya di bawah sinar matahari
untuk mengurangi kadar air pada daging ikan, namun masalah yang sering
terjadi, yaitu perubahan cuaca secara tiba-tiba, yang menyebabkan ikan
asin mengalami kerusakan pada daging ikan. Oleh karena itu, diperlukan
suatu sistem monitoring dan secara otomatis dapat memantau cuaca, suhu,
dan kontrol atap.
Pada sistem monitoring dan otomatisasi
penjemuran ikan asin ini, digunakan sensor hujan untuk mendeteksi kondisi
cuaca, sensor DHT22 untuk memantau suhu dan kelembaban udara, serta sensor
LDR untuk mendeteksi intensitas cahaya. Selain itu, sistem juga dilengkapi
sensor PIR untuk mendeteksi pergerakan di sekitar area penjemuran. Output
sistem terdiri dari buzzer yang diaktifkan baik oleh sensor PIR maupun
kombinasi input dari sensor hujan dan LDR sebagai indikasi kondisi tidak
aman atau tidak optimal untuk penjemuran. Informasi suhu dan kelembaban
ditampilkan melalui LCD I2C yang dikendalikan berdasarkan input dari
sensor DHT22. Seluruh komponen dikendalikan oleh mikrokontroler STM32,
dengan komunikasi antar perangkat dilakukan melalui UART (TX ke RX STM32)
dan protokol I2C untuk koneksi ke LCD. Pemrograman sistem dilakukan
menggunakan software Arduino IDE.
2. Tujuan[Kembali]
a. Mengoptimalkan proses pengeringan ikan asin
Dengan memantau suhu, kelembaban,
intensitas cahaya, dan kondisi cuaca secara real-time, sistem dapat
memastikan ikan asin dijemur pada kondisi lingkungan yang ideal agar
hasil pengeringan maksimal dan berkualitas.
b. Mencegah kerusakan akibat cuaca tidak menentu
Sistem dapat secara otomatis mendeteksi
hujan dan rendahnya pencahayaan, lalu memberikan respons seperti
menyalakan buzzer atau menyampaikan informasi ke pengguna, sehingga ikan
tidak terpapar air hujan atau kelembaban berlebih.
c. Meningkatkan efisiensi dan mengurangi intervensi manual
Dengan adanya sensor dan output
otomatis, sistem ini meminimalkan kebutuhan pengawasan langsung oleh
manusia selama proses penjemuran, terutama dalam hal pengawasan cuaca
dan kondisi lingkungan sekitar.
d. Menjaga keamanan area penjemuran
Sensor PIR mendeteksi gerakan di
sekitar lokasi jemuran dan mengaktifkan buzzer sebagai alarm, berfungsi
sebagai sistem keamanan untuk mencegah pencurian atau gangguan dari
hewan liar.
e. Menyediakan informasi lingkungan secara real-time
Melalui LCD I2C, pengguna dapat
langsung melihat suhu dan kelembaban saat ini, sehingga bisa mengambil
keputusan yang cepat dan tepat bila diperlukan.
f. Memanfaatkan komunikasi data antarperangkat yang efisien
Dengan penggunaan komunikasi UART dan
I2C, sistem memastikan pertukaran data antar komponen berjalan efisien
dan sinkron, mendukung kerja sistem yang responsif dan real-time.
3. Alat dan Bahan[Kembali]
1. STM32F103C8T6
spesifikasi
2. Sensor DHT22
3. Sensor LDR
spesifikasi
2. Sensor DHT22
3. Sensor LDR
4. Rain Sensor
Spesifikasi :
- Catu Daya : 5 V
- Output
Arus : 100 mA
- Output
Sinyal : TTL
- Sensitifitas
: Dapat disesuaikan sesuai kebutuhan dengan potensiometer
- Dilengkapi indikator LED
- Sensor dan panel kontrol dipisah untuk mendapatkan kinerja
yang optimal
- Dimensi
Panel Kontrol : 30 x 16 mm
- Dimensi Sensor : 54 x 40 mm5. Sensor PIR
6. Motor Servo
7. Buzzer
8. LCD I2C
4. Rain Sensor
Spesifikasi :
- Catu Daya : 5 V
- Output
Arus : 100 mA
- Output
Sinyal : TTL
- Sensitifitas
: Dapat disesuaikan sesuai kebutuhan dengan potensiometer
- Dilengkapi indikator LED
- Sensor dan panel kontrol dipisah untuk mendapatkan kinerja
yang optimal
- Dimensi
Panel Kontrol : 30 x 16 mm
- Dimensi Sensor : 54 x 40 mm
5. Sensor PIR
6. Motor Servo
9. Kabel jumper
9. Kabel jumper
10. Breadboard 
11. Styrofoam 
4. Dasar Teori[Kembali]
1. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara
bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit
terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau
port serial perangkat periperal.
Cara Kerja Komunikasi UART
Data dikirimkan secara paralel dari data bus
ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit
kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara
serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus
bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.
2. Pulse Width Modulation (PWM)
PWM (Pulse Width Modulation) adalah teknik
modulasi yang mengubah lebar pulsa (duty cycle) sementara amplitudo dan
frekuensi tetap konstan. Satu siklus pulsa terdiri dari kondisi high dan
transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM sebanding dengan amplitudo sinyal
asli yang belum dimodulasi. Duty cycle adalah rasio antara waktu ON (lebar
pulsa High) dan periode total, biasanya dinyatakan dalam persentase (%).
duty cycle pwm
Keterangan :
t_ON = waktu ON atau waktu
dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high atau 1)
t_OFF = waktu OFF atau waktu
dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low atau 0)
t_total = waktu satu siklus atau
penjumlahan antara t_ON dengan t_OFF atau disebut juga dengan “periode
satu gelombang”
Pada board Arduino Uno, pin yang dapat
digunakan untuk PWM adalah pin yang ditandai dengan tanda tilde (~), yaitu
pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Pin-pin ini dapat berfungsi sebagai input atau
output analog. Untuk menggunakan PWM pada pin tersebut, gunakan perintah
analogWrite().
PWM pada Arduino beroperasi pada frekuensi 500Hz, yang berarti ada 500
siklus per detik. Setiap siklus dapat diberi nilai antara 0 hingga 255.
Jika nilai 0 diberikan, pin tersebut akan selalu berada pada 0 volt. Jika
nilai 255 diberikan, pin akan selalu berada pada 5 volt. Memberikan nilai
127 (setengah dari 255 atau 50%) akan membuat pin berada pada 5 volt
selama setengah siklus dan 0 volt selama setengah siklus lainnya.
Memberikan nilai 64 (25% dari 255) akan membuat pin berada pada 5 volt
selama 1/4 siklus dan 0 volt selama 3/4 siklus, dan ini terjadi 500 kali
dalam satu detik.
3. Inter Integrated Circuit (12C)
Inter Integrated Circuit atau
sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah
menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim
maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL
(Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi
data antara I2C dengan pengontrolnya.
Cara Kerja Komunikasi
12C
Pada I2C, data
ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari
kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit,
Data Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop.
Kondisi start dimana saat pada SDA beralih dari logika
high ke low sebelum SCL.
Kondisi stop dimana saat pada SDA beralih dari logika
low ke high sebelum SCL.
R/W bit berfungsi untuk menentukan apakah master
mengirim data ke slave atau meminta data dari slave.
(logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta
data dari slave)
ACK/NACK bit berfungsi
sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address
frame telah diterima receiver.
4. STM32F103C8T6
STM32F103C8T6 merupakan salah satu jenis
mikrokontroler dari keluarga STM32 yang diproduksi
oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini
termasuk dalam seri STM32F1 dan berbasis pada inti
prosesor ARM Cortex-M3 32-bit. Dengan kecepatan
clock hingga 72 MHz, STM32F103C8T6 menawarkan
performa yang tinggi serta efisiensi dalam
konsumsi daya, menjadikannya sangat populer dalam
berbagai aplikasi sistem tertanam (embedded
system). Mikrokontroler ini dilengkapi dengan
memori flash sebesar 64 KB dan SRAM sebesar 20 KB,
serta mendukung hingga 37 pin input/output (GPIO)
yang dapat dikonfigurasi sesuai kebutuhan
pengguna.
Selain itu,
STM32F103C8T6 memiliki beragam fitur pendukung
seperti ADC 12-bit hingga 10 kanal, beberapa jenis
komunikasi serial seperti UART, SPI, dan I2C, serta
dilengkapi juga dengan USB 2.0 Full-Speed.
Mikrokontroler ini memiliki beberapa timer yang bisa
digunakan untuk berbagai keperluan, seperti
pengendalian motor, pengukuran waktu, atau pembuatan
sinyal PWM. Arsitektur yang digunakan juga sudah
mendukung sistem interrupt dengan menggunakan NVIC
(Nested Vectored Interrupt Controller), sehingga
respon terhadap kejadian eksternal bisa dilakukan
secara efisien.
Dalam proses
pengembangannya, STM32F103C8T6 dapat diprogram
menggunakan beberapa platform seperti STM32CubeIDE,
Keil uVision, ataupun PlatformIO, dan bisa diakses
melalui programmer seperti ST-Link V2 atau USB to
Serial menggunakan bootloader. Untuk mempermudah
pemrograman, STMicroelectronics menyediakan library
seperti HAL (Hardware Abstraction Layer) dan LL (Low
Layer) yang mempermudah akses ke fitur-fitur
perangkat keras.
Spefikasi:
Fitur-Fitur Utama
- USB 2.0 Full-Speed
- 12-bit ADC hingga 10 channel
- DMA Controller
- Up to 7 timers (PWM, encoder interface, input
capture, output compare)
- Real-Time Clock (RTC)
- Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC)
- LED Power Indicator
5. Rain Sensor
Rain sensor
atau sensor hujan adalah perangkat
elektronik yang digunakan untuk mendeteksi
keberadaan dan intensitas air hujan. Sensor
ini umumnya terdiri dari sebuah plat
konduktif dengan pola jejak tembaga yang
terbuka (seperti jaring), yang bekerja
berdasarkan prinsip perubahan resistansi.
Saat plat sensor dalam kondisi kering,
resistansinya tinggi sehingga arus listrik
tidak mudah mengalir. Namun, ketika tetesan
air hujan membasahi permukaan sensor, air
(sebagai penghantar) menyebabkan penurunan
resistansi sehingga arus dapat mengalir
lebih mudah antara jalur-jalur konduktif
tersebut. Perubahan ini dapat dideteksi
sebagai sinyal analog atau digital
tergantung jenis output sensor yang
digunakan.
Pada sistem
yang menggunakan sinyal analog, output dari
rain sensor biasanya dihubungkan ke pin ADC
(Analog to Digital Converter) pada
mikrokontroler. Nilai tegangan analog yang
terbaca mencerminkan tingkat kekeringan atau
kebasahan sensor: nilai tinggi menunjukkan
kondisi kering, dan nilai rendah menandakan
adanya air hujan. Sensor ini dapat
dikalibrasi dengan menetapkan batas minimum
dan maksimum nilai ADC untuk mengonversi
data menjadi persentase tingkat kelembaban
atau intensitas hujan. Berikut grafik respon
dari sensor rain:
Spesifikasi :
- Catu Daya : 5 V
- Output Arus : 100 mA
- Output Sinyal : TTL
- Sensitifitas : Dapat disesuaikan
sesuai kebutuhan dengan
potensiometer
- Dilengkapi indikator LED
- Sensor dan panel kontrol dipisah
untuk mendapatkan kinerja yang
optimal
- Dimensi Panel Kontrol : 30 x 16
mm
- Dimensi Sensor : 54 x 40 mm
Pinout Sensor Rain:
Pin1 (VCC) : 3.3V DC hingga 5V
DC
Pin2 (GND) : Ini adalah pin
ground
Pin3 (A0) : Ini adalah pin analog
output
Ping4(D0) : Ini adalah pin digital
output.
6. LCD LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD (Liquid Crystal Display) bisa menampilkan suatu gambar/karakter dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai titik cahaya. LCD 16x2 dapat menampilkan sebanyak 32 karakter yang terdiri dari 2 baris dan tiap baris dapat menampilkan 16 karakter. Bentuk fisik LCD 16x2 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah :
Cara Kerja Komunikasi UART
duty cycle pwm
Keterangan :
t_ON = waktu ON atau waktu
dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high atau 1)
t_OFF = waktu OFF atau waktu
dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low atau 0)
t_total = waktu satu siklus atau
penjumlahan antara t_ON dengan t_OFF atau disebut juga dengan “periode
satu gelombang”
Pada board Arduino Uno, pin yang dapat
digunakan untuk PWM adalah pin yang ditandai dengan tanda tilde (~), yaitu
pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Pin-pin ini dapat berfungsi sebagai input atau
output analog. Untuk menggunakan PWM pada pin tersebut, gunakan perintah
analogWrite().
PWM pada Arduino beroperasi pada frekuensi 500Hz, yang berarti ada 500
siklus per detik. Setiap siklus dapat diberi nilai antara 0 hingga 255.
Jika nilai 0 diberikan, pin tersebut akan selalu berada pada 0 volt. Jika
nilai 255 diberikan, pin akan selalu berada pada 5 volt. Memberikan nilai
127 (setengah dari 255 atau 50%) akan membuat pin berada pada 5 volt
selama setengah siklus dan 0 volt selama setengah siklus lainnya.
Memberikan nilai 64 (25% dari 255) akan membuat pin berada pada 5 volt
selama 1/4 siklus dan 0 volt selama 3/4 siklus, dan ini terjadi 500 kali
dalam satu detik.
3. Inter Integrated Circuit (12C)
Inter Integrated Circuit atau
sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah
menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim
maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL
(Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi
data antara I2C dengan pengontrolnya.
Cara Kerja Komunikasi
12C
Pada I2C, data
ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari
kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit,
Data Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop.
Kondisi start dimana saat pada SDA beralih dari logika
high ke low sebelum SCL.
Kondisi stop dimana saat pada SDA beralih dari logika
low ke high sebelum SCL.
R/W bit berfungsi untuk menentukan apakah master
mengirim data ke slave atau meminta data dari slave.
(logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta
data dari slave)
ACK/NACK bit berfungsi
sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address
frame telah diterima receiver.
4. STM32F103C8T6
STM32F103C8T6 merupakan salah satu jenis
mikrokontroler dari keluarga STM32 yang diproduksi
oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini
termasuk dalam seri STM32F1 dan berbasis pada inti
prosesor ARM Cortex-M3 32-bit. Dengan kecepatan
clock hingga 72 MHz, STM32F103C8T6 menawarkan
performa yang tinggi serta efisiensi dalam
konsumsi daya, menjadikannya sangat populer dalam
berbagai aplikasi sistem tertanam (embedded
system). Mikrokontroler ini dilengkapi dengan
memori flash sebesar 64 KB dan SRAM sebesar 20 KB,
serta mendukung hingga 37 pin input/output (GPIO)
yang dapat dikonfigurasi sesuai kebutuhan
pengguna.
Selain itu,
STM32F103C8T6 memiliki beragam fitur pendukung
seperti ADC 12-bit hingga 10 kanal, beberapa jenis
komunikasi serial seperti UART, SPI, dan I2C, serta
dilengkapi juga dengan USB 2.0 Full-Speed.
Mikrokontroler ini memiliki beberapa timer yang bisa
digunakan untuk berbagai keperluan, seperti
pengendalian motor, pengukuran waktu, atau pembuatan
sinyal PWM. Arsitektur yang digunakan juga sudah
mendukung sistem interrupt dengan menggunakan NVIC
(Nested Vectored Interrupt Controller), sehingga
respon terhadap kejadian eksternal bisa dilakukan
secara efisien.
Dalam proses
pengembangannya, STM32F103C8T6 dapat diprogram
menggunakan beberapa platform seperti STM32CubeIDE,
Keil uVision, ataupun PlatformIO, dan bisa diakses
melalui programmer seperti ST-Link V2 atau USB to
Serial menggunakan bootloader. Untuk mempermudah
pemrograman, STMicroelectronics menyediakan library
seperti HAL (Hardware Abstraction Layer) dan LL (Low
Layer) yang mempermudah akses ke fitur-fitur
perangkat keras.
Spefikasi:
Fitur-Fitur Utama
- USB 2.0 Full-Speed
- 12-bit ADC hingga 10 channel
- DMA Controller
- Up to 7 timers (PWM, encoder interface, input
capture, output compare)
- Real-Time Clock (RTC)
- Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC)
- LED Power Indicator
5. Rain Sensor
Rain sensor
atau sensor hujan adalah perangkat
elektronik yang digunakan untuk mendeteksi
keberadaan dan intensitas air hujan. Sensor
ini umumnya terdiri dari sebuah plat
konduktif dengan pola jejak tembaga yang
terbuka (seperti jaring), yang bekerja
berdasarkan prinsip perubahan resistansi.
Saat plat sensor dalam kondisi kering,
resistansinya tinggi sehingga arus listrik
tidak mudah mengalir. Namun, ketika tetesan
air hujan membasahi permukaan sensor, air
(sebagai penghantar) menyebabkan penurunan
resistansi sehingga arus dapat mengalir
lebih mudah antara jalur-jalur konduktif
tersebut. Perubahan ini dapat dideteksi
sebagai sinyal analog atau digital
tergantung jenis output sensor yang
digunakan.
Pada sistem
yang menggunakan sinyal analog, output dari
rain sensor biasanya dihubungkan ke pin ADC
(Analog to Digital Converter) pada
mikrokontroler. Nilai tegangan analog yang
terbaca mencerminkan tingkat kekeringan atau
kebasahan sensor: nilai tinggi menunjukkan
kondisi kering, dan nilai rendah menandakan
adanya air hujan. Sensor ini dapat
dikalibrasi dengan menetapkan batas minimum
dan maksimum nilai ADC untuk mengonversi
data menjadi persentase tingkat kelembaban
atau intensitas hujan. Berikut grafik respon
dari sensor rain:
Spesifikasi :
- Catu Daya : 5 V
- Output Arus : 100 mA
- Output Sinyal : TTL
- Sensitifitas : Dapat disesuaikan
sesuai kebutuhan dengan
potensiometer
- Dilengkapi indikator LED
- Sensor dan panel kontrol dipisah
untuk mendapatkan kinerja yang
optimal
- Dimensi Panel Kontrol : 30 x 16
mm
- Dimensi Sensor : 54 x 40 mm
Pinout Sensor Rain:
Pin1 (VCC) : 3.3V DC hingga 5V
DC
Pin2 (GND) : Ini adalah pin
ground
Pin3 (A0) : Ini adalah pin analog
output
Ping4(D0) : Ini adalah pin digital
output.
6. LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD (Liquid Crystal Display) bisa menampilkan suatu gambar/karakter dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai titik cahaya. LCD 16x2 dapat menampilkan sebanyak 32 karakter yang terdiri dari 2 baris dan tiap baris dapat menampilkan 16 karakter. Bentuk fisik LCD 16x2 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar