Bagian 2 – 4
Hardware
Daftar komponen per unit, pemetaan pin GPIO ESP32 DevKitC-32E, dan panduan pengkabelan lengkap — termasuk catatan daya yang paling sering menimbulkan kegagalan lapangan.
2Bill of Materials
Setiap stasiun lapangan (A dan B) memakai konfigurasi identik. Kolom F2 menandai komponen yang hanya dibeli pada Fase 2.
2.1 Elektronik & Sensor
| Komponen | Peran | Antarmuka | Harga (Rp) |
|---|---|---|---|
| ESP32-WROOM DevKitC-32E | Mikrokontroler utama | — | 150.000 |
| NDC30 (H₂S) | Sensor H₂S cair | RS485 / Modbus RTU | 3.500.000 |
| SCD41 | Sensor CO₂ NDIR | I²C (0x59) | 1.250.000 |
| BME688 | Suhu, RH, tekanan, VOC | I²C (0x76) | 350.000 |
| MAX485 | Transceiver RS485 | UART2 | 50.000 |
| E32-433T30D | Modul LoRa 433 MHz, 30 dBm | UART1 | 180.000 |
| SIM800L | GPRS + SMS cadangan | SoftwareSerial | 85.000 |
| SIM Card (12 bulan) | Data & SMS | — | 300.000 |
| Alphasense HFP-SO₂ F2 | Sensor SO₂ | Analog | 3.000.000 |
| DS3231 RTC F2 | Pencatat waktu presisi | I²C | 60.000 |
| SD SPI + microSD 8 GB F2 | Log lokal & buffer data | SPI | 40.000 |
2.2 Catu Daya & Enclosure
| Komponen | Peran | Harga (Rp) |
|---|---|---|
| Panel solar monokristalin 20 W / 18 V | Sumber energi (35 × 53 cm) | 450.000 |
| MPPT charger 3 A | Pengisian 2S Li-ion 7,4 V | 150.000 |
| Baterai 18650 3000 mAh ×2 (seri) | Penyimpanan 7,4 V ≈ 22 Wh | 200.000 |
| Buck converter LM2596 — rail 5 V / 2,5 A | Catu daya SIM800L | 25.000 |
| Buck converter LM2596 — rail 5 V / 1 A | Catu daya ESP32 | 25.000 |
| Enclosure IP65 | Pelindung cuaca | 150.000 |
| Antena LoRa & konektor | Jangkauan radio | 50.000 |
| Pembagi tegangan 110 kΩ : 10 kΩ | Pemantauan tegangan baterai | 5.000 |
| Kabel, JST, terminal, PCB | Interkoneksi | 60.000 |
Rincian anggaran lengkap beserta biaya instalasi, commissioning, margin, dan pajak tersedia di halaman Anggaran.
3Peta Pin GPIO
ESP32 memiliki tiga UART yang dapat diakses dari Arduino core (indeks 0, 1, dan 2). Karena UART0 dipakai untuk USB serial dan indeks 3 tidak valid, ketiga periferal komunikasi dialokasikan sebagai berikut.
| GPIO | Fungsi | Terhubung ke |
|---|---|---|
D25 | UART1 TX | LoRa E32 TXD |
D26 | UART1 RX | LoRa E32 RXD |
D17 | UART2 TX | MAX485 DI |
D16 | UART2 RX | MAX485 RO |
D19 | Digital out | MAX485 DE (driver enable) |
D33 | Digital out | MAX485 RE (LOW = receive) |
D21 | I²C SCL | SCD41 (0x59) + BME688 (0x76) |
D22 | I²C SDA | SCD41 (0x59) + BME688 (0x76) |
D13 | SoftwareSerial RX | SIM800L TX |
D18 | SoftwareSerial TX | SIM800L RX |
D15 | Digital out | SIM800L PWRKEY (pulsa LOW 750 ms) |
D14 | Digital out | SIM800L RESET |
D34 | ADC1_CH7 (input-only) | BATT_SENSE via pembagi 110 kΩ : 10 kΩ |
D23 | Digital out | LED merah + buzzer melalui satu BC547 NPN |
D27 | Digital out | LED hijau (resistor 1 kΩ) |
D32 | Input jumper | Mode config (LOW = normal, HIGH = config via USB) |
D4 | SPI SCK F2 | Modul SD microSD |
D2 | SPI MISO F2 | Modul SD microSD |
D5 | SPI MOSI F2 | Modul SD microSD |
D12 | SPI CS F2 | Modul SD (pull-down 10 kΩ; pin strapping MTDI) |
Pin D6 dan D7 sengaja dibiarkan kosong sebagai cadangan.
UART0 — USB Serial
Dipakai untuk debug dan mode config. Tidak dialokasikan ke periferal.
UART1 — LoRa
HardwareSerial LoRaSer(1) — RX D26 / TX D25.
UART2 — RS485
HardwareSerial RS485Ser(2) — RX D16 / TX D17.
HardwareSerial(3). Arduino core untuk ESP32 hanya mendaftarkan indeks 0, 1, dan 2 — HardwareSerial(3) gagal saat kompilasi. SIM800L wajib memakai SoftwareSerial SIMSer(SIM_RX = 13, SIM_TX = 18).
4Panduan Pengkabelan
Diagram berikut menggambarkan interkoneksi satu stasiun lapangan. Semua modul berbagi satu titik ground; pin D23 mengendalikan LED merah dan buzzer melalui satu transistor BC547 — konfigurasi ini disengaja agar alarm visual dan audio selalu aktif bersamaan.
Desain ini merepresentasikan rancangan perangkat keras Early Warning System (EWS) mandiri untuk deteksi gas beracun di area kawah. Konfigurasi komponen disusun untuk ketahanan luar ruangan dan operasi otonom di lokasi yang minim infrastruktur.
Main Sensor Unit. Ditempatkan di ujung tertinggi tiang penyangga untuk mengoptimalkan sirkulasi sampel udara dan mendeteksi konsentrasi gas beracun secara real-time tanpa hambatan fisik.
Solar Panel. Dipasang dengan sudut kemiringan tertentu di atas junction box untuk memaksimalkan penyerapan sinar matahari, memastikan perangkat mendapatkan suplai daya yang berkelanjutan di lokasi kawah yang terpencil.
Junction Box. Kompartemen utama tahan cuaca yang berfungsi untuk melindungi sistem pemrosesan pusat (mikrokontroler IoT), modul komunikasi data, dan baterai cadangan dari kondisi cuaca ekstrem. Jalur kabel diarahkan keluar dari bagian bawah kotak untuk mencegah rembesan air hujan.
Mounting Brackets. Menggunakan sistem klem struktural yang mengikat kuat kompartemen dan unit sensor pada tiang vertikal, menjaga stabilitas seluruh instalasi dari tiupan angin kencang di lingkungan pegunungan.
Catatan Kritis
D33 = LOW → MAX485 menerima. Naikkan D19 (DE) sesaat saat mengirim permintaan Modbus, lalu turunkan kembali.
V_batt = V_D34 × 12. Menggunakan ×11 menimbulkan pembacaan low-battery palsu. D34 bersifat input-only (ADC1_CH7) sehingga aman dipakai saat Wi-Fi aktif.