PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC SKRIPSI CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC SKRIPSI CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PERNYATAAN PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Oktober 2016 CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN

4 PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas setiap kasih dan rahmat-nya yang begitu besar, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, dengan judul : Perancangan Sistem Pemantauan dan Pengukuran Ketinggian Air Sungai Secara Jarak Jauh Dengan Tampilan PC. Terimakasih buat kedua orangtua Penulis Bapak A. Pangaribuan dan Ibu D. Tamba yang sangat Penulis cintai dan sayangi. Terimakasih banyak atas kasih sayang, pengorbanan, kesabaran, doa, dan motivasi yang diberikan kepada putri kalian ini. Semoga kalian selalu dalam lindungan Tuhan. Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada: 1. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, Kak Tini, Bang Johaidin dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika, seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah membantu dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini. 3. Kakak-kakakku tersayang Melti Pangaribuan, Reni Pangaribuan, dan Tuani Pangaribuan dan adikku terkasih Samuel Pangaribuan yang senantiasa mendoakan, membantu, dan memberi semangat kepada penulis. 4. Keluarga Bou Pili dan Adik Friska Pili Bunga, Paktua Togar, dan Paktua Mindo serta keluarga yang selalu mendukung, memotivasi, dan mendoakan penulis selama perkuliahan sampai penyelesaian skripsi ini.. 5. Keluarga Physics On Fire Ivo Zoel, Ivan Anggia, Mbak Sulis, Dewi, Riris, Elisabeth, Marta Masniary, Santa Simanjuntak, Melpa, Mutia, Zefanya Pardosi, Josapat, Wils, M.Ari, Eko, Roi Sugara, Andrianus, M.Fauzy, Eni Indriani, Rina Apulina, Carmelita, Jekson, Roby Yetsun, Cut (Bunda), Yani, Fitri Silaban,

5 Abdul Halim, Frisanto, Fransisco, Muhamaddin, Diego, Komting POF (M. Iqbal) dan teman-teman lainnya yang tidak bisa disebutkan satu-persatu yang telah memberikan partisipasi, semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin. 6. Teman-taman asisten Lab.Elektonika Lanjutan Kak Ketty, Ivan Anggia, Mutia Lubis, Josapat Simangunsong, Sri Rahayu, Tahi Sinambela, Yupa Siregagar, dan Arnita Sigalingging. Terima Kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan semua yang sudah kita kerjakan bersama di Laboratorium ELAN, kalian tidak akan pernah terlupakan. 7. Abang terkasih, Rony Tambi yang selalu memberikan semangat, motivasi, dan doa kepada penulis 8. Abang-kakak senior dan adik-adik stambuk 2013, 2014, 2015,serta seluruh keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF). Medan, Oktober 2016 Penulis

6 PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC ABSTRAK Telah dirancang suatu alat pemantauan dan pengukuran ketinggian air secara jarak jauh dengan memanfaatkan sensor ultrasonic yang berbasis PC (Personal Computer). Alat ini terdiri dari sensor ultrasonik yang mengukur ketinggian permukaan air, ATMega8 sebagai kontroler, modem RS485 sebagai sistem kendali jarak jauh, PC (Personal Computer) untuk menampilkan ketinggian air sungai secara otomatis dan realtime, dan buzzer sebagai indicator level awas pada ketinggian permukaan air. Prinsip kerja rangakaian alat ini secara umum adalah sistem minimum dihubungkan ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, setelah system diaktifkan maka sensor akan mengukur jarak antara air dan sensor yang dibaca oleh kontroler kemudian dikalibrasi ke ketinggian air. Setelah itu data dimodulasi oleh RS485 kemudian dikirim oleh kabel sepanjang 15m. Pada sisi server data diterima oleh demodulator RS485 dan diubah menjadi sinyal RS232. Sinyal data RS232 kemudian diterima oleh computer atau PC. Kata kunci: Sistem monitoring, ketinggian air, sensor ultrasonic, modem RS485

7 MONITORING SYSTEM DESIGN AND MEASUREMENT OF WATER LEVEL ON LONG DISTANCE WITH PC DISPLAY ABSTRACT Has been designed a monitoring system and measurement of water level using ultrasonic sensor based PC. This device consists of ultrasonic sensor is used to measure water level, ATMega8 as controller, modem RS485 as reins system of long distance, PC or computer is used to display water level automatically and realtime, and buzzer as indicator of danger water level. The general principle of this device is connected the minimum system to PLN voltage by using adaptor, after the system have been activated so sensor will be measure distance of water and sensor which read by controller, and then calibrated to water level. After that data is modulated by RS485 then sent by 15 meters wire. In server side data is received by demodulator RS484 and changed to RS232 signal. The RS232 data signal is received by computer or PC. Key words: monitoring system, water level, ultrasonic sensor, modem RS485

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstrac Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Halaman i ii iii v vi vii ix x xi Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitia Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 3 Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Mikrokontroler Debit Sungai Memori AVR ATMega Pin Pada Mikrokontroler ATMega Komunikasi Serial pada ATMega Arsitektur Mikrokontroler ATMega Kelebihan Mikrokontroler AVR ATMega Sensor Ultrasonik Sensor Ultrasonik HC-SR RS232 to RS485 Converter Komunikasi Serial RS Komunikasi Serial RS Kecepatan Transfer Data RS Topologi Jaringan RS Rangkaian Half Duplex pada RS Penjelasan Kaki IC Max Pemrograman RS Kelebihan dan Kekurangan Komunikasi RS Buzzer 25 Bab 3. Perancangan Sistem

9 Bab 4 Bab Diagram Blok Penelitian Rancangan Sistem Kendali Rangkaian Mikrokontroler ATMega Rangkaian Sensor HC-SR Rangkaian Modem RS Rangkaian Power Supply Rangkaian Buzzer Komputer atau PC Diagram Alir Sistem 32 Pengujian Alat dan Program 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega Pengujian Sensor Pengujian Modul Interface RS Pengujian Tampilan Grafik dan Alarm pada PC Pengujian Alat Keseluruhan 40 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 42 Daftar Pustaka 43 Lampiran 44

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port B 8 Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port C 9 Tabel 2.3 Fungsi Alternatif Port D 9 Tabel 2.4 Spesifikasi sensor HC-SR04 15 Tabel 2.5 Spesifikasi pin pada sensor HC-SR04 16 Tabel 2.6 Kelebihan dan kekurangan komunikasi dengan RS Tabel 4.1 Tabel kalibrasi sensor ultrasonic 34 Tabel 4.2 Pembacaan sensor ultrasonic dengan perbandingan mistar dan keadaan alarm dengan jarak pemancar dan penerima 15 meter 41 Tabel 4.3 Pembacaan sensor ultrasonic berdasarkan jarak pemancar dan Penerima 42

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Peta Memori ATMega8 6 Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMega8 10 Gambar 2.3 Blok diagram ATMega8 11 Gambar 2.4 Flash ATMega8 13 Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik 14 Gambar 2.6 Prinsip Pemantulan Ultrasonik 15 Gambar 2.7 Konfigurasi pin dan tampilan sensor ultrasonic HC-SR04 17 Gambar 2.8 Prinsip kerja HC-SR04 17 Gambar 2.9 Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonic HC-SR04 18 Gambar 2.10 Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel 20 Gambar 2.11 Topologi jaringan RS Gambar 2.12 Rangkaian RS485 dengan IC max Gambar 2.13 RS485 Network 23 Gambar 2.14 Simbol dab bentuk fisik buzzer 24 Gambar 3.1 Diagram Blok Penelitian 26 Gambar 3.2 Rangkaian mikrokontroler ATMega8 27 Gambar 3.3 Rangkaian sensor ultrasonic HC-SR04 28 Gambar 3.4 Rangkaian modem RS485 dan susuan pin IC SN Gambar 3.5 Diagram Sinyal RS Gambar 3.6 Rangkaian power supply 30 Gambar 3.7 Rangkaian Buzzer 31 Gambar 3.8 Rangkaian modul RS485 ke PC Server 31 Gambar 3.9 Diagram Alir Sistem 32 Gambar 4.1 Pengujian sensor terhadap ketinggian air 36 Gambar 4.2 Pengujian modul interface RS Gambar 4.3 Tampilan level air dan data dalam Ms. Excel 40 Gambar 4.4 Pengujian keseluruhan sistem 42

12 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman 1. Listing Program dari seluruh sistem Listing Program Visual Basic untuk menampilkan grafik level air dan alarm pada PC Gambar Alat Gambar Alat Secara Keselurukan Rangkaian Lengkap Sistem 52