📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen

PERANCANGAN SUBSISTEM SUMBER DAYA UNTUK SISTEM MONITORING KEBISINGAN LINGKUNGAN LUAR RUANGAN

Kebisingan lingkungan merupakan ancaman serius terhadap kesehatan masyarakat yang hingga saat ini belum tertangani secara optimal di Indonesia, salah satunya akibat keterbatasan instrumen pemantauan yang terjangkau. Instrumen yang tersedia di pasaran, seperti Sound Level Meter kelas 1 dan Outdoor Noise Monitoring System, memiliki harga berkisar antara Rp68.000.000,00 hingga Rp125.000.000,00 per unit, jauh di luar jangkauan sebagian besar konsultan teknik dan pembuat kebijakan. Sebagai respons terhadap permasalahan ini, tim peneliti merancang sebuah sistem monitoring kebisingan lingkungan luar ruangan yang terjangkau, mampu beroperasi selama 24 jam setiap harinya, tahan terhadap kondisi cuaca luar ruangan, dan menampilkan data kebisingan secara real-time kepada pengguna melalui dashboard berbasis cloud. Sistem monitoring ini terdiri dari enam subsistem utama, yaitu akuisisi data, pengolahan sinyal, transmisi data, penyimpanan dan visualisasi data berbasis cloud, sumber daya, serta casing. Keenam subsistem tersebut terintegrasi dalam satu perangkat yang beroperasi di lapangan secara kontinu dan saling bergantung satu sama lain untuk menghasilkan data kebisingan yang akurat dan dapat diandalkan. Tugas akhir ini secara khusus mengerjakan subsistem sumber daya yang bertanggung jawab menyediakan pasokan daya yang stabil dan kontinu kepada seluruh komponen sistem, karena kegagalan pasokan daya akan berdampak langsung pada seluruh subsistem lainnya. Subsistem sumber daya berfungsi menyediakan tegangan stabil kepada seluruh komponen sistem, melakukan peralihan sumber daya secara otomatis antara adaptor DC dan power bank, serta memantau dan melaporkan status kapasitas power bank secara real-time ke dashboard cloud. Subsistem ini terhubung dengan subsistem lain melalui dua antarmuka, yaitu antarmuka daya yang menyuplai langsung Raspberry Pi 4B dan modem Wi-Fi dari keluaran konverter step-down, serta antarmuka data berupa komunikasi USB CDC antara ESP32-S3 dan Raspberry Pi 4B yang membawa data tegangan, arus, dan state-of-charge (SoC) untuk diteruskan ke cloud. Penulis merancang subsistem secara iteratif melalui lima iterasi. Iterasi pertama menggunakan modul switcher YX850 dan baterai Li-Ion 12 V dengan topologi distribusi daya DC-chain. Iterasi berikutnya berfokus pada perancangan sistem pemantauan kapasitas baterai, dengan beberapa pendekatan yang dievaluasi secara berurutan yaitu indikator visual, sensor I2C khusus baterai, dan pembagi tegangan dievaluasi secara berurutan namun ditemukan tidak memenuhi kebutuhan sistem. Sensor INA219 kemudian dipilih karena mampu mengukur ii tegangan dan arus secara bersamaan melalui antarmuka I2C. Modul switcher YX850 digantikan dengan konfigurasi OR-ing dua dioda Schottky 1N5822 karena modul tersebut memiliki jeda transisi sekitar 0,70 detik yang cukup untuk menyebabkan sistem mengalami reboot. Pada iterasi terakhir, baterai Li-Ion digantikan oleh power bank Robot RT32 dengan kapasitas nominal 111 Wh dan kapasitas aktual terukur sebesar 87,80 Wh, dan masalah fitur auto-sleep diatasi melalui pemilihan port USB A2 yang tidak memiliki fitur tersebut. Konfigurasi final subsistem sumber daya terdiri dari adaptor DC 14 V sebagai sumber primer, power bank Robot RT32 12 V sebagai sumber sekunder, dua dioda Schottky 1N5822 dalam konfigurasi OR-ing, modul decoy trigger USB Power Delivery, konverter step-down XY-3606, dan sensor INA219. Adaptor menggunakan tegangan 14 V agar selalu memiliki tegangan lebih tinggi dari power bank sehingga secara otomatis menjadi sumber aktif selama tersambung ke jala-jala listrik. Distribusi daya dari keluaran konverter step-down 5,20 V dihubungkan secara paralel ke Raspberry Pi 4B dan modem Wi-Fi, sementara ESP32-S3 mendapatkan daya dari port USB Raspberry Pi 4B untuk menjaga kompatibilitas jalur komunikasi USB CDC. Hasil pengujian menunjukkan tegangan keluaran konverter step-down terjaga stabil pada 5,10–5,20 V pada semua kondisi sumber dan beban, dengan tegangan masukan Raspberry Pi 4B terukur 5,00 V pada kondisi beban penuh, masih dalam rentang operasional yang direkomendasikan sebesar 4,75 V hingga 5,25 V. Peralihan sumber daya antara adaptor dan power bank terjadi secara instan tanpa menyebabkan reboot sistem, memverifikasi bahwa kontinuitas akuisisi data terjaga. Akurasi sensor INA219 dibandingkan multimeter Kyoritsu KEW 1021R menunjukkan selisih sekitar 3% pada kondisi beban penuh, yang tidak signifikan terhadap akurasi perhitungan akumulasi energi. Uji pengosongan penuh menunjukkan durasi operasional 17 jam 7 menit, melampaui target minimum 8 jam. Total biaya komponen satu perangkat sistem monitoring sebesar Rp4.107.100,00, berada di bawah target maksimal Rp5.000.000,00.