Latest revision as of 02:27, 27 April 2026

Perakitan

Overview

Bab ini menjelaskan proses perakitan perangkat sensor berbasis IoT, mulai dari wiring sensor, distribusi daya (power), hingga pemasangan ke dalam casing.

Sistem menggunakan mikrokontroler ESP32 sebagai pusat kendali yang terhubung dengan berbagai sensor lingkungan seperti pH, Dissolved Oxygen (DO), salinitas, suhu air, serta sensor lingkungan lainnya.

Daftar Komponen

Daftar Komponen yang digunakan pada sensor tambak ini adalah sebagai berikut:

Board dan Mikrokontroler

Board PCB Custom: Board yang berfungsi untuk memfasilitasi integrasi berbagai sensor.
ESP 32: Mikrokontroler yang mengelola pembacaan data dari sensor.

Part Sensor

Sensor pH (DFRobot Analog pH Sensor/Meter Kit V2): Sensor yang berfungsi untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan (pH) air.
Sensor Disolve Oxygen (DFRobot Analog Dissolved Oxygen Sensor): Sensor yang berfungsi untuk mengukur kadar oksigen terlarut (DO – Dissolved Oxygen) dalam air.
Sensor Salinitas (DFRobot Analog Electrical Conductivity (EC) Sensor / Meter (K=10)): Sensor yang berfungsi untuk mengukur tingkat konduktivitas listrik dalam air.
Sensor Temperatur Air (DS18B20): Sensor yang berfungsi untuk mengukur temperatur air.
Sensor Temperatur Udara dan Kelembaban (DHT 22): Sensor yang berfungsi untuk mengukur temperatur dan kelembaban udara.
Sensor Temperatur, kelembaban dan tekanan udara (BME 280): Sensor yang berfungsi untuk mengukur temperatur, kelembaban dan tekanan udara.

Power

Relay: Modul saklar elektronik.

Voltage Meter: Modul sensor yang berfungsi mengukur tegangan, arus, dan daya pada suatu rangkaian.

Step Down: Modul konversi tegangan yang mengubah input DC 6–24V menjadi output stabil 5V hingga 3A.

Buck Boost: XL6009 Auto Boost Buck Adjustable digunakan untuk menaikkan (step up) atau menurunkan (step down) tegangan secara otomatis, dengan input 5–32V DC dan output 1.2–35V DC yang stabil meski tegangan input berubah.

Baterai: Baterai 18650 digunakan pada power bank, senter, laptop, e-bike, dan proyek elektronik karena kepadatan energi tinggi, umur pakai panjang, serta kemampuan menyediakan arus besar.

Solar Panel: Solar panel 10Wp digunakan untuk mengisi baterai kecil, sistem penerangan, atau proyek IoT bertenaga surya. Memiliki ukuran compact, efisiensi tinggi, dan tahan terhadap cuaca luar ruangan.

BMS: BMS (Battery Management System) 2S 8A berfungsi untuk menjaga kinerja dan memperpanjang umur baterai hingga lebih dari 30.000 jam.

Wiring Sensor

Wiring sensor merupakan proses menghubungkan seluruh sensor ke ESP32 melalui PCB.

Setiap sensor memiliki koneksi dasar:

VCC → Tegangan (Power)
GND → Ground
Data → Sinyal (Analog/Digital)

Konfigurasi Sensor

pH → Analog (GPIO 33)
Salinitas → Analog (GPIO 32)
Dissolved Oxygen → Analog (GPIO 25)
DS18B20 → Digital (OneWire)
DHT22 → Digital (GPIO 27)

Wiring Power

Sistem menggunakan sumber daya berbasis baterai dan panel surya.

Alur Power

Solar Panel → Buck/Boost Converter
→ BMS (Battery Management System)
→ Baterai
→ Step Down 5V
→ ESP32 & Sensor

Konfigurasi

2S (7.4V) → sistem standar
4S (14.8V) → untuk kebutuhan daya lebih besar

Catatan Penting

Pastikan output ke ESP32 stabil di 5V
Gunakan BMS untuk proteksi baterai
Periksa arus menggunakan INA219

Langkah Perakitan

Ikuti langkah berikut untuk merakit sistem:

Pasang ESP32 pada PCB
Pasang modul INA219 (monitoring power)
Pasang modul LoRa
Pasang sensor:
1. pH
2. Dissolved Oxygen (DO)
3. Salinitas
Hubungkan probe ke masing-masing sensor
Sambungkan kabel sensor temperatur dan ultrasonic
Lakukan wiring power sesuai diagram
Masukkan semua komponen ke dalam casing
Pastikan semua koneksi kuat dan tidak longgar

Integrasi ke Casing

Gunakan casing IP65/IP66 untuk perlindungan outdoor
Pastikan semua kabel memiliki seal (anti air)
Gunakan pipa pelindung untuk probe sensor

Validasi Sistem

Setelah perakitan selesai, lakukan pengecekan:

Checklist

Semua modul menyala (LED indikator aktif)
ESP32 dapat membaca data sensor
Tidak ada kabel longgar atau short circuit
Tegangan stabil sesuai spesifikasi

Indikator Berhasil

Data sensor muncul di serial monitor
Sistem dapat berjalan tanpa restart
Komunikasi LoRa aktif

Troubleshooting Dasar

Masalah	Penyebab	Solusi
Sensor tidak terbaca	Wiring salah	Periksa pin dan koneksi
ESP32 mati	Tegangan tidak stabil	Cek step-down dan baterai
Data tidak konsisten	Sensor belum kalibrasi	Lakukan kalibrasi ulang
Tidak ada komunikasi LoRa	Modul tidak terhubung	Cek wiring SPI dan antena

Kalibrasi

Konfigurasi dan kalibrasi dilakukan setelah proses perakitan selesai untuk memastikan seluruh sensor bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang akurat.

Kalibrasi Sensor pH

Kalibrasi diperlukan untuk memastikan akurasi pembacaan nilai pH, terutama setelah penggunaan intensif atau ketika hasil pembacaan mulai tidak konsisten.

Rekomendasi Frekuensi Kalibrasi

Setiap 1 bulan sekali
Saat hasil pembacaan tidak stabil atau melenceng

Peralatan yang Dibutuhkan

Larutan buffer standar pH 4.00
Larutan buffer standar pH 7.00
Gelas ukur atau wadah bersih
Air tawar untuk membilas probe

Persiapan

Pastikan modul pH dan ESP32 sudah terhubung dengan benar
Pastikan sistem dapat membaca data sensor melalui Serial Monitor
Bilas probe menggunakan air tawar
Keringkan probe dengan tisu atau kain lembut

Langkah Kalibrasi (2 Titik: pH 4 & pH 7)

Kalibrasi Titik Pertama (pH 4.00)

Siapkan larutan buffer pH 4.00
Celupkan probe ke dalam larutan
Tunggu hingga nilai pembacaan stabil
Catat nilai ADC atau output sensor
Simpan nilai tersebut sebagai referensi kalibrasi pertama

Kalibrasi Titik Kedua (pH 7.00)

Bilas probe dengan air tawar
Celupkan probe ke larutan buffer pH 7.00
Tunggu hingga pembacaan stabil
Catat nilai ADC atau output sensor
Simpan nilai tersebut sebagai referensi kalibrasi kedua

Penyesuaian pada Program

#define pinProbe 33 ;

void setup()

{

   Serial.begin(115200);

} 

void loop()

{

   int ADC = 0;

   float meanADC;

   for(int i=0; i<800; i++){

       ADC += analogRead(pinProbe);               

   }

   meanADC = ADC/800;

   Serial.println("meanADC:" + String(meanADC));

   delay(1000);

}

Catatan Penting

Hindari menyentuh ujung probe secara langsung
Pastikan larutan buffer tidak terkontaminasi
Lakukan kalibrasi di suhu ruangan untuk hasil optimal

Indikator Kalibrasi Berhasil

Nilai pH mendekati nilai larutan standar
Pembacaan stabil (tidak fluktuatif)
Tidak terdapat delay pembacaan yang berlebihan

Kalibrasi Sensor Salinitas

Kalibrasi dilakukan untuk memastikan pembacaan konduktivitas (EC dalam mS/cm) tetap akurat, terutama setelah penggunaan intensif, pembersihan elektroda, atau ketika hasil pembacaan tidak konsisten.

Rekomendasi Frekuensi Kalibrasi

Setiap 1 bulan sekali
Setelah pembersihan elektroda menggunakan larutan asam
Saat hasil pembacaan tidak stabil atau melenceng

Peralatan yang Dibutuhkan

Larutan standar konduktivitas (contoh: 12.88 mS/cm atau sesuai spesifikasi sensor K=10)
Wadah bersih untuk larutan kalibrasi

Persiapan

Pastikan probe dalam kondisi bersih dan kering
Pastikan sistem sudah dapat membaca data sensor melalui Serial Monitor
Hindari kontaminasi larutan kalibrasi

Langkah Kalibrasi

Kalibrasi dengan Larutan Standar

Tuangkan larutan standar konduktivitas ke dalam wadah bersih
Celupkan probe sepenuhnya ke dalam larutan
Pastikan tidak ada gelembung udara pada elektroda
Tunggu hingga pembacaan stabil
Catat nilai ADC atau output sensor
Sesuaikan nilai kalibrasi pada program Arduino hingga pembacaan mendekati nilai standar (misal 12.88 mS/cm)

Penyesuaian pada Program

Gunakan nilai hasil kalibrasi untuk menentukan faktor konversi dari ADC ke nilai salinitas.

#define pinProbe 32 ;
void setup()
{
    Serial.begin(115200);
}
 
void loop()
{
    int ADC = 0;
    float meanADC;
    for(int i=0; i<800; i++){
        ADC += analogRead(pinProbe);                
    }
    meanADC = ADC/800;
    Serial.println("meanADC:" + String(meanADC));
    delay(1000);
}

Langkah Setelah Kalibrasi

Bilas probe dengan air tawar
Keringkan dengan kain lembut
Simpan probe dalam kondisi aman

Catatan Penting

Gunakan larutan sesuai dengan rentang sensor (K=10 untuk air laut)
Hindari menyentuh elektroda secara langsung
Jangan biarkan larutan standar mengering pada probe (dapat menyebabkan kristalisasi)

Indikator Kalibrasi Berhasil

Nilai mendekati larutan standar
Pembacaan stabil (tidak fluktuatif)
Sensor merespon perubahan dengan cepat

Kalibrasi Sensor Dissolved Oxygen (DO)

Kalibrasi diperlukan untuk memastikan pembacaan kadar oksigen terlarut (mg/L) akurat, terutama setelah perawatan probe, penggantian membran, atau penggantian larutan elektrolit.

Rekomendasi Frekuensi Kalibrasi

Setiap 1 bulan sekali
Setelah mengganti membran atau larutan elektrolit
Saat hasil pembacaan tidak stabil atau melenceng

Persiapan

Pastikan probe dalam kondisi bersih dan kering
Pastikan sistem sudah dapat membaca data sensor melalui Serial Monitor
Hindari kontaminasi pada permukaan probe

Langkah Kalibrasi

Bersihkan probe jika diperlukan
Basahi probe dengan air murni, lalu kibaskan untuk menghilangkan tetesan berlebih
Paparkan probe ke udara terbuka (jangan gunakan kipas)
Biarkan probe terkena aliran udara alami hingga pembacaan stabil
Catat nilai tegangan output sensor (dalam mV)
Nilai ini merupakan tegangan DO jenuh (saturation voltage) pada suhu saat ini

Penyesuaian pada Program

Gunakan nilai tegangan hasil kalibrasi untuk menggantikan parameter kalibrasi pada kode.

Contoh:

#include <Arduino.h>

#define VREF    3300//VREF(mv)
#define ADC_RES 4096//ADC Resolution

uint32_t raw;

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
    raw=analogRead(A1);
    Serial.println("raw:\t"+String(raw)+"\tVoltage(mv)"+String(raw*VREF/ADC_RES));
    delay(1000);
}

Nilai tersebut digunakan sebagai referensi tegangan DO jenuh pada perhitungan sensor.

Catatan Penting

Jangan meniup probe menggunakan kipas atau mulut (dapat merusak akurasi)
Temperatur sangat mempengaruhi hasil kalibrasi
Lakukan kalibrasi pada kondisi lingkungan yang stabil

Indikator Kalibrasi Berhasil

Nilai DO stabil saat probe di udara
Tidak terjadi fluktuasi signifikan
Pembacaan konsisten setelah digunakan kembali di air

Pemrograman (Source Code)

Tahap pertama dalam memulai programming utama adalah menyiapkan initial code yang mencakup seluruh library yang diperlukan untuk komunikasi sensor dan transmisi data. Berikut adalah code program yang digunakan.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_INA219.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <DHT.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>  //DS18B20
#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>

Sensor DHT 22

Konfigurasi sensor DHT22 dimulai dengan mendefinisikan pin koneksi dan tipe sensor yang digunakan untuk pengukuran suhu dan kelembaban udara. fungsi setDHT() untuk akuisisi data, dan printDHT() untuk menampilkan hasil. Berikut adalah code program yang digunakan.

//DHT22  ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

//Constants

#define DHTPIN 27          // what pin  we're connected to

#define DHTTYPE DHT22      // DHT 22  (AM2302)

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);  //// Initialize DHT  sensor for normal 16mhz Arduino


float dhtTemperature = 0;

float dhtHumidity = 0;


void setDHT() {

//Read data and store  it to variables hum and temp

dhtHumidity = dht.readHumidity();

dhtTemperature = dht.readTemperature();

} 

void printDHT() {

Serial.print("Humidity = ");

Serial.print(dhtHumidity);

Serial.print("Temperature =  ");

Serial.print(dhtTemperature);

Serial.println("ºC");

}

Sensor BME 280

Sensor BME280 dikonfigurasi untuk mengukur empat parameter lingkungan sekaligus: suhu, tekanan barometrik, kelembaban, dan estimasi ketinggian berdasarkan tekanan permukaan laut standar. Berikut adalah code program yang digunakan.

//BME280  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Adafruit_BME280 bme;  //  I2C

float bmeTemperature;

float bmePressure;

float bmeHumidity;

float bmeAltitude;


void setBMEValues() {

  try {

   bmeTemperature =  bme.readTemperature();                 //Celcius

   bmePressure =  bme.readPressure() / 100.0F;              // hPa

   bmeHumidity =  bme.readHumidity();                       // %

   bmeAltitude =  bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA);   // meter

  } catch (String error)  {

    Serial.println("Error BME: " + error);

  }

}


void printBMEValues() {

Serial.print("Temperature = ");

Serial.print(bmeTemperature);

  Serial.println("  *C");


Serial.print("Pressure = ");

Serial.print(bmePressure);

  Serial.println("  hPa");


Serial.print("Approx. Altitude = ");

Serial.print(bmeAltitude);

  Serial.println("  m");


Serial.print("Humidity = ");

Serial.print(bmeHumidity);

  Serial.println("  %");


  Serial.println();

}

Sensor suhu air (DS18B20)

Sensor suhu air DS18B20 diimplementasikan dengan protokol OneWire pada GPIO 4, memberikan measurement yang waterproof dan ideal untuk aplikasi monitoring kualitas air laut. Berikut adalah code program yang digunakan.

//DS18B20  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

// GPIO where the DS18B20 is connected to

const int waterTemperaturePin = 4;

// Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire  devices

OneWire oneWire(waterTemperaturePin);

// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature sensor

DallasTemperature sensors(&oneWire);


float waterTemperature = 0;


void setWaterTemperature() {

sensors.requestTemperatures();

waterTemperature = sensors.getTempCByIndex(0);

}


void printWaterTemperature() {

Serial.print("Water Temperature  = ");

Serial.print(waterTemperature);

Serial.println("ºC");

}

Sensor pH (DFRobot : Analog pH Sensor/Meter Kit V2)

Pengukuran pH dilakukan melalui pembacaan analog pada pin 33 dengan metode nilai yang didapat setelah dilakukan kalibrasi untuk mendapatkan nilai pH yang stabil dan akurat. Berikut adalah code program yang digunakan.

//pHSensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

const int PH_PIN = 33;

float ph;

float PH_ADC_RAW = 0;


void setPH() {

for (int i = 0; i < 800; i++) {

  PH_ADC_RAW += analogRead(PH_PIN);

}

PH_ADC_RAW /= 800;

//Serial.println(PH_ADC_RAW);

ph = 15.5942 - 0.0051167 * PH_ADC_RAW;

//ph = -0.2668 *  PH_ADC_RAW + 519.93;

}



void printPH() {

Serial.print("PH_ADC_RAW =  ");

Serial.println(PH_ADC_RAW);

Serial.print("pH = ");

Serial.println(ph);

}

Sensor Salinitas (DFRobot : Analog Electrical Conductivity Sensor / Meter (K=10))

Pengukuran nilai salinitas air menggunakan sensor TDS yang terhubung ke pin 32 pada papan mikrokontroler. Kode ini berfungsi untuk mengambil data analog dari sensor, kemudian mengolahnya menjadi nilai salinitas yang dapat ditampilkan melalui serial monitor. Berikut adalah code program yang digunakan.

//TDS Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

const int TDS_PIN = 32;

float salinity;

float TDS_ADC_RAW = 0;


void setSalinity() {

for (int i = 0; i < 800; i++) {

  TDS_ADC_RAW += analogRead(TDS_PIN);

}

TDS_ADC_RAW /= 800;

//Serial.println(TDS_ADC_RAW);

//salinity = 1E-06 *  TDS_ADC_RAW * TDS_ADC_RAW + 0.0266 * TDS_ADC_RAW + 0.9853;

//salinity = 0.1294 *  TDS_ADC_RAW + 21.266 ;

salinity = 0.0176 * TDS_ADC_RAW - 6.9707;

}


void printSalinitas() {

Serial.print("TDS_ADC_RAW =  ");

Serial.println(TDS_ADC_RAW);

Serial.print("Salinitas = ");

Serial.println(salinity);

}

Sensor Dissolved Oxygen (DFRobot Analog Dissolved Oxygen Sensor)

Kadar oksigen terlarut (Dissolved Oxygen/DO) di dalam air menggunakan sensor DO yang terhubung ke pin 25 pada papan mikrokontroler. Sensor ini bekerja dengan mengubah kadar oksigen yang terlarut menjadi sinyal listrik berupa tegangan. Nilai tegangan tersebut kemudian dibaca oleh mikrokontroler dan diolah menggunakan tabel serta rumus kalibrasi, sehingga dapat ditampilkan sebagai data oksigen terlarut yang lebih mudah dipahami. Berikut adalah code program yang digunakan.

//DO Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

#define DO_PIN 25

#define VREF 3300     //VREF (mv)

#define ADC_RES 4095  //ADC Resolution


//Single-point calibration Mode=0

//Two-point calibration Mode=1

#define TWO_POINT_CALIBRATION 0


#</nowiki>define READ_TEMP (25)  //Current  water temperature ℃, Or temperature sensor function


//Single point calibration needs to be filled CAL1_V and  CAL1_T

#define CAL1_V (269)  //mv

#define CAL1_T (25)    //℃

//Two-point calibration needs to be filled CAL2_V and CAL2_T

//CAL1 High temperature point, CAL2 Low temperature point

#define CAL2_V (1300)  //mv

#define CAL2_T (15)    //℃


const uint16_t DO_Table[41] = {

14460, 14220, 13820, 13440, 13090, 12740, 12420, 12110, 11810, 11530,

11260, 11010, 10770, 10530, 10300, 10080, 9860, 9660, 9460, 9270,

9080, 8900, 8730, 8570, 8410, 8250, 8110, 7960, 7820, 7690,

7560, 7430, 7300, 7180, 7070, 6950, 6840, 6730, 6630, 6530, 6410

};


uint8_t Temperaturet;

uint16_t DO_ADC_RAW;

uint16_t DO_ADC_Voltage;

uint16_t DO;


int16_t readDO(uint32_t voltage_mv, uint8_t temperature_c) {

#if TWO_POINT_CALIBRATION == 00

uint16_t V_saturation = (uint32_t)CAL1_V + (uint32_t)35 * temperature_c - (uint32_t)CAL1_T * 35;

return (voltage_mv * DO_Table[temperature_c] /  V_saturation);

#else

uint16_t V_saturation = (int16_t)((int8_t)temperature_c - CAL2_T) * ((uint16_t)CAL1_V - CAL2_V) / ((uint8_t)CAL1_T - CAL2_T) + CAL2_V;

return (voltage_mv * DO_Table[temperature_c] /  V_saturation);

#endif

}


void setDO() {

Temperaturet = (uint8_t)READ_TEMP;

DO_ADC_RAW = analogRead(DO_PIN);

DO_ADC_Voltage = uint32_t(VREF) * DO_ADC_RAW / ADC_RES;


DO = readDO(DO_ADC_Voltage,  Temperaturet);

}


void printDO() {

//Serial.print("DO  Temperaturet:\t" + String(Temperaturet) + "\t");

//Serial.print("DO  ADC RAW:\t" + String(DO_ADC_RAW) + "\t");

//Serial.print("DO  ADC Voltage:\t" + String(DO_ADC_Voltage) + "\t");

Serial.println("DO_ADC_RAW:\t" + String(DO_ADC_RAW));

Serial.println("DO_ADC_Voltage:\t" + String(DO_ADC_Voltage)); 

Serial.println("DO:\t" + String(DO));

}

Sensor Voltage

Sensor INA219 pada alamat I2C 0x41 digunakan untuk monitoring power consumption sistem secara real-time, mengukur tegangan, arus, dan daya yang dikonsumsi seluruh rangkaian. Berikut adalah code program yang digunakan.

// // INA219 Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Adafruit_INA219 ina219(0x41);

float shuntvoltage = 0;

float busvoltage = 0;

float current_mA = 0;

float loadvoltage = 0;

float power_mW = 0;


void setVoltage() {

  try {

   shuntvoltage = ina219.getShuntVoltage_mV();

   busvoltage = ina219.getBusVoltage_V();

   current_mA = ina219.getCurrent_mA();

   power_mW = ina219.getPower_mW();

   loadvoltage =  busvoltage + (shuntvoltage / 1000);

  } catch (String error) {

   Serial.println("Error Voltage:  "  + error);

  }

}


void printVoltage() {

  Serial.print("bus voltage =  ");

  Serial.println(busvoltage);

  Serial.print("shunt voltage =  ");

  Serial.println(shuntvoltage);

  Serial.print("load voltage");

  Serial.println(loadvoltage);

  Serial.print("current mA =  ");

  Serial.println(current_mA);

  Serial.print("power mW = ");

  Serial.println(power_mW);

}

Lora

Implementasi komunikasi LoRa mencakup setup transceiver pada frekuensi 915 MHz, konfigurasi pin control, dan utility functions untuk scanning perangkat I2C serta kontrol relay pada pin 26. Berikut adalah code program yang digunakan.

//LoRa  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

// - Pin configs -

#define ss 5

#define rst 12

#define dio0 2


void startLora() {

Serial.println("LoRa Sender");

// Setup LoRa  transceiver module

LoRa.setPins(ss, rst, dio0);

LoRa.setTxPower(23, false);

//LoRa.setSpreadingFactor(12);

//LoRa.setSignalBandwidth(62.5E3);


if (!LoRa.begin(915E6)) {

  Serial.println("Starting LoRa  failed!");

  ESP.restart();

} else {

  Serial.println("Starting LoRa  successful");

}

}


void i2cScan() {

byte error, address;

int nDevices;

Serial.println("Scanning...");

nDevices = 0;

for (address = 1; address < 127; address++) {

  Wire.beginTransmission(address);

  error = Wire.endTransmission();

  if (error == 0) {

    Serial.print("I2C device found  at address 0x");

    if (address<16) {

       Serial.print("0");

    }

    Serial.println(address,HEX);

    nDevices++;

  } else if (error == 4) {

    Serial.print("Unknow error at  address 0x");

    if (address < 16) {

      Serial.print("0");

    }

    Serial.println(address, HEX);

  }

}

if (nDevices == 0) {

  Serial.println("No I2C devices  found\n");

}

// else {

//   Serial.println("done\n");

// }

}


void setup() {

Serial.begin(115200);


//Relay  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

pinMode(26, OUTPUT);

digitalWrite(26, LOW);  //set pin LOW (Switch Closed)

  Wire.begin();


i2cScan();

Start Sensor

Proses startup sistem mencakup inisialisasi berurutan semua komponen monitoring: komunikasi LoRa, power sensing INA219, sensor cuaca DHT22 dan BME280, pengukur suhu air DS18B20, sensor pH, serta konfigurasi deep sleep timer untuk optimasi daya. Berikut adalah code program yang digunakan.

//LoRa  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

startLora(); 


//INA219  +++++++++++++++++++++++++++++

  try {

   if (!ina219.begin()) {

     Serial.println("Failed to find  INA219 chip");

     //while (1) {  delay(10); }

   }

  } catch (String error) {

   Serial.println("Error Voltage:  "  + error);

  } 


//DHT22  ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

dht.begin();


 //BME280  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Serial.println("Starting  BME280");

bool BMEstatus; 

BMEstatus = bme.begin(0x76); 

if (!BMEstatus) {

  Serial.println("Could not find a  valid BME280 sensor, check wiring!");

}


 //DS18B20  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

// Start the DS18B20  sensor

pinMode(waterTemperaturePin,  INPUT);

sensors.begin(); 


//pH Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

pinMode(PH_PIN, INPUT); 


// Voltage Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

// set the ADC  attenuation to 11 dB (up to ~3.3V input)

analogSetAttenuation(ADC_11db);


// // Sleep  Configuration

//  //esp_sleep_enable_timer_wakeup(1800E6);

esp_sleep_enable_timer_wakeup(30E6);

} 

void loop() {

//Set relay pin LOW  (Switch closed)

//digitalWrite(25,  LOW);

/*

if (millis() -  startTime > restartTime) {

  ESP.restart();

}
Serial.println(millis() - startTime);

*/

Print Sensor

Proses print dan fungsi loop mengimplementasikan cycle monitoring lengkap: pembacaan sensor berurutan, validasi data berdasarkan threshold suhu air, formatting data ke protokol komunikasi custom, transmisi LoRa, dan power shutdown untuk optimasi energi. Berikut adalah code program yang digunakan.

//DS18B20  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

setWaterTemperature();

//  printWaterTemperature();  //remove  comment on the function to use it.

if (waterTemperature < 84.00) {

  //DHT22  ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

  setDHT();

  // printDHT();

  

  //BME280  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

  setBMEValues();

  //  printBMEValues();  //remove comment on the function to use it.


  //Salinitas  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

  setSalinity();

  //  printSalinitas();


  //pH Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

  setPH();

  //  printPH();   //remove comment on the function to use it.


  //DO Sensor  +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

  setDO();

    printDO();  //remove comment on the function to use it.


  // // Voltage Sensor  ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

  // // setVoltage();

  // //  printVoltage();


  String message = "ID=Aceh_Solitude-1";

  message += "&GROUP=colabs";

  //message +=  "&deviceid=PA00";

  message += "&loc=BlangSitungkoh";

  message += "&long=5.6691075";

  message += "&lat=95.0906248";

  message += "&iT=" + String(bmeTemperature);

  message += "&iH=" + String(bmeHumidity);

  message += "&iP=" + String(bmePressure);

  message += "&iA=" + String(bmeAltitude);

  message += "&eT=" + String(dhtTemperature);

  message += "&eH=" + String(dhtHumidity);

  message += "&wT=" + String(waterTemperature);

  message += "&pH=" + String(ph);

  message += "&DO=" + String(DO);

  message += "&Sal=" + String(salinity);

  message += "&bV=" + String(busvoltage);

  message += "&sV=" + String(shuntvoltage);

  message += "&lV=" + String(loadvoltage);

  message += "&mA=" + String(current_mA);

  message += "&mW=" + String(power_mW);


  // message +=  "&softwaretype=prototype-00";

  Serial.print("Sending packet:  ");

  Serial.println(message);

  // send packet

  LoRa.beginPacket();

  LoRa.print(message);

  LoRa.endPacket();


  delay(500);

  digitalWrite(26, HIGH);  //Set relay pin HIGH (Circuit Opened)


  Wire.end();

  LoRa.end();

  Serial.end();


  delay(100);


  esp_deep_sleep_start();

}

}

Implementasi kode lengkap di atas menunjukkan integrasi sistem monitoring kualitas air laut. Sistem ini mampu beroperasi secara mandiri dengan cycle pembacaan sensor, transmisi data LoRa, dan power management yang optimal untuk deployment jangka panjang di lingkungan laut. Source code lengkap dan dokumentasi tambahan dapat diakses melalui repository GitHub di: https://github.com/insaninfonesia/Co_LABS.

Sensor Mounting Structures

Akurasi data sensor dalam sistem monitoring kualitas air sangat bergantung pada cara dan posisi pemasangan sensor. Oleh karena itu, diperlukan struktur penyangga yang tepat agar sensor tetap stabil, terlindungi, dan mudah diakses untuk perawatan.

Tujuan Struktur Pemasangan

Struktur ini dirancang agar sensor dapat:

Berada pada kedalaman yang sesuai dengan kebutuhan pengukuran
Terlindungi dari gelombang, arus, dan faktor lingkungan
Mudah diakses untuk kalibrasi, perawatan, dan penggantian

Buoy (Pelampung)

Buoy merupakan platform terapung yang digunakan untuk menopang sensor di atas maupun di dalam air. Metode ini umum digunakan pada laut, danau, atau perairan dalam di mana pemasangan tiang tidak memungkinkan.

Karakteristik Buoy

Mengapung di permukaan air
Fleksibel mengikuti gelombang
Cocok untuk monitoring jangka panjang
Dapat membawa sistem mandiri (solar panel & baterai)

Panduan Pemasangan

Gunakan pelampung yang kuat, tahan korosi, dan tahan air laut
Pasang pemberat (anchor) di dasar perairan untuk menjaga posisi buoy
Gunakan tali atau kabel penyangga yang kuat dan tahan air
Sesuaikan kedalaman sensor dengan kebutuhan pengukuran
Pastikan sensor tidak terlalu dekat permukaan atau dasar
Sediakan ruang untuk panel surya dan baterai jika menggunakan sistem mandiri

Tips Pemasangan

Gunakan material stainless steel atau plastik HDPE
Pastikan semua konektor tahan air (waterproof)
Hindari kabel terlalu tegang (beri slack untuk gelombang)
Gunakan pelindung probe (pipa atau housing)

Catatan

Metode buoy sangat cocok untuk:

Lokasi dengan kedalaman tinggi
Area tanpa struktur tetap
Monitoring jangka panjang di laut terbuka