Search Suggest

Karya Siswa TEI
Beranda
Karya Siswa TEI

Monitoring Kualitas Air IoT Berbasis Arduino Nano dan ESP8266 menggunakan komunikasi Usart dengan User Interface Web

Monitoring kualitas air IoT berbasis Arduino Nano dan NodeMCU (ESP8266) dengan komunikasi usart dan user interface web merupakan salah satu project TEI SMKN 1 Nglegok yang dibuat oleh M. Zulfa Zakariya. is Arduino Nano dan ESP8266 dengan komunikasi Usart dan User Interface. Produk ini dirancang untuk memantau kondisi kualitas air secara real-time dan memberikan informasi mengenai  parameter penting seperti Total Dissolved Solids (TDS) dan pH.Dengan menggunakan web online yang terhubung, Anda dapat dengan mudah memantau data kualitas air melalui Handphone Anda, sehingga memungkinkan pemantauan jarak jauh yang lebih efisien.

Gambar 1.1 Produk Monitoring Kualitas Air


Klik inovasi karya siswa TEI SMKN 1 Nglegok untuk melihat project- project lainnya.

Fitur Utama:

1. Pemantauan Real-Time

Sistem ini dirancang untuk memantau parameter penting kualitas air seperti Total Dissolved Solids (TDS) dan pH secara real- time. Data dari sensor ditampilkan langsung pada layar LCD di lokasi, sehingga pengguna dapat memantau hasil pengukuran dengan cepat. Selain itu, data yang sama dikirimkan ke Web, yang memungkinkan pengguna untuk memantau kondisi kualitas air melalui smartphone kapan saja dan di mana saja. Dengan pemantauan real-time ini, pengguna dapat menjaga standar kualitas air tetap optimal tanpa perlu melakukan pemeriksaan manual yang memakan waktu.

2. Komunikasi Serial (USART)

Sistem ini menggunakan komunikasi serial untuk memastikan transmisi data yang stabil antara Arduino Nano dan NodeMCU ESP8266. Arduino Nano berfungsi sebagai transmitter yang mengumpulkan data sensor dan mengirimkannya ke NodeMCU sebagai receiver. Komunikasi ini memastikan bahwa data dari sensor dikirimkan dengan cepat dan akurat, memberikan pengalaman monitoring yang responsif dan andal. Implementasi antarmuka serial ini cocok untuk proyek- proyek IoT yang membutuhkan efisiensi tinggi dalam pengiriman data antar perangkat.

3. User Interface

 Produk ini menggunakan web sebagai antarmuka utama untuk menyampaikan data sensor secara visual kepada pengguna. Web dipilih karena kemampuannya untuk diakses dari berbagai perangkat dan lokasi, serta memberikan pengalaman yang user-friendly dan responsif. Melalui dashboard web ini, pengguna dapat memantau data secara real-time dalam bentuk grafik atau angka yang mudah dipahami, sehingga membantu dalam memonitor perubahan parameter air dan mengambil keputusan yang tepat. Antarmuka ini memberikan fleksibilitas dan kenyamanan, karena pengguna tidak perlu hadir secara fisik di lokasi untuk memantau kualitas air.

4. Tampilan Lokal untuk Akses Langsung

Selain pengiriman data ke Web, sistem ini dilengkapi dengan LCD I2C yang menampilkan informasi TDS dan pH secara langsung di tempat. Fitur ini sangat berguna bagi pengguna yang ingin melihat hasil pengukuran tanpa bergantung pada perangkat mobile. Dengan layar LCD, data ditampilkan dalam format yang mudah dibaca, memastikan pengguna dapat langsung mengetahui kondisi air secara visual.


Spesifikasi Teknis

1. Komunikasi Serial (USART) 

Sistem ini memanfaatkan komunikasi serial antara Arduino Nano dan NodeMCU ESP8266 untuk memastikan pengiriman data yang andal dan akurat. Data dikirimkan dari Arduino ke NodeMCU dengan kecepatan baud yang dapat disesuaikan, memberikan fleksibilitas tinggi dalam transmisi data sensor.

2. Sensor TDS 

Menggunakan modul sensor TDS V1.0 yang mampu mendeteksi total padatan terlarut (Total Dissolved Solids) dalam air dengan rentang pengukuran yang luas, memastikan hasil yang akurat untuk pemantauan kualitas air.

3. Sensor pH 

Sistem ini dilengkapi dengan sensor pH 4502C yang dapat membaca rentang pH antara 0 hingga 14, mencakup seluruh rentang skala keasaman dan kebasaan. Rentang pengukuran ini memungkinkan pemantauan air dalam kondisi sangat asam hingga sangat basa, yang penting untuk menjaga kualitas air.

4. Tampilan LCD I2C

Menggunakan layar LCD 16x2 I2C untuk menampilkan informasi TDS dan pH secara real-time. LCD ini memberikan kemudahan bagi pengguna untuk melihat data langsung di lokasi, tanpa memerlukan perangkat tambahan.

5. User Interface Web

 Menggunakan Web sebagai platform untuk menampilkan data sensor secara online. Antarmuka ini memungkinkan pengguna memantau data TDS dan pH secara real-time dari smartphone, memberikan kemudahan pemantauan jarak jauh dengan tampilan yang intuitif dan user-friendly.

6. Bahasa Pemrograman

Sistem ini diprogram dengan bahasa C++ untuk Arduino Nano dan NodeMCU, PhP untuk dibagian webnya, memberikan kinerja yang optimal dan fleksibilitas tinggi dalam pengolahan data dan pengiriman informasi.

Gambar 1.2. Device Transmitter & Receiver Monitoring Kualitas Air IoT

Gambar 1.3. Device Transmitter & Receiver top layer


Device Transmitter Monitoring Kualitar Air IoT

Device Transmitter Monitoring Kualitar Air IoT adalah perangkat yang bertugas mengumpulkan data terkait kualitas air menggunakan sensor-sensor seperti sensor TDS dan sensor pH. Data yang diperoleh dari sensor-sensor ini kemudian dikirimkan ke sistem pemantauan atau kendali melalui komunikasi serial (USART) yang difasilitasi oleh Arduino Nano.

Gambar 1.4. Pin Out Device Transmitter

1. Arduino Nano

Arduino Nano adalah board microcontroller yang berukuran kecil, lengkap, dan salah satu board yang menggunakan IC ATmega328P (Arduino Nano V3). Ini memiliki fungsi yang kurang lebih sama dengan Arduino UNO, tetapi dalam packaging yang berbeda. Arduino Nano ini bekerja dengan kabel USB Mini-B dan bukan yang standar.

Gambar 1.5. Arduino NANO

2. Modul TDS V1.0

Modul sensor TDS (Total Dissolved Solids) v1.0 adalah sensor yang dapat digunakan untuk mengukur tingkat konsentrasi padatan terlarut dalam air. Sensor ini menghasilkan keluaran berupa tegangan analog yang sesuai dengan nilai TDS dalam air.

Gambar 1.6. Pin Out Modul TDS V1.0

3. Modul Sensor pH4502C

Modul sensor pH4502C adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan (pH) cairan dalam proyek monitoring kualitas air. Modul ini bekerja dengan probe pH yang terhubung, di mana tegangan keluaran berubah sesuai dengan nilai pH yang terdeteksi. Sensor ini dirancang untuk aplikasi berbasis Arduino atau mikrokontroler lainnya dan cocok untuk berbagai proyek IoT yang memantau kualitas air.

Gambar 1.7. Pin Out Modul pH 4502C

4. Modul Buck Converter XL4005

Modul Buck Converter XL4005 adalah modul step-down yang dirancang untuk mengubah tegangan input DC tinggi menjadi tegangan output DC lebih rendah secara efisien. Modul ini menggunakan teknologi switching regulator dengan IC XL4005 sebagai komponen utama, yang menawarkan efisiensi tinggi dan kestabilan dalam konversi daya.

Gambar 1.8. Pin Out Modul Buck Converter

5. LCD 16x2

LCD (Liquid Crystal Display) atau Display Kristal Cair adalah jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai komponen utamanya. LCD digunakan untuk menampilkan teks, huruf, angka, simbol, dan gambar. LCD telah diterapkan luas di berbagai bidang, seperti elektronik konsumen, termasuk televisi, permainan video (Playstation), kalkulator, monitor komputer, dan layar laptop.

6. Komunikasi Data USART Transmitter

Pada proyek Monitoring Kualitas Air, komunikasi data antar perangkat menggunakan protokol USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). Protokol ini memungkinkan pengiriman dan penerimaan data antara Arduino Nano (sebagai transmitter) 


Device Receiver Monitoring Kualitar Air IoT

Device Receiver dalam proyek Monitoring Kualitas Air adalah perangkat keras yang menggunakan modul NodeMCU ESP8266 untuk menerima data dari sensor TDS dan pH4502C yang dikirimkan oleh Device Transmitter melalui komunikasi serial (USART). Modul NodeMCU ESP8266 bertugas memproses data yang diterima dari sensor-sensor tersebut. Data yang telah diproses kemudian dikirim ke Database melalui HTTP Protocol dan di tampilkan di Web, memungkinkan pengguna untuk memantau kualitas air secara real-time melalui antarmuka yang ramah pengguna di smartphone mereka.

Gambar 1.9. Pin Out Device Receiver


1. . NodeMCU (ESP8266)

EPS8266 adalah modul WIFI tambahan untuk mikrokontroler seperti Arduino, memungkinkan koneksi langsung ke WIFI dan pembentukan koneksi TCP/IP. Modul ini diproduksi oleh perusahaan Tiongkok Espressif Systems, menonjol dengan ukuran yang kecil, konsumsi daya yang rendah,kemampuannya terkoneksi dengan internet secara nirkabel.

Gambar 1.10. Pin Out NodeMCU EPS8266

2. Modul Buck Converter XL4005

Modul Buck Converter XL4005 adalah modul step-down yang dirancang untuk mengubah tegangan input DC tinggi menjadi tegangan output DC lebih rendah secara efisien. Modul ini menggunakan teknologi switching regulator dengan IC XL4005 sebagai komponen utama, yang menawarkan efisiensi tinggi dan kestabilan dalam konversi daya.

Gambar 1.11. Pin Out Modul Buck Converter

3.  Komunikasi Data USART Receiver

Pada proyek Monitoring Kualitas Air, komunikasi data antara Arduino Nano (sebagai transmitter) dan NodeMCU ESP8266 (sebagai receiver) menggunakan protokol USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter), Protokol ini memungkinkan pengiriman dan penerimaan data antara perangkat dengan cara yang stabil dan efisien.

Block Diagram

Gambar 1.12. Blok Diagram Transmitter

Gambar 1.13. Blok Diagram Receiver

Schematics Diagram

Gambar 1.14. Schematics Monitoring Kualitas Air IoT

3D View

Gambar 1.15. 3D View PCB Board Transmitter Dan Receiver top

Wiring Diagram

Gambar 1.16. Wiring Diagram Transmitter dan Receiver


User Manual Guide

1.Meyiapkan Adaptor

Gunakan  adaptor  dengan output tegangan  7Volt  – 24Volt dan  arus sebesar 3 Ampere untuk memastikan sistem Monitoring Kualitas Air berfungsi secara  optimal. Adaptor ini memastikan suplai daya yang stabil sehingga semua komponen dapat beroperasi dengan efisien tanpa gangguan. Setelah pemasangan seluruh rangkaian selesai, sambungkan adaptor pada setiap perangkat ke sumber listrik di ruangan untuk menyalakannya. Pastikan kabel dan koneksi adaptor sudah terpasang dengan benar untuk menghindari potensi kerusakan atau gangguan pada perangkat.

Gambar 1.17. Adaptor 12 Volt

2. Memasukan Kabel Adaptor Ke Box Melalui Cable Gland.

Langkah kedua, masukkan kabel adaptor melalui cable gland yang terdapat pada box. Pada boxnya dilengkapi dengan cable gland untuk mempermudah pemasangan adaptor dan menjaga keamanan sambungan kabel. Setelah kabel adaptor dimasukkan, kencangkan baut pada cable gland agar kabel tidak mudah. bergeser atau lepas. Langkah ini sangat penting untuk mencegah gangguan pada sistem Monitoring Kualitas Air akibat sambungan kabel yang tidak stabil atau longgar. Pastikan proses ini dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari kerusakan pada kabel atau komponen dalam box.

Gambar 1.18. Memasukan Kabel Adaptor Ke  Box

3. Menghubungkan VCC & GND Kabel Ke Terminal Block.

Langkah ketiga dalam pemasangan sistem adalah menghubungkan kabel VCC dan GND dari adaptor ke terminal block yang terdapat di dalam box. Proses ini dimulai dengan mengidentifikasi terminal block yang telah disediakan, biasanya berlabel VCC untuk tegangan positif dan GND untuk ground, yang berfungsi sebagai penghubung utama suplai daya ke sistem.

Gambar 1.19. Memasang VCC&GND Ke Terminal Block

Setelah memasang adaptor pada box selanjutnya colokan ke listrik untuk menyalakannya.

Gambar 1.20. Monitoring Kualitas Air Menyala


User Manual Guide Website Monitoring

1. Menyetel WiFi di Program Arduino IDE

Sebelum memulai penggunaan Web untuk memantau data dari sistem Monitoring Kualitas Air, langkah pertama yang perlu dilakukan adalah mengatur koneksi WiFi pada perangkat receiver melalui program yang dibuat di Arduino IDE.

2. Akses Url Web

Gambar 1.21. Url Web Dashboard

3. User Interface Web

Gambar 1.22. User Interface Web




Posting Komentar