Pembuatan Alat Ukur Telemetri Curah Hujan Tipe Tipping Bucket Menggunakan Sensor Reed Switch Mikrokontroler Atmega8535 Berbasis Android

PEMBUATAN ALAT UKUR TELEMETRI CURAH HUJAN TIPE TIPPING BUCKET MENGGUNAKAN SENSOR REED SWITCH

MIKROKONTROLER ATMega8535 BERBASIS ANDROID

SKRIPSI

RIRIN SIANTURI 100801036

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PEMBUATAN ALAT UKUR TELEMETRI CURAH HUJAN TIPE TIPPING BUCKET MENGGUNAKAN SENSOR REED SWITCH

MIKROKONTROLER ATMega8535 BERBASIS ANDROID

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

RIRIN SIANTURI 100801036

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2015

PERSETUJUAN

Judul : Pembuatan Alat Ukur Telemetri Curah Hujan Tipe Tipping Bucket Menggunakan Sensor Reed Switch Mikrokontroler ATMega8535 Berbasis Android

Kategori : Skripsi Nama : Ririn Sianturi Nomor Induk Mahasiswa : 100801036

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Januari 2015

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Hendra Suwarta S,S.Kom. Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. NIP : 196508311990031001 NIP.196006031986011002

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

PERNYATAAN

PEMBUATAN ALAT UKUR TELEMETRI CURAH HUJAN TIPE TIPPING BUCKET MENGGUNAKAN SENSOR REED SWITCH

MIKROKONTROLER ATMega8535 BERBASIS ANDROID

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2015

RIRIN SIANTURI 100801036

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Pembuatan Alat Ukur Telemetri Curah Hujan Tipe Tipping Bucket Menggunakan Sensor Reed Switch Mikrokontroler Atmega8535 Berbasis Android.

Dalam penyelesaian skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan, petunjuk dan bantuan dari berbagai pihak yang sangat berarti dan berharga bagi penulis. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ucapkan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua yang tercinta bapak Albertus Sianturi dan ibu Murni Manurung serta abang dan adik-adik penulis “Roman Sianturi, Rosanti Sianturi, Rolando Sianturi, Rolanda Sianturi, Riski Sianturi, Risa Sianturi dan Reido Sianturi. Yang telah memberikan semangat, dukungan moril maupun material serta doa restunya. Penulis dengan segala kerendahan hati juga menghaturkan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. selaku pembimbing 1 yang telah memberikan banyak ide serta banyak pemikiran dalam pembuatan tugas akhir ini, yang telah banyak membimbing serta meluangkan waktunya untuk penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Hendra Suwarta S,S.Kom. selaku pembimbing 2 yang telah memberikan masukan dan nasihat kepada penulis serta telah bersedia meluangkan waktunya untuk penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Jurusan Fisika yang telah membierikan nasihat kepada penulis.

4. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Terima kasih atas ilmu dan bimbingannya selam ini semoga ilmunya akan selalu memberikan manfaat bagi banyak orang.

5. Terima kasih buat BMKG telah mendukung dalam penelitian penulis.

6. Saudara saudariku Physics Inside 2010 terima kasih untuk semua bantuan, dukungan, cerita dan pengalaman selama ini, kalian akan selalu dihati.

7. Kakak-kakak senior serta adik-adik di Fisika Universitas Sumatera Utara terima kasih atas semua dukungan dan bantuannya.

8. Terima kasih buat adikku Novi Aryanti Marpaung buat semangat dan masukan yang telah banyak membantu penulis.

9. Terima kasih buat Cell Group USU yang telah memberi dukungan dan doa sehingga penulis tetap semangat mengerjakan skripsi.

Akhir kata, besar harapan penulis semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak dan khususnya bagi perkembangan ilmu pengetahuan dibidang Fisika. Semoga Tuhan Yesus senantiasa menyertai jalan kita. Amin.

Medan, Januari 2015

PEMBUATAN ALAT UKUR TELEMETRI CURAH HUJAN TIPE TIPPING BUCKET MENGGUNAKAN SENSOR REED SWITCH

MIKROKONTROLER ATMega8535 BERBASIS ANDROID

ABSTRAK

Pemanfaatan hujan yang tepat dapat memberikan keuntungan yang banyak. Untuk itu diperlukan pemetaan wilayah curah hujan. Hal ini bertujuan agar dapat menentukan tingkatan siaga bencana untuk masing - masing daerah. Dalam pemetaan dibutuhkan alat untuk menghitung curah hujan yang turun. Mengingat curah hujan antara daerah satu dengan daerah lainnya berbeda-beda dan dapat terjadi setiap saat, oleh karena itu diperlukan alat yang dapat memantau curah hujan secara otomatis, realtime, dan mampu menyimpan data curah hujan di masing-masing daerah. Oleh karena itu diperlukan alat ukur curah hujan yang bekerja secara otomatis dan dapat menyimpan data curah hujan yang turun ke dalam sebuah database pada komputer, sehingga data curah hujan yang dihasilkan dapat dimanfaatkan secara optimal. Pada perancangan dan pembuatan sensor curah hujan ini, sensor yang dibuat adalah tipe Tipping Bucket dengan resolusi pengukuran 0,5 mm. Hasil pengukuran ditampilkan melalui PC dan aplikasi Android kemudian menggunakan mikrokontroler ATMega8535 dan sensor reed switch.

Kata Kunci: curah hujan, sensor reed switch, Tipping Bucket, Mikrokontroler ATMega8535

MAKING TELEMETRY MEASURE TOOL OF THE RAIN FALL TIPPING BUCKET TYPE USING A REED SWITCH SENSOR

MICROCONTROLLER ANDROID BASED ATMega8535

ABSTRACT

Using of the rain can give much profit. So, we need to map the rainfall. These things is purpose to make certain about preparing disastereach areas. In the maping needs a tool to count the rainfall. Considering the rainfall between the different area and could happen all the time, so that we need a tool who can observe the rainfall automatically and could save data of the rainfall in each areas. So that, needs a tool of the rainfall which working automatically and could save the data of the rainfall which fall into a database computer, optimally. Designing and making these sensor of the rainfall, sensor which is mode is Tipping Bucket type with measuring resolution of 0,5 mm. The result of the measuring is showed through a PC and Android application and than using microcontroller of ATMega8535 and reed switch sensor.

Keywords: rainfall, sensor reed switch, Tipping Bucket, microcontroller of ATMega8535

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Daftar isi vii

Daftar gambar ix

Daftar tabel x

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 Tinjauan Pustaka

2.1 Hujan 5

2.1.1 Pengertian Curah Hujan 5

2.1.2 Intensitas Curah Hujan 6

2.1.3 Penakar Hujan 7

2.2 Sensor Reed Switch 10

2.2.1 Pengertian Sensor Reed Switch 10 2.2.2 Prinsip Kerja Sensor Reed Switch 11 2.2.3 Karakteristik Sensor Reed Switch 12

2.2.4 Parameter Listrik 13

2.3 Mikrokontroler ATMega8535 14

2.4 Interface 16

2.5 Pemograman ATMega8535 dengan Bahasa C 16

2.6 Komputer Personal (PC) 17

2.7 Android 18

2.8 Visual Basic 6.0 18

BAB 3 Perancangan Sistem

3.1 Tempat Penelitian 21

3.2 Peralatan, Bahan dan Komponen 21

3.3 Prosedur Pembuatan Alat 22

3.5 Rancangan Sensor Penakar Hujan Otomatis

Tipe Tipping Bucket 24

3.6 Rancangan Rangkaian Mikrokontroler

ATMega 8535 25

3.7 Interface / Antarmuka 26

3.8 Personal Computer (PC) 27

3.9 Pengkoneksian PC dengan Android 28

3.10 Pembacaan Data di Komputer 30

BAB 4 Pengujian dan Analisa Data

4.1 Uji Perangkat Keras 31

4.2 Uji Sensor Tipping Bucket 32

4.3 Pembuatan Perangkat Lunak/Sensor 33

4.4 Penyimpanan Data 37

4.5 Perbandingan dengan Pengamatan Manual 38 BAB 5 Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 40

5.2 Saran 40

Daftar Pustaka 42

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penakar Hujan Observatorium (Obs) 8

Gambar 2.2 Penakar Hujan Wind-Shield 8

Gambar 2.3 Penakar Hujan Hellman 9

Gambar 2.4. Penakar Hujan Tipping Bucket 10

Gambar 2.5a Sensor Reed Switch 11

Gambar 2.5b Skema Sensor Reed Switch 11

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Sensor Reed Switch 12

Gambar 2.7 Mikrokontroler ATMega8535 14

Gambar 2.8 Pin pada IC 8535 15

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 23

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Reed Switch 25

Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum ATMega8535 26 Gambar 3.4 Rangkaian Interface ke Personal Computer 27 Gambar 3.5 Rangkaian Pengkoneksian PC ke Android 28 Gambar 3.6 Rangkaian Alir Program Pembacaan Curah Hujan 30

Gambar 4.1 Penakar Hujan Tipping Bucket 32

Gambar 4.2 Tampilan Awal Program Perekam Data Hujan 32

Gambar 4.3 Tampilan Total Curah Hujan 34

Gambar 4.4 Tampilan Intensitas Curah Hujan 35

Gambar 4.5 Tampilan Kategori Curah Hujan 36

Gambar 4.6 Data yang Tersimpan di dalam Komputer 37 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Pengamatan Curah Hujan secara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Parameter Listrik 13

Tabel 4.1 Pengujian Sensor Tipping Bucket 33

Tabel 4.2 Kategori Hujan berdasarkan Intensitas Curah Hujan

tiap 1 jam 36

Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Pengukur Penakar Curah Hujan

PEMBUATAN ALAT UKUR TELEMETRI CURAH HUJAN TIPE TIPPING BUCKET MENGGUNAKAN SENSOR REED SWITCH

MIKROKONTROLER ATMega8535 BERBASIS ANDROID

ABSTRAK

Pemanfaatan hujan yang tepat dapat memberikan keuntungan yang banyak. Untuk itu diperlukan pemetaan wilayah curah hujan. Hal ini bertujuan agar dapat menentukan tingkatan siaga bencana untuk masing - masing daerah. Dalam pemetaan dibutuhkan alat untuk menghitung curah hujan yang turun. Mengingat curah hujan antara daerah satu dengan daerah lainnya berbeda-beda dan dapat terjadi setiap saat, oleh karena itu diperlukan alat yang dapat memantau curah hujan secara otomatis, realtime, dan mampu menyimpan data curah hujan di masing-masing daerah. Oleh karena itu diperlukan alat ukur curah hujan yang bekerja secara otomatis dan dapat menyimpan data curah hujan yang turun ke dalam sebuah database pada komputer, sehingga data curah hujan yang dihasilkan dapat dimanfaatkan secara optimal. Pada perancangan dan pembuatan sensor curah hujan ini, sensor yang dibuat adalah tipe Tipping Bucket dengan resolusi pengukuran 0,5 mm. Hasil pengukuran ditampilkan melalui PC dan aplikasi Android kemudian menggunakan mikrokontroler ATMega8535 dan sensor reed switch.

Kata Kunci: curah hujan, sensor reed switch, Tipping Bucket, Mikrokontroler ATMega8535

MAKING TELEMETRY MEASURE TOOL OF THE RAIN FALL TIPPING BUCKET TYPE USING A REED SWITCH SENSOR

MICROCONTROLLER ANDROID BASED ATMega8535

ABSTRACT

Using of the rain can give much profit. So, we need to map the rainfall. These things is purpose to make certain about preparing disastereach areas. In the maping needs a tool to count the rainfall. Considering the rainfall between the different area and could happen all the time, so that we need a tool who can observe the rainfall automatically and could save data of the rainfall in each areas. So that, needs a tool of the rainfall which working automatically and could save the data of the rainfall which fall into a database computer, optimally. Designing and making these sensor of the rainfall, sensor which is mode is Tipping Bucket type with measuring resolution of 0,5 mm. The result of the measuring is showed through a PC and Android application and than using microcontroller of ATMega8535 and reed switch sensor.

Keywords: rainfall, sensor reed switch, Tipping Bucket, microcontroller of ATMega8535

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perubahan iklim secara global dapat mengakibatkan perubahan musim yang signifikan baik secara lokal, regional maupun global. Hal ini dapat mengakibatkan sulitnya dalam memprediksi cuaca dan iklim serta kapan awal musim terjadi. Sebagai contoh adalah musim hujan di Indonesia yang awal dan akhir musimnya selalu maju atau mundur dan porsi musim hujan yang lebih panjang dibandingkan dengan musim kemarau. Kondisi ini dipengaruhi oleh wilayah Indonesia yang sebagian besar berupa laut dan berada disekitar wilayah khatulistiwa. Kondisi tersebut mengakibatkan curah hujan di Indonesia yang tinggi yaitu berkisar antara 2000 sampai 3000 milimeter tiap tahunnya.

Hujan merupakan salah satu fenomena alam yang terdapat dalam siklus hidrologi dan sangat dipengaruhi iklim. Keberadaan hujan sangat penting dalam kehidupan, karena hujan dapat mencukupi kebutuhan air yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup. Namun disisi lain datangnya hujan dengan intensitas yang sangat tinggi yang tidak setimbang dengan kebutuhan akan terbuang percuma, bahkan dapat menyebabkan bencana. Oleh karena itu diperlukan pembangunan sistem yang berfungsi mengendalikan dan mengurangi resiko bencana yang mungkin terjadi di musim hujan serta dapat menyimpan dan mengontrol kebutuhan penyediaan air saat musim kemarau.

Dari uraian singkat di atas disimpulkan akan pentingnya data curah hujan untuk mengatur pengelolaan air dalam memenuhi kebutuhan hidup manusia. Mengingat curah hujan antara daerah satu dengan daerah lainnya berbeda-beda dan dapat terjadi setiap saat, oleh karena itu diperlukan alat yang

dapat memantau curah hujan secara otomatis, realtime, dan mampu menyimpan data curah hujan di masing-masing daerah. Oleh karena itu diperlukan alat ukur curah hujan yang bekerja secara otomatis dan dapat menyimpan data curah hujan yang turun ke dalam sebuah database pada komputer, sehingga data curah hujan yang dihasilkan dapat dimanfaatkan secara optimal.

Standar alat ukur curah hujan tipe Tipping Bucket dapat mengukur dengan resolusi terkecil 0,01 inchi atau sekitar 0,2 mm setiap jam. Selain itu, diharapkan resolusi dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Fitur ini sangat diperlukan agar alat lebih fleksibel mengingat karakteristik hujan antara daerah satu dengan daerah lain berbeda-beda.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana merancang dan membuat system elektronika untuk membaca gerakan mekanik sensor curah hujan agar dapat dideteksi oleh mikrokontroler ATMega8535

2. Bagaimana merancang dan membuat perangkat lunak sistem mikrokontroler ATMega8535 sebagai pembaca keluaran sensor, pengolah dan penyimpan data sementara, serta menampilkan pada PC secara realtime

3. Bagaimana merancang format penyimpanan data agar data tidak saling tumpang tindih saat dibaca oleh komputer

4. Bagaimana merancang sistem pengiriman data dari mikrokontroler ATMega8535 ke komputer agar data hasil pembacaan pada komputer tidak terjadi kesalahan

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penelitian ini, yaitu:

1. Sistem menggunakan mikrokontroller ATMega8535

3. Pemrograman yang diisi pada mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa C pada Software Code Vision AVR

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengukur curah hujan disuatu lokasi secara otomatis

2. Untuk membuat sistem pemantauan curah hujan yang ditampilkan melalui media PC dengan menggunakan smartphone dengan aplikasi Android

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian adalah:

1. Untuk mempermudah pengamat dalam melakukan pengamatan curah hujan 2. Diperoleh data intensitas curah hujan pada waktu kejadian tertentu

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka yang menjadi acuan dalam pembahasan dan cara kerja rangkaian.

Bab III Metodologi Penelitian

Bab ini berisikan tempat penelitian, peralatan, prosedur, diagram blok penelitian, diagram alir penelitian dan jadwal penelitian.

Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan pada penelitian ini. Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hujan

2.1.1 Pengertian Curah Hujan

Hujan adalah sebuah proses kondensasi uap air di atmosfer menjadi butir air yang cukup berat untuk jatuh dan biasanya tiba di permukaan. Hujan biasanya terjadi karena pendinginan suhu udara atau penambahan uap air ke udara. Hal tersebut tidak lepas dari kemungkinan akan terjadi bersamaan. Turunnya hujan biasanya tidak lepas dari pengaruh kelembaban udara yang memacu jumlah titik-titik air yang terdapat pada udara. Indonesia memiliki daerah yang dilalui garis khatulistiwa dan sebagian besar daerah di Indonesia merupakan daerah tropis, walaupun demikian beberapa daerah di Indonesia memiliki intensitas hujan yang cukup besar.

Curah hujan adalah jumlah air yang jatuh di permukaan tanah datar selama periode tertentu yang diukur dengan satuan tinggi milimeter (mm) di atas permukaan horizontal. Dalam penjelasan lain curah hujan juga dapat diartikan sebagai ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap dan tidak mengalir. Indonesia merupakan negara yang memiliki angka curah hujan yang bervariasi dikarenakan daerahnya yang berada pada ketinggian yang berbeda-beda. Curah hujan 1 (satu) milimeter, artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter.

Sementara jenis hujan berdasarkan butirnya dibedakan menjadi empat yakni: 1. Hujan gerimis: diameter butirannya kurang dari 0,5 mm

2. Hujan salju: terdiri dari kristal-kristal es yang suhunya berada dibawah 0° Celsius dan diameternya 6 cm

3. Hujan batu es: curahan batu es yang turun dalam cuaca panas dari awan yang suhunya dibawah 0° Celsius dan diameternya 1 cm

4. Hujan deras:curahan air yang turun dari awan dengan suhu diatas 0° Celsius dengan diameter ±7 mm

2.1.2 Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah lamanya curah hujan yang berlangsung pada saat tertentu dengan satuannya mm / (menit atau jam).

Jenis hujan berdasarkan intensitas curah hujan adalah:

1. Hujan Ringan dengan intensitas :0,1-5,0 mm/jam atau 5-20 mm/24 jam

2. Hujan Sedang dengan intensitas :5,0- 10,0 mm/jam atau 20-50 mm/24 jam

3. Hujan Lebat dengan intensitas :10,0-20 mm/jam atau 50-100 mm/24 jam

4. Hujan Sangat Lebat dengan intensitas :>20 mm/jam atau >100 mm/24 jam

5. Ttu (tidak terukur) :terjadi hujan tetapi tidak terukur

(dibawah 0,5 mm)

6. 0 :tidak terjadi hujan

2.1.3 Penakar Hujan

Curah hujan (presipitasi) merupakan salah satu aspek terpenting dalam bidang meteorology dan klimatologi. Dengan data-data yang didapat dari pengukuran curah hujan, kita dapat mengetahui pola cuaca yang terjadi di suatu daerah yang lingkupnya tidak terlalu luas misalnya wilayah kecamatan atau kabupaten. Secara umum, alat yang digunakan untuk mengukur curah hujan disebut penakar hujan atau istilah lainnya rain gauge (penakar hujan).

Satuan curah hujan yang umum digunakan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika adalah millimeter (mm). Jadi jumlah curah hujan yang diukur sebenarnya adalah tebal atau tingginya permukaan air hujan yang menutupi suatu area di permukaan bumi. Curah hujan 1 mm artinya dalam area 1 m2 ₍₁

meter persegi) pada tempat yang datar tertampung air setinggi 1 mm atau tertampung sebanyak 1 liter atau 1000 ml. (Iswanto. 2010)

Diperkirakan volume air hujan yang jatuh di seluruh dunia setiap tahunnya adalah sekitar 505.000 km3 dan sekitar 398,000 km3-nya jatuh di lautan. Jika dirata-ratakan, seluruh permukaan daratan di bumi mengalami curah hujan sekitar 1 meter (39 inci) dan di lautan sekitar 1,1 meter (43 inci).

Jenis-jenis penakar hujan:

1. Penakar Curah Hujan Observatorium (Obs)

Penakar hujan ini termasuk jenis penakar hujan non-recording atau tidak dapat mencatat sendiri. Bentuknya sederhana, terdiri dari :

 Sebuah corong yang dapat dilepas dari bagian badan alat

 Bak tempat penampungan air hujan

 Kaki yang berbentuk tabung silinder

 Gelas penakar hujan

Sebuah penakar hujan Obsevatorium mewakili luasan area datar sampai radius 5 km.

Gambar 2.1 Penakar Hujan Observatorium (Obs)

2. Penakar Hujan Biasa Tanah

Penakar hujan biasa tanah dimaksudkan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada permukaan tanah. Pada bagian tanah reservoir, terdapat tangkai yang digunakan untuk mengangkat penakar hujan jika akan dilakukan pembacaan. Tepat disekitar corong penakar hujan terdapat lapisan ijuk yang disusun pada lapisan kayu yang berbentuk lingkaran yang dimaksudkan untuk mengurangi percikan air hujan. Selain itu terdapat jaringan kawat / besi yang berbentuk bujur sangkar dan digunakan sebagai tempat berpijak ketika akan mengangkat lapisan ijuk dan penakar hujan. Pada kedua tepi / lapisan ijuk terdapat dua kaitan / pegangan untuk memudahkan mengangkatnya.

3. Penakar Hujan Dengan Wind-Shield

Pemasangan Wind-Shield pada penakar hujan dimaksudkan untuk meniadakan angin putar, sehingga angin yang bertiup melewati corong sedapat mungkin menjadi horizontal.

4. Penakar Hujan Hellman

Penakar hujan jenis Hellman termasuk penakar hujan yang dapat mencatat sendiri. Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung tempat pelampung. Air ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat (naik keatas). Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannya selalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada pias yang diletakkan / digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh, pena akan mencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewati puncak lengkungan selang gelas, air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung dan tangki pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias merupakan garis lurus vertikal. Dengan demikian jumlah curah hujan dapat dhitung / ditentukan dengan menghitung jumlah garis-garis vertikal yang terdapat pada pias.

Gambar 2.3 Penakar Hujan Hellman

5. Penakar Hujan Tipping Bucket

Bertujuan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada periode dan tempat-tempat tertentu. Pada bagian muka terdapat sebuah pintu untuk mengeluarkan alat pencatat, silinder jam dan ember penampung air hujan. Jika dilihat dari atas, ditengah-tengah dasar corong terdapat saringan kawat untuk mencegah benda-benda memasuki ember (bucket).

Pada prinsipnya jika hujan turun, air masuk melalui corong besar dan corong kecil, kemudian terkumpul dalam ember (bucket) bagian atas (kanan). Jika air yang tertampung cukup banyak menyebabkan ember bertambah berat, sehingga dapat menggulingkan ember kekanan atau kekiri, tergantung dari letak ember tersebut. Pada waktu ember terguling, penahan ember ikut bergerak turun naik. Penahan ember mempunyai dua buah tangkai yang berhubungan dengan roda bergigi. Gerakan turun naik penahan ember menyebabkan kedua tangkainya bergerak pula dan bentuknya yang khusus dapat memutar roda bergigi berlawanan dengan arah perputaran jarum jam. Perputaran roda bergigi diteruskan ke roda berbentuk jantung. Roda yang berbentuk jantung mempunyai sebuah per yang menghubungkan kedua pengatur kedudukan pena yang letak ujungnya selalu bersinggungan dengan tepi roda. Perputaran roda berbentuk jantung akan menyebabkan kedudukan pena bergerak sepanjang tepi roda.

Gambar 2.4 Penakar Hujan Tipping Bucket

2.2 Sensor Reed Switch

2.2.1 Pengertian Sensor Reed Switch

Reed Switch adalah sebuah saklar listrik yang dioperasikan oleh medan magnet. Benda ini ditemukan di Bell Telephone Laboratories pada tahun 1936 oleh WB Ellwood. Bagiannya terdiri dari sepasang kontak logam mengandung

besi dalam amplop tertutup rapat dalam kaca. Dalam keadaan biasa kontak terbuka, kotak akan menutup ketika medan magnet terdeteksi. Setelah medan magnet ditarik dari saklar, saklar reed akan kembali ke posisi semula.

Gambar 2.5a Sensor Reed Switch

Gambar 2.5b Skema Sensor Reed Switch

2.2.2 Prinsip Kerja Sensor Reed Switch

Reed switch atau sensor magnet berfungsi untuk mendeteksi gerakan dari penggerak silinder naik, turun atau maju, mundur. Cara kerja dari sensor ini adalah ketika ada medan magnet mengenai bagian depan sensor, maka sensor akan bekerja sehingga menghubungkan kontaknya, medan magnet ini terdapat dari bagian dalam silinder sebelah atas dan bawah kemudian posisi sensor nempel dengan badan silinder pada saat silinder bergerak naik atau turun maka akan ada medan magnet yang mengenai reed switch.

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Sensor Reed Switch

2.2.3 Karakteristik Sensor Reed Switch

1. Tarik In (PI) - adalah titik di mana kontak saklar buluh dekat 2. Drop out (DO) adalah titik di mana saklar kontak buluh terbuka 3. Sebagian besar perusahaan mengukur saklar buluh di Ampere Turns

(AT). Universal milliTesla (mT) adalah unit pengukuran magnetik yang diterima secara umum.

4. Tarik-in dan Drop-out adalah poin disebut ketika kontak dekat dan terbuka. AT atau mT menunjukkan kekuatan relatif magnet pada pembukaan dan penutupan poin. Kemudian sangat mudah untuk menentukan penutupan dan pembukaan titik di kejauhan untuk aplikasi tertentu

2.2.4 Parameter Listrik

Spesifikasi Nilai

Rated Power (Watt) 0 sampai 100

Switching Tegangan (Volt-DC/AC) 0 sampai 200 Breakdown Voltage (Volt-DC) 200 sampai 15.000

Switching Current (Amps) 0-2,0

Carry Current (Amps) 0-15,0

Temperatur (0C) -55 sampai 150

Isolasi Resistance (Ohm) hingga 10E15

Waktu operasi (milidetik) <1.0

Rilis Waktu (mikrodetik) <50

Kapasitansi (pikofarad) 0.2

2.3 Mikrokontroler ATMega8535

Gambar 2.7 Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang telah dilengkapi dengan memori, IO, dan peripheral dalam satu chip. (Lingga. 2006)

Sebagian Fitur ATMega8535 - mikrokontroler AVR 8 bit

- program memori : 8 KB flash memory - 512 byte SRAM

- 2 buah timer 8 bit, 1 buah timer 16 bit - 4 port I/O, masing-masing 8 bit - ADC 10 bit, 8 channel

- PWM, 4 channel - interrupt external - USART

- Watchdog timer

- In system programming dengan SPI

ATMega8535 Pin Out

Gambar 2.8 Pin pada IC 8535

- IC ATMega8535 merupakan IC 40 pin

- PA,x PBx, PCx, PDx merupakan port I/O. Selain sebagai port I/O, beberapa pin dari port tersebut juga punya fungsi tambahan, ditunjukkan

dengan tanda kurung ‘( … )’ misalnya PA0 juga berfungsi sebagai

masukan ADC0 (channel 0) - VCC,AVCC terhubung ke 5 V

- GND terhubung ke 0 V

- Pin Reset digunakan untuk mereset mikro. Bersifat aktif rendah - Pin XTALx terhubung ke kristal dan kapasitor

- Selengkapnya baca di datasheet

2.4 Interface

Antarmuka (Interface) merupakan mekanisme komunikasi antara pengguna (user) dengan sistem. Antarmuka (Interface) dapat menerima informasi dari pengguna (user) dan memberikan informasi kepada pengguna (user) untuk membantu mengarahkan alur penelusuran masalah sampai ditemukan suatu solusi.

Interface berfungsi untuk menginput pengetahuan baru ke dalam basis pengetahuan sistem pakar (ES), menampilkan penjelasan sistem dan memberikan panduan pemakaian sistem secara menyeluruh / step by step sehingga pengguna mengerti apa yang akan dilakukan terhadap suatu sistem. (Afgianto. 2002)

2.5 Pemograman ATMega 8535 dengan Bahasa C

Bahasa C adalah bahasa pemograman yang dapat dikatakan berada pada bahasa pemograman tingkat rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin). Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun 1972. C adalah bahasa pemigraman terstruktur, yang membagi program dalam bentuk blok. Tujuannya adalah untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program yang ditulis dengan menggunakan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa program lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C yaitu berupa standar ANSI (American National Standart Institut) yang dijadikan acuan oleh para membuat kompiler.

Pengembangan sebuah sistem menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL menggunkan software AVR STUDIO dan Code Vision AVR. AVR STUDIO merupakan software yang digunakan untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi yang sangat lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program,

kompilasi, simulasi dan download program ke IC mikrokontroller AVR. Sedangkan CodeVisionAVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapat ditulis dengan menggunakan bahasa C, CodeVision memiliki IDE (Integrated Development Environment) yang lengkap, dimana penulisan program, compile, link, pembuatan code mesin (assembler) dan download program ke chip AVR dapat dilakukan dengan CodeVision, selain itu ada fasilitas terminal, yaitu melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah diprogram. Proses download program ke IC mikrokontroler AVR dapat menggunakan System Programmable Flash on-Chip mengizinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.

Sedangkan Code Vision AVR merupakan software C-cross Complier, dimana program dapat ditulis dalam bahasa C, CodeVision memiliki IDE (Integrated Development Environment) yang lengkap dimana penulis program, compile, link, pembuatan kode mesin (assembler) dan download program ke chip AVR dapat dilakukan dengan menggunakan Code Vision, selain itu ada fasilitas terminal, yaitu melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah diprogram. Proses download program ke IC mikrokontroler AVR dapat menggunakan System Programmable Flash On. Chip mengizinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.

2.6 Komputer Personal (PC)

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata komputer semula dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

2.7 Android

Beberapa tahun belakangan ini istilah Android sering sekali kita dengar, baca maupun kita lihat. Pada umumnya istilah Android sering dikaitkan dengan Ponsel, Smartphone dan Tablet.

Penemu Android adalah Andy Rubin yang lahir pada tanggal 22 Juni 1946 di New Bedford, Amerika Serikat. Andy Rubin bersama-sama dengan Rich Miner, Nick Sears, dan Chris White mendirikan Android.inc dan apada Juli 2005 dibeli oleh Google.

Pengertian Android adalah sistem operasi berbasis Linux yang dipergunakan sebagai pengelola sumber daya perangkat keras, baik untuk Ponsel, Smartphone dan juga PC Tablet.

2.8 Visual Basic 6.0

Visual Basic pada dasarnya adalah sebuah bahasa pemograman komputer. Bahasa pemograman adalah perintah-perintah atau instruksi yang dimengerti oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas tertentu. Visual basic juga sering disebut sebagai sarana (tool) untuk menghasilkan program-program aplikasi berbasis Windows. Beberapa kemampuan atau manfaat dari Visual Basic diantaranya seperti:

 Untuk membuat program aplikasi berbasis Windows.

 Untuk membuat objek-objek pembantu program seperti misalnya kontrol ActiveX, file Help, apliksi Internet, dan sebagainya.

 Menguji program (debugging) dan menghasilkan program akhir berakhiran EXE yang bersifat executable, atau dapat langsung dijalankan.

Pada dasarnya, kode pemograman adalah instruksi-instruksi yang ditulis oleh programmer yang memerintahkan aplikasi untuk melakukan tugas tertentu, seperti melakukan tugas tertentu, seperti misalnya melakukan perhitungan,

memanipulasi data, membuka dan menjalankan aktivitas tertentu, merespon input dari user, menghasilkan keluaran, dan sebagainya. Program pada Visual Basic berfungsi menyatukan kontrol-kontrol yang ada didalam aplikasi. (Kurniadi,1999)

Data adalah nilai mentah yang tidak memiliki arti jika berdiri sendiri, data pada Visual Basic dianggap sebagai nilai-niai yang bisa dimanipulasi dalam pembuatan program. Data dan program saling berkaitan erat. Data adalah nilai yang dibutuhkan oleh aplikasi (misalnya nama, alamat, tanggal lahir dan sebagainya), sedangkan program adalah instruksi yang digunakan untuk memanipulasi data tersebut (misalnya menyimpan data, menghitung data, dan sebagainya). Keduanya adalah unsur-unsur utama di dalam membuat program aplikasi yang sempurna.

Variabel adalah tempat untuk menimpan nilai-nilai atau data-data secara sementara pada aplikasi Visual Basic. Variabel sifatnya tidak tetap artinya, isinya bisa berubah-ubah. Variabel digunakan untuk menyimpan data-data untuk perhitungan, pengubahan properti, penentuan nilai dan sebagainya. Isi variabel bisa berubah-ubah dari waktu ke waktu sesuai kebutuhan, sehingga variabel dapat juga diibaratkan seperti kotak penyimpanan.

2.9 VNC (Virtual Network Connection)

VNC (Virtual Network Connection) adalah software yang dapat di gunakan untuk meremot atau melihat (memantau) aktivitas kerja dan berinteraksi dengan satu komputer melalui komputer lain dalam jaringan lokal maupun internet. Tujuan dari membangun VNC ini sendiri adalah untuk mempermudah dalam pengawasan atau memonitoring sistem kerja. Salah satu cara menghubungkan komputer server dan client yang memiliki OS berbeda dengan cara metode eksperimental yaitu komputer server bersistem operasi Linux dapat di kontrol oleh komoputer client yang bersistem operasi Windows. Sehingga semua program yang ada di komputer server dapat di sharing ke komputer client yang bersistem

operasi Windows. VNC ini sendiri menggunakan protocol yang sederhana berbasiskan RFB (Remote Frame Buffer). VNC ini tersedia di sistem operasi Linux dan MS Windows.

VNC ini bersifat cross-platform dimana software ini dapat di gunakan untuk komputer dengan sistem operasi yang berbeda. Misalnya menggunakan VNC untuk meremot komputer dengan OS Windows Vista melalui Ubuntu Linux. Keungulan VNC di bandingkan dengan software lainnya :

1. Multi platform, server ini dapat di gunakan dengan baik di lingkungan Windows,Linux,Beos,Macintos, Unix dll. Dan penggunaanya pun juga dapat dilakukan secara koontas platform. VNC client dan VNC Server saling di akses misalnya dari sistem Windows ke sistem Linux maupun sebaliknya.

2. Client-server. Terdiri dari apikasi server dan client dan harus di instal di kedua sisi.

3. HTTP support. VNC dapat di akses menggunakan default port 5900 atau 5901.untuk TCP maupun port 5800 atau 5801 untuk HTTP. Jadi sebuah VNC server juga dapat diakses oleh VNC client menggunakan sebuah browser seperti Mozilla Firefox, Opera, dan Internet Explorer dengan menggunakan java aplet.

4. Transparan. Apabila sebuah komputer Windows dipasang VNC server, akan muncul sebuah icon kecil logo VNC di sebelah kanan taskbar yang akan berubah warna apabila komputer tersebut sedang diakses. VNC juga mengharuskan pengguna memasang password untuk bisa diaktifkan. Sebelum password dipasang, ia tidak akan mau bekerja.

5. Across internet. Cukup dengan mengetahui nomor IP address dan password VNC tujuan maka pengguna dapat memperlakukannya menjadi program semacam PC Anywhere untuk mengontrol komputer dari jarak jauh melalui internet.

6. Open Source. C bersifat Open Source dengan lisensi GPL (General Publick License). Dalam arti, pengguna bisa dengan leluasa menggunakan dan mendistribusikannya

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian

Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Wilayah I Medan.

3.2 Peralatan, Bahan dan Komponen 3.2.1 Peralatan

1. Bor

2. Pisau Akrilik 3. Tang Jepit 4. Tang Potong 5. Obeng 6. Solder

7. Penghisap Timah 3.2.2 Bahan

1. Kabel 2. PCB 3. Akrilik 4. Magnet 5. Wadah 6. Lem Akrilik 7. Baut dan Mur 8. Timah

9. Double Tip 3.2.3 Komponen

1. ATMega8535 2. Kristal 4MHz 3. Regulator L7805

4. Kapasitor 220 mF 5. Dioda

6. PIN Konektor

7. Resistor 10K ; 0,22 Ω

8. Sensor Reed Switch

3.3 Prosedur Pembuatan Alat

1. Dipersiapkan peralatan, bahan dan komponen

2. Dipotong akrilik membentuk dua persegi panjang sebagai penyangga dan jungkitan segitiga sebagai penakar curah hujan

3. Disambungkan jungkitan antara dua penyangga 4. Dipasang magnet pada samping jungkitan

5. Dirangkai dua buah sensor dan resistor 0,22 Ohm pada PCB kemudia dipasang pada tiang penyangga sejajar dengan posisi magnet

6. Dibuat rangkaian sistem minimum ATMega8535 sesuai dengan skematik rangkaian sebagai berikut:

14 15 ATMega 8535 +5 V 10 Vcc SEN SOR R EED SWITC H SEN S OR R EED SWITC H 0,22 Ohm 0,22 Ohm 9 Reset 10K GND 12 13 11 R1 XTAL1 XTAL2 PD0 PD1 GND PB0 1 220 nF C1 16 17 18 19 20 21 3 4 2 5 6 7 8 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 AVCC AGND AREF PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 Jungkitan yang memiliki magnet T T C on ve rt er U SB

7. Dihubungkan sensor dengan rangkaian sistem minimum ATMega8535 pada kaki 1 (PB0)

8. Dihubungkan rangkaian sistem minimum ATMega8535 dengan TTL-USB Converter pada kaki 14 (TxD) dan 15 (RxD)

3.4 Rancangan Alat

Rangkaian penakar curah hujan otomatis tipe Tipping Bucket terdiri dari sensor reed switch, rangkaian sistem minimum ATMega8535, interface RS 232, laptop (PC) dan smartphone Android. Rancangan penakar hujan otomatis tipe Tipping Bucket berbasis Android ditunjukkan pada diagram blok sistem berikut:

Sensor Reed Switch

Mikrokontroler

Atmega 8535 RS -232 PC

Wi-fi Jungkitan yang

memiliki magnet

Smartphone Andorid

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem

Prinsip dasar kerja penakar hujan otomatis tipe Tipping Bucket ini adalah mendeteksi magnet yang mengenai bagian depan sensor, maka sensor akan bekerja sehingga menghubungkan kontaknya. Hasil deteksi akan dikirim ke mikrokontroler untuk diproses / diolah agar didapat sinyal dari hasil deteksi setelah diproses akan dikirim secara interface dalam bentuk USB. Dari USB data curah hujan yang diolah melalui rangkaian dan dapat ditampilkan pada layar monitor serta disimpan kedalam media penyimpanan pada laptop/PC apabila

terjadi hubungan dengan jaringan Portable Wi-Fi Hotspot dengan program bantu koneksi desktop dengan android dapat dilakukan.

3.5 Rancangan Sensor Penakar Hujan Otomatis Tipping Bucket

Sensor yang digunakan sebagai pengukur curah hujan adalah reed switch. Pada penelitian ini hanya digunakan satu penampung air yang diletakkan diatas jungkitan. Jungkitan pada penampung ini memiliki dua sisi yaitu kanan dan kiri, kemudian ada magnet dipasang pada bagian atas jungkitan untuk mendekatkan ke sensor dan dipasang dua sensor reed switch. Kemudian Pin 1 (PB0) di setting

tegangannya menjadi 5 Volt. Cara kerja sensor adalah ketika jungkitan disisi kiri diisi oleh air hujan

sampai 20 ml maka jungkitan akan jatuh kesebelah kiri dan magnet mendekat ke sensor sebelah kiri sehingga kondisi saklar terhubung. Maka terjadi perubahan tegangan saat kondisi saklar terhubung karena ketika saklar terhubung maka tegangan 5 V pada Pin 1 (PB0) menjadi terhubung ke ground sehingga logika Pin 1 (PB0) menjadi nol dan arus yang dialirkan relatif kecil yaitu 5 mA. Proses tersebut akan dihitung menjadi 1 jungkitan. Setelah air hujan jungkitan disisi kiri jatuh, maka jungkitan disisi kanan langsung diisi oleh air hujan sampai 20 ml maka jungkitan akan jatuh kesebelah kanan dan magnet mendekat ke sensor sebelah kanan sehingga kondisi saklar terhubung. Proses tersebut dihitung menjadi jungkitan ke 2 dan seterusnya. Logika tersebut yang dibaca oleh Pin 1 (PB0), jika Pin 1 (PB0) 5 V maka kondisi saklar tidak terhubung dan jika Pin 1 (PB0) nol maka kondisi saklar terhubung.

Mikrokontroler membaca gerakan dari jungkitan curah hujan yang

dideteksi oleh sensor dan mengirim data pada PC berupa karakter ascii “D”.

Semakin banyak gerakan yang dideteksi sensor dari jungkitan curah hujan maka semakin banyak data yang dikirim ke PC.

Jungkitan yang memiliki

magnet _{PIN 1 (PB0)}

0,22 Ohm

0,22 Ohm Reed Switch Reed Switch

GND

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Reed Switch

3.6 Rancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AVR yaitu Atmega 8535. Mikrokontroler diprogram untuk membaca sensor yaitu sensor curah hujan dan mengirim data pada komputer server (PC) melalui port serial. Input mikrokontroler untuk sensor curah hujan terhubung pada pin 1 (PB0) yaitu masukan untuk membaca kondisi saklar terhubung atau tidak. Fungsi mikrokontroler pada rangkaian ini adalah membaca logika Pin 1 (PB0) ketika logika high atau logika low. Jika Pin 1 sama dengan nol (high) maka kondisi saklar terhubung dan jika Pin 1 sama dengan satu (low) maka kondisi saklar tidak terhubung.

Kristal pada pin 12 dan 13 berfungsi sebagai masukan clock external dengan frekuensi tertentu. Resistor 10K pada pin 9 berfungsi sebagai reset pada saat sistem diaktifkan. Mikrokontroler diprogram dengan bahasa C dengan menggunakan editor CodeVision AVR versi.2.0.3.

Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum ATMega8535

3.7 Interface / Antarmuka

Rangkaian interface USB TTL berfungsi sebagai perantara sinyal komunikasi data serial antara mikrokontroler dengan PC. Dimana output PC

1 4 1 5

A T M e g a 8 5 3 5

+ 5 V

1 0 V c c

9 R eset 1 0 K

G N D

1 2

1 3

1 1

X T A L 1

X T A L 2 P D 0 P D 1 P B 0

1

2 2 0 n F

C 1 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 3 4 2 5 6 7 8 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0

P B 1 P B 2 P B 3 P B 4 P B 5 P B 6

P B 7 P D 2

P D 3 P D 4 P D 5 P D 6 P D 7 P A 7 P A 6 P A 5 P A 4 P A 3 P A 2 P A 1 P A 0 A V C C

A G N D A R E F

P C 0 P C 1 P C 2 P C 3 P C 4 P C 5 P C 6 P C 7 R 1

D a ri S e n s o r

K e T T L U S B C o n v e rte r

R x T x

protokol serial TTL sehingga dibutuhkan antarmuka atau interface agar komunikasi data dapat dilakukan. Output port serial mikrokontroler terdapat pada pin 15 yaitu port TxD dimana mikrokontroler mengeluarkan data serial sedangkan input port serial pada mikrokontroler berada pada pin 14 atau pin RxD yang merupakan masukan serial mikrokontroler.

1 2 3 4 +5 V

Vcc

GND TTL-USB CONVERTER

5 V 14

USB PORT

PERSONAL COMPUTER

15

Gambar 3.4 Rangkaian Interface ke Personal Computer

3.8 Personal Computer (PC)

Yang dimaksud personal computer adalah sebagai perangkat komputer jenis IBMPC yang menggunakan OS Microsoft Windows personal computer dapat berupa komputer dekstop maupun laptop. Personal computer menyediakan pelayanan atau service tertentu yang berjalan di jaringan, baik jaringan internet ataupun intranet sehingga dapat diakses dari lokasi lain. Fungsi personal computer pada rancangan ini adalah sebagai pemproses data sensor menjadi output visual dan menampilkannya pada desktop atau monitor. Selain itu personal computer juga sebagai media untuk koneksi wireless dengan perangkat lain misalnya ponsel pintar. Pada personal computer diprogram sebuah aplikasi dengan menggunakan bahasa pemprograman Visual Basic versi 6.0 yaitu program untuk membaca data yg dikirim oleh rangkaian sensor dan memprosesnya,

Sekaligus menampilkannya pada monitor. 3.9 Pengkoneksian PC dengan Android

Untuk pengkoneksian PC dan Android membutuhkan dua buah aplikasi, yaitu aplikasi VNC server yang diinstall di ponsel Android, dan aplikasi VNC Client yang diinstal di PC. Software dapat diunduh di Google Play dan Play Store salah satu aplikasi VNC Server dalam platform android adalah VNC Server, dan untuk VNC Client yang diinstal di PC, dapat menggunakan Real VNC Viewer. Adapun langkah-langkah menjalankan VNC adalah sebagai berikut:

1. Pastikan komputer dan Android terkoneksi, dapat menggunakan wireless tethering pada android dan meng-connect-kan PC pada Wi-Fi tersebut dan dapat saling berkomunikasi.

2. Dijalankan Droid VNC Server pada Android, dan lihat alamat IP dan Port nya. Password dapat diganti pada bagian setting untuk membatasi siapa saja yang boleh memantau perangkat .

3. Dijalankan Ultra VNC Viewer pada PC, buat koneksi VNC dengan memasukkan IP, port, dan password.

PERSONAL COMPUTER

WI-FI

SMARPHONE ANDROID

Gambar 3.5 Rangkaian Pengoneksian PC ke Android Adapun tahap-tahap yang perlukan dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Diinstal VNC Viewer pada perangkat android.

2. Diaktifkan PC sebagai server dengan mengklik [All Programs] > [RealVNC] > [VNC Server User Mode] > [Run VNC Server].

3. Selanjutnya pada kotak setting yang muncul, diberikan password pada akses yang masuk sebagai pengaman. Pilih [Authetication] > [VNC Password Authentication] > [Configure], lalu masukkan password yang diinginkan. Untuk melihat alamat IP 29ias29ter untuk diakses via ponsel, diarahkan pointer ke ikon VNC yang muncul di 29ias29t tray (sudut kanan bawah layar pada windows).

4. Untuk menjalankan aplikasi pada perangkat Android akan dihadapkan langsung pada menu setting. Masukkan nama setting baru di “Nickname”. Masukkan password yang telah dibuat di RealVNC yang ada di PC di kotak

“Password”. Masukkan alamat IP yang muncul di system tray PC, ke kotak

isian “Address”. Untuk “Port”, maka akan dapat dilihat dengan 29ias29t klik

ikon VNC di system tray, lalu klik tab [Connection].

5. Di klik [Connect]. Kemudia dipilih resolusi layar PC yang akan ditampilkan di perangkat android pada opsi menu “Color Format”. Agar tidak terlalu berat, dipilih 64 color (1bpp). Lalu di centang opsi Local mouse pointer dan juga opsi Force full-screen agar layar PC tampil penuh di layar perangkat android.

6. Layar 29ias29ter akan tampil pada perangkat android dan 29ias mengontrol desktop PC dengan beberapa metode. Aktifkan mouse dengan menekan tombol menu lalu mentap Mouse @ dari menu yang munculbisa dipilih“Input

Mode” dan pilih teknik memasukkan data dan mengontrol desktop dari

3.10 Pembacaan Data di Komputer

Pada penelitian ini program / aplikasi dibuat dengan bahasa pemograman tingkat tinggi (High Level Language) yaitu Visual Basic 6.0, dengan alasan penggunaan program ini relatif lebih mudah, karena menyerupai bahasa komunikasi sesama manusia. Berikut ini merupakan diagram alir dari program pengelolahan data, penampilan data, hingga penyimpanan data pada hardisk.

START

PENGOLAHAN DATA CURAH HUJAN

SIMPAN DATA

END INISIALISASI/

PERSIAPAN

BACA SENSOR REED SWITCH

TAMPILKAN KE LAYAR

PENGUKURAN CURAH HUJAN

LAGI

TELEMETRI ( ANDROID)

Ya

Tidak ?

Gambar 3.4 Diagram Alir Program Pembacaan Curah Hujan BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Uji Perangkat Keras

Perangkat keras yang dibuat pada penelitian ini adalah penakar curah hujan otomatis Tipping Bucket. Bahan dasar alat ini berasal dari susu kaleng 750 gram dan aklirik (plastik kaca).

Sensor curah hujan menggunakan reed switch dimana keluarannya berupa pulsa digital. Untuk membaca pulsa ini digunakan satu buah interupsi untuk membaca adanya pulsa dari sensor reed switch. Interupsi mikrokontroler digunakan karena kemampuannya dalam merespon pulsa digital dengan cepat. Pengujian ini, dilakukan dengan cara mengisi bejana dengan air kemudian sensor (bejana goyang) akan bergoyang yang mengakibatkan perubahan yang akan di deteksi oleh interupt pada mikrokontroler. Selanjutnya hasil pembacaan ditampilkan pada LCD. Pembacaan tersebut kemudian dibandingkan dengan penghitungan manual.

Gambar berikut ini merupakan bagian dalam dari Tipping Bucket yang berbahan dasar susu kaleng 750 gram. Prinsip alat ini yaitu air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm akan berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercatat pada pias atau menggerakkan counter (penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan 0,5 mm adalah tinggi hujan yang terjadi.

Gambar 4.1 Penakar Hujan Tipping Bucket

4.2 Uji Sensor Tipping Bucket

Proses pengujian sensor dilakukan dengan cara meneteskan sejumlah air kedalam jungkitan Tipping Bucket menggunakan suntikan. Pengujian ini dilakukan sebanyak 25 kali dengan tujuan untuk mendapatkan nilai yang lebih akurat. Berikut tabel pengujian sensor Tipping Bucket:

Tabel 4.1 Pengujian Sensor Tipping Bucket

Ulangan Volume Air (ml) Tinggi Hujan (mm)

1 20 0,5

2 19,9 0,5

3 19,9 0,5

4 19,9 0,5

5 20 0,5

6 19,8 0,5

7 20 0,5

8 19,9 0,5

9 20 0,5

10 20 0,5

11 19,9 0,5

12 20 0,5

13 20 0,5

14 19,8 0,5

15 20 0,5

16 20 0,5

17 19,8 0,5

18 19,9 0,5

19 20 0,5

20 20 0,5

21 20 0,5

22 19,9 0,5

23 20 0,5

24 19,9 0,5

25 20 0,5

Rata-Rata 20 0,5

Dari beberapa kali pengujian diatas nilai volume air yang dapat dijungkitkan oleh Tipping Bucket memiliki nilai yang tidak begitu jauh yaitu sebesar 20 ml atau 0,5 mm.

Bahasa program yang digunakan pada pembuatan aplikasi perekam data hujan otomatis ini adalah Microsoft Visual Basic 6.0. Bahasa pemograman ini mudah digunakan karena perintah-perintah yang dipakai hampir sama dengan bahasa percakapan sehari-hari. Berikut ini adalah contoh tampilan yang muncul ketika program pertama kali dieksekusi.

Gambar 4.2 Tampilan Awal Program Perekam Data Hujan

Program perekam data hujan otomatis ini memiliki beberapa bagian khusus diantaranya nilai total curah hujan dalam satu hari, nilai intensitas curah hujan tiap jam dan rata-ratanya tiap hari, nilai intensitas curah hujan tiap jam yang dilengkapi dengan jam kejadian, kategori dari kejadian hujan, nilai hujan maksimum dan kejadiannya dan grafik intensitas curah hujan per jam. Kelemahan dari aplikasi ini adalah aplikasi dan data dijalankan menggunakan komputer atau laptop sehingga perangkat tersebut harus tetap hidup selama 24 jam. Jiak terjadi masalah pada listrik maka pengamatan dan pencacatatan data akan terhenti hingga komputer aktif kembali.

Bagian pertama adalah total curah hujan, pada bagian ini akan ditampilkan nilai curah hujan secara akumulatif dalam 1 jam (24 jam).

Gambar 4.3 Tampilan Total Curah Hujan

Intensitas curah hujan merupakan jumlah curah hujan persatuan waktu, pada aplikasi ini waktu ditentukan selama 60 menit, sehingga nilai intensitas curah hujannya adalah besaran hujan tiap 60 menit. Pada tampilan di atas setiap hasil dari intensitas curah hujan di kali 0,01 agar sesuai dengan intensitas yang telah ditentukan.

Kategori hujan merupakan pernyataan kuantitatif dari nilai intensitas curah hujan. Nilai tersebut telah ditentukan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika dengan tujuan untuk mempermudah memahami dari nilai kuantitatif tersebut. Pada penelitian ini kategori hujan yang digunakan dengan waktu pada nilai intensitas curah hujan yaitu 1 jam.

Berikut klasifikasi dari kategori hujan disesuaikan dengan jumlah curah hujannya:

Tabel 4.2 Kategori Hujan berdasarkan Intensitas Curah Hujan tiap 1 jam

Tingkatan Intensitas

Ringan 0,1-5,0 mm/jam

Sedang 5,0- 10,0 mm/jam

Lebat 10,0-20 mm/jam

Sangat Lebat :>20 mm/jam

Berikut contoh tampilan kategori hujan:

4.4 Penyimpanan Data

Data hasil pengamatan akan disimpan kedalam hardisk tiap 1 jam sekali, data tersimpan dalam file dengan menggunakan Microsoft Office Excel dengan nama file sesuai dengan nomor urut grafik yang muncul, sehingga dalam satu hari akan terbuat satu file baru.

Gambar berikut merupakan contoh file yang tersimpan dalam hardisk:

4.5 Perbandingan dengan Pengamatan Manual

Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Pengukur Penakar Curah Hujan Manual dan Otomatis

Pada tabel perbandingan hasil pengamatan yang dilaksanakan dengan menggunakan alat konvensional, dalam hal ini adalah alat penakar hujan tipe Observatorium (Obs), terlihat bahwa data yang diperoleh hampir mendekati sama. Hanya terdapat beberapa hasil pengukuran dengan selisih yang sedikit. Hal itu disebabkan perbedaan sensitifitas antara penakar hujan tipe Observatorium (Obs) dengan otomatis tipe Tipping Bucket.

Hasil pengujian pada alat pengukur curah hujan Tipping Bucket dianggap telah sesuai dengan data yang diperoleh pada alat pengukur konvensional (penakar Observatorium (Obs)) dimana tingkat kebenaran datanya mencapai 99,4%. Untuk lebih lanjut, hasil data akan ditampilkan pada grafik garis berikut:

Tanggal Penakar Hujan Obs Penakar Hujan Otomatis

20 Agust. 49 49

25 Agust. 4,4 4,5

26 Agust. 117 117

27 Agust. 12,3 12,5

7 Okt. 0,5 0,5

11 Okt. 13 13

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Pengamatan Curah Hujan secara Otomatis dengan Curah Hujan Manual / Observatorium (Obs)

Jika dilihat dari grafik di atas, distribusi curah hujan di BMKG Wilayah I Medan pada bulan Agustus-September 2014 dari alat ukur otomatis dan manual umumnya memiliki pola yang sama, hanya saja nilai antara kedua alat tersebut masih memiliki perbedaan yang tidak segnifikan, pada umumnya pengamatan secara manual memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengamatan secara otomatis. Untuk mendapatkan nilai yang optimal diperlukan beberapa pengaturan pada jungkitan / tippingan dengan memperkecil resolusi pengukuran curah hujan dalam tiap jungkitan. Misalnya menjadi 0,1 mm dalam 1 jungkitan.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari perancangan dan pengujian yang telah penulis laksanakan dapat disimpulkan:

1. Alat pengukur curah hujan otomatis dapat dilakukan secara terus menerus tanpa adanya pengamatan curah hujan. Hasil pengujian alat pengukur curah hujan otomatis telah sesuai dengan data yang diperoleh pada alat pengukur manual / konvensional dan tingkat kebenaran yang diperoleh sekitar 99,4 %. Dengan nilai error hanya 0,6 % maka data hasil pengukuran curah hujan dapat dikatakan akurat.

2. Data curah hujan dalam bentuk digital disimpan di komputer disertai informasi waktu berdasarkan durasi waktu yang telah diatur dan data yang diperoleh dari hasil curah hujan dapat diakses melalui smartphone dengan aplikasi android sehingga memudahkan pemakaiannya.

5.2 Saran

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

1. Program pengolah data di komputer masih sederhana baik dalam proses pengolahan data maupun tampilannya sehingga masih perlu dikembangkan.

2. Penelitian yang serupa perlu ditingkatkan lagi mengingat begitu pentingnya informasi curah hujan bagi kehidupan di berbagai sektor.

3. Untuk mendapatkan nilai yang optimal diperlukan beberapa pengaturan jungkitan / tippingan dengan memperkecil resolusi pengukuran curah hujan dalam tiap jungkitan, misalnya menjadi 0,2 mm dalam 1 jungkitan. Hal ini untuk mengurangi faktor error yang timbul akibat perbedaan jumlah curah hujan yang terukur.

DAFTAR PUSTAKA

Putra, Agfianto Eko. 2002. “Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi”.

Cetakan Pertama. Graha Ilmu: Yogyakarta.

Sahid Achmadi, Sumardi, ST., MT., Iwan Setiawan, ST., MT. 2009. “Penakar Curah Hujan Otomatis Dengan Data Logger Sd/Mmc Berbasis SMS ( Short Message Service )”.

Semarang.

Iswanto. 2010. “Sistem Monitoring Curah Hujan”. Gava: Yogyakarta.

Wardhana, Lingga. 2006.”Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535”. Andi: Yogyakarta.

http://maulanusantara.wordpress.com/2012/01/05/mengenal-macam-macam-hujan/

19 Maret 2014 waktu 23:26

http://viogeo.blogspot.com/2012/05/sensor-curah-hujan.html 18 Maret 2014 waktu 13:39

http://zonageograp.blogspot.com/2011/12/alat-penakar-hujan.html 21 Maret 2014 waktu 0:29

http://otosensing.blogspot.com/2009/08/mengenal-jenis-sensor-automatic.html 21 Maret 2014 waktu 15:57

http://instrumentasi.lecture.ub.ac.id/prinsip-pengkondisian-sinyal/ 22 Maret 2014 waktu 13:37

http://muhamadjaelani35.blogspot.com/2013/04/pengertian-interface.html 22 Maret 2014 waktu 14:00

http://moklim.bdg.lapan.go.id/content/hujan-es 27 Maret 2014 waktu 16:12

http://pemudaindonesiabaru.blogspot.com/2012/09/pengertianandroiddanfungsiny a.html

LAMPIRAN

Pemograman Code Vision AVR

#include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

void main(void) {

PORTA=0x0F; DDRA=0x00;

PORTB=0x0F; DDRB=0x00;

PORTC=0x00; DDRC=0x0F;

PORTD=0xFC; DDRD=0x03;

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous

// USART Baud Rate: 56000 (Double Speed Mode) UCSRA=0x02;

UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x08;

while (PINB.0 == 0){} printf("D");

}

delay_ms(100); }

}

Pemograman Visual Basic

Dim TIMES(0 To 1000) As String

Dim f As String

Dim Temp1, Temp2 As Single

Dim i, j, Jam, TotalCurahHujan, Intensitas, CHRata2 As Integer

Dim Hour(0 To 24) As String

Dim oXL As Excel.Application

Dim Intensity(1 To 1000), Average(1 To 1000), Total(1 To 1000) As Integer

Private Sub Command1_Click()

Set oXL = New Excel.Application

Set oxlbook = oXL.Workbooks.Add

FileName = "C:\Data\" + Text3 + ".xls"

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

oxlbook.Worksheets(1).Range("B1") = " Intensity "

oxlbook.Worksheets(1).Range("C1") = " Average "

oxlbook.SaveAs FileName

For i = 2 To j

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

oxlbook.Worksheets(1).Range("B" & i) = Intensity(i)

oxlbook.Worksheets(1).Range("C" & i) = Average(i)

oxlbook.Worksheets(1).Range("D" & i) = Total(i)

Next i

On Error GoTo 1

oxlbook.SaveAs FileName

oxlbook.Close

1:

End Sub

Private Sub Command4_Click()

Unload Me

End Sub

With MSComm1

If .PortOpen = True Then .PortOpen = False

.DTREnable = True

.RTSEnable = True

.RThreshold = 1

.SThreshold = 0

MSComm1.PortOpen = True

End With

Temp1 = 0

For i = 0 To 24

Hour(i) = 0

Next i

j = 1 'reset nilai count

For i = 1 To 24

MSChart1.Column = i

MSChart1.Data = Hour(i)

Next i

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Data = MSComm1.Input

If Data = "D" Then

Temp1 = Temp1 + 1

End If

End If

Label12 = Temp1

End Sub

Private Sub Timer2_Timer()

Text2 = Time

Text1 = Time

If Text2 = "00:00:00 AM" Then

End If

Dat = Left(Text1, 8)

Dat = Right(Dat, 5)

Text1 = Dat

If Text1 = "00:00" Then

Intensitas = Label12 * 0.5 / 60 * 100

Label6 = Intensitas

TotalCurahHujan = TotalCurahHujan + Intensitas * 60 / 100

Label5 = TotalCurahHujan

Text1 = Time

Dat = Left(Text1, 5) 'baca jumlah jam

If Jam = "0" Then

Jam = Left(Text1, 2)

Jam = Right(Jam, 1)

Else

Jam = Left(Text1, 2)

End If

If Jam = 0 Then Jam = 1

'Akuisisi data tiap jam

CHRata2 = TotalCurahHujan / Jam

Label7 = CHRata2

Hour(Jam) = Intensitas

Temp1 = 0

j = j + 1

Intensity(j) = Intensitas

Average(j) = CHRata2

Total(j) = TotalCurahHujan

TIMES(j) = Text2

If Intensitas >= 10 Then Label9 = "Hujan Ringan"

If Intensitas >= 500 Then Label9 = "Hujan Sedang"

If Intensitas >= 1000 Then Label9 = "Hujan Lebat"

For i = 1 To 24

MSChart1.Column = i

MSChart1.Data = Hour(i)

Next i

End If

Gambar ketika tidak ada curah hujan

52 G A M BA R R A N G K A IA N P ELEN G K A P 1 2 3 4 +5 V Vcc GND TTL-USB CONVERTER 5 V 14 15 USB PORT ATMega 8535 10 Vcc SENS O R R EED S WITC H SENS O R REED S WITC H 0,22 Ohm 0,22 Ohm 9 Reset 10K GND 12 13 4 MHZ 11 R1 XTAL1 XTAL2 PERSONAL COMPUTER WI-FI PD0 PD1 GND PB0 1 SMARPHONE ANDROID C1 16 17 18 19 20 21 3 4 2 5 6 7 8 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 AVCC AGND AREF PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 Jungkitan yang memiliki magnet Universitas Sumatera Utara

If Jam = "0" Then Jam = Left(Text1, 2) Jam = Right(Jam, 1) Else

Jam = Left(Text1, 2) End If

If Jam = 0 Then Jam = 1

'Akuisisi data tiap jam

CHRata2 = TotalCurahHujan / Jam Label7 = CHRata2

Hour(Jam) = Intensitas Temp1 = 0

j = j + 1

Intensity(j) = Intensitas Average(j) = CHRata2 Total(j) = TotalCurahHujan TIMES(j) = Text2

If Intensitas >= 10 Then Label9 = "Hujan Ringan" If Intensitas >= 500 Then Label9 = "Hujan Sedang" If Intensitas >= 1000 Then Label9 = "Hujan Lebat" If Intensitas > 2000 Then Label9 = "Sangat Lebat"

49

For i = 1 To 24

MSChart1.Column = i MSChart1.Data = Hour(i) Next i

End If

End Sub

GAMBAR KESELURUHAN PERALATAN

51

Gambar ketika tidak ada curah hujan

Gambar ketika ada curah hujan

52 G A M BA R R A N G K A IA N P ELEN G K A P 1 2 3 4 +5 V Vcc GND TTL-USB CONVERTER 5 V 14 15 USB PORT ATMega 8535 10 Vcc SENS O R R EED S WITC H SENS O R REED S WITC H 0,22 Ohm 0,22 Ohm 9 Reset 10K GND 12 13 4 MHZ 11 R1 XTAL1 XTAL2 PERSONAL COMPUTER WI-FI PD0 PD1 GND PB0 1 SMARPHONE ANDROID C1 16 17 18 19 20 21 3 4 2 5 6 7 8 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 AVCC AGND AREF PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 Jungkitan yang memiliki magnet Universitas Sumatera Utara

53