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
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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.
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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).
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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.
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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.
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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.
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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
8/10/2019 alat pengukur suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dan pengirimannya menggunkan sms
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.htmTop Related