PENGUKURAN CURAH HUJAN DENGAN PENGIRIMAN DATA MELALUI SMS

Transkripsi

1 PENGUKURAN CURAH HUJAN DENGAN PENGIRIMAN DATA MELALUI SMS RINGKASAN SKRIPSI Oleh Cia Kim Liang Anhar Purwito Sari Fendy ( ) ( ) ( ) Universitas Bina Nusantara Jakarta 2005

2 PENGUKURAN CURAH HUJAN DENGAN PENGIRIMAN DATA MELALUI SMS S.Liawatimena; Cia Kim Liang; Anhar Purwito Sari; Fendy ABSTRAK Perancangan sistem pengukuran curah hujan dengan pengiriman data melalui SMS ini bertujuan untuk mengirimkan data curah hujan secara otomatis pada suatu titik melalui SMS sehingga dapat membantu dalam untuk mengumpulkan data, menghemat waktu, biaya dan tenaga. Metodologi penelitian yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini terdiri atas tiga metode yaitu metode studi kepustakaan, metode penelitian laboratorium serta metode survey dan penelitian lapangan. Dari hasil uji laboratorium telah menunjukkan bahwa sistem dapat mengukur dan mengirimkan data curah hujan melalui SMS. Kata Kunci: Mikrokontroler AT89S52, SMS, hujan. PENDAHULUAN Pada saat sekarang ini, musim panas dan musim hujan di Indonesia sangat tidak menentu, itu diakibatkan dari pemanasan global. Karena hal tersebut, masa pergantian musim kemarau dan juga musim hujan menjadi tidak menentu. Terkadang musim panas menjadi lebih lama dari biasanya demikian juga pada saat musim hujan. Saat musim hujan, curah hujan yang terjadi di Indonesia cukup besar. Hal ini dapat mengakibatkan banjir pada daerah-daerah tertentu yang tidak memiliki saluran pembuangan yang baik. Hal tersebut bisa diatasi dengan mengukur curah hujan. Dengan mengetahui curah hujan, maka dapat dilakukan hal-hal untuk menanggulangi terjadinya banjir. Selain itu pengukuran curah hujan juga dapat bermanfaat bagi petani untuk menentukan tanaman yang cocok pada daerahnya. Untuk menghasilkan data yang akurat maka perlu dipasang alat pengukur curah hujan dibanyak titik. Masalah yang timbul yaitu bagaimana mengambil data yang terukur di sejumlah titik dalam waktu relatif singkat. Dengan menggunakan sistem pengukuran curah hujan melalui SMS, setiap data yang terukur pada titik pengukuran dapat dikirim dengan lebih cepat dan lebih mudah dibandingkan dengan cara manual. Sensor Sensor adalah suatu komponen yang membantu membaca atau mendeteksi keadaan sekelilingnya sebagai masukan (input) sistem, misalnya mendeteksi adanya panas, cahaya, mengukur suhu sekitarnya, mengukur jarak benda terdekat, dan lain-lain. 1

3 Informasi yang diperoleh dari sensor itu digunakan sebagai feedback untuk melakukan langkah selanjutnya. Photodioda Photodioda dapat dijabarkan sebagai sumber arus terkendali cahaya atau konverter cahaya ke arus. Photodioda hampir sama dengan dioda biasa hanya saja photodioda peka dengan intensitas cahaya tertentu. Jika photodioda terkena cahayaa infrared maka resistansinya akan naik melebihi 50 MΩ dan terdapat arus bocor yang dapat dimanfaatkan menghidupkan transistor sedangkan jika photodioda tidak terkena cahaya, resistansinya sekitar 10 MΩ dan tidak ada arus bocor dan tidak dapat menghidupkan transistor. Cahaya yang berpengaruh terhadap photodioda, selain infrared adalah cahaya dengan intensitas yang sangat tinggi, misalnya sinar halogen. Mikrokontroler AT89S52 Mikrokontroler AT89S52 adalah produk mikrokontroler buatan ATMEL yang merupakan keluarga dari MCS-51. Mikrokontroler AT89S52 mempunyai set instruksi dan kemampuan dasar yang kompatibel dengan keluarga MCS-51 lainnya. Mikrokontroler AT89S52 memiliki 8 Kbyte Flash PEROM yang merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory dimana isi dari memori tersebut dapat diisi atau dihapus berkali-kali. Memori ini digunakan untuk menyimpan instruksi sehingga memungkinkan mikrokontroler dapat bekerja dalam mode single chip operation yang tidak memerlukan memori eksternal untuk menyimpan memori tersebut. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52 Gambar 1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52 2

4 PEMBAHASAN Perangkat keras yang dirancang dalam sistem terdiri dari beberapa bagian. Setiap bagian tersebut memiliki fungsi yang berhubungan satu dengan yang lain. Gambar 2 Blok Diagram Sistem Fungsi dari masing-masing blok yang terdapat pada gambar 4 adalah sebagai berikut : Mikrokontroler AT89S52 Berfungsi sebagai pusat pemrosesan dan pengolahan data. Mikrokontroler menerima data input dari sensor kemudian memproses dan mengolah data tersebut untuk kemudian dikirim melalui SMS oleh Handphone. Handphone Nokia 3310 Berfungsi sebagai GSM Modem sehingga data pengukuran curah hujan dapat dikirim melalui SMS. Penampung Curah Hujan Berfungsi sebagai penampung curah hujan yang diukur. Sensor Berfungsi untuk mengkonversi jumlah curah hujan menjadi kondisi binary digit (bit). Modul Sistem dan cara Kerja Perangkat keras yang dirancang dalam sistem ini terdiri dari beberapa modul yang saling berhubungan satu sama lain, yaitu Modul Penampung Curah Hujan, Modul Sensor dan Modul Mikrokontroler. 3

5 Modul Mikrokontroler Gambar 3 Rangkaian Modul Mikrokontroler Modul Mikrokontroler merupakan modul utama karena sebagai pusat pengaturan, pemrosesan dan pengolahan data. Pada modul mikrokontroler ini terdapat beberapa rangkaian, yaitu rangkaian reset, rangkaian osilator, rangkaian dipswitch, rangkaian indikator dan rangkaian pembatas tegangan. Rangkaian reset digunakan untuk me-reset mikrokontroler agar menjalankan program dari awal. Rangkaian ini dapat me-reset mikrokontroler secara manual atau secara otomatis saat Power Supply diaktifkan (Power On Reset). Untuk me-reset mikrokontroler cukup dengan menekan tombol S1, saat tombol S1 ditekan maka pin Reset akan terhubung dengan VCC atau mendapat logika High. Pada Power On Reset, mikrokontroler akan reset dipengaruhi oleh kapasitor C1. Pada saat Power Supply diaktifkan, kapasitor dalam kondisi kosong, tegangan pada kapasitor adalah 0V dan seolah-olah kapasitor menjadi terhubung singkat, arus mengalir melalui kapasitor menuju pin Reset sehingga pin Reset mendapatkan logika High dan mikrokontroler menjadi Reset. Kemudian kapasitor terisi hingga tegangan pada kapasitor sama dengan tegangan VCC. Rangkaian osilator digunakan untuk membangkitkan clock sebagai sumber clock ke mikrokontroler. Rangkaian ini menggunakan kristal Mhz (Y1) sebagai 4

6 pembangkit clock dan sebagai penstabil sinyal clock digunakan kapasitor 33 pf (C2 dan C3) yang direkomendasikan oleh pembuat mikrokontroler. Rangkaian Dipswitch digunakan untuk menentukan titik (node) dari lokasi penempatan pengukur curah hujan. Misalnya untuk suatu wilayah dipasang beberapa pengukur curah hujan, dengan dipswitch ini maka dapat ditentukan titik ke-1, titik ke-2 dan seterusnya. Rangkaian ini terdiri dari Dipswitch S2 yang terhubung pada Port 0. Diantara Port 0 dengan dipswitch dipasang Resistor Pack RP1 330 Ohm sebagai Pull-up karena pada Port 0 tidak terdapat Internal Pull-up Resistor. Rangkaian indikator digunakan sebagai indikator dari sistem. Rangkaian indikator terdiri dari 8 buah LED yang terhubung secara seri dengan resistor ke Port 2. Port 2.0 dan Port 2.1 digunakan sebagai indikator dari Initiate Connection, Port 2.2 dan Port 2.3 digunakan sebagai indikator Send SMS Message dan Port 2.4 sampai Port 2.7 digunakan sebagai indicator Counter untuk waktu (3 menit). Rangkaian pembatas tegangan digunakan untuk membatasi tegangan pada Serial Port yaitu Port 3.0 dan Port 3.1 yang terhubung dengan pin FTX dan FRX pada Handphone agar tegangan pada port tersebut tidak melebihi dari 3.6V. Rangkaian pembatas tegangan ini menggunakan dua buah dioda zener D2 dan D2. Pembatas tegangan digunakan karena Handphone menggunakan IC digital dimana untuk kondisi High adalah 3.5V dan kondisi Low adalah 0V. Pada Mikrokontroler, tegangan 3.6V masih dianggap berkondisi High karena range kondisi High adalah dari 3.5V 5.5V (dengan VCC = 5V) sedangkan range kondisi Low adalah 0.5V 0.9V (dengan VCC = 5V). Modul Sensor Gambar 4 Rangkaian Modul Sensor 5

7 Modul Sensor digunakan untuk mengkonversi jumlah curah hujan menjadi binary digit (bit). Rangkaian pada modul sensor menggunakan LED infra red sebagai transmitter (D3 dan D5) dan photo diode sebagai receiver (D2 dan D3). Saat photo dioda menerima cahaya dari LED infra red (tidak terhalang oleh penampung curah hujan), photo diode menjadi aktif dan arus mengalir dari VCC melalui photo diode menuju input buffer sehingga kondisi pada pin input buffer adalah High dan juga akan menghasilkan output berkondisi High. Saat cahaya dari LED infra red terhalang oleh penampung curah hujan, maka photo diode tidak memperoleh cahaya sehingga photo dioda menjadi tidak aktif dan tidak ada arus yang mengalir menuju input buffer. Hal ini menyebabkan input buffer berkondisi Low dan juga akan menghasilkan output berkondisi Low. IC U2 (74HC125) adalah IC buffer yang fungsinya untuk memberikan input berkondisi Low dan High pada pin INT0 dan INT1. Modul Penampung Curah Hujan Gambar 5 Penampung Curah Hujan Modul Penampung curah hujan terbuat dari bahan acrylic yang dibentuk menjadi segitiga yang dibagi dua. Posisi penampung curah hujan awalnya akan condong ke salah satu sisi. Saat hujan, air akan ditampung pada salah satu sisi. Jika penampung telah terisi air sampai penuh maka penampung akan berjungkit dan sisi lain yang akan menampung air selanjutnya. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar dibawah ini. 6

8 Gambar 6 Segitiga Penampung Curah Hujan Pada gambar diatas, penampung curah hujan condong ke kiri. Jika dibagi dua dengan menarik garis tengah secara vertikal dari titik tengah maka akan nampak dua bagian tersebut adalah bagian yang diarsir dengan bagian yang tidak diarsir dengan garis pembatas yaitu garis y. Secara logika, berat penampung pada bagian yang diarsir lebih besar daripada bagian yang tidak terasir. Rancang Bangun Catatan : Ukuran dalam milimeter Gambar 7 Rancang Bangun Pengukur Curah Hujan Tampak Samping 7

9 Gambar 8 Rancang Bangun Pengukur Curah Hujan Tampak Atas Diagram Alir Program Utama Gambar 9 Diagram Alir Program Utama 8

10 Pada program utama awalnya dilakukan inisialisasi. Inisialisasi yang dilakukan adalah inisialisasi port serial, inisialisasi timer, inisialisasi interupsi dan inisialisasi komunikasi dengan handphone. Setelah inisialisasi selesai dilakukan, kemudian program akan membaca Flag Initiate Connection. Jika Flag Initiate Connection adalah 1 maka program akan memanggil dan menjalankan prosedur Initiate Connection. Prosedur Initiate Connection adalah prosedur untuk mengirimkan Frame Initiate Connection setiap 5 detik agar jalur komunikasi antara mikrokontroler dengan handphone tidak terputus. Kemudian program akan membaca Flag Kirim SMS. Jika Flag Kirim SMS bernilai 1 maka program akan memanggil dan menjalankan prosedur Kirim SMS. Prosedur Kirim SMS adalah prosedur yang akan mengirim Frame Send SMS setelah penampung curah hujan berhenti berjungkit selama 3 menit. Jika selama 3 menit penampung curah hujan berhenti berjungkit maka mikrokontroler akan mengirim SMS mengenai curah hujan yang telah diukur. Implementasi dan Evaluasi Spesifikasi Sistem Spesifikasi perangkat keras dari sistem yang dibuat adalah sebagai berikut : Sistem minimum menggunakan mikrokontroler ATMEL AT89S52 dengan frekwensi kristal MHZ. Handphone Nokia 3310 yang berfungsi sebagai GSM Modem sehingga data pengukuran curah hujan dapat dikirim melalui SMS. Kabel data handphone Nokia 3310 yang berfungsi sebagai penghubung antara handphone dengan sistem mikrokontroler. LED Infra Red dan Photo Diode sebagai sensor curah hujan. 74LS125 adalah IC buffer yang fungsinya untuk memberikan input berkondisi Low dan High pada pin INT0 dan INT1. LED sebagai indikator komunikasi antara handphone dan mikrokontroler serta sebagai indikator counter. Penampung curah hujan yang berfungsi sebagai penampung curah hujan yang diukur. Power supply atau charger sebagai sumber tegangan bagi system. Daftar komponen yang digunakan pada rangkaian Pengukuran Curah Hujan dengan Pengiriman Data Melalui SMS adalah sebagai berikut : 9

11 No Komponen Tipe/Ukuran Jumlah No Komponen 1 Mikrokontroler Atmel AT89S52 1 U1 2 Kristal 11,0592 MHz 1 Y1 3 Kapasitor Keramik 33 pf 2 C2, C3 4 Elektrolit 10 µf/ 16V 1 C1 5 Switch Dipswitch 1 S2 6 Push Button 1 S1 7 Diode LED Hijau 8 D7, D8, D9, D10, D11, D12, D13, D14 8 Zener 3.6 V 2 D1, D2 9 Infra Red 2 D3, D5 10 Photo Diode 2 D4, D6 11 Resistor 10 KΩ 3 R1, R4, R Ω 10 R2, R3, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 13 Resitor Pack 330 Ω 1 RP1 14 IC Buffer 74LS125 1 U2 15 Hanphone Nokia U3 16 Kabel Data Nokia Charger Nokia 1 Tabel 1. Daftar Komponen Implementasi Sistem yang diuji coba diimplementasi sesuai dengan maksud dan tujuan yang hendak dicapai dalam pembuatan sistem ini serta dengan melihat batasan-batasan dalam ruang lingkupnya. Evaluasi Hasil Percobaan Setelah dilakukan percobaan terhadap sistem yang dibuat maka diperoleh hasil pengukuran dan percobaan sebagai berikut: Percobaan Jumlah Penampung Dipswitch ke Air berjungkit Data melalui SMS ml kali TITIK KE-255; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-240; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-015; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-000; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-001; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-002; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-003; CURAH HUJAN mm 10

12 8 100 ml kali TITIK KE-004; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-005; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-006; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-007; CURAH HUJAN mm ml kali TITIK KE-008; CURAH HUJAN mm Tabel 2. Data Hasil Percobaan Pada setiap percobaan, penampung curah hujan diberikan air sebanyak 100 ml. Pada percobaan ke-1, banyaknya penampung berjungkit adalah 6 kali. Pada percobaan ke-2, banyaknya penampung berjungkit adalah 7 kali. Pada percobaan ke-3, banyaknya penampung berjungkit adalah 7 kali. Banyaknya air dari 3 percobaan tersebut adalah 300 ml dan banyaknya penampung berjungkit adalah 20 kali, jadi untuk setiap kali penampung berjungkit maka air yang terbuang adalah 15 ml. Dari data hasil percobaan diatas ternyata penampung berjungkit setiap 15 ml. Massa pada saat penampung penuh (bagian yang diarsir, Gambar 6 Segitiga Penampung Curah Hujan) adalah g dan massa (bagian yang tidak diarsir, Gambar 6 Segitiga Penampung Curah Hujan) adalah g, terdapat selesih 0.26 g saat penampung penuh. Penampung berjungkit setiap 15 ml karena jatuhnya air yang memberikan daya dorong pada penampung saat penampung berisi 15 ml. Penutup Setelah melakukan perancangan, implementasi dan evaluasi sistem pengukuran curah hujan dengan pengiriman data melalui SMS, maka dapat disimpulkan bahwa: Kecepatan pengiriman data (baud rate) pada protokol FBUS dari handphone Nokia 3310 adalah bps sehingga diperlukan mikrokontroler yang memiliki kecepatan pengiriman data yang sama agar dapat berkomunikasi. Setiap 5 detik mikrokontroler mengirimkan data Initiate Connection agar komunikasi antara handphone dengan mikrokontroler tidak terputus. IC buffer 74LS125 digunakan sebagai input dari pin INT0 dan INT1, jika tidak digunakan maka saat photo diode tidak mendapat sinar dari LED infra red maka kondisi pada pin INT0 atau INT1 tidak menjadi LOW. Perhitungan curah hujan berdasarkan banyaknya penampung curah hujan berjungkit dimana setiap kali berjungkit curah hujan yang diukur bertambah 0.2 mm Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem bekerja dengan baik Adapun saran-saran untuk menyempurnakan dan mengembangkan sistem pengukuran curah hujan dengan pengiriman data melalui SMS dimasa yang akan datang, antara lain: 11

13 Sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan beberapa sensor seperti sensor temperatur, kelembaban, kecepatan angin dan lainnya sehingga dapat menjadi sistem pemantauan cuaca. Sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan Solar Cell dan batere sebagai sumber catu daya untuk node yang tidak terdapat sumber listrik. Sistem dapat dikembangkan dengan pengiriman data melalui GPRS sehingga data bisa lebih update dan real time. Sistem dapat disempurnakan dengan membuat sistem pengumpulan data (data base) untuk mengumpulkan dan menganalisa data. DAFTAR PUSTAKA Agfianto Eko Putra.(2004). Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, edisi ke-2. Gava Media, Yogyakarta. Edi S Mulyanta.(2003). Kupas Tuntas Telepon Selular Anda, edisi ke-1. Andi, Yogyakarta. Malvino.(1994). Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor, edisi ke-4. Terjemahan Prof. M. Barmawi, Ph.D., M.O. Tjia, Ph.D. Erlangga, Jakarta. Nurain Silalahi.(2003). Komunikasi Mobil Publik dan Sistem Komunikasi Personal PCS, edisi ke-1. PT. Elex Media Komputindo, Jakarta. Paulus Andi Nalwan.(2003). Panduan Praktis Teknik Antar Muka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51, edisi ke-1. PT. Elex Media Komputindo, Jakarta