Sensor Tambak

Bagian ini menjelaskan spesifikasi dan fungsi dari komponen sensor yang digunakan dalam sistem pemantauan kualitas air tambak berbasis IoT. Integrasi sensor-sensor ini bertujuan untuk melakukan monitoring data parameter lingkungan secara real-time, guna memastikan kondisi ekosistem tetap optimal.

Penjelasan dalam bab ini akan mencakup detail fungsional dari setiap modul sensor, yang kemudian akan dilanjutkan pada bab berikutnya mengenai perakitan, konfigurasi pengabelan (wiring), hingga manajemen power dan pemasangan komponen pada rangka (casing) secara menyeluruh.

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 Tinggi Muka Air (A01NYUB V2 Ultrasonic Waterproof Sensor): Sensor yang berfungsi untnuk mengukur tinggi muka 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.

Perakitan

Bab ini merupakan panduan mengenai tata cara perakitan perangkat sensor di lingkungan tambak. Pembahasan mencakup rincian pengabelan (wiring), konfigurasi distribusi power (power management), hingga finalisasi penempatan komponen ke dalam rangka (casing).

Wiring Sensor

Diagram ini menunjukkan rangkaian sistem monitoring berbasis NodeMCU-32S (ESP32 development board) yang digunakan untuk membaca berbagai sensor dalam satu sistem terintegrasi.

Beberapa sensor yang digunakan antara lain BME280 untuk suhu dan kelembaban udara, DS18B20 untuk suhu air, Ultrasonic untuk ketinggian muka air, serta sensor pH, EC, dan DO untuk memantau kualitas air. Selain itu, ada juga INA219 untuk monitoring arus tegangan, dan modul LoRa 868MHz module untuk mengirim data.

Semua sensor terhubung ke ESP32 menggunakan berbagai metode komunikasi seperti I2C, SPI, UART, dan One-Wire. Data yang didapat nantinya bisa diproses, ditampilkan, atau dikirim ke sistem. Selain itu, terdapat Relay yang bisa digunakan untuk mengontrol perangkat eksternal secara otomatis.

Berikut ini adalah rincian konfigurasi wiring (pengabelan) untuk setiap komponen yang teintegrasi dalam sistem.

Komponen	Pin Sensor	Pin NodeMCU (ESP32)	Protokol
BME280 / INA219	SDA / SCL	P21 / P22	I2C
DS18B20	DAT	P4	One-Wire
pH Meter	PH	P35	Analog
EC Meter	TDS	P32	Analog
DO Sensor	DO	P34	Analog
Ultrasonik	TX / RX	P16 / P17	UART
LoRa	NSS / SCK / MOSI / MISO	P5 / P18 / P23 / P19	SPI
Relay	IN	P13	Digital

Wiring Power

Sistem ini menggunakan konfigurasi Solar-Battery Integrated Circuit yang dirancang untuk menjaga kelangsungan operasional perangkat sensor selama 24 jam. Energi dikumpulkan melalui solar panel, distabilkan, dan disimpan ke dalam baterai sebelum didistribusikan ke beban.

Komponen dan Mekanisme Distribusi Daya

Input Energi (Solar Panel ke Buck-Boost)

• Fungsi: Solar panel menangkap energi matahari dan mengubahya menjadi tegangan DC
• Proses: Output dari panel surya masuk ke modul Buck-Boost Converter. Modul ini sangat krusial karena berfungsi menstabilkan tegangan keluaran agar tetap konstan (misalnya di 5V atau 12V) meskipun tegangan dari panel surya naik-turun akibat perubahan intensitas cahaya matahari.

Pengisian dan Proteksi Baterai (BMS & Baterai 18650)

• Fungsi: Menyimpan energi cadangan dan melindungi sel baterai.
• Proses: Tegangan yang sudah stabil dari Buck-Boost diteruskan ke modul BMS (Battery Management System) melalui terminal P+ dan P-. BMS bertugas mengatur pengisian ke Dudukan Baterai 18650 (melalui terminal B+ dan B-) serta mencegah terjadinya overcharge atau over-discharge yang dapat merusak baterai.

Monitoring Konsumsi Daya (INA219)

• Fungsi: Pengukuran arus dan tegangan secara real-time.
• Proses: Sensor INA219 dipasang secara seri pada jalur utama baterai. Jalur positif baterai masuk ke terminal Vin+ dan keluar melalui Vin-. Hal ini memungkinkan mikrokontroler memantau berapa besar energi yang tersisa di baterai serta berapa arus yang sedang dikonsumsi oleh sistem.

Regulasi Beban Tegangan (Step Down USB)

• Fungsi: Menyesuaikan tegangan untuk mikrokontroler.
• Proses: Keluaran akhir dari sistem distribusi ini masuk ke modul Step Down (USB). Modul ini menurunkan tegangan baterai ke level aman (5V DC) yang stabil untuk menyuplai daya ke NodeMCU/ESP32 melalui port USB atau pin power.

Berikut ini adalah penjelasan mengenai koneksi kabel.

Dari Komponen	Ke Komponen	Jalur Kabel	Deskripsi Fungsi
Solar Panel	Buck-Boost	Merah (+) / Hitam (-)	Input sumber energi utama
Buck-Boost	BMS (P+/P-)	Merah (+) / Hitam (-)	Supply daya ter-regulasi ke sistem pengisian.
BMS (B+/B-)	Baterai 18650	Merah (+) / Hitam (-)	Jalur pengisian dan pengambilan daya baterai.
Baterai (+)	INA219 (Vin+)	Kuning / Merah	Jalur monitoring arus keluar-masuk.
BMS (P+/P-)	Step Down USB	Merah (+) / Hitam (-)	Jalur distribusi daya menuju beban akhir.

Langkah Perakitan

Pemasangan Modul Sensor ke PCB

Gambar berikut menunjukkan langkah-langkah pemasangan modul sensor ke PCB custom:

• 
• 
• 
• 
• 
• 

• 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

Pemasangan Komponen ke Box

• 
  Kebutuhan komponen untuk sensor tambak
• 
  Pemasangan komponen sensor ke dalam box
• 
  Pemasangan managemen power (baterai) ke dalam box
• 
  Pemasangan probe sensor ke evafoam
• 
  Pemasangan sensor tambak (Sentinel) di tiang jembatan

Validasi Sistem dan Konfigurasi Perangkat

Prosedur Pengujian Fisik (Post-Assembly Check)

Setelah proses perakitan selesai, langkah berikutnya adalah melakukan validasi sistem. Hal ini bertujuan untuk memastikan keamanan komponen sebelum diberikan tegangan listrik. Pengecekan meliputi poin-poin berikut:

• Verifikasi Status Daya: Memastikan LED indikator pada seluruh modul aktif saat sistem dihidupkan.
• Verifikasi Jalur Kabel: Melakukan inspeksi visual dan teknis untuk memastikan tidak ada koneksi yang longgaratau hubungan arus pendek (short circuit).
• Stabilitas Tegangan: Mengukur dan memastikan output tegangan pada titik-titik kritis telah stabil dan sesuai dengan spesifikasi teknis komponen.

Catatan: Panduan mengenai prosedur pengecekan dan troubeshooting dapat diakses secara lengkap pada halaman [Perawatan dan Troubleshooting].

Persiapan Perangkat Lunak (Firmware Deployment)

Setelah validasi fisik dinyatakan berhasil, langkah selanjutnya adalah pengunggahan kode (upload code). Namun, sebelum melakukan pengunggahan, pastikan kebutuhan deployment telah siap dengan melakukan:

1. Instalasi Arduino IDE: Sebagai platform utama pengembangan firmware.
2. Konfigurasi Library: Menambahkan seluruh library yang diperlukan oleh sensor.

Catatan: Panduan langkah-langkah mengenai prosedur instalasi perangkat lunak dan library dapat diakses secara lengkap pada halaman [Software - Instalasi Arduino].

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 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

#define DHTPIN 27         // what pin we're connected to
#define DHTTYPE DHT22     // DHT 22 (AM2302)

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

float dhtTemperature = 0;
float dhtHumidity = 0;

void setDHT() {
  dhtHumidity = dht.readHumidity();
  dhtTemperature = dht.readTemperature();
}

void printDHT() {
  Serial.print("Humidity = ");
  Serial.print(dhtHumidity);
  Serial.print("Temperature = ");
  Serial.print(dhtTemperature);
  Serial.println("ºC");
}

Sensor Tinggi Muka Air (Ultrasonic RS485 A01ANY4B)

Konfigurasi sensor DHT22 dimulai dengan mendefinisikan pin koneksi dan tipe sensor yang digunakan untuk pengukuran tinggi muka air. Berikut adalah code program yang digunakan.

// Ultrasonic RS485 A01ANY4B  ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

#define MAX485_DE 26

#define MAX485_RE_NEG 25 

#define RXD2 16

#define TXD2 17 

ModbusMaster node485; 

float distance = 0; 

void preTransmission() {

digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 1);

digitalWrite(MAX485_DE, 1);

} 

void postTransmission() {

digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 0);

digitalWrite(MAX485_DE, 0);

}

void setDistance() {

  uint8_t result =  node485.readHoldingRegisters(257, 1);   // Read one register

  delay(100);

  if (result ==  node485.ku8MBSuccess) {

   int jarak =  node485.getResponseBuffer(0);  // First  buffer index holds the temperature

   distance = 200.0 -  jarak / 10.0;

  }

}

void printDistance() {

Serial.print("Distance = ");

Serial.print(distance);

  Serial.println("  cm");

}

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


#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 -

<nowiki>#</nowiki>define ss 5

<nowiki>#</nowiki>define rst 12

<nowiki>#</nowiki>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.

Konfigurasi dan Kalibrasi

Kalibrasi adalah langkah untuk memastikan data yang dihasilkan akurat dan dapat diandalkan. Tanpa kalibrasi rutin, penyimpangan nilai dapat menyebabkan kesalahan dalam pengambilan keputusan.

Jadwal Rekomendasi Kalibrasi

Jenis Sensor	Frekuensi Kalibrasi	Tingkat Prioritas
pH & Dissolved Oxygen	1 - 2 Minggu sekali	Tinggi (Sangat Sensitif)
Salinitas (EC Meter)	1 Bulan sekali	Sedang
DS18B20 & DHT22	6 Bulan sekali	Rendah (Cukup Stabil)
BME280	6 - 12 Bulan sekali	Rendah (Pabrikan)

Prosedur Kalibrasi Per Sensor

Sensor pH (DFRobot Analog V2)

Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip beda potensial. Elektroda pH sangat sensitif terhadap perubahan suhu dan usia pemakaian.

1. Peralatan: Larutan penyangga (Buffer Solution) pH 4.0, pH 7.0, dan pH 10.0, gelas kimia, air distilasi (aquades).
2. Persiapan: Bersihkan ujung probe dengan aquades dan keringkan perlahan dengan tisu (jangan digosok).
3. Langkah: Celupkan ke larutan pH 7.0 (netral) sebagai titik nol, kemudian lakukan kalibrasi dua titik dengan pH 4.0 atau 10.0 melalui code atau memutar potensiometer pada modul.

Catatan: Hasil dari keluaran sensor setelah dilakukan kalibrasi 2 titik, dicatat ke dalam excel dan hasil tersebut nanti dihitung dengan rumus regresi. Rumus tersebut nantinya akan dimasukkan ke dalam code bagian sensor pH.

Contoh: Regresi pH pada saat kalibrasi dua titik

Penyesuaian pada Program

Contoh penyesuaian code pada sensor pH setelah kalibrasi

#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);

}

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. Sensor DO DFRobot biasanya bertipe galvanik yang membutuhkan proses polarisasi.

• Peralatan: Larutan NaOH (0 mg/L atau Zero-oxygen solution) dan air yang diaerasi penuh (100% saturasi).
• Persiapan: Rendam probe di air selama 5-10 menit sebelum mulai.
• Langkah: 1. Celupkan ke larutan zero-oxygen hingga nilai stabil di angka 0. 2. Angkat ke udara terbuka (atau air jenuh oksigen) untuk menetapkan titik saturasi 100%.

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);
}

Sensor Salinitas (EC Meter K=10)

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

• Peralatan: Larutan standar konduktivitas (misal: 12.88ms/cm atau 50ms/cm sesuai salinitas air laut).
• Persiapan: Pastikan tidak ada gelembung udara yang menempel pada permukaan elektroda saat pencelupan.
• Langkah: Celupkan sensor ke larutan standar, bandingkan pembacaan di Serial Monitor dengan nilai pada botol larutan, lalu sesuaikan nilai K-Factor pada kode program

Contoh: Regresi nilai salinitas hasil kalibrasi

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);
}

Sensor Temperatur (DS18B20)

Sensor ini umumnya sudah dikalibrasi di pabrik (factory calibrated).

• Peralatan: Termometer referensi standar (termometer air raksa atau digital yang tersertifikasi).
• Persiapan: Siapkan wadah berisi air dengan suhu stabil (suhu ruang).
• Langkah: Celupkan DS18B20 dan termometer referensi secara bersamaan. Jika terdapat selisih (misal 0.5°C), tambahkan nilai offset tersebut pada variabel di kode program: temp_fix = read_temp + offset.

< Kembali ke halaman awal> | <Kembali ke halaman sebelumnya> | <Ke halaman berikutnya >