Perancangan Monitoring Jarak Jauh Ketinggian air Pada Waduk Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis PC

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

SKRIPSI

AMIN ODOS SIBUEA 100801024

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

AMIN ODOS SIBUEA 100801024

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : Perancangan Monitoring Jarak Jauh Ketinggian air Pada Waduk Menggunakan Sensor Ultrasonik

Berbasis PC

Kategori : Skripsi

Nama : Amin Odos Sibuea Nomor Induk Mahasiswa : 100801024

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Agustus 2014 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195609181985031002 NIP. 195510301980031003

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

PERNYATAAN

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2014

AMIN ODOS SIBUEA 100801024

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pengasih yang oleh karena kasih dan karuniaNya, Penulis dimampukan untuk menyelesaikan skripsi ini. Adapun Judul dari skripsi saya ini adalah“ Perancangan Monitoring jarak jauh ketinggian air pada waduk menggunakan sensor ultrasonik berbasis PC” yang disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam kurikulum pembelajaran di Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara untuk memperoleh gelar Sarjana Sains.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kepada Kedua Orang tua saya (Ds. H. Sibuea, S.Th dan L.br Simorangkir) yang telah banyak memberikan motivasi, semangat, doa dan dukungan dalam menyelesaikan studi penulis, juga untuk Abang dan Kakak saya yang tercinta ( Ruth Marnala Sibuea, Jona Egregius Sibuea S.Pd, Josep Eisen Hower Sibuea ST, Esosia Benyamin Sibuea ST, dan Maria Sofia Sibuea A.md). Terima kasih buat semua dukungan dan bimbingannya. 2. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang dan Bapak Dr.Bisman Perangin-angin

M.Eng.Sc sebagai Dosen pembimbing saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Semua itu karena bimbingan, motivasi, ide atau gagasan dan memacu semangat dari bapak dalam penyelesaian skripsi ini.

3. Bapak Dekan USU Bapak Dr.Sutarman M.Sc beserta seluruh Civitas Akademika FMIPA USU.

4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Jurusan Departemen Fisika FMIPA USU dan juga Bapak Drs. Syahrul Humaidi M.Sc selaku Sekertaris Jurusan Departemen Fisika FMIPA USU.

5. Ruth Mariany Lumban Gaol A.md sebagai teman yang selalu memberikan dukungan dan bantuan dalam penyelesaian skripsi ini.

6. Seluruh teman teman Asisten Laboratorium, Laboratorium Elektronika Lanjutan FMIPA USU ( Valentina Ginting S.Si, Irma Sika Girsang S.Si,

Kalam Siregar S.Si, Gunawan B.Sitorus, Okto H.Situmorang dan Bernike Natalia Ginting) dan Rieny Sitanggang, S.Si

7. Sahabat seperjuangan saya Gunawan B.Sitorus, Juli Sitorus dan Ataran Marpaung. Tetap yang terbaik.

8. Semua kawan-kawan saya Fisika Angkatan 2010 yang turut serta mendukung dalam penulisan skripsi ini.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.

Akhir kata, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas dukungan dan doa dalam penyelesaian skripsi ini. Tuhan memberkati.

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

ABSTRAK

Telah dirancang dan direalisasikan sistem monitoring jarak jauh ketinggian air pada waduk menggunakan sensor ultrasonik berbasis PC. Proses pengiriman data dilakukan dengan menggunakan modul RF (Radio Frequency) Transceiver KYL 1020U. Modul ini telah dilengkapi dengan sistem pemancar (transmitter) dan sistem penerima (receiver). Data yang dikirim adalah data hasil pendeteksian sensor ultrasonik yaitu untuk mengukur ketinggian air. Pengiriman data dari mikrokontroler ATmega 8535 ke rangkaian pemancar dilakukan secara Asynchoronous yaitu pengiriman data 8 bit yang berupa data ASCII. Setelah itu data yang diterima oleh rangkaian pemancar akan dikirimkan ke rangkaian penerima melalui media transmisi gelombang radio. Data yang diterima di bagian pemancar akan di modulasi digital, yaitu proses penumpangan data digital dengan gelombang pembawa sedangkan pada rangkaian penerima, data akan didemodulasi yaitu proses pemisahan data digital dengan gelombang pembawa supaya dapat dibaca di PC.

Kata kunci : Sensor Ultrasonik, Mikrokontroler ATmega 8535, Modul RF Transceiver KYL 1020U, PC.

DESIGN OF LONG DISTANCE MONITORING LEVEL IN

RESERVOIR USING ULTRASONIC SENSOR

BASED PC

ABSTRACT

Has been designed and realized a monitoring system of long distance for the water level in reservoir using ultrasonic sensor based PC. The process of sending data using RF module (Radio Frequency) transceiver KYL 1020U. This module has been completed with a transmitter system and receiver system. Sent data is the data that the result of the detection sensor Ultrasonic for level water. Sending data from microcontroller ATmega 8535 to transmitter circuit by Asynchoronous and sending 8 bits of data in the form of ASCII data. After that, the data accepted by the transmitter circuit and already send to receiver circuit by a series of radio wave transmission medium. Data in transmitter will be digital modulated, that is the process place to stay the digital data with a carrier wave whereas at the receiver circuit, the data will be demodulated digital that is the process of separation digital data with carrier wave that can be read on PC.

Keywords : Ultrasonic Sensor, Microcontroler ATmega 8535, RF Modul Transceiver KYL 1020U, PC.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstrack vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

BAB I Pendahuluan

1.1Latar Belakang 1

1.2Rumusan Masalah 2

1.3Batasan Masalah 2

1.4Tujuan Penelitian 3

1.5Manfaat Penelitian 3

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB II Landasan Teori

2.1 Sensor Ultrasonik 5

2.1.1 Prinsip kerja sensor ultrasonik 6 2.1.2 Timing diagram sensor ultrasonik 7

2.2 Mikrokontroler ATmega 8535 7

2.2.1 Arsitektur AVR ATmega8535 8 2.2.2 Konfigurasi Pin ATmega 8535 8 2.2.3 Komunikasi serial dan USART ATmega8535 11 2.2.4 USART 11

2.2.5 Inisialisasi USART ATmega 8535 14

2.2.6 Arsitektur Internal USART ATmega 8535 15

2.2.7 Sistem memori ATmega 8535 16

2.3 Dasar Sistem Komunikasi Wireless 17

2.3.1 Data dan Sinyal 18

2.3.2 Nirkabel (Jaringan tanpa kabel) 19

2.3.3 Transmisi sinyal radio 19

2.3.4 Transmisi sinyal digital 22

2.3.5 Full-Duplex dan Half-Duplex 27

2.4 Buzzer 28

2.5 Komunikasi serial DB 9 28

BAB III Perancangan dan Sistem Kerja Rangkaian

3.1 Diagram Blok 31

3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega 8535 33

3.3 Rangkaian skematik power supply 34

3.4 Rangkaian Buzzer 35

3.5 Sensor Ultrasonic SR04 36 3.6 Rangkaian PSA Rangkaian Penerima 37

3.7 Rangkaian Pemancar (Transmitter) RF Transceiver KYL 1020U 37 3.8 Rangkaian Penerima (Receiver) RF Transceiver KYL 1020U 39 3.9 Rangkaian lampu indikator 40 3.10 Rangkaian lengkap Penerima (Receiver RF Transceiver) 41 3.11 Rangkaian lengkap Pemancar (Transmitter RF Transceiver) 41

3.12 Rangkaian lengkap (Transmitter dan Receiver) 42 3.13 Diagram alir (Flow Chart) 43 BAB VI Hasil dan Analisis 4.1 Pengujian Alat 45 4.1.2 Pengujian Tampilan pada PC 45 4.1.3 Pengujian Rangkaian Pemancar (Transmitter) 50 4.1.4 Pengujian Pada Sensor Ultrasonik SR04 54

4.2 Analisa Data 55 4.2.1 Pengujian jarak antara Transmitter dengan Receiver 55 4.2.2 Pengujian level ketinggian air dengan jarak baca sensor 56 4.2.3 Pengambilan Data pada setiap level air 56 BAB V Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 60

5.2 Saran 60

Daftar Pustaka 61

Lampiran I Gambar Sistem Peralatan

Lampiran II Program pada mikrokontroler atmega 8535 Lampiran III Program pada Visual Basic

Lampiran IV Data Pengujian Alat Lampiran V Data Sheet

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman Tabel

Tabel 2.1. Konfigurasi Pin ATmega 8535... 9

Tabel 2.2 Deskripsi interface RF KYL 1020U………... 25

Tabel 2.3 Konfigurasi Konektor DB 9………. 29

Tabel 4.1 Kalibrasi sensor ultrasonik……….. 54

Tabel 4.2 Pengujian jarak transmitter dengan receiver……….. 55 Tabel 4.3 Pengujian level ketinggian air dengan jarak baca sensor… 56

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman Gambar

Gambar 2.1 Prinsip kerja sensor ultrasonic…………... 6

Gambar 2.2 Timing diagram sensor ultrasonik ……….. 7

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega 8535... 9

Gambar 2.4 Transmisi Asinkron dan komunikasi asinkron..…... 13

Gambar 2.5 Diagram blok arsitektur USART ATmega 8535…………. 16

Gambar 2.6 Dasar Sistem komunikasi... 18

Gambar 2.7 Model Komunikasi Data Nirkablel... 20

Gambar 2.8 Modulasi FSK... 23

Gambar 2.9 Modul RF Transceiver KYL 1020U... 25

Gambar 2.10 Dimensi Ukuran RF... 26

Gambar 2.11 Konfigurasi Pin KYL Transmitter... 26

Gambar 2.12 Konfigurasi Pin KYL Receiver………... 27

Gambar 2.13 Skematik Buzzer………...………... 28

Gambar 2.14 Konektor serial DB 9………..…………..………... 29

Gambar 3.1 Diagram blok Rangkaian... 31

Gambar 3.2 Diagram Blok Rangkaian Mikrokontroler ATmega 8535... 33

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply... 35

Gambar 3.4 Rangkaian Buzzer... 35

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik SR04... 36

Gambar 3.6 Rangkaian PSA Rangkaian Penerima…………... 37

Gambar 3.7 Rangkaian Pemancar RF Transceiver KYL 1020U………. 38

Gambar 3.8 Diagram Blok Rangkaian Transmitter ….……… 38

Gambar 3.10 Diagram Blok Rangkaian Receiver...………. 40

Gambar 3.11 Rangkaian lampu indikator...……… 40

Gambar 3.12 Rangkaian lengkap Penerima (receiver)……….. 41

Gambar 3.13 Rangkaian lengkap Pemancar (Transmitter)……… 41

Gambar 3.14 Rangkaian lengkap (Transmitter dan Receiver)…………... 42

Gambar 3.15 Flow Chart pada mikrokontroler Atmega 8535……… 43

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

ABSTRAK

Telah dirancang dan direalisasikan sistem monitoring jarak jauh ketinggian air pada waduk menggunakan sensor ultrasonik berbasis PC. Proses pengiriman data dilakukan dengan menggunakan modul RF (Radio Frequency) Transceiver KYL 1020U. Modul ini telah dilengkapi dengan sistem pemancar (transmitter) dan sistem penerima (receiver). Data yang dikirim adalah data hasil pendeteksian sensor ultrasonik yaitu untuk mengukur ketinggian air. Pengiriman data dari mikrokontroler ATmega 8535 ke rangkaian pemancar dilakukan secara Asynchoronous yaitu pengiriman data 8 bit yang berupa data ASCII. Setelah itu data yang diterima oleh rangkaian pemancar akan dikirimkan ke rangkaian penerima melalui media transmisi gelombang radio. Data yang diterima di bagian pemancar akan di modulasi digital, yaitu proses penumpangan data digital dengan gelombang pembawa sedangkan pada rangkaian penerima, data akan didemodulasi yaitu proses pemisahan data digital dengan gelombang pembawa supaya dapat dibaca di PC.

Kata kunci : Sensor Ultrasonik, Mikrokontroler ATmega 8535, Modul RF Transceiver KYL 1020U, PC.

DESIGN OF LONG DISTANCE MONITORING LEVEL IN

RESERVOIR USING ULTRASONIC SENSOR

BASED PC

ABSTRACT

Has been designed and realized a monitoring system of long distance for the water level in reservoir using ultrasonic sensor based PC. The process of sending data using RF module (Radio Frequency) transceiver KYL 1020U. This module has been completed with a transmitter system and receiver system. Sent data is the data that the result of the detection sensor Ultrasonic for level water. Sending data from microcontroller ATmega 8535 to transmitter circuit by Asynchoronous and sending 8 bits of data in the form of ASCII data. After that, the data accepted by the transmitter circuit and already send to receiver circuit by a series of radio wave transmission medium. Data in transmitter will be digital modulated, that is the process place to stay the digital data with a carrier wave whereas at the receiver circuit, the data will be demodulated digital that is the process of separation digital data with carrier wave that can be read on PC.

Keywords : Ultrasonic Sensor, Microcontroler ATmega 8535, RF Modul Transceiver KYL 1020U, PC.

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Sistem monitoring pada saat ini sudah semakin maju seiring dengan berkembangnya teknologi. Salah satunya penggunaan Mikrokontroler yang semakin pesat untuk pengaplikasianya dalam memonitoring. Sistem pemantau tersebut dilakukan bertujuan untuk dapat mengawasi segala aktifitas atau kegiatan yang terjadi pada suatu ruangan atau daerah tertentu yang dianggap penting dijaga keamanannya.

Sistem keamanan dan pemantau waduk khususnya di Indonesia masih minim dan kurang pengoperasian yang dapat mengakibatkan kebanjiran pada daerah tertentu akibat banyaknya air pada waduk yang yang langsung dilepas tanpa memperhatikan jumlah air yang dikeluarkan. Hal ini perlu diperhatikan untuk sistem keamanan waduk supaya dapat bekerja dengan efisien. Hal itu dapat terjadi karena efek cuaca disekitar daerah waduk yaitu cuaca mendung yang terus menerus yang mengakibatkan derasnya hujan. Air pada waduk akan cepat penuh dan tidak diketahui oleh petugas. Alat ini sangat berfungsi untuk sistem monitoring jarak jauh dengan menampilkan ketinggian air pada PC. Jadi kita dapat memantau ketinggian air pada saat posisi level berapa berada air tersebut.

Pada perancangan alat ini telah dibuat dengan sistem pemantauan dengan lampu indikator yang menyatakan level ketinggian air dan dilengkapi dengan buzzer sebagai pertanda level ketinggian air telah melampaui batas dan dalam keadaan berbahaya. Data akan segera dikirimkan melalui modul RF (Radio

Frequency) dari pemancar (transmitter) ke penerima (receiver). Proses itu terjadi

dengan adanya sistem modulasi dan demodulasi data pada saat pentransmisian data melalui gelombang radio. Data tersebut akan langsung dikirim ke PC untuk dapat dimonitoring dari jarak jauh. Pengiriman data sebaiknya tidak melewati berbagai hambatan misalnya gedung, pegunungan, tebing dan lain sebagainya. Kita harus memilih daerah yang bebas hambatan. Hal itu berfungsi untuk mempermudah pengiriman data dan tidak mengakibatkan kesalahan (error).

Berdasarkan uraian diatas Penulis merancang dan melakukan penelitian dan membuat alat yaitu : “ PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS PC”.

Sensor ultrasonik adalah sensor yang akan dipakai dalam perancangan monitoring ini dimana data deteksian sensor dibaca mikrokontroler dan data serial dikirim ke Modul RF Transceiver KYL 1020U dan data serial dikirim ke PC melalui Konektor DB 9 yang menyatakan level ketinggian air pada waduk.

1.2Rumusan Masalah

Rumusan Masalah yang dibahas dalam Penelitian ini adalah :

1. Bagaimana merancang alat untuk memonitoring ketinggian air pada waduk berbasis PC menggunakan sensor ultrasonik.

2. Bagaimana penyampaikan data serial ke PC menggunakan Modul RF Transceiver KYL 1020U.

3. Bagaimana sistem kerja Sensor ultrasonik untuk mendeteksi ketinggian air pada waduk.

1.3Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah : 1. Sistem perancangan monitoring jarak jauh ketinggian air pada waduk

menggunakan sistem komunikasi Modul RF Transceiver KYL 1020U. 2. Mikrokontroler yang digunakan adalah Mikrokontroler jenis ATMega

8535.

3. Sensor pendeteksi ketinggian air pada waduk menggunakan sensor ultrasonik.

4. Sistem monitoring yang dilakukan dalam penelitian ini adalah berbasis PC.

5. Data yang dikirim sesuai program yang diatur pada mikrokontroler yang menggunakan program Code Vision AVR dan Visual Basic pada tampilan visualisasi PC.

6. Rangkaian Pemancar RF dan Penerima RF tidak dibahas secara mendalam.

1.4Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Merancang alat untuk mengukur ketinggian air pada waduk berbasis PC.

2. Untuk mengetahui keakuratan sensor ultrasonik dalam mendeteksi ketinggian air pada waduk.

3. Mengaplikasikan sensor ultrasonik untuk memonitoring ketinggian air pada waduk dari jarak jauh berbasis PC.

4. Menerapkan penggunaan Modul RF Transceiver KYL 1020U sebagai sarana komunikasi wireless data digital secara serial.

1.5Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui system monitoring level ketinggian air pada waduk berbasis PC.

2. Untuk mengetahui prinsip kerja dan memahami cara pengaplikasian sensor ultrasonik dalam mendeteksi level ketinggian air pada waduk. 3. Merancang alat yang berfungsi dalam sistem pengamanan level

ketinggian air pada waduk dan mengetahui penggunaan Modul RF Transceiver KYL 1020U.

1.6Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS PC. Maka penulis menulis skripsi ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut ;

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah serta sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untukTeori pendukung itu antara lain tentang Mikrokontroler ATmega 8535 (hardware dan software), Sensor ultrasonik, Modul RF Transceiver KYL 1020U dan PC.

BAB III PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dan sistem kerja dari masing-masing rangkaian.

BAB IV HASIL DAN ANALISIS

Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis tugas akhir yang telah dibuat.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja memancarkan dan menerima gelombang dengan besar frekuensi diatas gelombang frekuensi suara yaitu lebih dari 20 KHz. Rangkaian sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik disebut dengan receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang maka sinyal ini dipantulkan dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda didepannya (bidang pantul). Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan sistem kerja gelombang, dimana gelombang yang digunakan adalah gelombang suara. Waktu untuk pada saat gelombang suara itu dibangkitkan dan dipantulkan kembali oleh receiver akan membutuhkan waktu.Waktu itulah yang akan menjadi data untuk menghitung jarak yang akan kita ukur karena besaran kecepatan telah ada yaitu kecepatan suara. Dengan kata lain sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara.

Berikut adalah spesifikasi sensor ultrasonik : a. Power Suply : 5 Volt b. Frekuensi Ultrasonik : 40 KHz c. Jarak maksimal : 400 cm d. Jarak minimal : 2 cm e. Trigger Pulse Width : 10 µs f. Dimensi : 43 x 20 x 15

Sensor ultrasonik bekerja dengan mengirimkan gelombang suara menuju target dan mengukur waktu yang diperlukan untuk pulsa melenting kembali. Waktu yang diperlukan gaung untuk kembali ke sensor berbanding lurus dengan jarak atau tinggi dari objek, sebab suara mempunyai kecepatan konstan. Sinyal gaung yang kembali secara elektronis diubah menjadi output 4mA sampai dengan 20mA, yang mensuplai kecepatan aliran yang dimonitor ke alat kontrol eksternal. Objek padat, cair, butiran dan tekstil dapat dideteksi dengan sensor ultrasonik. Reflektifitas suara dari permukaan cairan sama dengan objek padat. Tekstil dan buih menyerap gelombang suara dan mengurangi rentang pensensoran.

2.1.1 Prinsip kerja sensor ultrasonik

Ketika gelombang ultrasonik melewati suatu objek, sebagian dipantulkan, sebagian diteruskan dan sebagian lagi diserap. Sensor itu menghasilkan gelombang suara dan memancarkannya sehingga mengenai objek yang berada didepannya kemudian pantulan gelombang suara dari objek yang berada didepannya ditangkap dengan perbedaan waktu yang digunakan sebagai dasar perhitungan jarak objek. Perbedaan waktu pancaran dan waktu pantulan berbanding lurus dengan jarak objek yang memantulkannya. Jenis objek yang di indranya dapat berupa zat padat, cair dan butiran.

2.1.2 Timing Diagram sensor Ultrasonik

Timing diagram sensor ultrasonik ditunjukkan pada gambar 2.2 dibawah ini. Kita hanya perlu menyediakan pulsa 10 µs untuk memicu masukan atau masukan

trigger untuk memulai dan kemudian modul akan mengirim 8 siklus gelombang

ultrasonik 40 KHz dan meningkatkan gaungnya (echo). Echo adalah jarak objek yang merupakan lebar pulsa dan jarak pada setiap bagiannya. Rentang melalui interval waktu antara pengiriman sinyal pemicu dan penerima sinyal echo dapat dihitung. Persamaannya adalah level waktu paling tinggi dikalikan dengan kecepatan (340m/s) dibagi dua.

Gambar 2.2 Timing diagram sensor ultrasonik

2.2 Mikrokontroler ATmega 8535

Mikrokontroler Atmega 8535 merupakan mikrokontroler 8-bit teknologi CMOS dengan konsumsi daya rendah yang berbasis arsitektur enhanced RISC AVR. Dengan eksekusi instruksi yang sebagian besar hanya menggunakan satu siklus

clock, Atmega 8535 mencapai throughput sekitar 1 MIPS per MHz yang

mengizinkan perancangan sistem melakukan optimasi konsumsi daya versus kecepatan pemrosesan.

2.2.1 Arsitektur AVR ATmega8535

AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur Harvard dimana antara kode program dan data disimpan dalam memori secara terpisah. Umumnya jenis arsitektur Harvard ini menyimpan kode program dalam memori permanen atau semi permanen (non volatile) sedangkan data disimpan dalam memori tidak permanen (volatile). Prosesor AVR menggabungkan set instruksi yang kaya dengan 32 register umum (general purpose registers, GPRs). Semua 32 register tersebut dikoneksikan langsung dengan Arithmetic Logic Unit (ALU), mengizinkan dua register independen untuk diakses dalam satu instruksi yang dieksekusi dalam satu siklus clock. Arsitektur yang dihasilkan adalah arsitektur yang kode operasinya lebih efisien serta pencapaian throughtput nya hingga sepuluh kali lebih cepat daripada mikrokontroler CISC (Complex Instruction Set

Computer) konvensional.

Beberapa fitur utama yang tersedia pada ATmega 8535 adalah :

a. Port I/O 32 bit, yang dikelompokkan dalam Port A, Port B, Port C dan Port D.

b. Analog to Digital Converter 10-bit sebanyak 8 input. c. Timer/counter sebanyak 3 buah dengan compare mode. d. CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register.

e. SRAM sebesar 512 byte.

f. Memory Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write. g. Interupsi Internal maupun eksternal.

h. Port Komunikasi SPI.

i. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. j. Analog Comparator.

k. Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. l. Frekuensi clock maksimum 16 MHz.

2.2.2 Konfigurasi Pin ATmega 8535

Konfigurasi pin mikrokontroler AVR ATmega 8535 untuk 40 pin DIP (dual in

Atmega 8535

1 2 3 4 5 6 20 19 18 17 16 15 14 9 11 12 13 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 22 23 24 25 26 27 28 29 7 8 10 PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC03) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) AREF GND AVCC

PC7 (TOSC 2)

PC6 (TOSC 1)

PC5 PC4 PC3 PC2 21 PC1 (SDA) PC0 (SCL) PD7 (OC2) (XCK/T0) PB0 (T1) PB1

INT 2/AIN0) PB2

(OCO/AIN1) PB3 (SS) PB4 (MOSI) PB5 (MISO) PB6 (SCK) PB7 RESET VCC GND XTAL 2 XTAL 1 (RXD) PD0 (TXD) PD1 (INTO) PD2 (INT1) PD3 (ICP1) PD6 (OC1A) PD5 (OC1B) PD4

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega 8535

Untuk dapat memahami lebih jauh tentang konfigurasi pin ATmega 8535 maka pada tabel 2.1 dijelaskan deskripsi kaki-kaki atau pin ATmega8535.

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin ATmega 8535

No.Pin Nama Pin Keterangan

10 VCC Catu daya

11 GND Ground

40 - 33 Port A : PA0-PA7 (ADC0-ADC7)

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull

up resistor. Port ini juga dimultipleks

1-7 Port B : PB0 – PB7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull

up resistor.Fungsi lain dari port ini masing

masing adalah :

PB0 : To (timer/counter0 external counter input)

PB1 : T1 (timer/counter1 external conter input)

PB2 : AIN0 (analog comparator positive input)

PB3 : AIN1 (analog comparator positive input)

PB4 : SS (SPI slave select input)

PB5 : MOSI (SPI bus master input/slave input)

PB6 : MISO (SPI bus master input/slave input)

PB7 : SCK (SPI bus serial clock) 22 - 29 Port C : PC 0 –

PC 7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai osilator eksternal untuk timer/counter 2.

14-21 Port D : PD0 – PD7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Fungsi lain dari port ini masing masing adalah :

PD0 : RXD (UART input line) PD1 : TXD (UART input line)

PD2 : INT0 (eksternal interrupt 0 input) PD3 : INT 1 (eksternal interrupt 1 input) PD4 : OC1B ( timer/counter 1 output compare B match input)

PD5 : OC1A ( timer/counter 1 output compare A match input)

PD6 : ICP (timer/counter1 input capture pin)

PD7 : OC2 (timer/counter2 output compare match output)

9 RESET Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi logika low melebihi periode minimum yang diperlukan.

13 XTAL 1 Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke rangkaian internal clock. 12 XTAL 2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier 30 AVCC Catu daya untuk port A dan ADC

31 AGND Analog Ground

32 AREF Refrensi masukan analog untuk ADC

2.2.3 Komunikasi serial dan USART ATmega8535

Komunikasi serial merupakan salah satu alternatif yang relatif murah untuk menggantikan komunikasi paralel, karena transfer data parallel menggunakan 8 jalur konduktor/kawat untuk mentransfer 8-bit sekaligus. Dengan menggunakan komunikasi komunikasi serial, maka hal tersebut dapat dilakukan dengan hanya menggunakan satu kawat konduktor saja, tetapi ditransfer bit demi bit sebanyak 8 kali untuk dapat menyelesaikan transfer satu byte data.

2.2.4 USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)

USART merupakan teknik komunikasi antara mikrokomputer (PC) dengan sistem lain seperti mikroprosesor atau mikrokontroler baik secara sinkron atau asinkron dengan pengiriman secara serial, yaitu pentransferan data bit demi bit sampai membentuk satu frame data yang diawali dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit.

Komunikasi data serial secara sinkron merupakan bentuk komunikasi data serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi, sinyal clock tersebut akan

tersulut pada setiap bit pengiriman bit yang pertama dengan perubahan bit data yang dapat diketahui oleh penerima dengan singkronisasi melalui sinyal clock. Sedangkan komunikasi asinkron adalah suatu komunikasi data serial yang tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Namun pengiriman data ini harus diawali dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit. Sinyal clock merupakan baud rate dari komunikasi data yang dibangkitkan oleh masing-masing baik penerima maupun pengirim data dengan frekwensi yang sama, jika nilai baud rate berbeda maka tidak akan pernah terjadi komunikasi.

Prinsipnya yaitu bahwa penerima hanya perlu mendeteksi start bit sebagai awal pengiriman data, selanjutnya komunikasi data terjadi antar dua buah shift

register yang ada pada pengirim maupun penerima. Setelah 8 bit data diterima,

penerima akan menunggu adanya stop bit sebagai tanda bahwa 1 byte data telah dikirim dan penerima dapat siap untuk menunggu pengiriman data berikutnya.

Pengiriman data Asinkron

Pada pengiriman data tak sinkron, setiap karakter dikirimkan sebagai satu kesatuan (entity) bebas, yang berarti bahwa waktu antara pengiriman bit terakhir dari sebuah karakter dan bit pertama dari karakter berikutnya tidak tetap. Pengiriman data asinkron lebih sederhana dibanding pengiriman sinkron, karena hanya isyarat data saja yang dikirimkan. Detak penerima dibangkitkan secara lokal didalam penerima dan tetap dijaga agar sesuai dengan detak pengirim yang menggunakan bit awal (start bit) dan bit akhir (stop bit) yang dikirimkan dengan setiap karakter. Pada keadaan tidak berfungsi, pengirim akan mempertahankan tegangan jalur pada aras biner 1, dan detak penerima dihentikan.

Pada saat pengirim mempunyai karakter untuk dikirim, pertama kali pengirim akan mengubah tegangan jalur menjadi aras biner 0, disebut bit awal, selama periode waktu satu bit setelah itu bit dari karakter tersebut dikirimkan. Detak penerima akan diawali dengan mengubah kondisi bit awal menjadi 0 dan kemudian bekerja secara bebas untuk membangkitkan pulsa detak. Pulsa detak pertama harus terjadi setelah selang waktu kira kira 1,5 bit dan setelah itu setiap bit harus dicacah dengan interval waktu satu bit. Hal ini berarti detak penerima

biasanya disesuaikan untuk meyakinkan bahwa waktu transisi detak terjadi kira- kira separuh dari waktu yang diperlukan untuk menerima sebuah bit. Dengan demikian, pencacahan setiap bit terjadi ditengah-tengah nya dan inilah yang diinginkan supaya kemungkinan terjadinya kesalahan dapat diperkecil. Pada akhir setiap karakter, bit akhir dikirimkan, tegangan pada aras biner adalah 1 untuk menghentikan detak penerima. Strategi metode ini adalah mencegah masalah pewaktuan dengan tidak mengirim aliran bit panjang yang tidak putus-putusnya, melainkan data ditransmisikan perkarakter pada suatu waktu, dimana tiap karakter adalah 5 sampai 8 bit panjang nya. Timing atau sinkronisasi harus dipertahankan diantara tiap karakter. Pesawat penerima mempunyai kesempatan untuk menyinkronkan awal dari tiap karakter baru.

Sender

Receiver

1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0

1 _{1 1 1 1 1 1 0 1 1 0} 1 _{0 0 0 1 0 1 1 1} 0

Stop Bit Start Bit

Data Arah aliran Data

Gambar 2.4 Transmisi Asinkron dan komunikasi Asinkron

Pada aplikasi proses komunikasi asinkron ini selalu digunakan untuk mengakses komponen-komponen yang mempunyai fasilitas UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) seperti pada port serial PC atau port serial mikrokontroler lain. Efisiensi sistem tak sinkron tidak begitu tinggi, karena hanya 7 dari 10 bit yang dikirimkan berisi informasi yang sesungguhnya. Istilah asynchronous

dipakai untuk menunjuk ke suatu kanal yang mempunyai kemampuan untuk mengirimkan data tetapi tidak dapat melakukan isyarat pewaktuan (timing sgnal).

Jika detak penerima bekerja pada kecepatan yang berbeda dengan detak pengirim akan terjadi kemungkinan penerima tidak menerima setiap bit yang

dikirim oleh pengirim. Jika detak penerima sedikit lebih cepat dari pengirim, penerima akan ambil sampel data yang datang lebih cepat. Setelah itu penerima akan mengambil sampel bit yang sama untuk kedua kalinya dan data yang diterima akan keluar dari sinkronisasi dengan data yang dikirim. Contoh perangkat berbasis transmisi asinkron adalah RS 232, USB.

2.2.5 Inisialisasi USART ATmega 8535

Sebelum dilakukan komunikasi maka USART harus terlebih dahulu di inisialisasi. Umumnya proses inisialisasi terdiri dari setting terhadap baud rate, setting pada format frame dan melakukan enable pada pemancar atau penerima tergantung penggunaanya. Pada operasi USART yang digerakkkan oleh interupsi, ketika dilakukan maka Global interrupt Flag harus di clear dan interupsi global harus di

disable.

Sebelum dilakukan re-inisialisasi dengan mngubah baud rate atau format frame, dipastikan sedang terjadi transmisi selama periode perubahan register. TXC Flag dapat digunakan untuk mencek pemancar bahwa semua transfer telah selesai dan RXC Flag dapat digunakan untuk mencek bahwa tidak terjadi unread data pada

receive buffer. Perlu dicatat bahwa TXC Flag harus di clear sebelum setiap

transmisi (sebelum UDR ditulis) jika hal ini digunakan untuk tujuan tersebut.

2.2.5.a Pengiriman Data – Pemancar USART ATmega 8535

Pemancar USART di enable dengan melakukan setting bit TXEN (Transmit

Enable) pada register UCSRB. Ketika pemancar di enable, operasi port normal

pin TXD dikesampingkan oleh USART dan melakukan fungsi sebagai output pemancar serial. Baud rate, mode operasi dan frame format harus di set up sebelum dilakukan transmisi. Jika digunakan operasi sinkron clock pada pin XCK akan dikesampingkan dan digunakan sebagai clock transmisi.

2.2.5.b Penerimaan Data – Penerimaan USART ATmega 8535

Penerima (receiver) USART di enable dengan cara menulisi bit Receive Enable (RXEN) dalam register UCSRB dengan satu. Ketika penerima di enable, operasi pin normal dari pin RxD dikesampingkan oleh USART dan memberikan fungsi masukan Receiver Serial.Baud rate, mode operasi dan format frame harus di set up pertama kali sebelum suatu penerimaan serial dapat dilakukan. Jika digunakan operasi sinkron, maka clock pada pin XCK akan digunakan sebagai clock transfer.

2.2.6 Arsitektur Internal USART ATmega 8535

Komunikasi USART merupakan fasilitas komunikasi serial yang disediakan oleh mikrokontroler AVR ATmega8535 baik secara sinkron maupun asikron. Komunikasi serial sinkron adalah komunikasi antara mikrokontroler dengan

peripheral lain dimana sinyal clock yang digunakan antara transmitter dan

receiver berasal dari satu sumber clock. Sedangkan komunikasi serial asinkron masing masing mempunyai sumber clock sendiri. Komunikasi USART dilakukan dalam mode full duplex (dua arah) antara transmitter dan receiver (dua arah).

Komunikasi serial yang banyak digunakan adalah teknik asikron, dimana untuk menjaga sinkronisasi antara transmitter dan receiver maka digunakan teknik pembingkaian data (framing) menggunakan bit start dan stop pada awal dan akhir setiap byte data dalam rangkaian transmisinya. Kecepatan data untuk komunikasi serial asinkron jauh lebih lambat daripada komunikasi serial sinkron, tetapi penggunaanya lebih sederhana dan hanya menggunakan kawat tunggal antara transmitter dan receiver.

UBRR [H:L]

BAUD RATE GENERATOR

SYNC LOGIC

PIN CONTROL

UDR (TRANSMIT) TANSMIT SHIFT

REGISTER

PARITY GENERATOR

TX CONTROL PIN CONTROL

TRANSMITTER

RECEIVE SHIFT REGISTER UDR (RECEIVE)

CLOCK RECOVERY

DATA RECOVERY

PARITY CHECKER

RX CONTROL

PIN CONTROL

RECEIVER

UC&RA UC&RB UC&RC

XCK

TxD

RxD

Gambar 2.5 Diagram blok arsitektur USART mikrokontroler AVR ATmega 8535

2.2.7 Sistem memori ATmega 8535

Kode program/instruksi disimpan dalam Flash memory, yaitu memori jenis

non-volatile yang tak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan. Hampir

-semua instruksi berukuran 16-bit yang terdiri dari upcode dan data atau operand

yang nantinya akan diolah oleh instruksi tersebut. Hal ini tentu berbeda dengan mikrokontroler pada umumnya dan sedikit membingungkan, karena mikrokontroler AVR 8-bit memiliki lebar memori program 16-bit tetapi memori

data RAM 8-bit. Jadi setiap pengalamatan program akan mengambil data selebar 16 bit tetapi untuk pengalamatan data RAM hanya 8 bit.

Meskipun tidak berlaku untuk semuanya tetapi pada umumnya ukuran kapasitas memori program keluarga AVR ditunjukkan dari namanya. Sebagai contoh ATmega64x berarti memiliki kapasitas memori program sebesar 64 kbyte. Dalam program ini bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman C.

2.3 Dasar Sistem Komunikasi Wireless

Pada sepuluh tahun terakhir, dampak komunikasi wireless begitu terasa dalam aktivitas manusia sehari-hari, termasuk pada dunia bisnis, pendidikan, social dan lainnya. Penggunaan telepon seluler, pager, dan wireless Personal Digital Assistant (PDA) menjadi hal biasa dan begitu mudah melupakan kita pada sepuluh tahun lampau dimna semua itu bagaikan mimpi yang mustahil terwujud, yang nyatanya saat ini sudah begitu banyak orang yang dapat menikmati dan mengambil manfaatnya.

Perspektif sejarah memberi kita pemahaman tentang evolusi substansial yang berlangsung selama ini. Jaringan wireless tidak lain merupakan buah dari banyak langkah evolusioner yang ditemukan manusia, terutama diawali dari konsep telegraf dan aplikasi radio. Meskipun penemuan itu terjadi pada decade 1800-an, sebagian besar evolusi komunikasi wireless modern lahir seiring berkembangnya teknologi elektrik dan ilmu fisika.

Pada umumnya suatu sistem yang lengkap akan mengandung suatu pemancar (transmitter), suatu medium pentransmisi dimana informasi ditransmisi, dan suatu penerima (receiver) yang menghasilkan suatu replica (salinan) informasi masukan (input) di keluaran (output) nya. Dalam kebanyakan pesawat komunikasi, pentransmisian informasi sangat berhubungan dengan modulasi atau perubahan waktu suatu sinyal sinusoida tertentu, yang dinamakan pembawa

Pemodulasi

Rangkaian-rangkaian pembawa

Pemancar _Penerima

Pendemodulasi Medium Transmisi

Gambar 2.6 Dasar Sistem komunikasi

Pada umumnya pemancar pemancar mengandung sumber informasi yang ditransmisi dalam kasus alat penyelidik ruang angkasa dapat berupa sinyal-sinyal suara, sinyal Televisi, cetak luaran (printout) komputer, data telemetri atau mungkin data telemetry yang ditransmisi dari suatu instalasi yang dioperasikan secara otomatis dari jauh ke stasiun control sentral. Ketika sinyal-sinyal melewati medium transmisi (atau yang sering disebut sebagai saluran/channel, sinyal didistorsi, bising dan sinyal-sinyal penginterferensi (pengganggu) ditambahkan dan ini menjadi salah satu tugas utama kita untuk menafsirkan secara betul sinyal-sinyal yang akhirnya diterima ditujuan yang diinginkan.

2.3.1 Data dan Sinyal

Dalam penelitian ini data yang dikirimkan melalui media transmisi adalah berbentuk deretan bit. Namun di dalam media transmisi misalnya gelombang radio atau kabel bukanlah bit 1 dan bit 0 berderet-deret dari ujung kabel satu ke ujung kabel lain. Untuk dapat ditransmisikan, data harus ditransformasikan terlebih dahulu ke dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bit 1 dan 0 akan mewakili oleh tegangan listrik dengan nilai amplitudo yang berbeda. Sebagai contoh bit 1 diwakili oleh tegangan 1 volt dan bit 0 diwakili oleh tegangan -1 volt. Dalam ilustrasi diatas bit 1 dan 0 adalah data, sedangkan tegangan listrik yang melewati media transmisi adalah sinyal. Jadi setiap data yang akan ditransmisikan harus ditransformasikan ke dalam bentuk sinyal terlebih dahulu. Perlu diingat bahwa bentuk sinyal tidak selalu tegangan +1 dan 1. Dalam komunikasi data, sinyal dapat direpresentasikan dengan level tegangan yang berbeda-beda tergantung pada spesifikasi perangkat keras.

Berdasarkan bentuknya, data dan sinyal dapat dibedakan ke dalam data dan sinyal

analog atau data dan sinyal digital. Suatu data atau sinyal dikatakan analog

apabila amplitudo dari data atau sinyal tersebut terus-menerus ada dalam rentang waktu tertentu (kontinu) dan memiliki variasi nilai amplitudo tak terbatas. Misalnya, data yang berasal dari suara (Voice) tergolong sebagai data analog. Sebaliknya data atau sinyal dikatakan digital apabila amplitudo dari data atau sinyal tersebut tidak kontinu dan memiliki variasi nilai amplitudo yang terbatas (diskrit).

2.3.2 Nirkabel (Jaringan tanpa kabel)

Media komunikasi nirkabel dikenal dengan unguided media karena sinyal yang berupa gelombang elektromagnetik melintasi tanpa menggunakan kabel. Gelombang elektromagnetik tersebut ditransmisikan melalui melintasi udara terbuka dengan menggunakan antenna. Gelombang tersebut dapat membentur dan memantul tanah, gedung, pohon, tiang listrik dan apa pun yang berada diantara antenna pengirim dan penerima. Karena itu, gelombang elektromagnetik lebih rentan terhadap gangguan interferensi, atenuasi dan derau dari luar. Setiap benturan dan pantulan berpengaruh terhadap pelemahan energi gelombang. Bahkan akibat adanya pantulan, beberapa gelombang dapat datang bersamaan pada sisi penerima, model gelombang ini disebut dengan multipath propagation.

Karena itu perangkat pada sisi penerima gelombang elektromagnetik membutuhkan kemampuan deteksi lebih kompleks jika dibandingkan dengan perangkat penerima pada komunikasi dengan media kabel.

2.3.3 Transmisi sinyal radio

Radio merupakan transmisi wireless, yang menangkap impuls elektrik atau sinyal melalui gelombang elektromagnetik (electromagnetic waves). Gelombang elektromagnetik hadir pada semua tingkatan frekuensi. Subset kecil dari tingkatan frekuensi yang umum adalah spektrum Radio Frequency (RF) dengan range 9 KHz sampai 300 GHz. Seorang ilmuwan Jerman, Heinrich Hertz, mendemonstrasikan energi elektrikal (tahun 1887) yang dapat ditransmisikan

melalui ruang gelombang elektromagnetik. Menyusul kemudian, seorang ilmuwan italia, Guglielmo Marconi, terinspirasikan temuan Hertz, dan lahirlah radio pertama melalui kreasinya.

Radio mentransmisi dan menerima sinyal melalui area luas dalam bentuk gelombang elektromagnetik, pada tingkat frekuensi tertentu yang berbeda dengan gelombang elektromagnetis lainnya, seperti spektrum inframerah dan sinar rontgen (x-rays).

Jaringan wireless menggunakan gelombang radio (Radio Frequency/RF) untuk melakukan komunikasi data antara transmitter dan receiver. Komunikasi data merupakan proses pentransmisian data secara elektronik melalui media berupa kabel maupun tanpa kabel (nirkabel). Transmisi data adalah proses yang terjadi antara transmitter dan receiver melalui suatu media transmisi yang diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu guided media dan unguided media. Apabila guided media mengacu pada media transmisi fisik berupa kabel sedangkan unguided media mengacu pada transmisi nirkabel. Tujuan dari sebuah sistem komunikasi data adalah pertukaran data secara elektronik antara dua belah pihak. Secara umum, model komunikasi data dapat diilustrasikan seperti pada gambar 2.7 yang merupakan model komunikasi data yang disederhanakan.

Gambar 2.7 Model Komunikasi Data Nirkablel

Sistem komunikasi wireless dengan frekuensi radio terdiri dari perangkat-perangkat yang diantaranya adalah :

1. Data (input)

2. Modem (modulator dan demodulator) 3. transmitter (pemancar)

4. Receiver (penerima) Sumber Transmitter Media

1.Data (Input)

Data dalam komunkasi wireless ini bisa berupa video, audio, dan data-data yang lain. Dalam penelitian ini data yang masuk ke transmitter adalah berupa data digital yaitu data ASCII dari mikrokontroler.

2. Modem (modulator dan demodulator)

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan kata lain modulasi adalah proses modifikasi sinyal carrier terhadap sinyal input,Sinyal informasi (suara, gambar, data), agar dapat dikirim ke tempat lain, sinyal tersebut harus ditumpangkan pada sinyal lain. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi.

Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.

Berikut beberapa tujuan dari Modulasi:

1. Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran. 2. Menekan derau atau interferensi.

3. Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.

4. Untuk multiplexing: proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

3.Transmitter (Tx)

Transmitter merupakan interface yang memodulasi bit stream digital ke dalam bentuk gelombang yang tepat, mampu mempropogasikan gelombang tersebut melalui saluran komunikasi.

Transmitter adalah bagian dari sistem komunikasi wireles yang berfungi untuk mengirimkan data ke tempat lain berupa gelombang radio. Dalam perancangan alat ini, transmitter yang digunakan adalah Modul RF transmitter 1020U.

4.Receiver (Rx)

Receiver merupakan bagian yang berfungsi untuk menerima sinyal atau data yang dikirimkan oleh transmitter (pemancar). Pada dasarnya pada bagian penerima komponen yang digunakan adalah antenna, antenna inilah yang mengubah gelombang elektromagnetik dari media kabel ke ruang bebas dan sebaliknya dari ruang bebas ke media kabel.Dalam perancangan alat ini, receiver yang digunakan adalah Modul RF receiver 1020U.

2.3.4 Transmisi sinyal digital

Proses transmisi data selalu dikonversi menjadi sinyal terlebih dahulu. Data tersebut bisa berbentuk data analog dan data digital. Dalam penelitian data yang akan ditransmisikan melalui gelombang radio adalah data ASCII yang merupakan data digital. Sinyal juga dapat berupa sinyal analog dan sinyal digital. Transmisi

baseband adalah representasi data analog atau data digital menjadi sinyal digital

pada proses transmisi. Sedangkan passband adalah representasi data analog atau data data digital menjadi sinyal analog pada proses transmisi. Transmisi passband

ditandai dengan pergeseran frekuensi dari frekuensi data data yang umumnya rendah menjadi frekuensi sinyal yang tinggi sesuai dengan frekuensi gelombang pembawa (carrier frequency).

2.3.4.a FSK (Frequency Shift Keying)

Frequency Shift Keying atau pengiriman sinyal melalui pergeseran frekuensi. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metoda modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser keatas dan kebawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data.

0 1 1 0 0 1

1 1 0 0 1

0

Gambar 2.8 Modulasi FSK

Selain penggunaan kekuatan sinyal yang tidak efisien, amplitudo sinyal termodulasi konvensional yang memiliki satu karakteristik yang tidak diinginkan lainnya. Menurut definisi, amplitudo sinyal termodulasi menggunakan beberapa level sinyal, yang berarti AM cukup rentan terhadap sinyal saturasi yang mempersempit jarak antara tingkat amplitudo dan menghasilkan spektrum menyebar. Sebuah sumber umum dari batas ketahanan dalam sistem radio terjadi pada power amplifier output pemancar. Dalam kebanyakan kasus amplifier output dioperasikan kurang dari daya maksimum untuk menghilangkan batas ketahanan dan nonlinier lainnya. Jadi mereka dapat mengakomodasi sinyal termodulasi

amplitudo. Sudut sistem modulasi, modulasi frekuensi (FM) atau modulasi fase (PM) menggunakan sinyal amplitudo konstan tidak terpengaruh oleh sinyal saturasi.. Karena itu FM dan PM dapat ditransmisikan pada tingkat daya paling tinggi daripada kemampuan sistem AM. Kemampuan untuk menggunakan daya tahan power amplifier merupakan salah satu alasan mengapa FM awalnya dipilih untuk analog microwave radios. Bagian ini membahas modulasi frekuensi digital, sering disebut sebagai pergeseran frekuensi Keying (FSK). Bagian berikutnya membahas modulasi fase digital, sering disebut sebagai pergeseran fasa keying (PSK). Kedua sistem memberikan sinyal amplitudo konstan. Sistem menggunakan operator amplitudo konstan juga disebut sistem amplop sebagai konstan.

2.3.4.b Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying)

Demodulasi adalah Proses konversi sinyal analog ke sinyal digital. Alatnya dinamakan demodulator. Demodulasi mempunyai fungsi kebalikan dari modulasi yaitu proses mendapatkan kembali data atau proses membaca data dari sinyal yang diterima dari pengirim. Dalam demodulasi, data digital dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi. Pada demodulasi digital (FSK) adalah proses mendapatkan kembali data digital dengan proses pemisahan data digital dengan sinyal pembawa (sinyal carrier) dengan tujuan agar data digital tersebut dapat terbaca dibagian penerima.

2.3.4.c Modul RF Transceiver 1020U

Peralatan jaringan wireless yang digunakan dalam Modul RF Transceiver KYL 1020U terintegrasi receiver dan transmitter dengan sistem modulasi

Frequency Shift Keying (FSK) dengan High anti interference dan Low BER (Bit

Gambar 2.9 Modul RF Transceiver KYL 1020U

Modul ini dapat mengirimkan dan menerima data serial dengan frekuensi 433/450/868/915 MHz dan baud rate air sebesar 1200/2400/4800/9600/19200 bps. Penggunaan modul tersebut sangat praktis karena dari segi ukuran cukup kecil. Modul tersebut bekerja dengan power supply antara 3,3 sampai 5 VDC. Dalam satu modul bisa digunakan sebagai pengirim dan sekaligus penerima. Data serial yang akan dipancarkan melalui RF diumpankan ke modul KYL 1020U oleh mikrokontroler secara serial.

Berikut deskripsi Interface RF KYL 1020U : Tabel 2.2 Deskripsi interface RF KYL 1020U

Pin Pin Name Description Level Connection

with terminal

1 GND Grounding of Power suply Ground 2 Vcc Power Suply DC +3,3 – 5,5 V

3 RXD/TTL Serial data Receive TTL TxD 4 TXD/TTL Serial data transmitter TTL RxD 5 DGND Digital Grounding

6 A(TXD) A of RS-485 or TXD of RS-232 A(RxD) 7 B(RXD) B of RS-485 or RXD of RS-232 B(TxD) 8 Sleep Sleep Control (Input) TTL Sleep signal 9 Test Ex-Factory Testing

Dimensi ukuran RF KYL Transceiver 1020U

Gambar 2.10 Dimensi Ukuran RF

Konfigurasi PIN KYL Transmitter 1020U dengan Mikroprosesor

PB0 PA0 PB1 PA1 PB2 PA2 PB3 PA3 PB4 PA4 PB5 PA5 PB6 PA6 PB7 PA7 RESET ATMEGA 8535 VCC AREF GND

AGND XTAL2

XTAL1

PD0 PC7 PD1 PC6 PD2 PC5 PD3 PC4 PD4 PC3 PD5 PC2 PD6 PC1 PD7 PC0 1 2 3 4 5 6 21 20 19 18 17 16 15 14 9 11 12 13 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 22 23 24 25 26 27 28 29 7 8 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

PIN KYL 1020U

RF TRANSMITTER KYL 1020U MAX 232 TXD RXD GND GND RXD TXD

Konfigurasi PIN KYLReceiver 1020U dengan Konektor DB 9 Untuk ke PC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 8 7 6 5 4 3 2 1

PIN KYL 1020U

RF RECEIVER KYL 1020U

MAX 232

RXD

KONEKTOR DB 9

GND

(TXD)

GND

KONVERTER DB 9

KE USB SERIAL PC

Gambar 2.12 Konfigurasi Pin KYL Receiver 2.3.5 Full-Duplex dan Half-Duplex

Hampir sebagian besar sistem komunikasi beroperasi dengan cara half-duplex atau

full-duplex. Sistem komunikasi half-Duplex dapat mengirimkan data secara bolak

balik (dua arah), tetapi pada satu saat hanya dapat mengirimkan data pada satu arah saja. Proses untu mengubah arah pengiriman memerlukan tambahan perangkat lunak, dan memerlukan waktu yang disebut turn around time. Dalam beberapa hal, turnaround time berkisar sampai beberapa milidetik, apabila sering terjadi akan menurunkan unjuk kerja rangkaian.

Rangkaian full-duplex adalah rangkaian yang dapat mengirimkan data dalam dua arah pada waktu yang sama. Dalam beberapa hal, dua kanal yang terpisah digunakan untuk pengiriman pada masing masing arah. Seringkali, komunikasi full duplex digunakan untuk mengirimkan data meskipun sesungguhnya tidak perlu pengiriman data secara serentak pada kedua arah tersebut. Ini dilakukan untuk memperkecil turna-round time yang berakibat menurunnya waktu tanggapan dari computer yang digunakan. Jaringan-jaringan komputer yang menggunakan komputer mini, atau mikro, juga sering menggunakan operasi full-duplex agar biaya tetap rendah. Pada Modul Radio -

Frequency KYL transceiver 1020U sistem komunikasi data yang digunakan bersifat half-duplex.

2.4 Buzzer

Buzzer adalah komponen yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi suara/bunyi.Fungsi buzzer adalah sebagai komponen yang memberikan sinyal peringatan. Buzzer yang digunakan akan mengeluarkan suara sekitar 1 KHz dengan durasi tertentu. Buzzer dikendalikan oleh sebuah penguat arus dalam hal ini adalah transistor seperti pada gambar 3.7 dengan memberikan logika 1 pada basis transistor akan menjenuhkan transistor sehingga arus akan mengalir dari sumber ke buzzer dan sebaliknya logika 0 akan memutuskan arus buzzer.

Gambar 2.13 Skematik Buzzer

2.5 Komunikasi serial DB 9

Untuk mendapatkan keserbacocokan (compatibility) dari beberapa peralatan komunikasi data dari berbagai pabrik, diciptakanlah standar antar-muka (interfacing) yang dinamakan RS232. Standar ini dipublikasikan oleh EIA (Electronics Industries Association) pada 1960. Pada 1963 standar tersebut dimodi_kasi dengan nama RS232A. RS232B dan RS232C ditetapkan pada tahun masing-masing 1965 dan 1969. Pada buku ini kita akan mengacu pada standar RS232 paling dasar. Sekarang Standar RS232 masih menjadi standar dunia mengenai standar antar-muka I/O komunikasi serial. Bahkan standar ini masih dipakai dan digunakan pada komputer PC.

Pada RS232, logika 1 (high) direpresentasikan dengan tegangan -3 s/d -25V, dan logika 0 (low) direpresentasikan sebagai +3 s/d +25V. Sedang diantara -3 dan +3V dianggap sebagai status mengambang dan tidak dianggap.

Gambar 2.14 Konektor Serial DB 9

Tabel 2.3 Konfigurasi Konektor DB 9 Nomor

Pin Nama Sinyal Direction Direction

1 DCD In Data Carrier Direct

2 RxD In Receive Data

3 TxD Out Transmit Data

4 DTR Out Data Terminal Ready

5 GND - Ground

6 DSR In Data Set Ready

7 RTS Out Request to Send

8 CTS In Clear to Send

9 RI In Ring Indicator

Perangkat yang menggunakan kabel serial untuk komunikasinya dibagi ke dalam dua kategori. Yaitu DCE (Data Communications Equipment) dan DTE (Data

Terminal Equipment). Data Communications Equipment adalah perangkat seperti

modem, TA adapter, plotter dan lain-lain, sedangkan Data Terminal Equipment adalah Computer anda atau Terminal. Untuk menjamin terjadinya sebuah transfer data yang cepat dan Realible antara 2 peralatan, lalu lintas data harus dikoordinasi

dengan baik. Tidak seperti printer yang selalu mencetak setiap karakter yang diterimanya. Namun dalam komunikasi serial, bisa saja peralatan tidak memiliki lagi tampungan data yang diterimanya. Sehingga dia harus memberitahukan PC untuk tidak lagi mengirim data. Hingga modem selesai mengerjakan semua tugasnya. Dan kembali memberitahukan PC untuk kembali mengirim data berikutnya setelah modem siap.

2.6 Personal Computer (PC)

Personal Komputer adalah seperangkat komputer yang digunakan oleh satu orang saja/ pribadi. Fungsi utama dari PC adalah untuk mengolah data input dan menghasilkan output berupa data/informasi sesuai dengan keinginan user

(pengguna).

Dalam pengolahan data yang dimulai dari memasukkan data (input) sampai akhirnya menghasilkan informasi. Data inputan itu merupakan hasil pengukuran yang telah dideteksi oleh sensor dan dibaca oleh mokrokontroler dikirim melalui Modul RF Transceiver 1020U dan selanjutnya dikirim ke PC melalui konektor DB-9. Dalam penelitian ini PC sangat berperan penting untuk memonitoring level ketinggian air pada waduk dan akan divisualisasi dengan Program Visual Basic.

BAB III

PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN

3.1 Diagram Blok

Diagram Blok merupakan dasar dari sistem rangkaian yang menggambarkan sistem kerjanya beserta fungsi-fungsinya. Berikut diagram blok sistem yang telah dirancang pada gambar 3.1 dibawah ini :

SENSOR

ULTRASONIK

_{MIKROKONTROLER}

Atmega 8535

Modul RF TRANSCEIVER

KYL 1020U-1

PC

BUZZER

Lampu Indikator

Modul RF TRANSCEIVER

KYL 1020U-2

Gelombang Radio

Adapter DB9

ke USB

Desain sistem rangkaian terdiri dari :

1. Sensor Ultrasonik yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air.

2. Modul RF KYL 1020U yang berfungsi sebagai modul transmitter dan sekaligus modul receiver yang berfungsi untuk mengirimkan dan menerima data dengan menggunakan gelombang radio.

3. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATmega 8535 yang merupakan pusat dan sebagai pengontrol semua sistem kerja rangkaian.

4. Personal Computer (PC) merupakan Komputer yang memonitoring dari jarak jauh ketinggian air yang akan dikirim menggunakan gelombang radio.

5. Buzzer merupakan alat yang berfungsi untuk pemberi tanda atau peringatan berupa bunyi.

6. Lampu Indikator merupakan lampu indikator sebagai pertanda level ketinggian air.

Sistem kerja dari diagram blok diatas adalah :

1. Level ketinggian airpada waduk dideteksi oleh sensor ultrasonik.

2. Dibaca oleh mikrokontroler, dan data serial pada mikrokontroler tersebut dikirim ke Modul RF Transceiver KYL 1020U-1. Dalam hal ini Modul RF tersebut berfungsi sebagai Modul RF Transmitter secara serial.

3. Kemudian Data dikirim melalui Antena melalui media transmisi gelombang radio dan akan ditangkap oleh Antena Modul RF Transceiver KYL 1020U-2. Dalam hal ini Modul RF tersebut berfungsi sebagai Modul RF Receiver. 4. Pada Modul RF Transceiver KYL 1020U telah terintegrasi IC MAX 232.

Supaya dapat dihubungkan ke PC kita menggunakan konektor DB 9 dan Apabila pada PC tidak ada female DB 9 maka kita menggunakan Konverter USB to serial.

5. Proses tersebut akan terus berjalan sampai pada ketinggian air berada pada posisi Level 5 dan Mikrokontroler juga mengatur lampu indikator sesuai level yang telah ditentukan dan buzzer akan berbunyi pada saat zona berbahaya yaitu pada ketinggian waduk berada pada level 5.

3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega 8535

Pada alat ini, mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATmega 8535 yang berfungsi untuk membaca level ketinggian air yang dideteksi oleh sensor ultrasonik. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar 3.2 Diagram Blok Rangkaian Mikrokontroler ATmega 8535

Mikrokontroler ATmega 8535 merupakan mikrokontroler 8 bit teknologi CMOS dengan konsumsi daya rendah yang berbasis arsitektur enhanced RISC AVR. Mikrokontroler ini menyediakan fitur-fitur seperti 8K byte memori In-system

Programmable Flash dengan kemampuan Read-While-Write, 512 byte

EEPROM, Port I/O 32 bit yang dikelompokkan dalam Port A, Port B, Port C dan Port D, Analog to Digital Converter 10-bit sebanyak 8 input, Timer/Counter sebanyak 8 buah, Analog Comparator, Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps dan dengan frekuensi clock maksimum 16 MHz. Pada gambar tersebut terlihat fungsi fungsi pin mikrokontroler ATmega 8535 yaitu sebagai berikut :

pin 29 PC7(TOSC2) : untuk sensor ultrasonik pin 28 PC6 (TOSC1) : untuk sensor ultrasonik

pin 23 PC1 : untuk lampu indikator warna hijau. Pin 24 PC2 : untuk lampu indikator warna orange. Pin 25 PC3 : untuk lampu indikator warna orange. Pin 26 PC4 : untuk lampu indikator warna orange. Pin 27 PC5 : untuk lampu indikator warna merah. Pin 15 PD1 (TXD) : untuk rangkaian receiver KYL 1020U Pin 14 PD0 (RXD) : untuk rangkaian transmitter KYL 1020U Pada Alat ini mikrokontroler berfungsi untuk membaca hasil deteksian sensor ultrasonik dan mengubahnya ke bentuk data digital. Setelah itu data akan dikirim ke PC menggunakan Modul RF transceiver KYL 1020U.

3.3Rangkaian skematik power supply

Power suply merupakan pensupplay tegangan dan arus ke seluruh rangkaian yang ada dimana power suply ini memiliki dua keluaran yaitu untuk tegangan 5 Volt dan 12 Volt. Keluaran 5 Volt digunakan untuk menghidupkan dan mengaktifkan seluruh rangkaian kecuali rangkaian ADC, keluaran 12 Volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke rangkaian ADC. Hal itu disebabkan karena rangkaian ADC memerlukan tegangan input sebesar 12 Volt agar tegangan refrensinya stabil.

Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply

LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.

3.4Rangkaian Buzzer

Gambar 3.4 Rangkaian Buzzer

Buzzer adalah komponen yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi suara/bunyi. Fungsi buzzer adalah sebagai komponen yang memberikan sinyal peringatan. Buzzer yang digunakan akan mengeluarkan suara sekitar 1 KHz dengan durasi tertentu. Buzzer dikendalikan oleh sebuah penguat arus dalam hal ini adalah transistor seperti pada gambar 3.4 dengan memberikan logika 1 pada basis transistor akan menjenuhkan transistor sehingga arus akan mengalir dari sumber ke buzzer dan sebaliknya logika 0 akan memutuskan arus buzzer.

3.5 Sensor Ultrasonic SR04

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik SR04

Ultrasonic modul umunya berbentuk papan elektronik ukuran kecil dengan beberapa rangkaian elektronik dan 2 buah transducer. Dari 2 buah transducer ini, salah satu berfungsi sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver. Ada juga modul yang hanya mempunyai 1 buah transducer, berfungsi sebagai transmitter dan receiver sekaligus. Tersedia pin VCC, TRIG, ECHO dan GND. Ada juga modul yang pin TRIG dan ECHO-nya digabung menjadi satu dan pemakaiannya berganti-ganti.

Modul ultrasonik ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan oleh bagian transmitter. Pantulan gelombang suara yang mengenai benda di depannya akan ditangkap oleh bagian receiver. Dengan mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya gelombang suara sampai ditangkap kembali, kita dapat menghitung jarak benda yang ada di depan modul tersebut. Kita mengetahui kecepatan suara adalah 340 m/detik. Lamanya waktu tempuh gelombang suara dikalikan kecepatan suara, kemudian dibagi 2 akan menghasilkan jarak antara ultrasonic modul dengan benda didepannya.

3.6Rangkaian PSA Rangkaian Penerima

Gambar 3.6 Rangkaian PSA Rangkaian Penerima

Pada rangkaian penerima (receiver), harus digunakan sumber tegangan PSA (Power Suply Adjust) dimana PSA ini hanya menghasilkan tegangan keluaran 5 Volt. Sumber tegangan yang diberikan untuk PSA ini supaya dapat bekerja adalah baterai 9 Volt. PSA ini berfungsi sebagai pensuplay tegangan pada rangkaian penerima RF Transceiver KYL 1020U sehingga modul tersebut dapat bekerja dengan baik.

3.7Rangkaian Pemancar (Transmitter) RF Transceiver KYL 1020U

Pada Modul RF Transmitter telah disediakan pin TXD yang akan dihubungkan ke mikrokontroler yaitu sebagai saluran untuk pengiriman data dari mikrokontroler ke RF Transmitter. Data yang dikirim merupakan data hasil pendeteksian sensor ultrasonic terhadap level ketinggian air.

Pada bagian transmitter ini, komunikasi yang digunakan adalah komunikasi serial asinkron (Transmisi Data Asynchronous). Data serial yang dikirim dari mikrokontroler merupakan data ASCII yang merupakan data digital. Setelah Data ASCII dari mikrokontroler dikirim ke RF Transmitter maka data tersebut akan dimodulasi dengan tujuan supaya transmisi data menjadi efisien dan memudahkan pemancaran. Data tersebut merupakan data digital yang akan dimodulasi secara Frequency Shift Keying (FSK) yaitu salah satu teknik modulasi

yang melewatkan sinyal informasi pada Low-pass filter dan sebelum proses modulasi sinyal menggunakan modulator FSK (Frequency Shift Keying) yang kemudian dikuatkan dan dipancarkan melalui saluran transmisi gelombang radio.

Gambar 3.7 Rangkaian Pemancar RF Transceiver KYL 1020U

Prinsip kerjanya adalah Sinyal carrier (sinyal pembawa) dan data digital akan melewati Modulator. Modulator berfungsi untuk menumpangkan data serial digital dengan sinyal pembawa (sinyal carrier). Sinyal pembawa tersebut berupa sinyal analog yang berbentuk gelombang sinusoidal. Proses ini dinamakan proses modulasi digital dimana sinyal informasinya berbentuk digital dan sinyal pembawanya adalah sinyal analog.

Diagram blok Rangkaian Pemancar (transmitter) :

Sinyal carrier dan

Data Digital (Data ASCII) MODULATOR

PENGUAT RF ANTENA TRANSMITTER

Gambar 3.8 Diagram Blok Rangkaian Transmitter

Modulasi digital tersebut merupakan proses penumpangan sinyal masukan ke dalam sinyal pembawa (sinyal carrier) dan selanjutnya sinyal tersebut

diperkuat di penguat RF frekuensi lebih tinggi. Setelah itu dipancarkan ke udara melalui pemancar (Antena) yaitu melalui media transmisi gelombang radio.

3.8Rangkaian Penerima (Receiver) RF Transceiver KYL 1020U

Pada Modul RF Receiver telah disediakan pin RXD yang akan dihubungkan ke mikrokontroler yaitu sebagai saluran untuk penerimaan data dari RF Transmitter melalui Radio frekuensi yang menggunakan gelombang radio. Data yang diterima merupakan data hasil pendeteksian sensor ultrasonik terhadap level ketinggian air. Setelah itu data akan dikirim ke PC dengan menggunakan pengiriman secara serial yaitu DB 9 serial.

Gambar 3.9 Rangkaian Penerima RF Transceiver KYL 1020U

Prinsip kerjanya adalah sinyal carrier atau sinyal pembawa berupa sinyal analog dan data digital akan diterima oleh antenna kemudian didemodulasi Frequency Shift Keying (FSK). Pada demodulasi FSK adalah proses mendapatkan kembali data digital dengan proses pemisahan data digital dengan sinyal pembawa (sinyal carrier) dengan tujuan agar data digital tersebut dapat terbaca dibagian penerima.

Gambar 3.10 Diagram Blok Rangkaian Receiver

Proses yang terjadi di Transmitter dan di receiver terdapat pada modul RF KYL 1020U tersebut. Modul RF KYL 1020U transceiver berfungsi sebagai pemancar (transmitter) dan sekaligus juga sebagai penerima (receiver). Oleh karena itu pada system perancangan alat ini menggunakan 2 modul yaitu Modul RF Transmitter dan Modul RF Receiver.

3.9Rangkaian Lampu Indikator

Rangkaian lampu indikator digambarkan pada gambar 3.9 berikut ini :

mikro Resistor 330 Ω

Gambar 3.11 Rangkaian Lampu indikator

Pada alat ini digunakan lampu indikator yang berfungsi sebagai lampu peringatan terhadap level ketinggian air. Lampu indikator yang digunakan terdiri dari 3 warna yang berbeda yaitu warna hiju, orange dan merah. Warna hijau menyatakan keadaan level ketinggian dalam keadaan stabil, warna orange menyatakan level ketinggian air dalam keadaan waspada dan warna merah menyatakan ketinggian air telah melewati batas yang menandakan dalam keadaan bahaya.

3.10 Rangkaian lengkap Penerima (Receiver RF Transceiver)

Regulator 7805

LED Out ( + 5 Volt)

330 Ohm B a te ra i 9 V

ground GN

D VC C R x D /T T L T x D/ T T L Si g n a l T x D /R s 2 3 2 R x D /R s 2 3 2 Sl e e p R e s e t

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ANTENA GND 5 Volt 1 2 3 4 5 GND DB 9 6 8 7 9 D1

IN 5935 DC S1

1 2

3

KONVERTER DB 9 KE USB

SERIAL

PC (KOMPUTER)

IN _OUT

GND

Gambar 3.12 Rangkaian lengkap Penerima (receiver) 3.11 Rangkaian lengkap Pemancar (Transmitter RF Transceiver)

1 2 3 4 5 6 20 19 18 17 16 15 14 9 11 12 13 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 22 23 24 25 26 27 28 29 7 8 10 PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC03) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) AREF AGND AVCC

PC7 (TOSC 2) PC6 (TOSC 1) PC5 PC4 PC3 PC2 21 PC1 (SDA) PC0 (SCL) (XCK/T0) PB0 (T1) PB1 INT 2/AIN0) PB2 (OCO/AIN1) PB3 (SS) PB4 (MOSI) PB5 (MISO) PB6 (SCK) PB7 RESET VCC GND XTAL 2 XTAL 1 (RXD) PD0 (TXD) PD1 (INTO) PD2 (INT1) PD3 (ICP1) PD6 (OC1A) PD5 (OC1B) PD4 (OC2) PD7 +5V 10 K GND GND 1 2

330 Ω

LED 1 GND +5V SR04 VC C T ri g g er Ec h o GND G N D VC C R xD /T T L T xD/ T T L Si g n a l T x D /R s 2 32 R x D /R s 2 32 Sl ee p R es e t

1 2 3 4 5 6 7 8 9

L ED 3300µF 7805 LED 22 0 Vo lt A C 50 H Z Trafo CT CT DIODA

DIODA 1 µF

100 µF

330 Ω

Out 12 Volt

LED Out +5 volt DC

Ground Regulator

12 Volt AC

12 Volt AC

ANTENA

330 Ω

330 Ω

330 Ω

330 Ω

330 Ω

GND C 945 4 7 K

12 V

BUZZER + 5 V

3.12 Rangkaian lengkap (Transmitter dan Receiver) 1 2 3 4 5 6 20 19 18 17 16 15 14 9 11 12 13 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 22 23 24 25 26 27 28 29 7 8 10 PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC03) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) AREF AGND AVCC

PC7 (TOSC 2) PC6 (TOSC 1) PC5 PC4 PC3 PC2 21 PC1 (SDA) PC0 (SCL) (XCK/T0) PB0 (T1) PB1 INT 2/AIN0) PB2 (OCO/AIN1) PB3 (SS) PB4 (MOSI) PB5 (MISO) PB6 (SCK) PB7 RESET VCC GND XTAL 2 XTAL 1 (RXD) PD0 (TXD) PD1 (INTO) PD2 (INT1) PD3 (ICP1) PD6 (OC1A) PD5 (OC1B) PD4 (OC2) PD7 +5V 10 K GND GND 1 2

330 Ω

L ED 1 GND +5V SR04 VC C T ri g g e r Ec h o GND G N D VC C R x D /T T L T x D/T T L Si g n a l T x D/R s 2 3 2 R x D /R s 2 3 2 Sl e e p R e s e t

1 2 3 4 5 6 7 8 9

L ED 3300µF 7805 LED 2 2 0 Vo lt A C 5 0 H Z Trafo CT CT DIODA

DIODA 1 µF

100 µF 330 Ω

Out 12 Volt

LED

Out +5 volt DC

Ground Regulator

12 Volt AC

12 Volt AC

ANTENA

330 Ω 330 Ω

330 Ω

330 Ω 330 Ω

GND C 945 4 7 K

12 V

BUZZER

+ 5 V

REGULATOR 7805

LED Out ( + 5 Volt)

330 Ohm B a te ra i 9 V

ground GN

D VC C R x D /T T L T x D /T T L Si g n a l T x D /R s 2 3 2 R x D /R s 2 3 2 Sl e e p R e s e t

1 2 3 4 5 6 7 8 9

ANTENA GND 5 Volt 1 2 3 4 5 GND DB 9 6 8 7 9 D1

IN 5935 DC S1

1 2

3

KONVERTER DB 9 KE USB

SERIAL

PC (KOMPUTER)

IN OUT

GND

3.13 Diagram Alir (Flow Chart₎

1. Flow Chart pada Mikrokontroler ATmega 8535

START

Baca Sensor Ultrasonik

Hitung Level Ketinggian Air

Level < 3

Lampu Indikator Hijau Menyala

YA

Level= 4

Lampu Indikator Orange Menyala

YA Level= 5

Lampu Indikator Merah Menyala

Buzzer Berbunyi

Kirim data ke Modul RF KYL 1020U

Transceiver

TDK

TDK

TDK

YA

Inisialisasi Baud Rate

2. Flow Chart Pada RF Transceiver KYL 1020U

START

Terima Data Digital

Modulasi data pada RF Transmitter

END Inisialisasi Baud Rate

Demodulasi data pada RF Receiver

Kirim data ke PC

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat dan analisis pengujiannya. 4.1 Pengujian Alat

Rangkaian pengujian alat secara keseluruhan dimuat pada lampiran 1.

4.1.1 Pengujian Tampilan pada PC

Pengujian pada PC menggunakan program Visual Basic 2008. Pada tahap ini, dilakukan pengaturan tampilan pada PC untuk mempermudah memonitoring level ketinggian air. Untuk dapat menampilkan level ketinggian air tersebut pada PC digunakan listing program sebagai berikut :

Public Class Form1 Dim level As Integer

Dim cnn As New OleDb.OleDbConnection

Private Sub RefreshData()

If Not cnn.State = ConnectionState.Open Then cnn.Open()

End If

Dim da As New OleDb.OleDbDataAdapter("SELECT waktu, sensor FROM tabel1 ORDER BY waktu", cnn)

Dim dt As New DataTable da.Fill(dt)

Me.dgvData.DataSource = dt cnn.Close()

5. Pada saat air pada Level 5

Pada level 5 : Terjadi ketika jarak sensor dengan permukaan air sebesar 4 cm dan ketika air mencapai ketinggian level 5 maka akan muncul pada PC Visualisasi bahwa air telah mencapai level 5. Dalam keadaan ini waduk berbahaya dan dalam zona gawat darurat maka buzzer akan berbunyi yang menandakan keadaan ketinggian air pada waduk telah melampaui batas. Selain ditampilkan pada PC kita dapat memonitoring juga melalui lampu indikator yang berwarna merah yang menandakan kondisi waduk dalam zona berbahaya. Data yang terbaca di PC adalah sama dengan ketinggian air di miniatur yang diukur dengan mistar yaitu pada 9 cm. Data tersebut secara otomatis akan tersimpan di database lengkap dengan waktu dan level ketinggian air.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Alat dapat bekerja sebagai monitoring jarak jauh level ketinggian air pada waduk menggunakan Modul RF Transceiver KYL 1020U.

2. Sensor ultrasonik memiliki sistem pengukuran yang akurat dimana data ketinggian air yang terbaca sama dengan data ketinggian air pada miniatur.

3. Sistem pengiriman data menggunakan Modul RF Transceiver KYL 1020U sangatlah baik digunakan dalam sistem monitoring jarak jauh. Jarak maksimal transmitter dan receiver untuk mengiriman data mencapai 400 meter. Sistem pengiriman data akan lebih stabil apabila terjadi dalam keadaan “Line of Sight (LOS)” dengan pengertian antena pemancar dan

penerimanya saling melihat. Apabila antena antara transmitter dan antena receiver memiliki penghalang maka data yang yang terkirim tidaklah stabil.

5.2 Saran

1. Untuk penyempurnaan alat ini, alangkah baiknya dilengkapi dengan sistem pengontrolan pintu air sebagai tempat untuk mengeluarkan air apabila telah melebihi level yang ditentukan dan fasilitas webcam.

2. Untuk kedepannya penulis mengharapkan penelitian ini dapat diaplikasikan dan dikembangkan langsung di lapangan, agar sistem monitoring jarak jauh level ketinggian air pada waduk dapat terkontrol dengan baik dan mencegah adanya banjir secara mendadak.

DAFTAR PUSTAKA

Bellamy,John. 1991. Digital Telephony. Second Edition. City College Of New York. New York.

Bejo,Agus. 2008. C dan AVR. Edisi pertama.Penerbit Graha Ilmu. Yogyakarta. Schwartz, Mizcha, 1986. Transmisi Informasi, modulasi dan Bising. Edisi ketiga.

Penerbit Erlangga. Jakarta.

Turner, George. 1988. Penerimaan dan Penampilan Informasi. Penerbit PT Alex Media Komputindo. Jakarta

Pramono Djoko, 2000. Mudah Menguasai Visual Basic 6. Elex Media Komputindo. Jakarta

Tarigan, Pernantin, 2011. Sistem Tertanam (Embedded system). Penerbit Graha Ilmu.

Jakarta.

Wardhana, Lingga. 2006. Mikrokontroler AVR seri Atmega 8535. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Ariyus, Dony. 2008. Komunikasi Data. Penerbit Andi. Yogyakarta. Syahrul, 2012. Mikrokontroler AVR ATmega 8535. Penerbit Informatika.Bandung

Jusak, 2013. Teknologi Komunikasi Data Modern. Penerbit Andi Yogyakarta. Yogyakarta.

LH, Tiur, 2002. Dasar Dasar Telekomunikasi. PT. Alumni Bandung. Bandung. Andriantono, Heri. 2000. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16

menggunakan bahasa C. Informatika Bandung. Bandung.

Mufti A, Nachwan, 2008. Sistem Komunikasi Bergerak, Introduction tu communication wireless. USU Press. Medan

Didik W, Eko. 2011. Antarmuka Serial Standar. Semarang : Penerbit Universitas Diponegoro (UNDIP). Semarang.

(Rangkuman sistem komunikasi digital berbasis nirkabel). Fakultas Teknik USU, Medan.

http://www.atmel.com

diakses pada tanggal 22 januari 2014 Http://www.yishi.net.cn

LAMPIRAN 1 GAMBAR SISTEM ALAT Foto Pengujian Alat :

1.Foto Alat Bagian Pemancar (Transmitter)

3. Foto Alat Rangkaian Lengkap penerima (Receiver)