Perancangan Sistem Pemantauan dan Pengukuran Ketinggian Air Sungai Secara Jarak Jauh Dengan Tampilan PC

Lampiran 1

Listing program dari seluruh sistem .

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.04.9 Evaluation Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Project : Version :

Date : 11/04/2016

Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use only

Company : Comments:

Chip type : ATmega8 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 4,000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 256

#include <mega8.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

unsigned int Level;

void Read_Sensor(void) //rutin baca sensor ping { PORTB.1 = 1; //

delay_us(35); // send start pulse PORTB.1 = 0; //

TCNT1=0; //reset counter

while (PINB.0 == 0){}; // wait for return pulse

TCCR1B=0x02; // start timer (timer period = 2uS)

while ((PINB.0 == 1) && !(TIFR & 0x80)); // timing the return pulse

TCCR1B=0x00; // stop timer

Level = TCNT1; // save timer value to variable h

if ( Level < 1000 ) {Level = (Level*10)/25;} //utk menghilangkan efek penggenapan

if ( Level >= 1000) {Level = (Level/25)*10;} }

void main(void) {

// Input/Output Ports initialization // Port B initialization

PORTB=0x01; DDRB=0x02;

// Port C initialization PORTC=0x30;

DDRC=0x00;

// Port D initialization PORTD=0x00;

DDRD=0x80;

// USART initialization // USART Baud Rate: 9600 UCSRA=0x00;

UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x19;

{ Read_Sensor();

printf("%i",Level);

delay_ms(1000); //tunda 10 mili detik

if ( Level < 100) {PORTD.7 = 1;delay_ms(500);PORTD.7 = 0;}

} }

Lampiran 2

Listing program visual basic untuk menampilkan grafik level air dan alarm pada PC

Dim Yd1(0 To 10000), j, Level As Integer Dim TIMES(0 To 1000) As String

Dim f As String

Dim oXL As Excel.Application

Private Declare Function sndPlaySound Lib "Winmm.dll" Alias _

"sndPlaySoundA" (ByVal lpszSoundName As String, ByVal uflags As Long) As Long

Private Const snd_sync = &H0 Private Const snd_Async = &H1 Private Const snd_loop = &H8

Private Sub A_Click()

sndPlaySound vbNullString, snd_Async End Sub

Timer1.Enabled = False

Set oXL = New Excel.Application Set oxlbook = oXL.Workbooks.Add

FileName = "C:\Data\" + Text4 + ".xls"

oxlbook.Worksheets(1).Range("A1") = " Time "

oxlbook.Worksheets(1).Range("B1") = " Level sungai (cm) "

oxlbook.SaveAs FileName

For i = 2 To j

oxlbook.Worksheets(1).Range("A" & i) = TIMES(i) oxlbook.Worksheets(1).Range("B" & i) = Yd1(i) Next i

On Error GoTo 1

oxlbook.SaveAs FileName oxlbook.Close

1:

End Sub

Private Sub Command2_Click() Timer1.Enabled = True

End Sub

Private Sub Command4_Click()

sndPlaySound vbNullString, snd_Async Unload Me

End Sub

Private Sub Form_Load() MSComm1.PortOpen = True End Sub

Private Sub Timer1_Timer() x = MSComm1.Input

If x <> "" Then

If x > 50 Then Level = 53 - x / 10

If Level > 0 Then Text1 = Level

Picture1.Top = 2500 + (4100 - (Text1 * 100)) Picture1.Height = 6600 - Picture1.Top

End If

If Level > 40 Then

alert = "C:\ Windows \ media \" + "notify.wav" sndPlaySound alert, snd_Async Or snd_loop

End If

End Sub

Private Sub Timer2_Timer() Text3 = Time

If Level > 0 Then Yd1(j) = Level TIMES(j) = Text3

j = j + 1 End Sub

Lampiran 3 Gambar Alat

1. Sensor HC-SR04 5. Buzzer

2. Modul RS485 6. Tabung Air

3. Kabel Penghubung

7. Rangkaiaan

4. Adaptor

Lampiran 4

L am p iran 5 Rangk aian L en g k ap S is te m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

PC 6 (RESET) PD 0 (RXD) PD 1 (TXD) PD 2 (INT 0) PD 3 (INT 1) PD 4 (XCK/T0) VCC

GND

PB 6 (XTAL1/TOSC1) PB 7 (XTAL2/TOSC2) PD 5 (T1)

PD 6 (AIN0) PD 7 (AIN1)

PB 0 (IC P1)

(ADC5/SCL) PC 5 (ADC4/SCA) PC 4 (ADC3) PC 3 (ADC2) PC 2 (ADC1) PC 1 (ADC0) PC 0 GND AREF AVCC (SCF) PB5 (MISO) PB 4 (MOSI/OC2) PB 3 (SS/OC1B) PB2

(OC1A) PB 1

A

T

M

EG

A

8

10 KΩ AN 7805 BATERE 12V/2AH 220µF/25V 10µF/25V 100µF/50V XTAL 4MHz HC-SR04 Ultrasonic Ping Sensor 2 3 1 4 trigger echo M o d u l R S 4 8 5 5 Volt Interconnect Jaringan RS485 Buzzer 5 Volt M o d u l R S 4 8 5 PC Monitor Universitas Sumatera

DAFTAR PUSTAKA

Abdul,T. 2007. Komunikasi Data dan Jaringan Komputer.Jakarta: Salemba Teknika

Alfred, T. 2015. Sistem Monitoring dan Peringatan Ketinggian Air Berbasis

WEB dan SMS Gateway. Jurnal, FMIPA, IPB.

Endra, Pitowarno. 2005. Mikroprosesor dan Interfacing. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Khamadi,A. 2015. Monitoring System of River Water Level Using Microcontroler

8535 Based Ultrasonic Censor. Jurnal, Teknik Elektro, Institut Teknologi

Adhi Thama Surbaya.

Kurniawan, D. 2009. ATMega8 dan Aplikasinya. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.

Laili Afwa, I. 2013.Rancang Bangun Ketinggian Permukaan Air Menggunkn

Sensor Ultrasonik Dengan Telemetri Modul XBee RF.Jurnal, FMIPA, UMN.

Malvino. 1985. Prinsip – prinsip Elektonika. Edisi III. Jilid 1. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Millman, J. 2010. Electronic Devices and Circuits. Columbia : McGraw-Hill International Book Company.

Odos, A. 2014. Perancangan Monitoring Jarak Jauh Ketinggian Air Pada Waduk Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis PC. Jurnal, FMIPA, USU. Purnomo, D. 2000. Mudah Menguasai Visual Basic 6. Jakarta: PT Elex Media

Komputindo.

Roden, Martin. 1982. Digital and Data Comunication System. California: PrenticeHall, Inc.

Rusmawan, U. 2008. Koleksi Program VB 6.0 Konsep ADO untuk Tugas Akhir

dan Skripsi. Jakarta : PT Elex Media Komputindo.

Sadeli, M. Kumpulan Proyek Visial Basic 6.0. Palembang: Maxikom

Wiedjaja,A. 2013. Pemantauan Tinggi Air Otomatis Untuk Bendungan

Katulampa. Jurnal, Faculty of Engineering, Binus University.

https://pccontrol.wordpress.com/2011/06/15/pengetahuan-dasar-rangkaian-dan-pemrograman-rs485-dengan-ic-max485/

Diakses pada: 12 Maret 2016

http://aliateknic.blogspot.com/2013/07/interface-serial-rs485.html?m=1 Diakses pada: 12 Maret 2016

http://www.micropic.com>pdf>HC-SR04 Diakses pada: 14 Maret 2016

http://tempatsantaiku.blogspot.co.id/2015/04/sensor-ultrasonik-hc-sr04.html?m=1 Diakses pada: 09 Juli 2016

http://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html?m=1 Diakses pada: 09 Juli 2016

http://www.atmel.com/images/atmel-2486-8-bit-avr-microcontrolleratmega8_l_datasheet.pdf

Diakses pada: 09 Juli 2016

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Penelitian

Untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja alat ini, maka sistem perancangan dibuat berdasarkan diagram blok dimana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertantu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut.

Sensor ultrasonik

ATMega

8 PC Monitor

Tinggi permukaan

air

RS485 RS485

Ga mbar 3.1 Diagram Blok Penelitian

Gambar diatas merupakan gambar diagram blok dari seluruh sistem yang akan dirancang. Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa sensor mendeteksi ketinggian air dengan sensor ultrasonic. Jarak antara air dan sensor dibaca oleh kontroler kemudian di kalibrasi ke ketingian air. Setelah itu data dimodulasi oleh RS485 kemudian dikirim ke server melalui jaringan yang ada. Pada sisi server data diterima oleh demodulator RS485 dan diubah menjadi sinyal RS232. Sinyal data RS232 kemudian diterima oleh computer (PC), computer befungsi mengolah data menjadi grafik dan menyimpan data secara real time dalam database dengan format microsoft excel.

Rancangan sistem kendali terbagi atas dua bagian besar yaitu rancangan hardware atau rangkaian elektronik dan rancangan software atau program. Rancangan hardware terdiri dari beberapa komponen elektronika, misalnya: IC, kontroler, modem RS-485, sensor, dan lain-lain. Berikut ini akan dibahas prinsip kerja dan fungsi dari komponen-komponen utama yang digunakan.

3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8

Mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan ini adalah mikrokontroler tipe AVR yaitu ATMega 8. Mikrokontroler diprogram dengan bahasa C dengan editor CV AVR versi 2.04.9 dalam rancangan ini mikrokontroler digunakan sebagai alat pembaca sensor sekaligus kalibrasi data sensor. Input mikrokontroler berasal dari sensor yaitu sensor ultrasonic. Sensor yang digunakan termasuk sensor digital dengan komunikasi dua arah. Input sensor diprogram pada port B yaitu PB.0 dan PB.1 yang ada pada pin 14 dan pin 15. Sedangkan output mikrokontroler adalah data serial yang telah ditentukan port D yaitu PD.0 untuk serial in dan PD.1 untuk serial out. Data serial keluaran mikrokontroler digunakan untuk dikirim ke komputer via jaringan RS-485. Kecepatan (baud rate) untuk komunikasi serial mikrokontroler ditentukan pada 9600bps. Kristal yang ada pada pin 9 dan pin 10 adalah masukan kristal osilator untuk mengaktifkan clock sedangkan resistor pada pin 1 dan 7 berfungsi sebagai pull up agar mikrokontroler dapat direset. Konfigurasi keseluruhan dapat dilihat pada gambar rangkaian di bawah ini.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

PC 6 (RESET) PD 0 (RXD) PD 1 (TXD) PD 2 (INT 0) PD 3 (INT 1) PD 4 (XCK/T0) VCC GND

PB 6 (XTAL1/TOSC1) PB 7 (XTAL2/TOSC2)

PD 5 (T1) PD 6 (AIN0) PD 7 (AIN1)

PB 0 (IC P1)

(ADC5/SCL) PC 5 (ADC4/SCA) PC 4 (ADC3) PC 3 (ADC2) PC 2 (ADC1) PC 1 (ADC0) PC 0 GND AREF AVCC (SCF) PB5 (MISO) PB 4 (MOSI/OC2) PB 3 (SS/OC1B) PB2

(OC1A) PB 1

A T M E G A 8 10 KΩ AN 7805 BATERE 12V/2AH 220µF/25V 10µF/25V 100µF/50V XTAL 4MHz HC-SR04 Ultrasonic Ping Sensor 2 3 1 4 trigger echo M o d u l R S 4 8 5 5 Volt

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 3.2.2 Rangkaian Sensor HC-SR04

Sensor merupakan sebuah komponen yang berfungsi mengubah satu besaran ke besaran lain, pada umumnya besaran listrik. Sensor yang digunakan dalam rangkaian adalah sensor yang mendeteksi jarak. Sensor bekerja dengan sinyal ultrasonic dengan frekuensi ±40kHz. Cara kerja sensor ini adalah memancarkan ultrasonic dan menunggu sinyal pantulan jika mengenai suatu objek. Lama waktu pantulan tergantung pada jarak objek dengan mengetahui besar waktu pantulan dapat dicari jarak objek. Apabila kecepatan suara diketahui dengan rumus:

Tipe sensor jarak yang digunakan adalah HC-SR04 yang merupakan salah satu sensor yang cukup akurat. Sensor dapat mendeteksi jarak lebih dari 3m. dalam aplikasi ini sensor digunakan untuk mengukur ketinggian air sungai sebagai akuisisi data perubahan level ketinggian air sungai. Berikut adalah konfigurasi pin sensor yang digunakan dalam perancangan sistem.

Gambar 3.3 Rangkaian sensor ultrasonik HC-SR04

3.2.3 Rangkaian Modem RS485

Bagian ini merupakan sebuah modul yang terintegrasi dalam beberapa komponen lainnya. Modul RS485 ini disebut modem karena pada dasarnya alat ini bekerja dengan system modulasi dan demodulasi (modem). Fungsi modul RS485 adalah mengantarkan atau mengirim data serial melalui sebuah perantara yaitu kabel jaringan dengan jarak cukup jauh (maksimal 2 km) data dapat dikirim melalui modem karena data termodulasi sehingga dapat dikirim melalui media kabel tanpa kehilangan/kerusakan data. Terdapat dua buah modul RS485 yaitu antara pengirim dan penerima data. Input modul tersebut adalah data digital dengan level ttl. Sedangkan output modul adalah sinyal RS232. Pada sisi penerima input modul adalah sinyal RS485 dan otput modul adalah sinyal RS232 sehingga dapat dihubungkan pada computer atau PC pribadi. Untuk mewujudkan hal ini biasanya digunakan sebuah IC SN75176, IC inilah yang menjadi komponen utama Modul RS485 yang didisain untuk komunikasi data. Data yang ditransmisikan oleh IC ini dikirim dalam bentuk perbedaan tegangan yang ada pada kaki A dan B dari SN75176. SN75176 berfungsi sebagai pengirim data atau penerima data tergantung dari kondisi kaki-kaki kontrolnya yaitu DE dan RE. Apabila kaki DE berlogika 0 dan RE berlogika 0, maka SN75176 berfungsi sebagai penerima data sedangkan bila kaki DE berlogika 1 dan

RE berlogika 1 maka SN75176 berfungsi sebagai pengirim. Adapun Gambar IC tersebut seperti yang terlihat pada gambar berikut.

A T ME G A 8

PD 1 (TXD) PD 0 (RXD)

Mo dul RS 4 85 Mo dul RS 4 85 PC GND VCC 8 7 3 2 Interconnect Jaringan RS485

+5 V +5 V

Reset 1

10 KΩ

9 10

PB 6 (XTAL1/TOSC1) PB 7 (XTAL2/TOSC2) XTAL

4MHz

Gambar 3.4 Rangkaian Modem RS485 dan susunan pin IC SN75176

Sinyal RS485merupakan sinyal diferesial atau sering disebut differential

signal, sinyal ditransmisikan sebagai V+ dan V- dimana pengirim dan peneima tidak

perlu referensi yang sama. Perbedaan selisih tegangan saat kondisi logika „0‟ dan

logika „1‟ lebih besar. Transmisi sinyal dalam bentuk sinyal diferensial akan lebih

kebal terhadap noise disbanding single-ended signal. Berikut adalah gambar sinyal

twisted pair untuk sinyal diferensial.

Gambar 3.5 Diagram sinyal RS485

3.2.4 Rangkaian Power Supplay

Rangkaian power supplay pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya untuk menghidupkaan system.

Ground

Baterai

Ground

Ke VCC ATMega 8

An 7805

12V/2AH 220µF/25V

10µF/25V

100µF/50V

Gambar 3.6 Rangkaian Power supplay.

Dalam rangkaian ini peneliti memakai IC regulator 7805 digunakan untuk menurunkaan tegangan 12 volt menjadi 5 volt. Dimana masukan rangkaian ini adalah dari baterai sebesar 12 volt dan keluaran rangkaian ini sebesar 5 volt dan akan di pergunakan untuk menghidupkan system dalam penelitian ini.

3.2.5 Rangkaian Buzzer

Buzzer adalah komponen yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energy suara/bunyi. Fungsi buzzer adalah sebagai komponen yang memberikan sinyal peringatan. Buzzer yang digunakan akan mengeluarkan suara sekitar 1 KHz dengan durasi tertentu. Buzzer dihubungkan pada PD.7 pada kaki pin 13 mikrokontroler ATMega8.

3.3 Komputer atau PC

PC merupakan alat pendukung dan bukan merupakan bagian rancangan. PC dapat berupa computer desktop atau laptop. Fungsi PC adalah sebagai akuisisi data dan tampilan pada layar monitor data yang terakuisisi secara visual. PC deprogram dengan bahasa pemrograman Visual Basic sebagai system akuisisi data. Input PC adalah port komunikasi serial (comport) untuk input PC tanpa port serial digunakan perangkat tambahan yaitu adaptor USP-RS232 yang merupakan interfal antara computer dengan rangkaian.

M o d u l R S 4 8 5 M o d u l R S 4 8 5 PC Interconnect Jaringan RS485 Monitor

5 V 5 V

Gambar 3.8 Rangkaian Modul RS485 ke PC Server 3.4 Diagram Alir Sistem

Perancangan software adalah proses perancangan untuk pembuatan program yang nantinya akan dijalankan oleh mikrokontroler. Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja sebelum diberikan program.Sebelum membuat program untuk sistem ini, ada baiknya membuat terlebih dahulu flowchart dari program yang ingin dibuat. Dengan flowchart dapat mengerti kemana arah tujuan program yang akan dibuat. Flowchart dapat dilihat pada gambar 3.9

Start

Inisialisasi hardware dan

kondisi awal

Baca sensor ultrasonik

Kalibrasi data sensor

Kirim data ke server (PC)

Ketinggian air melampaui batas

acuan?

Kirim kode merah pada

server Kirim kode

hijau pada server

Tidak

Ya

Stop Simpan data?

Simpan data ke file excel Ya

Tidak

BAB 4

PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8

Pengujian dilakukan dengan memprogram mikrokontroler untuk mengeluarkan suatu data ke port kemudian menjalankannya setelah diunduh ke dalam IC mikrokontroler kemudian mengukur output port tesebut. Berikut ini adalah penggalan listing program yang dibuat.

****************************************************************** PORTB=0x01;

DDRB=0x02;

// Port C initialization PORTC=0x30;

DDRC=0x00;

// Port D initialization PORTD=0xF0;

DDRD=0x80;

******************************************************************

Setelah dilakukan pengukuran dengan voltmeter maka diperoleh data berikut: Port B = 0000 0001

Port C = 0011 0000 Port D = 1111 0000

Dimana nol adalah 0 volt dan satu adalah 4,9 volt. Setelah dibandingkan dengan program di atas diperoleh kesesuaian data, sehingga pengujian ini dikatakan berhasil.

4.2Pengujian Sensor dan Kalibrasi

Pengkalibrasian pada sensor dapat kita peroleh dari persamaan berikut:

Dimana y = jarak pengukuran sebenarnya x = jarak baca sensor

a = konstanta kalibrasi

4.1 Tabel kalibrasi sensor ultrasonic Jarak baca sensor sebelum

dikalibrasi (mm)

(x)

Jarak baca pengukuran dengan menggunakan mistar (cm)

(y)

2,5 1

5 2

7,5 3

10 4

12,5 5

15 6

17,5 7

20 8

22,5 9

Berikut adalah penggalan listing program untuk membaca data sensor dan mengeluarkannya ke port serial adalah sebagai berikut:

****************************************************************** void Read_Sensor(void) //rutin baca sensor ping

{ PORTB.1 = 1; //

delay_us(35); // send start pulse PORTB.1 = 0; //

TCNT1=0; //reset counter

while (PINB.0 == 0){}; // wait for return pulse

TCCR1B=0x02; // start timer (timer period = 2uS)

while ((PINB.0 == 1) && !(TIFR & 0x80)); // timing the return pulse

TCCR1B=0x00; // stop timer

Level = TCNT1; // save timer value to variable h

if ( Level < 1000 ) {Level = (Level*10)/25;} //utk menghilangkan efek penggenapan

if ( Level >= 1000) {Level = (Level/25)*10;} }

{ Read_Sensor();

printf("%i",Level);

delay_ms(1000); //tunda 10 mili detik

}

Setelah diunduh dan dijalankan maka dapat diuji bacaan sensor dan ditampilkan pada display monitor PC. Menampilkan data pada PC digunakan program hyperterminal. Setelah diaktifkan sensor diberi objek pemantul dengan jarak mulai dari 1cm data akan terlihat pada input hyperterminal berupa suatu data tetapi, bukan dalam jarak. Sehingga perlu dilakukan kalibrasi untuk mendapatkan nilai jarak sesungguhnya. Angka kalibrasi tersebut adalah 10/25. Setelah dikali dengan angka tersebut maka diperoleh nilai jarak sesungguhnya. Pengujian dilakukan beberapa kali dengan objek pemantul yang berbeda termasuk air. Hasil pengujian cukup memadai dengan kesalahan yang kecil.

Gambar 4.1 Pengujian Sensor Terhadap Ketinggian Air

4.3Pengujian Modul Interface RS485

Pengujian dapat dilakukan dengan bantuan program sebelumnya yaitu membaca data sensor dan mengirimnya melalui port serial dengan catatan port serial dihubungkan dengan modul RS485 dan keluaran modul dihubungkan dengan kabel penghantar dengan panjang 15 meter. Ujung modul dihubungkan dengan modul RS485 lainnya. Langkah pengujiannya adalah sebagai berikut:

1. Hubungkan rangkaian dengan adaptor.

4. Buka Arduino yang telah diinstal pada PC

5. Pilih menu tools => port serial => pilih serial port yang tersidia pada PC 6. Pilih COM 5 (yang tersedia pada PC)

7. Pilih menu tools => serial monitor

Setelah dijalankan maka data sensor pada mikrokontroler dapat dikirim ke PC. Berikut adalah gambar modul percobaan atau pengujian yang dilakukan.

Gambar 4.2 Pengujian Modul Interface RS485

Setelah dijalankan maka rangkaian akan bekerja mendeteksi ketinggian, kemudian mengirim data tersebut pada computer melalui jaringan RS485. Seperti sebelumnya data akan ditampilkan pada input program hypeterminal, akan tetapi pengujian kali ini menggunakan program serial monitor yang ada pada program arduino. Data akan terlihat berupa ketinggian air yang dikirim tiap detik.

4.4Pengujian Tampilan Level Air dan Alarm Pada PC

Tampilan grafik pada PC dibuat dalam bentuk visual basic dengan menggunakan bahasa C. Tampilan grafik akan berjalan apabila rangkaian sistem sensor dihubungkan ke PC atau komputer server. Berikut adalah listing program untuk menampilkan grafik pengukuran ketinggian air.

****************************************************************** Dim Yd1(0 To 10000), j, Level As Integer

Dim TIMES(0 To 1000) As String Dim f As String

Dim oXL As Excel.Application

Private Declare Function sndPlaySound Lib "Winmm.dll" Alias _

"sndPlaySoundA" (ByVal lpszSoundName As String, ByVal uflags As Long) As Long

Private Const snd_sync = &H0 Private Const snd_Async = &H1 Private Const snd_loop = &H8

Private Sub A_Click()

sndPlaySound vbNullString, snd_Async End Sub

Private Sub Command1_Click() Timer1.Enabled = False

Set oXL = New Excel.Application Set oxlbook = oXL.Workbooks.Add

FileName = "C:\Data\" + Text4 + ".xls"

oxlbook.Worksheets(1).Range("A1") = " Time "

oxlbook.Worksheets(1).Range("B1") = " Level sungai (cm) "

oxlbook.SaveAs FileName

For i = 2 To j

oxlbook.Worksheets(1).Range("A" & i) = TIMES(i) oxlbook.Worksheets(1).Range("B" & i) = Yd1(i) Next i

On Error GoTo 1

oxlbook.SaveAs FileName oxlbook.Close

1:

End Sub

Private Sub Command2_Click() Timer1.Enabled = True

j = 0 End Sub

Private Sub Command4_Click()

sndPlaySound vbNullString, snd_Async Unload Me

End Sub

Private Sub Form_Load() MSComm1.PortOpen = True End Sub

Private Sub Timer1_Timer() x = MSComm1.Input

If x <> "" Then

If x > 50 Then Level = 53 - x / 10

If Level > 0 Then Text1 = Level

Picture1.Height = 6600 - Picture1.Top End If

If Level > 40 Then

alert = "C:\ Windows \ media \" + "notify.wav" sndPlaySound alert, snd_Async Or snd_loop

End If

End Sub

Private Sub Timer2_Timer() Text3 = Time

If Level > 0 Then Yd1(j) = Level TIMES(j) = Text3

j = j + 1 End Sub

******************************************************************

Setelah program dijalankan maka data pada sensor dikirim ke computer server dalam bentuk visualisasi ketinggian air. Dalam hal ini apabila pengukuran melampaui ketinggian 40cm maka alarm akan bunyi pada computer server dan juga pada buzzer yang terhubung pada sensor. Data ketinggian air dapat diamati secara real time dan dapat disimpan dalam format Microsoft excel. Untuk menyimpan data pilih save

Gambar 4.3 Tampilan Level Air dan Data dalam Ms.excel

4.5Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Pengujian alat secara keseluruhan ini bertujuan untuk mengetahui semua perangkat keras dan perangkat lunak sudah bekerja sesuai dengan fungsi masing-masing. Prinsip kerja alat ini adalah sistem minimum dihubungkan ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, setelah sistem aktif maka sensor akan mendeteksi ketinggian pemukaan air. Jarak antara air dan sensor dibaca oleh kontroler kemudian dikalibrasi ke ketinggian air. Setelah itu data dimodulasi oleh RS485 kemudian dikirim ke server melalui kabel sepanjang 15 meter. Pada sisi server data diterima oleh demodulator RS485 dan diubah menjadi sinyal RS232. Sinyal data RS232 akan diterima oleh computer PC. Apabila ketinggian air lebih besar dari 40cm maka alarm pada computer server akan hidup dan buzzer buzzer pada rangkaian akan hidup juga. Berikut adalah tabel pengukuran ketinggian air dengan menggunakan tabung yang berukuran panjang 20cm, lebar 20cm, dan tinggi tabung 50cm.

Tabel 4.2 Pembacaan sensor ultrasonic dengan perbandingan mistar dan keadaan alarm dengan jarak pemancar dan penerima 15 meter

No

Pengukur Menggunakan Mistar

(cm)

Pengukur Alat (cm)

Ralat %

Keadaan Alarm

1 5 5,1 2 Mati

2 8 7,8 0,2 Mati

3 10 9,8 2 Mati

4 13 12,7 0,2 Mati

5 15 14,9 0,6 Mati

6 18 17,5 2,7 Mati

7 20 19,8 1 Mati

8 23 23,2 0,8 Mati

9 25 24,5 2 Mati

10 28 28,3 1 Mati

11 30 30,4 1,3 Mati

12 32 32,3 0,9 Mati

13 35 35,3 0,8 Mati

14 38 37,9 0,2 Mati

15 40 40,1 0,2 Hidup

16 42 42,3 0,7 Hidup

17 44 43,6 0,9 Hidup

18 45 45,3 0,6 Hidup

19 46 46,5 1 Hidup

20 47 46,6 0,8 Hidup

Tabel 4.3 Pembacaan sensor ultrasonic berdasarkan jarak pemancar dan penerima

No

Jarak TXD – RXD (meter)

Komunikasi antara TXD dan RXD

1 15 Dapat berkomunikasi

2 30 Dapat berkomunikasi

3 50 Dapat berkomunikasi

4 70 Dapat berkomunikasi

5 100 Dapat berkomunikasi

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :

1. Telah berhasil dirancang suatu sistem telemetri ketinggian level air berbasis PC dengan pengukuran jarak 5Cm – 50Cm dengan ralat yang kecil. Dimana rata-rata eror dari pengukuran yang dilakukan sebesar 0,9%.

2. Rangkaian control dan perangkat lunak pada sistem pemantauan dan pengukuran ketinggian air ini dapat bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing.

3. Telah berhasil dirancang sistem database dan tampilan grafik pada PC sebagai user interface.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu :

1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan sensor yang memiliki jarak pengukuran yang lebih jauh dan stabil.

2. Untuk kedepannya penulis mengharapkan penelitian ini dapat diaplikasikan dan dikembangkan langsung di lapangan seperti pada sungai. Sehingga dapat memantau ketinggian level air dan mencegah terjadinya banjir.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mikrokontroler

Mikokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut single chip microcomputer. Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer) yang memiliki beragam fungsi. Perbedaan yang lainnya adalah perbandingan RAM dan ROM yang sangat berbeda antara computer dengan mikrokontroler. Dalam mikrokontrolerROM jauh lebih besar dibandingkan RAM, sedangkan dalam computer atau PC, RAM jauh lebih besar disbanding ROM.

Setelah mengalami perkembangan, teknologi mikrokontroler mengalami peningkatan yang terjadi pada tahun 1996 s/d 1998 ATMEL mengeluarkan teknologi mikrokontroler terbaru berjenis AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computer) dengan keunggulan lebih banyak dibandingkan pendahulunya, yaitu mikrokontroler jenis MCS. Mikrokontroler jenis MCS memiliki kecepatan frekuensi kerja 1/12 kali frekuensi osilator yang digunakan sedangkan pada kecepatan frekuensi kerja AVR sama dengan kecepaatan frekuensi kerja osilator yang digunakan. Jadi apabila menggunakan frekuensi osilator yang sama, maka AVR mempunyai kecepatan kerja 12 kali lebih cepat dibandingkan dengan MCS. Dalam peancangan alat ini mikrokontroler yang digunakan adalah ATMEGA8 yang merupakan produksi ATMEL yang berjenis AVR.

AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja.

2.1.1 Memori AVR ATMega8

Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : a. Memori Flash

Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata flash menunjukan jenis ROM yng dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot adalah bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui USART.

Gambar 2.1 Peta Memory ATMEGA8

b. Memori Data

Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program. Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu : 32 GPR (General Purphose

Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program

oleh ALU (Arithmatich Logic Unit), dalam instruksi assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR.

komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”.I/O register dan

Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain.

Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagai SFR

(Special Function Register).

c. EEPROM

EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya.

2.1.2 Pin Pada Mikrokontroler ATMega8

ATmega8 memiliki 28 pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8.

a. VCC Merupakan supply tegangan digital.

b. GND Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.

c. Port B (PB7...PB0) Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi- directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator

amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan

Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber

dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.

Tabel 2.1. Fungsi Alternatif Port B

d. Port C (PC5…PC0) Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port

yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source). ADC 6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer

nunchuck, dll.

e. RESET/PC6 Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level

pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja. RESET merupakan salah satu pin penting di mikrokontroler, RESET dapat digunakan untuk merestart program. Pada ATMega8 pin RESET digabungkan dengan salah satu pin IO (PC6). Secara default PC6 ini di disable dan diganti menjadi pin RESET. Kita dapat melakukan konfigurasi di fusebit untuk melakukan pengaturannya.

Tabel 2.2. Fungsi Alternatif Port C

f. Port D (PD7…PD0) Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan

internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.

USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi. XCK dapat difungsikan sebagai sumber

clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari

CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

g. Avcc, Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Atmega8

2.1.3 Komunikasi Serial Pada ATMega8

Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2 dan Pin 3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan mikrokontroler ataupun mikrokontroler dengan komputer.

USART dapat difungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang digunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock.

Sedangkan asinkron berarti transmiter dan receiver mempunyai sumber clock

sendiri-sendiri. USART terdiri dalm tiga blok yaitu clock generator, transmiter, dan

receiver.

Gambar 2.3. Blok Diagram ATmega8 2.1.5 Kelebihan Mikrokontroler AVR ATMega8

Mikrokontroler AVR ATmega8 merupakan CMOS dengan konsumsi daya rendah, mempunyai 8-bit proses data (CPU) berdasarkan arsitektur AVR RISC. Dengan mengeksekusi instruksi dalam satu (siklus) clock tunggal, ATmega8 memiliki kecepatan data rata-rata (throughputs) mendekati 1 MIPS per MHz, yang memungkinkan perancang sistem dapat mengoptimalkan konsumsi daya dan kecepatan pemrosesan. Berikut kelebihan yang dimiliki ATmega8 :

Seperti yang disebutkan Atmel dalam websitenya "The low-power Atmel 8-bit AVR RISC-based microcontroller... The device supports throughput of 16 MIPS at 16

MHz and operates between 2.7-5.5 volts". AVR (Alf (Egil Bogen) and Vegard

(Wollan) 's Risc processor) mengeluarkan ATmega8 dengan fitur yang sangat

menarik untuk dicoba. Selama ini Penulis masih merasakan bahwa ATmega8 sangat bagus dalam hal kinerja, cocok untuk penelitian, pembuatan produk, bahkan untuk pembelajaran Robotik. Disamping kinerjanya yang handal, ATmega8 juga hemat energi (daya rendah), karena mampu beroperasi pada tegangan 2,7 sampai 5,5 Volt, dan hanya mengkonsumsi arus sebesar 3,6 mA.

2. Kemajuan Arsitektur RISC

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur Reduced Instruction Set Computing

(RISC) atau "set instruksi Komputasi yang disederhanakan". Arsitektur Reduced

Instruction Set Computing (RISC) atau "Set instruksi Komputer yang

disederhanakan" pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya.

Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of California di Berkely . Atmel AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi.

Mikrokontroler AVR ini memiliki arsitektur RISC delapan bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu ) siklus clock.

3. Daya Tahan Tinggi dan Segmen Memori non-volatile.

Mikrokontroler AVR memiliki daya tahan data (retensi data) 20 tahun ketika suhu mencapai 85°C atau 100 tahun ketika suhu mencapai 25°C. ATmega8 memiliki 8 KB (KiloByte) memori Flash internal yang dapat dimasukan kode program utama

(seperti file .hex) sehingga cukup untuk diterapkan dalam penelitian skala kecil - menengah.

Di samping memori Flash, ATmega8 juga memiliki 512 Byte EEPROM yang dapat menampung data meskipun dalam keadaan OFF. Mikrokontroler ini juga memiliki 1K Byte Internal SRAM sehingga proses data bisa lebih cepat.

Gambar 2.4 Flash ATmega8

Kelebihan lainnya dari ATmega8 adalah :

a. Dapat diisi data (write) dan dihapus (eraser) sampai 10.000 kali (untuk Flash) dan 100.000 kali untuk EEPROM

b. Memiliki daya tahan data (retensi data) 20 tahun ketika suhu mencapai 85°C atau 100 tahun ketika suhu mencapai 25°C

c. Terdapat pilihan Kode Boot Section dengan Lock Bits independen

d. Sistem keamanan data dengan mengunci program untuk Software Security

2.2 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di

hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric

akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelectric.

Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya). Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek

piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang

sama.

Untuk lebih jelas tentang prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat dilihat prinsip dari sensor ultrasonik pada gambar 2.4 berikut.

Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik

Besar amplitudo sinyal elektrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas dari sensor

pemancar dan sensor penerima. Proses sensoring yang dilakukan pada sensor ini menggunakan metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan objek sasaran. Jarak antara sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian pengirim sampai diterima oleh rangkaian penerima, dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara. Prinsip pantulan dari sensor ulrasonik ini dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut ini.

Gambar 2.6 Prinsip Pemantulan Ultrasonik

2.2.1 Sensor Ultrasonik HC-SR04

HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang dapat digunakan untuk mengukur jarak antara penghalang dan sensor. Sensor ini mampu mendeteksi jarak tanpasentuhan langsung dengan akurasi yang tinggi dan pembacaan yang stabil. Sensor ini beroperasi tidak terpengaruh cahaya matahari atau alat pendeteksi jarak lainnya. Sensor ini sudah tersedia modul transmitter dan receiver gelombang ultrasonic. Berikut ini spesifikasi dari sensor HC-SR04

Tabel 2.4 Spesifikasi sensor HC-SR04

Power Supply +5V DC

Arus daya 15mA

Sudut efektif 15

Pembacaan jarak 2cm – 400cm

Nama Pin Keterangan

VCC Sumber tenaga (5V)

Trig Pemicu sinyal sonar dari sensor Echo Penangkap sinyal sonar dari sensor

GND Ground

Konfigurasi pin dan tampilan sensor HC-SR04 diperlihatkan pada gambar di bawah ini

Gambar 2.7 Konfigurasi pin dan tampilan sensor ultrasonik HC-SR04

HC-SR04 memiliki 2 komponen utama sebagai penyusunnya yaitu ultrasonic

transmitter dan ultrasonic receiver. Fungsi dari ultrasonic transmitter adalah

memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz kemudian ultrasonic

receiver menangkap hasil pantulan gelombang ultrasonik yang mengenai suatu objek.

Waktu tempuh gelombang ultrasonik dari pemancar hingga sampai ke penerima sebanding dengan 2 kali jarak antara sensor dan bidang pantul seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut:

Gambar 2.8 Prinsip kerja HC-SR04

Prinsip pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 adalah, ketika pulsa trigger diberikan pada sensor, transmitter akan mulai memancarkan gelombang ultrasonik, pada saat yang sama sensor akan menghasilkan output TTL transisi naik menandakan sensor mulai menghitung waktu pengukuran, setelah receiver menerima pantulan yang dihasilkan oleh suatu objek maka pengukuran waktu akan dihentikan dengan menghasilkan output TTL transisi turun. Jika waktu pengukuran adalah t dan kecepatan suara adalah 340 m/s, maka jarak antara sensor dengan objek dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1.

2.1

Dimana :

s = Jarak antara sensor dengan objek (m)

t = Waktu tempuh gelombang ultrasonik dari transmitter ke receiver (s)

Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada penelitian ini karena memiliki fitur sebagai berikut; kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm, pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level tegangan TTL.

Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut ; awali dengan memberikan pulsa Low (0) ketika modul mulai dioperasikan, kemudian berikan pulsa High (1) pada trigger selama 10 μs sehingga modul mulai memancarkan 8 gelombang kotak dengan frekuensi 40 KHz, tunggu hingga transisi naik terjadi pada output dan mulai perhitungan waktu hingga transisi turun terjadi, setelah itu gunakan persamaan 2.1 untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek.

Timing diagram diperlihatkan pada gambar berikut.

Gambar 2.9 Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04

2.3 RS232 to RS485 Converter 2.3.1 Komunikasi Serial RS232

Perangkat yang menggunakan kabel serial untuk komunikasi di bagi menjadi dua kategori. Yaitu DCE (Data Communications Equipment) dan DTE (Data Terminal Equipment). Peralatan komunikasi adalah perangkat seperti modem, adaptor, dll.

Komunikasi serial merupakan hal yang penting dalam system embedded, karena dengan komunikasi serial kita dapat dengan mudah menghubungkan mikrokontroler dengan devais lainnya. Port serial pada mikrokontroler terdiri atas dua pin yaitu RXD dan TXD. RXD berfungsi untuk mengirim data dari komputer atau perangkat lainnya, standard komunikasi serial untuk computer adalah RS-232, RS-232 mempunyai

standard tegangan yang berbeda dengan serial port mikrokontroler, sehingga agar sesuai dengan RS-232 maka dibutuhkan suatu rangkaian level converter, IC yang digunakan bermacam-macam, tapi yang paling mudah dan sering digunakan ialah IC MAX232/HIN232. Pada mikrokontroler AVR ATmega 16, pin PD0 dan PD1 digunakan untuk komunikasi serial USART (Universal Syncronous and Asyncronous Seial Receiver and Transmitter) yang mendukung komunikasi full duplex komunikasi 2 arah.

Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh komunikasi serial ialah mouse, scanner, dan system akuisisi data yang terhubung ke port COM1/COM2.

Devais pada komunikasi serial port dibagi menjadi 2 kelompok yaitu Data Communication Equipment (DCE). Contoh dari DCE ialah, Modem, plotter, scanner, dll. Sedangkan contoh dari DTE ialah terminal di komputer. Spesifikasi elektronik dari serial port merujuk pada Electronic Industry Association (EIA):

 Space‖ (logika 0) ialah tegangan antara +3 hingga +25V.

 ‖Mark‖ (logika 1) ialah tegangan antara -3 hingga -25V.

 Daerah antara +3V hingga -3V tidak didefenisikan /tidak terpakai

 Tegangan open circuit tidak boleh melebihi 25V.

 Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500A.

Port serial sering digunakan untuk interfacing komputer dan mikrokontroler, karena kemampuan jarak pengiriman data dibandingkan port paralel. Berikut contoh program assembly untuk komunikasi serial antara 2 PC. Untuk komunikasi ini, anda cukup menghubungkan :

 Pin TxD ke pin RxD komputer lain

 Pin RxD dihubungkan ke pin TxD komputer lain

 GND dihubungkan ke GND komputer lain 2.3.2 Komunikasi Serial RS485

RS485 adalah teknik komunikasi data serial yang dikembangkan tahun 1983 dimana dengan teknik ini komunikasi data dilakukan pada jarak yang cukup jauh yaitu 1,2 km. berbeda dengan komunikasi RS232 yang mampu berhubungan secara one to one, maka komunikasi RS485 selain dapat digunakan komunikasi multidrop

yaitu berhubungan secara one to many dengan jarak yang jauh, teknik ini juga dapat digunakan untuk menghubungkan 32 unit beban sekaligus hanya dengan menggunakan dua buah kabel saja tanpa memerlukan referensi ground yang sama antara unit yang satu dengan unit yang lainnya.

Bus RS485 adalah mode transmisi balanced differential. Bus ini hanya mempunyai dua sinyal, A dan B dengan perbedaan tegangan antara keduanya. Karena line A sebagai referensi terhadap B maka sinyal akan high bila mendapat input low, demikian pula sebaliknya. Pada komunikasi RS485 semua peralatan elektronik berada pada posisi penerima hingga salah satu memerlukan untuk mengirimkan data, maka peralatan tersebut akan berpindah ke mode pengirim, mengirimkan data dan kembali ke mode peneima. Setiap kali peralatan elektronik tersebut hendak mengirimkan data, maka terlebih dahulu harus diperiksa, apakah jalur yang akan digunakan sebagai media pengiriman data tersebut tidak sibuk. Apabila jalur masih sibuk, maka peralatan tersebut harus menunggu hingga jalur sepi. Agar data yang dikirimkan hanya sampai kepada peralatan elektronik yang dituju, misalkan ke salah satu Slave, maka terlebih dahulu pengiriman tersebut diawali dengan Slave ID dan dilanjutkan dengan data yang dikirimkan. Peralatan elektronik yang lain akan menerima data tersebut, namun data yang diterima tidak mempunyai ID yang sama dengan Slave ID yang dikirimkan, maka peralatan tersebut harus menolak atau mengabaikan data tersebut. Namun bila Slave ID yang dikirimkan sesuai dengan ID dari peralatan elektronik yang menerima, maka data selanjutnya kan diambil untuk diproses lebih lanjut.

2.3.3 Kecepatan Transfer Data RS485

Gambar 2.10 Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel data

2.3.4 Topologi Jaringan RS485

Gabar 2.11 Topologi jaringan RS485

2.3.5 Rangkaian Half-Duplex pada RS485

Half duflex artinya pada satu saat hanya ada 1 node yang mengirim data secara bergantian. Mengirim dan menerima data dengan pengaturan pada pin RE dan DE .

Gambar 2.12 Rangkaian RS485 dengan ic max485 2.3.6 Penjelasan kaki ic max485

 kaki 1 digunakan untuk menerima data , kaki ini dihubungkan dengan pin Rx dari comm port /rs232 dari Pc atau Rx dari microcontroller.

 kaki 2 (RE) digunakan untuk kontrol penerimaan data jika diberi 0 maka siap menerima data jika 1 maka tidak bisa menerima data.

 kaki 3 (DE) digunakan untuk kontrol pengiriman data jika pc atau mikrokontroler ingin mengirim data maka kaki ini harus diberi logika 1.  kaki 4 digunakan untuk jalur pengiriman data , kaki ini dihubungkan ke Tx

dari pin comm port rs232 atau Tx mikrokontroler.  kaki 5 di hubungkan ke ground.

 kaki 6 dihubungkan dengan kaki 6 dari ic max485 node lainnya melalui kable data, biasanya dinamakan jalur A

 kaki 7 dihubungkan dengan kaki 7 dari ic max485 node lainya melalui kabel data, biasanya dinamakan jalur B.

 kaki 2 pada master biasanya dihubungkan ke 0 / ground . Artinya master selalu siap menerima data.

Secara pemrograman Rs485 persis sama dengan rs232 , hanya perlu ditambah perintah untuk membuat kaki 3 (DE) dari ic max485 diset menjadi 1 ketika akan mengirim data .

Jika kita ingin mengirim data dari komputer lewat program visual basic 6 bisa dengan baris perintah :

MSComm1.RTSEnable = False

dan sebaliknya ketika penerimaan data kaki 2 (RE) dari ic max485 diset ke 0. dengan baris perintah :

MSComm1.RTSEnable = True

sebelumnya jangan lupa hubungkan pin RTS pada serial port PC kita dengan Pin 3 (DE ) dari ic max485 seperti tampak pada contoh jaringan Rs485 gambar dibawah ini:

Penjelasan Rangkaian diatas:

a. Master pada rangkaian diatas adalah sebuah PC dan sebagai slavenya adalah 2 buah microcontroller.

b. IC Max232 digunakan merubah tegangan dari 12v port serial PC ke TTL (5 volt) . karena tegangan yang keluar dari Comm port PC kita 12v , sedangkan max485 menggunakan tegangan TTL (5v). Ada cara yang lebih praktis yaitu dengan menggunakan modul Rs232 to rs485.

c. Kaki RE ic max485 dihubungkan ground artinya PC sebagai master selalu siap (defaultnya) menerima data

d. Pada ujung kabel data jangan lupa diberi tahanan 120 ohm supaya sinyal tidak mantul.

e. Pada slave misalnya sebuah Microcontroller dgn Icmax485 , gabungkan kaki RE dan DE dari max485 lalu hubungkan ke pin tertentu misal portD.7 maka ketika Mikrokontroler akan mengirim data , portD.7 harus dibuat 1 terlebih dahulu sebelum microcontroller mengirim data .

PortD.7 = 1; // DE dan RE dibuat 1

putchar(„a‟); // kirim data „a‟

PortD.7=0; // DE dan Re = 0 ( kembalikan ke default siap terima data)

2.3.8 Kelebihan dan kekurangan komunikasi RS485

Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi serial RS485.

Tabel 2.6 Kelebihan dan kekurangan komunikasi dengan RS485

Kelebihan Kekurangan

1. Antarmuka yang popular, sehingga banyak piranti yang telah mendukung komunikasi serial RS485.

2. Dapat mencapai jarak sangat jauh

1. Lebih cocok untuk komunikasi sistem ke sistem, dari pada chip ke chip atau chip ke sensor.

hingga 1000 feet

3. Tahan terhadap noise dan perbedaan tegangan

4. Diimplementasikan pada hardware dan

software

5. Mudah di implementasikan

6. Banyak digunakan pada industri otomatisasi

7. Kecepatan tinggi hingga 115200 baud rate.

transceiver dan kabel twisted pair dengan

terminating resistors.

2.4 Buzzer

Rangkaian Buzzeratau yang biasa disebut sebagai rangkaian alarm pengingat pesan dan tanda pastinya sudah sering ditemukan di beberapa perangkat elektronik di pasar. Pada era teknologi modern ini, pastinya alarm sudah tersedia di beberapa perangkat elektronik seperti ponsel dan juga jam memiliki alarm sebagai tanda peringatan. Rangkaian alarm atau tanda pengingat ini sudah menjadi salah satu penunjang penting dan tidak dapat dipisahkan di beberapa perangkat elektronik tersebut.

Gambar 2.14 Simbol dan Bentuk Fisik buzzer

Rangkaian tanda pengingat ini berfungsi untuk mendeteksi gerakan dan juga cahaya yang bisa membantu Anda mencegah kasus pencurian. Pada skema rangkaian buzzerini terdapat komponen penting yaitu Timer IC NE 555. Untuk komponen R4 LDR memiliki fungsi untuk mendeteksi atau melakukan penginderaan cahaya yang

ini adalah cara menerima cahaya yang masuk. Apabila cahaya terang, tingkat resistensi dari LDR ini akan rendah dan tidak membuat rangkaian tersebut mengalirkan arus ke arah buzzer atau speaker yang terdapat di dalam rangkaian tersebut

Hal kebalikannya justru terjadi jika LDRmenerima cahaya rendah atau gelap sama sekali. Hasilnya, tingkat resistansi menjadi lebih tinggi sehingga bisa menimbulkan aliran ke arah komponen buzzer. Bersamaan dengan keadaan tingkat resistansi yang tinggi, nantinya komponen IC akan terpicu dan mendorong buzzer untuk menghasilkan suara yang nyaring dan mendeteksi adanya gangguan.

Rangkaian ini juga bisa menggunakan cahaya sebagai alat pengaktifannya jika relay dan juga transistor terhubung dengan pin 3 atau output dari IC 1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara dengan curah hujan yang tinggi, musim hujan dapat berlangsung selama empat bulan dalam kurun waktu satu tahun. Dengan meningkatnya pembangunan di wilayah perkotaan, menyebabkan semakin sedikitnya daerah penyerapan air. Ketika hujan akan terjadi luapan air di berbagai kawasan terjadi sehingga mengakibatkan genangan air bahkan banjir di beberapa tempat. Banjir dapat diakibatkan dari pembuangan sampah ke sungai oleh masyarakat yang tinggal di sekitar sungai. Salah satu cara untuk mengurangi dampak kerugian yang ditimbulkan oleh banjir adalah harus mengetahui tinggi permukaan air itu sendiri.

Pengukuran yang digunakan saat ini menggunakan tanda garis yang dibuat sedemikian rupa serta menghitung debitnya masih secara manual. Dengan melakukan system pengukuran saat ini memiliki kelemahan yaitu tidak dapat dilakukan secara terus menerus karena factor keterbatasan yang ada pada manusia.

Melihat keadaan yang demikian penulis melakukan penelitian tentang pemanatauan dan pengukuran air sungai secara jarak jauh menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian air dan RS 485 sebagai komunikasi datanya.

Maka dari semua uraian di atas penulis tertarik untuk mengambil judul:

“ PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC”. Sekaligus untuk memenuhi tugas akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah sebelumnya, maka penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini. Diantaranya:

1. Bagaimana merancang alat untuk memantau dan mengukur ketinggian air dengan sensor ultrasonik dan mengirimnya ke pusat pemantauan.

2. Bagaimana system kerja sensor ultrasonic untuk mengukur ketinggian air. 3. Bagaimana merancang koneksi sistem komunikasi data dengan RS485 agar

data dapat dikirim ke server.

4. Bagaimana merancang software untuk sistem agar dapat bekerja sesuai fungsinya.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka perlu ada pembatasan masalah penelitian :

1. Sistem menggunakan media komunikasi RS485 sebagai pengirim data dari sensor ke komputer server.

2. Rangkaian menggunakan sensor ultrasonic HC-SR04 sebagai pembaca jarak untuk menentukan ketinggian air.

3. Rancangan menggunakan bahasa pemograman C dan Visual Basic sebagai perangkat lunak system.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Merancang suatu system telemetri jarak jauh berbasis PC dari ketinggian air. 2. Merancang rangakaian control dan perangkat lunak system agar dapat bekerja

sesuai fungsinya.

3. Merancang system visualisasi level air dengan database pada PC sebagai user interface.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Untuk mengetahui system pemantauan ketinggian air berbasis PC.

2. Dapat melakukan pemantauan secara real time dan data dapat disimpan untuk dianalisa.

3. Merancang alat yang berfungsi dalam system pengamanan ketinggian air sungai dan mengetahui komunikasi data RS485.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memberi gambaran dalam mempermudah serta memahami tentang sistematika kinerja dari alat PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC, maka penulis menulis skripsi dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang sensor ultrasonik, Modulator RS485, RS232, mikrokontroler ATMega8535, dan lain-lain.

BAB III : PERANCANGAN ALAT

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

Pada bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisa data yang diperoleh dari pengujian alat yang dibuat.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari penelitian ini serta saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuatan tugas akhir ini.

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.

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.

PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN

TAMPILAN PC

SKRIPSI

CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN 120801023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

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 120801023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

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

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,

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

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.

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.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstrac vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 1

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitia 2

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Sistematika Penulisan 3

Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Mikrokontroler 5

2.2.1 Debit Sungai 5

2.1.1 Memori AVR ATMega8 6

2.1.2 Pin Pada Mikrokontroler ATMega8 7

2.1.3 Komunikasi Serial pada ATMega8 11

2.1.4 Arsitektur Mikrokontroler ATMega8 11

2.1.5 Kelebihan Mikrokontroler AVR ATMega8 12

2.2 Sensor Ultrasonik 14

2.2.1 Sensor Ultrasonik HC-SR04 15

2.3 RS232 to RS485 Converter 18

2.3.1 Komunikasi Serial RS232 18

2.3.2 Komunikasi Serial RS485 19

2.3.3 Kecepatan Transfer Data RS485 20

2.3.4 Topologi Jaringan RS485 21

2.3.5 Rangkaian Half Duplex pada RS485 21

2.3.6 Penjelasan Kaki IC Max 485 22

2.3.7 Pemrograman RS485 22

2.3.8 Kelebihan dan Kekurangan Komunikasi RS485 24

2.4 Buzzer 25 Bab 3. Perancangan Sistem

3.1 Diagram Blok Penelitian 26 3.2 Rancangan Sistem Kendali 26 3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 27 3.2.2 Rangkaian Sensor HC-SR04 28

3.2.3 Rangkaian Modem RS485 28

3.2.4 Rangkaian Power Supply 30

3.2.5 Rangkaian Buzzer 30

3.3 Komputer atau PC 31

3.4 Diagram Alir Sistem 32

Bab 4 Pengujian Alat dan Program

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 33

4.2 Pengujian Sensor 34

4.3 Pengujian Modul Interface RS485 36 4.4 Pengujian Tampilan Grafik dan Alarm pada PC 37

4.5 Pengujian Alat Keseluruhan 40

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 42

5.2 Saran 42

Daftar Pustaka 43

Lampiran 44

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 RS485 24

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

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 RS485 21

Gambar 2.12 Rangkaian RS485 dengan IC max485 21

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 SN75176 29

Gambar 3.5 Diagram Sinyal RS485 30

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 RS485 37 Gambar 4.3 Tampilan level air dan data dalam Ms. Excel 40

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran Judul Halaman

1. Listing Program dari seluruh sistem 44 2. Listing Program Visual Basic untuk menampilkan grafik level air

dan alarm pada PC 47

3. Gambar Alat 48

4. Gambar Alat Secara Keselurukan 51

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.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstrac vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 1

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitia 2

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Sistematika Penulisan 3

Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Mikrokontroler 5

2.2.1 Debit Sungai 5

2.1.1 Memori AVR ATMega8 6

2.1.2 Pin Pada Mikrokontroler ATMega8 7

2.1.3 Komunikasi Serial pada ATMega8 11

2.1.4 Arsitektur Mikrokontroler ATMega8 11

2.1.5 Kelebihan Mikrokontroler AVR ATMega8 12

2.2 Sensor Ultrasonik 14

2.2.1 Sensor Ultrasonik HC-SR04 15

2.3 RS232 to RS485 Converter 18

2.3.1 Komunikasi Serial RS232 18

2.3.2 Komunikasi Serial RS485 19

2.3.3 Kecepatan Transfer Data RS485 20

2.3.4 Topologi Jaringan RS485 21

2.3.5 Rangkaian Half Duplex pada RS485 21

2.3.6 Penjelasan Kaki IC Max 485 22

2.3.7 Pemrograman RS485 22

2.3.8 Kelebihan dan Kekurangan Komunikasi RS485 24

2.4 Buzzer 25 Bab 3. Perancangan Sistem

3.1 Diagram Blok Penelitian 26 3.2 Rancangan Sistem Kendali 26 3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 27 3.2.2 Rangkaian Sensor HC-SR04 28 3.2.3 Rangkaian Modem RS485 28 3.2.4 Rangkaian Power Supply 30 3.2.5 Rangkaian Buzzer 30

3.3 Komputer atau PC 31 3.4 Diagram Alir Sistem 32 Bab 4 Pengujian Alat dan Program

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 33

4.2 Pengujian Sensor 34

4.3 Pengujian Modul Interface RS485 36 4.4 Pengujian Tampilan Grafik dan Alarm pada PC 37 4.5 Pengujian Alat Keseluruhan 40 Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 42

5.2 Saran 42

Daftar Pustaka 43

Lampiran 44

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 RS485 24

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

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 RS485 21

Gambar 2.12 Rangkaian RS485 dengan IC max485 21

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 SN75176 29

Gambar 3.5 Diagram Sinyal RS485 30

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 RS485 37 Gambar 4.3 Tampilan level air dan data dalam Ms. Excel 40 Gambar 4.4 Pengujian keseluruhan sistem 42

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran Judul Halaman 1. Listing Program dari seluruh sistem 44 2. Listing Program Visual Basic untuk menampilkan grafik level air

dan alarm pada PC 47

3. Gambar Alat 48

4. Gambar Alat Secara Keselurukan 51

5. Rangkaian Lengkap Sistem 52