BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Teori Gempa Gempa Bumi Gempa bumi adalah suatu peristiwa alam dimana terjadi getaran pada permukaan bumi akibat adanya pelepasan energi secara tiba-tiba dari pusat gempa.energi yang dilepaskan tersebut merambat melalui tanah dalam bentuk gelombang getaran.gelombang getaran yang sampai kepermukaan bumi disebut gempa bumi Penyebab Terjadinya Gempa Menurut pendapat para ahli, sebab-sebab terjadinya gempa adalah sebagai berikut: 1 Runtuhnya gua-gua besar yang berada dibawah tanah. Kenyataannya tidah pernah terjadi. 2 Tabrakan meteor pada permukaan bumi. Tata surya kita terdapat meteor yang mengelilingi orbit bumi. Sewaktu meteor tersebut jatuh ke atmosfir bumi dan kadang sampai ke permukaan bumi. Meteor yang jatuh ini menimbulkan getaran bumi jika massa meteor cukup besar. Getaran ini disebut gempa jatuhan. Pengaruhnya tidak terlalu besar dan jarang sekali terjadi. 3 Letusan Gunung Berapi. Gempa bumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi sebelum gunung api meletus. Gempa bumi jenis ini disebut gempa vulkanik. Di Indonesia pernah terjadi letusan gunung berapi yang sangat dahsyat tahun 1883 meletusnya gunung Krakatau Jawa Barat. 5

2 4 Gempa Tektonik disebabkan oleh proses pembentukan gunung, gerakan lempengan bumi.gempa ini berkekuatan lebih dari 5 skala Richter Parameter Dasar Gempa Bumi Beberapa parameter dasar gempa bumi yang perlu kita ketahuiadalah : 1. Hypocenter yaitu tempat terjadinya gempa atau pergeseran tanah didalam bumi. 2. Epicenter yaitu titik yang diproyeksikan tepat berada diatas hypocenter pada permukaan bumi. 3. Bedrock yaitu tanah keras tempat bekerjanya gaya gempa. 4. Ground acceleration yaitu percepatan pada permukaan bumi akibat gempa bumi. 5. Amplification factor yaitu factor pembesaran percepatan gempa yang terjadi pada permukaan tanah akibat jenis tanah tertentu. 6. Skala gempa yaitu suatu ukuran kekuatan gempa yang dapat diukur secara kuantitatif dan kualitatif. Kuantitatif pengukuran dengan skala Richter, sedangkan pengukuran kualitatif dengan melihat seberapa besar kerusakan yang diakibatkan gempa Kerusakan Akibat Gempa Secara umum akibat gempa yaitu adanya korban jiwa, kerusakan alam dan bangunan-bangunan. 2.2 Skala Richter Salah satu skala yang sering digunakan untuk mengukur kekuatan gempa adalah Skala Richter (Richter Magnitude Scale) atau disebut Local Magnitude (ML). Skala ini dibuat oleh DR.Charles F. Richter dari California Institute of Technology pada tahun 1934.Skala Richter didasarkan pada skala logaritma. Besaran dari Skala Richter ditentukan dengan mengukur 6

3 amplitudo maksimum dari gelombang seismic yang tercatat pada alat seismograf yang ditempatkan pada jarak 100km dari pusat gempa. Besaran pada Skala Richter ditulis berdasarkan skala logaritma (base10) ini berarti bahwa setiap penambahan satu angka pada Skala Richter akan mempresentasikan kenaikan sebesar 10 kali lipat pada pergerakan tanah akibat gempa. Jika gempa tercatat 5 pada Skala Richter (magnitude gempa M=5) akan mengakibatkan goncangan tanah sepuluh kali lipat lebih kuat dibandingkan (magnitude gempa M=4), dan permukaan bumi akan bergerak sejauh 10 kali. Angka pada Skala Richter anggaplah sebagai suatu bentuk energi yang dilepaskan oleh bahan peledak. Suatu gelombang gempa dengan tingkat magnitude gempa M=1 pada skala Richter akan melepaskan energi setara dengan energi ledakan 6ton bahan peledak TNT. Kebanyakan dari gempa yang terjadi setiap tahunnya mempunyai tingkat magnitude kurang dari 2.5, sehingga terlalu kecil untuk dapat dirasakan oleh manusia. Tabel 2.1 Tingkatan Magnitude, kekutan gempa dan pengaruhnya. Gempa dengan magnitude M=5 dianggap sebagai gempa sedang (moderate earthquake), sedangkan gempa dengan magnitude M=6 7

4 merupakan gempa kuat (strong earthquake). Gempa dengan magnitude M=8 atau lebih, merupakan gempa sangat kuat (great earthquake). Skala Richter tidak mempunyai batas atas, tetapi gempa magnitude lebih dari M=8 sangat jarang terjadi, hanya sekali setiap 5-10 tahun didunia. Skala Richter juga tidak terdapat batas bawah. Gempa dengan M=1 dengan ukuran 1/10 menyatakan skala 0 pada skala Richter. Jika M=0 dengan ukuran gempa 1/10 menyatakan skala -1 pada skala Richter. Gempa dengan magnitude negatif pada skala Richter terjadi setiap hari, tetapi sangat kecil getarannya sehingga sulit untuk dideteksi. Magnitude gempa dapat mencerminkan kondisi sesungguhnya dari besarnya gempa. Magnitude tidak memberikan gambaran mengenai derajat kerusakan yang disebabkan oleh gempa. Suatu gempa dengan magnitude besar yang terjadi di tengah samudera, mungkin tidak akan mengakibatkan kerusakan pada bangunan, getarannya pun mungkin tidak akan dirasakan oleh manusia yang berada di darat. Sebaliknya suatu gempa dengan magnitude rendah tetapi mempunyai pusat gempa yang dekat pada suatu kota yang padat penduduk serta penuh dengan bangunan-bangunan, mungkin akan menyebabkan banyak kerusakan. Hubungan sesungguhnya antara intensitas dan magnitude sangat sulit untuk ditentukan. Banyak faktor disamping magnitude gempa dan jarak yang mempengaruhi besarnya intensitas. Salah satu faktor yang berpengaruh adalah kondisi tanah. Tabel 2.2. Hubungan antara Magnitude dan Intensitas Gempa 8

5 2.3 Perlengkapan Dasar Mikrokontroler Mikrokontroller adalah suatu piranti yang digunakan untuk mengolah data-data biner (digital) yang didalamnya merupakan gabungan dari rangkaian-rangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu chip (IC). Pada umumnya mikrokontroler tediri dari bagian-bagian sebagai berikut: Alamat (address), Data, Pengendali, Memori (RAM atu ROM), dan bagian input-output CPU Unit pengolah pusat (CPU) terdiri atas dua bagian yaitu unit pengendali (CU) serta unit aritmatika dan logika (ALU).Fungsi utama unit pengendali adalah untuk mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori.sedangkan unit aritmatika dan perhitungan bertugas untuk menangani operasi perhitungan maupun bolean dalam program Alamat Pada mikroprosesor/mikrokontroler, apabila suatu alat dihubungkan dengan mikrokontroler maka harus ditetapkan terlebih dahulu alamat (address) dari alat tersebut. Untuk menghindari terjadinya dua alat bekerja secara bersamaan yang mungkin akan meyebabkan kerusakan Data Mikrokontroler ATmega8535 mempunyai lebar bus data 8 bit.merupakan mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan Pengendali Selain bus alamat dan bus data mikrokontroler dilengkapi juga dengan bus pengendali (control bus) yang fungsinya untuk menyerempakkan operasi mikrokontroller dengan operasi rangkaian luar. 9

6 2.3.5 Memori Mikroprosesor/mikrokontroler memerlukan memori untuk menyimpan program/data.ada beberapa tingkatan memori, diantaranya register internal, memori utama, dan memori massal.sesuai dengan urutan tersebut waktu aksesnya dari yang lebih cepat ke yang lebih lambat RAM RAM (Random Acces Memory) adalah memori yang dapat dibaca atau ditulisi. Data dalam RAM akan terhapus bila catu daya dihilangkan. Oleh karena itu program mikrokontroller tidak disimpan dalam RAM. Ada dua teknologi yang dipakai untuk membuat RAM, yaitu RAM statik dan RAM dinamik ROM ROM (Read Only Memory) merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data dalam ROM tidak akan terhapus meskipun catu daya dimatikan. Oleh karena itu ROM dapat digunakan untuk menyimpan program. Ada beberapa jenis ROM antara lain ROM murni, PROM, EPROM, EAPROM. ROM adalah memori yang sudah diprogram oleh pabrik, PROM dapat diprogram oleh pemakai sekali saja.sedangkan EPROM merupakan PROM yang dapat diprogram ulang Input / Output I/O dibutuhkan untuk melakukan hubungan dengan piranti di luar sistem. I/O dapat menerima data dari alat lain dan dapat pula mengirim data ke alat lain. Ada dua perantara I/O yang dipakai, yaitu piranti untuk hubungan serial (UART) dan piranti untuk hubungan paralel (PIO). 2.4 Mikrokontroler AVR ATmega 8535 ATmega 8535 merupakan salah satu mikrokontroler 8bit buatan Atmel untuk keluarga AVR yang diproduksi secara masal pada tahun 10

7 2006. Karena merupakan keluarga AVR, maka ATmega 8535 juga menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer ). Beberapa kemampuan AVR ATMEGA 8535 : Sistem mikrokontroler8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. Memiliki ADC (Pengubah analog-ke-digital) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran. Memiliki PWM (Pulse Wide Modulation) internal sebanyak 4 saluran. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik. Arsitektur ATMega8535 : Sumber Interrupt internal dan eksternal Port SPI (Serial Pheriperal Interface) EEPROM on board sebanyak 512 byte Komparator analog Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter) 11

8 Gambar 2.1 Blok Diagram Arsitektur ATmega Konfigurasi Pin AVR ATmega 8535 Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin untuk model PDIP, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin ATmega 8535 adalah : 1. VCC untuk teganganpencatu daya positif. 2. GND untuk tegangan pencatu daya negatif. 3. PortA (PA0 - PA7) sebagai port Input/Output dan memiliki kemampuan lain yaitu sebagai input untuk ADC 4. PortB (PB0 PB7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain. 5. PortC (PC0 PC7) sebagai port Input/Output untuk ATMega PortD (PD0 PD7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain. 12

9 7. RESET untuk melakukan reset program dalam mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 untuk input pembangkit sinyal clock. 9. AVCC untuk pin masukan tegangan pencatu daya untuk ADC. 10. AREF untuk pin tegangan referensi ADC. Gambar 2.2 Pin-pin ATmega 8535 kemasan 40- pin Port sebagai Analog Digital Converter ( ADC ) ATmega 8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. ATmega8535 mempunyai ADC (Analog to Digital Converter) internal dengan fitur sebagai berikut (untuk lebih detil dapat mengacu pada datasheet) : 10-bit Resolution μs Conversion Time Up to 15 ksps at Maximum Resolution 13

10 8 Multiplexed Single Ended Input Channels Optional Left Adjustment for ADC Result Readout 0 - VCC ADC Input Voltage Range Selectable 2.56V ADC Reference Voltage Free Running or Single Conversion Mode ADC Start Conversion by Auto Triggering on Interrupt Sources Interrupt on ADC Conversion Complete Sleep Mode Noise Canceler Dibawah ini gambar timing diagram untuk mode singleconvertion maksudnya hanya satu input chanel saja yang dikonversi. Gambar 2.3 Timing Diagram untuk mode single-conversion Register-register yang dipakai untuk mengakses ADC adalah: 1. ADMUX ADC Multiplexer Selection Register Gambar 2.4 register ADMUX 14

11 Bit 7:6 REFS1:0 : Bit Pemilih tegangan referensi Bit ini berfungsi untuk memilih tegangan referensi ADC untuk lebih jelasnya terdapat pada tabel dibawah ini. 2. ADCSRA ADC Control and Status Register Gambar 2.5 register ADCSRA Bit 7 ADEN : ADC Enable Diisi 1 untuk mengaktifkan ADC, diisi 0 untuk mematikan ADC sekaligus memberhentikan konversi yang sedang berlangsung. Bit 6 ADSC : ADC Start Conversion Pada mode single-conversion, set bit ini untuk memulai tiap konversi.pada mode free-running, set bit ini untuk konversi pertama kalinya. Bit ADSC bila dibaca akan bernilai 1 selama proses konversi, dan bernilai 0 bila konversi selesai. Mengisi bit ini dengan nilai 0 tidak akan mempunyai dampak. Bit 5 ADATE : ADC Auto Trigger Enable Bila bit ini diisi 1 maka auto trigger ADC akan diaktifkan. ADC akanmemulai konversi pada saat tepi positif dari sumber sinyal trigger yang dipilih. Sumber sinyal trigger ditentukan dengan menseting bit ADTS pada register SFIOR. Bit 4 ADIF : ADC Interrupt Flag Bit ini akan bernilai 1 pada saat ADC selesai mengkonversi dan Data register telah diupdate. ADC Conversion Complete Interrupt akan dijalankan bila bit ADIE dan bit-i pada register SREG diset 1. ADIF akan di-clear secara hardware bila mengerjakan penanganan vector interrupt yang bersesuaian. 15

12 Alternatifnya, ADIF dapat di-clear dengan menuliskan 1. Hati-hati bila bekerja dengan Read-Modify-Write pada ADCSRA, interrupt yang tertunda dapat dinonaktifkan/batal. Hal ini juga berakibat sama bila instruksi SBI dan CBI digunakan. Bit 3 ADIE : ADC Interrupt Enable Mengisi bit ini dan bit-i pada register SREG menjadi 1 akan mengaktifkan ADC Conversion Complete Interrupt. Bit 2:0 ADPS2:0 Bit pemilih ADC Prescaler Menentukan bilangan pembagi antara sumber clock XTAL ke clock ADC. 3. ADCL, ADCH ADC data register o Bila ADLAR = 0 Gambar 2.6 register ADCLAR = 0 o Bila ADLAR = 1 Gambar 2.7 register ADCLAR = 1 Setelah ADC selesai melakukan konversi kedua register ini berisi hasil konversi. Bila channel differensial dipilih maka hasilnya dalam format 2 s komplemen. Saat ADCL dibaca, data register tidak akan mengupdate data sampai ADCH dibaca. Jika hasilnya dirata kiri (left adjust) dan hanya butuh 8-bit maka cukuplah dengan membaca ADCH. Jika butuh 10- bit, baca ADCL dahulu kemudian ADCH. Register SFIOR berfungsi untuk 16

13 sumber auto triger. Dimana kita dapat memilih beberapa mode untuk konversi. 4. SFIOR Special Function I/O Register untuk sumber auto trigger Gambar2.8 register SFIOR Dengan konfigurasi seperti dibawah maka dapat memilih mode start ADC, ADC akan konversi ketika berdasarkan mode yang dipilih. Tabel 2.3 Pemilihan scaning ADC Bit 7:5 ADTS2:0 : ADC Auto Trigger Source Bila ADATE dalam register ADCSRA diset 1, maka nilai dalam bitbit ini akan menentukan sumber mana yang akan mentrigger konversi ADC. Bila bit ADATEbernilai 0, maka bit-bit ini tidak akan mempunyai efek. Sebuah konversi ditrigger oleh sinyal rising-edge dari interrupt flag yang dipilih. Perlu diingat bahwa memindah sumber trigger yang di-clear ke sumber trigger lain yang di-set akan menyebabkan positive-edge pada sinyal trigger. Bila ADEN dalam register ADCSRA diset, juga akan memulai 17

14 konversi. Memindah mode ke mode freerunning tidak akan menyebabkan pulsa trigger, meskipun bila flag interrupt ADC diset. Bit 4 RES : Reserved bit Bit cadangan, bila dibaca hasilnya nol Timer. Timer/couter adalah tujuan umum single channel, module 8 bit timer/counter. Beberapa fasilitas chanel dari timer counter antara lain: Counter channel tunggal Pengosongan data timer sesuai dengan data pembanding Bebas -glitch, tahap yang tepat Pulse Width Modulator (PWM) Pembangkit frekuensi Event counter external Gambar 2.9 blok diagram timer/counter Gambar diagram block timer/counter 8 bit ditunjukan pada gambar di bawah ini. Untuk penempatan pin I/O telah di jelaskan pada bagian I/O di atas. CPU dapat diakses register I/O, termasuk dalam pinpin I/O dan 18

15 bit I/O. Device khusus register I/O dan lokasi bit terdaftar pada deskripsi timer/counter 8 bit. 2.5 Pemrograman Bahasa C Penggunaan sebuah sistem mikrokontroler AVR mengunakan sebuah software yang digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi dan download program ke IC mikrokontroler AVR. Software yang digunakan adalah CodeVision AVR dalam bahasa C, Codevision memilki IDE (integrated Development Environment) yang lengkap, di mana penulisan program, compile, linkdan download program ke chip AVR dapat dilakukan oleh CodeVision, selain itu CodeVision juga memiliki fasilitasterminal, yaitu digunakan untuk melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah deprogram. Proses download ke Ic mikrokontroler dapat menggunakan sistem download secara ISP(In- System Programming) Header Di dalam fungsi header berisi include file (.hex), yaitu library (pustaka) yang akan digunakan dalam pemograman. File-file ini mempunyai cirri yaitu namanya diakhiri dengan ekstensi.h. Misalnya pada program #include<stdio.h> menyatakan pada kompiler agar membaca file bernama stdio.h saat pelaksanaan kompilasi. Bentuk umum #include: Contoh: #include <delay.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> Prepocessor (#): Digunakan untuk memasukkan (include) text dari file lain, mendefinisikan macro yang dapat mengurangi beban kerja pemograman dan meningkatkan legibility source code (mudah dibaca). Bentuk dari (#include <nama file>) memberikan penjelasan pencarian file dilakukan pada direktori khusus (direktori file). Bentuk lain dari header (#include nama file ) mengisyaratkan bahwa pencarian file terlebih 19

16 dahulu dilakukan pada direktori aktif tempat sumber program dan bila tidak ditemukan pencarian akan dilanjutkan pada direktori lainnya yang sesuai dengan perintah pada sistem operasi Tipe Data Umumnya data yang digunakan didalam bahasa pemograman komputer dibedakan menjadi data nilai numerik dan nilai karakter. Tujuan data menjadi efisien dan efektif digunakan bahasa-bahasa pemograman komputer yang membedakan data kedalam beberapa tipe. Dalam bahasa C tersedia lima tipe data dasar, yaitu tipe data interger (nilai numeric bulat yang dideklarasikan dengan int), floatingpoint(nilai numerik pecahan ketetapan tunggal yang dideklarasikandengan float), doubleprecision (nilai numerik pecahan ketetapan ganda yang dideklarasikan dengan double). Tabel 2.4 Tipe-tipe data dasar Tipe Ukuran (Bit) Range Bit 1 0,1 Char to 127 Unsigned Char 8 0 to 255 Signed Char to 127 Int to Short int to Unsigned int 16 0 to Signed int to Long int to Unsigned long int 32 0 to Signed long int to Float 32 ±1.175e-38 to ±3.402e38 Double 32 ±1.175e-38 to ±3.402e38 20

17 Karakter (dideklarasikan dengan char), dan kosong (dideklarasikan dengan void).int,float, double dan char dapatdikombinasikan dengan pengubah (modifier) signed, unsigned, longdan short. Hasil dari kombinasi tipe data ini dapat dilihat pada tabel Operator Dalam suatu intruksi mengandung operator dan operand.operator merupakan sebuah simbol yang menyatakan operasi mana yang harus dilakukan oleh operand tersebut.sedangkan operand adalah variable atau konstanta yang merupakan bagian pernyataan. Adatiga operand (a,b dan c) dan dua operator (= dan +). Operator dalam c dibagi menjadi 3 kelompok. Yaitu: 1. Unary Operator yang beroperasi pada satu operand, missal:-n. 2. Binary Operator yang beroperasi padaduaoperand, missal: a-n, 3. Ternary Operator yang memerlukan tiga atau lebih operand, misal: a=(b*c)+d Tabel 2.5 Operator Kondisi Operator Kondisi Keterangan < Lebih Kecil <= Lebih kecil sama dengan < Lebih Besar >= Lebih Besar sama dengan = = Sama dengan!= Tidak samadengan 21

18 2.6 Sensor Accelerometer MMA 7260 Sensor AccelerometerMMA 7260 buatan Freescale Semiconductor ini mempunyai 6 buah fungsi yaitu untuk mengukur gerakan (movement), getaran (vibration), jatuh (fall), kemiringan (tilt), posisi (positioning) dan benturan (shock).sensor Accelerometer 3-axis merupakan generasi pertama. Pengguna bias mendapatkan akselerasi dari sumbu x,y, dan z Sensitifitas keluaran bisa dipilih dari pengaturan level tegangan sederhana dari pin-pin yang tersedia. Rentang pengukuran sensor ini dapat dipilih dari 1.5g, 3g, dan 6g. Arus yang digunakan selama sleep mode hanya 3uA dan serendah-rendahnya 500uA saat mode kerja.output dari MMA Axis adalah analog, jadi diperlukan ADC untuk membaca nilai akselerasinya saat di interface-kan dengan mikrokontroller. Gambar 2.10 Sensor Accelerometer MMA LCD LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M1632 refurbish karena harganya cukup murah. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 22

19 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah.modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). Tabel2.6 Susunan kaki LCD 2x Regulator L7805T Regulator LM7805T adalah jenis regulator yang dipaket dalam sebuah IC, regulator ini menghasilkan tegangan yang konstan sebesar 5V dengan arus maksimum 1.5 ampere.regulator tegangan dapat memiliki perlindungan terhadap sirkuit pendek serta peredam panas yang melindungi IC dari panas yang berlebihan. 23

20 Gambar 2.11 Bentuk Fisik Regulator L7805T 2.9 BUZZER Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 Khz. (Albert Paul, Prinsip-prinsip Elektronika, 1989 hal: 134). 24